高校植物群落特征及植物多樣性研究

肖冬冬 廖昕榮 尚海龍

摘要：以貴州師范學(xué)院后山穩(wěn)定的植物群落為研究對象，通過典型抽樣方法分析植物群落特征和植物多樣性以及區(qū)系特征，并利用文獻(xiàn)法對群落中的伴人植物進(jìn)行分析。結(jié)果表明，研究區(qū)從東北至西南主要有馬尾松群落、珊瑚冬青灌叢群落、女貞次生林群落、圓果化香次生林群落和柿樹林群落。研究區(qū)共有野生種子植物76科154屬205種，根據(jù)地理成分的不同把屬劃分為14個(gè)大分區(qū)類型及變型。伴人植物占全區(qū)自然植被30%以上，說明貴州師范學(xué)院野生種子植物受人類活動影響較大。

關(guān)鍵詞：高校植物;群落特征;植物區(qū)系;伴人植物

中圖分類號：P935.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（ 2020）12-0085-05

D01：10.1408 8/j .cnki.issn043 9- 8114.2020.12.019

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

植物群落是任何地段內(nèi)，具有相同的植物種類組成和空間結(jié)構(gòu)、各種植物之間以及植物與環(huán)境之間都存在相互作用的植物組合[1]。物種多樣性是生境中物種豐富度及分布均勻性的一個(gè)指標(biāo)，體現(xiàn)群落的結(jié)構(gòu)類型、組織水平、發(fā)展階段、穩(wěn)定程度和生境差異，具有重要的生態(tài)學(xué)意義[2]。高校校園是城市綠地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是城市物種多樣性的重要資源庫[3]。高校植物群落及其植物多樣性是其自然環(huán)境與特殊的干擾過程共同作用的結(jié)果，其干擾過程具有一定的規(guī)律與特點(diǎn)。一方面由于土地利用強(qiáng)度大，校園的規(guī)劃建設(shè)過程必然伴隨著自然植被的破壞過程;另一方面，高校多建設(shè)在郊區(qū)，通常土地面積較大，加上教學(xué)與校園環(huán)境建設(shè)的需要，在一些地形起伏較大的地段留存部分自然植被。雖然人為活動頻繁，但由于人口素質(zhì)較高，加上學(xué)校規(guī)劃與有意保護(hù)，這些自然植被的生態(tài)過程雖然受到較大的干擾卻能避免破壞性的影響，使得高校也可以成為生物多樣性保護(hù)的重要場所。由于伴人植物具有較強(qiáng)的抗逆能力，在生理、生態(tài)及形態(tài)學(xué)特征上具有獨(dú)特之處，對其進(jìn)行研究有助于了解這類植物的內(nèi)在規(guī)律，也可為城市景觀設(shè)計(jì)提供植物數(shù)據(jù)[4]。以貴州師范學(xué)院后山穩(wěn)定的植物群落為研究對象，分析高校特殊的干擾條件對植物群落及其植物多樣性的影響，以期對高校的生態(tài)建設(shè)、環(huán)境教育及城市生物多樣性保護(hù)提供一定的理論參考。

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

貴州師范學(xué)院位于貴陽市東北郊烏當(dāng)區(qū)，全區(qū)氣候?qū)儆诒眮啛釒駶櫄夂?。土壤以石灰土為主，具有明顯的喀斯特地貌特征。校園后山自然植被區(qū)以灌叢和次生林為主，由于該區(qū)域坡度較大受人為干擾較小，因此，研究區(qū)原生植被保存較完整。

1.2 研究方法

1.2.1 植物群落研究方法運(yùn)用群落生態(tài)學(xué)分析貴州師范學(xué)院后山的木本植物群落特征，設(shè)置5個(gè)5 mx5 m的樣方進(jìn)行常規(guī)群落調(diào)查，確定群落的物種數(shù)量、株高、基徑、胸徑等指標(biāo)。采用生態(tài)學(xué)植物群落特征的研究方法來分析植物的多樣性和重要性，主要利用Shannon-Weiner index[5]分析每個(gè)樣地的多樣性指數(shù)，群落的重要值則根據(jù)相對密度、相對頻度和相對顯著度計(jì)算，即這三項(xiàng)指標(biāo)之和等于一個(gè)常數(shù)[1]，計(jì)算公式如下：

式中，H為物種多樣性指數(shù)，s為群落中物種的數(shù)目，Pi為第i種個(gè)體在全部個(gè)體中的比例。

相對密度=某種植物的個(gè)體數(shù)/全部植物的個(gè)體數(shù)×100%

（2）

相對頻度=某種群的頻度/樣地中全部種類的頻度總和×100%

（3）

相對顯著度=樣方中該種個(gè)體胸面積和/樣方中全部個(gè)體胸面積總和×100%

（4）

1.2.2 植物區(qū)系研究方法通過實(shí)地調(diào)查、采集植物標(biāo)本、利用工具書鑒定和專家咨詢等手段分析研究地植物的科、屬、種數(shù)量并依據(jù)所含種數(shù)的多少來進(jìn)行類型的劃分。根據(jù)吳征鎰[6]關(guān)于中國種子植物屬分布區(qū)類型劃分方案，對種子植物區(qū)系中的野生種子植物屬進(jìn)行類型劃分。

1.2.3伴人植物的確定搜集校園面積、天然植被面積、建筑面積、學(xué)校規(guī)模等數(shù)據(jù)，根據(jù)一些關(guān)于伴人植物的研究文獻(xiàn)以及分析野生種子植物與人類活動的關(guān)系來判斷校內(nèi)存在的伴人植物。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物群落特征

2.1.1 群落類型與分布通過分析不同群落內(nèi)的物種組成情況，按照重要值最大的種來對群落進(jìn)行命名。其中，重要值就是一個(gè)用數(shù)值來表示群落中不同種重要性的客觀指標(biāo)，按照株數(shù)、胸徑和頻度來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算[6]。每個(gè)植物種在群落中的重要性可從這個(gè)常數(shù)的大小顯示出來，本研究在測量頻度時(shí)由于沒有足夠的樣方，因此沒有計(jì)算相對頻度，只計(jì)算了由相對密度和相對顯著度決定的重要值指數(shù)。

通過對5個(gè)樣方重要值指數(shù)的統(tǒng)計(jì)可知，樣地1到樣地5重要值指數(shù)最大的物種分別是馬尾松（重要值指數(shù)93.9）、珊瑚冬青（重要值指數(shù)63.6）、女貞（重要值指數(shù)55.4）、圓果化香（重要值指數(shù)62.86）、柿樹（重要值指數(shù)116.43）。由于5個(gè)樣方的面積是一定的，因此株數(shù)越多、占地面積越大的物種其重要值越大，在群落中所起的作用也越大。根據(jù)重要值的不同來對5個(gè)樣地進(jìn)行劃分，貴州師范學(xué)院后山從東北至西南的自然植被依次劃分為馬尾松林群落、珊瑚冬青灌叢群落、女貞次生林群落、圓果化香次生林群落和柿樹林群落。

2.1. 2群落的物種多樣性利用Shannon-Weinerindex分析出每個(gè)樣地的多樣性指數(shù)（H值）。從圖l可知，樣地2的H值較其他4個(gè)樣地的高，而H值越高不確定性越大，物種多樣性也越高。通過對該樣地內(nèi)的物種進(jìn)行分析可知，樣地2的物種組成較復(fù)雜，受人為干擾的程度較小。而樣地5由于靠近校外的果樹種植區(qū)，可食用的柿樹被大量保存了下來，造成樣地5物種單一，物種多樣性下降。樣地2和樣地3中有相當(dāng)一部分的木樨存在，它們的出現(xiàn)證明樣地2和樣地3都不同程度地受到人類活動的影響。

2.2植物多樣性及其區(qū)系特征研究

2.2.1種子植物科、屬、種的數(shù)量統(tǒng)計(jì)通過實(shí)地調(diào)查、采集植物標(biāo)本并進(jìn)行鑒定，獲得研究區(qū)內(nèi)種子植物名錄。經(jīng)統(tǒng)計(jì)可知，在貴州師范學(xué)院后山這個(gè)范圍內(nèi)野生種子植物共計(jì)76科154屬205種，其中裸子植物1科1屬1種，被子植物75科153屬204種。

2.2.2科的組成統(tǒng)計(jì)與分析科的數(shù)量組成是植物區(qū)系的重要組成部分，對其統(tǒng)計(jì)分析可揭示占優(yōu)勢地位的科，這種方法在目前區(qū)系研究中被普遍應(yīng)用[7]。根據(jù)貴州師范學(xué)院后山的植物名錄，按照每科所含的種數(shù)進(jìn)行排序，如種數(shù)相等，則按照屬數(shù)多少依次排序。依照此方法將貴州師范學(xué)院后山野生種子植物76科排列如下（表1）。

根據(jù)表1可以看出，貴州師范學(xué)院后山野生種子植物76科中，10種以上的科有2個(gè)，分別是菊科Compositae（ 17/28）、薔薇科Rosaceae（ll/19）;6-9種的科有6個(gè)，分別是禾本科Cramineae（ 7/9）、毛莨科Ranunculaceae（ 5/9）、豆科Leguminosae （7/8）、茜草科Rubiaceae（ 5/6）、百合科Liliaceae（ 4/6）和忍冬科Caprifoliaceae（ 3/6）。

以上8個(gè)科，僅占貴州師范學(xué)院后山植物科數(shù)的10.53%，但它們共包含59屬91種，分別占總屬數(shù)的38.31%、占總種數(shù)的44.39%。這表明貴州師范學(xué)院后山野生種子植物區(qū)系既存在多樣性又存在種類趨向在少數(shù)科的情況。

2.2.3屬的多樣性及數(shù)量組成分析貴州師范學(xué)院后山共有種子植物154屬，其中裸子植物1屬，被子植物153屬。這些屬中既有較大的屬，也有諸多單種屬（表2）。本研究區(qū)內(nèi)種數(shù)≥3的屬有11個(gè)，即苦荬菜屬（Ixeris）、蒿屬（Artemisia）、花椒屬（Zanthox-vlum）、懸鉤子屬（Rubus）、薔薇屬（Rosa）、委陵菜屬（Potentilla）、金絲桃屬（llypericum）、莢蓮屬（Viburnum）、毛茛屬（Ranunculus）、鐵線蓮屬（Clematis）、菝葜屬（Smilax），共有37種，占總屬數(shù)的7.14%，占總種數(shù)的18.05%。寡種屬有25屬，共有種數(shù)50種，占總屬數(shù)的16.23%，占總種數(shù)的24.39%，該類型植物在貴州師范學(xué)院后山種子植物區(qū)系屬的組成成分中占有重要地位。如千里光屬（Senecio）、苦苣菜屬（Son-chus）、白茅屬（Imperata]、鼠李屬Rhamnus）、冬青屬（Ilex）、櫟屬（Quercus）、打碗花屬（Calystegia）、五加屬（Acanthopanax）、車軸草屬（Trifolium）、沙參屬（Adenophora）、構(gòu)屬（Broussonetia）。單種屬有118屬118種，占總屬數(shù)的76.62%，占總種數(shù)的57.56%。如胡蘿卜屬（Daucus）、柳屬（Salix）、獼猴桃屬（Actin-idia）、木通屬（Ahebia）、松樹屬（Pinus）、扁核桃屬（Prinsepia）、梧桐屬（Firmiana）、牛至屬（Origanum）、一點(diǎn)紅屬（Emilia）等?？梢姡F州師范學(xué)院后山種子植物屬中寡種屬與單種屬占絕對優(yōu)勢。

2.2.4屬的分布區(qū)類型及其分析區(qū)系地理成分屬的研究有助于進(jìn)一步探討植物區(qū)系的起源和地理變遷，而且區(qū)系成分分布區(qū)類型的研究多是以屬為單位，因?yàn)閷倬哂锌坪头N兩者的優(yōu)點(diǎn)，而無兩者的缺點(diǎn)，即屬在分類上和地理分布上都是適當(dāng)?shù)摹?]。根據(jù)對貴州師范學(xué)院后山野生種子植物屬的分布區(qū)分析，對比吳征鎰[6]關(guān)于中國種子植物屬分布區(qū)類型劃分方案，可將貴州師范學(xué)院后山種子植物區(qū)系中的154個(gè)野生種子植物屬劃分為14個(gè)大分布區(qū)類型及變型。

表3的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，貴州師范學(xué)院后山野生種子植物屬中北溫帶屬占比最大，有43屬，占總數(shù)的27.92%;其次為泛熱帶分布屬（30屬），占總數(shù)的19.48%;世界分布屬23屬，占總數(shù)的14.94%，是僅次于泛熱帶分布屬的第三大分布屬。說明貴州師范學(xué)院后山植物分布類型具有泛熱帶分布向北溫帶分布過渡的特點(diǎn)，與貴州師范學(xué)院所在地亞熱帶季風(fēng)氣候條件下的植被特點(diǎn)相吻合。

2.3 伴人植物分析

狹義的伴人植物指借助人類活動傳播和擴(kuò)大分布區(qū)的植物，如稗、鬼針草等;廣義的伴人植物指在人類活動過的地方，人為破壞了原有植物或改變了生境條件，靠本身的適應(yīng)及競爭能力而得以繁衍的一類植物，即跟隨人跡而至的植物[9]。高校是人工建筑密度較高、人流密集的場所，其人工綠地和天然植被受人為活動影響的可能性比較大。通過對野生種子植物種的分布進(jìn)行樣方分析可知，貴州師范學(xué)院后山存在不少的伴人植物。這些植物主要出現(xiàn)在人為活動較強(qiáng)的地方，如綠化帶內(nèi)和人行道兩邊，而在大面積自然林內(nèi)極少出現(xiàn)。就生境而言，有如下幾類分布區(qū)（表4）。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)貴州師范學(xué)院后山共有伴人植物63種，占總種數(shù)的30.73%，其中林緣草地區(qū)的伴人植物有46種，占總種數(shù)的22.44%。部分伴人植物因果實(shí)質(zhì)量較輕容易被風(fēng)吹動傳播，屬于典型的風(fēng)媒植物，如蒲公英、野棉花等;部分伴人植物因果實(shí)宿存花萼退化為帶倒鉤的刺芒，從而利用動物毛皮實(shí)現(xiàn)種子的傳播，如鬼針草;還有的是因果實(shí)或苞片能分泌豐富的黏液，從而使自己能夠生存和繁衍，如金挖耳、天名精等。這些帶鉤的毛、芒、刺和黏液很容易鉤掛在人的衣服上或者是動物的毛皮上從而得到傳播，進(jìn)而繁衍下來，成為與人類關(guān)系密切的植物類群[10]。

3 小結(jié)

1）通過對貴州師范學(xué)院后山的植物群落進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果表明貴州師范學(xué)院后山的自然植被從東北至西南依次為馬尾松林群落、珊瑚冬青灌叢群落、女貞次生林群落、圓果化香次生林群落和柿樹林群落。在珊瑚冬青灌叢和女貞次生林內(nèi)，有部分木樨的存在，它們的出現(xiàn)說明該區(qū)域受人為活動影響較大。柿樹林內(nèi)物種單一，原因是柿樹林接近校外果樹種植區(qū)，可以食用的屬性使其得以大量保存下來。雖然貴州師范學(xué)院的自然植物群落不同程度地受到人為干擾，但由于自然植被區(qū)地勢起伏較大，人類涉足較少，加上人們有意識的保護(hù)，所以避免了破壞性干擾。