北京山區(qū)防護林優(yōu)勢植物群落區(qū)系分析

邵東華　楊喜平　岳永杰

摘要：在北京山區(qū)的13個自然保護區(qū)針對防護林優(yōu)勢群落進行植被調(diào)查，確認有維管植物86科261屬454種（含栽培種），外來種有2科4屬4種，野生維管植物有85科257屬450種。野生維管植物以世界廣布科最多，溫帶性質(zhì)明顯，中國特有屬最少。野生植物的生活型以高位芽植物占優(yōu)勢，占總種數(shù)的48.45%，地面芽植物種占野生植物種的30.67%，一年生草本植物、地下芽植物和地上芽植物數(shù)量較少，分別占野生植物種的12.00%、6.00%和2.89%。基于北京山區(qū)防護林優(yōu)勢群落的植物區(qū)系分析可為今后北京市生物多樣性保護和天然林經(jīng)營提供科學依據(jù)。

關鍵詞：北京山區(qū)；防護林；植物區(qū)系

中圖分類號：S727.2文獻標識碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2012.06.037

防護林是以防護為主要目的，在一定地域上營造或現(xiàn)有的具有一定規(guī)格和結構的人工林或天然林。防護林有蓄水、涵養(yǎng)水源、減少水土流失、凈化水質(zhì)、保護農(nóng)田、改造自然等有益功能。結構決定功能，結構合理的森林，才會正常發(fā)揮各種功能[1]。群落結構的主要特征表現(xiàn)在種類組成、外貌和生活型、垂直結構、水平結構以及外貌和結構的季節(jié)與晝夜的變化。群落種類組成主要研究群落植物的區(qū)系背景分析[2]、科屬組成、物種豐富度、優(yōu)勢種重要值[3]。植物區(qū)系是自然地理環(huán)境變遷的證據(jù)，蘊含著大量的進化信息，在防護林的研究中占據(jù)重要位置[4-5]。

建國以后，由于生產(chǎn)建設的需要，在特定的自然條件下，逐步形成了具有我國特點的防護林體系，防護林體系的研究對象主要是農(nóng)田防護林網(wǎng)的規(guī)劃及營造技術，到20世紀70年代以后，則以改造原有的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為目標，農(nóng)田防護林被作為農(nóng)田基本建設的一項重要內(nèi)容，研究綜合性防護林體系建設，探索體系的優(yōu)化結構、配置方式以及最大的增產(chǎn)效益等[6-7]。自1978年“三北”防護林體系建設以來，提出了防護林體系概念，推動和提高了防護林體系建設的發(fā)展和質(zhì)量。目前，防護林的建設不是單純的營造農(nóng)田防護林，而是把單一作用的林種組成一個互想作用、互相依存、互相制約、具有特定功能的有機整體。

北京地區(qū)的生態(tài)環(huán)境惡化，森林面積減少，林分結構單一，闊葉樹分布最廣，針葉樹次之，純林的面積比例較大，針闊混交林面積較小，林分的穩(wěn)定性較低，防護功能低下，防護林資源空間分布明顯，生物多樣性降低與城市發(fā)展不協(xié)調(diào)，制約著北京經(jīng)濟和社會的發(fā)展。因此，搞好北京市的防護林體系建設，對提高防護林資源總量和質(zhì)量起著重要的作用[8]。

筆者通過對北京山區(qū)防護林優(yōu)勢樹種群落植物基本組成及生活型、基本特征進行分析，從而為今后北京市生物多樣性保護和天然林經(jīng)營提供科學依據(jù)。

1研究區(qū)植被概況

北京市（N39°28′～41°05′，E115°25′～117°30′）位于華北平原，三面環(huán)山，山區(qū)面積占全市國土面積的62%，屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年均降水量600 mm，地貌復雜，氣候垂直差異性明顯，在境內(nèi)形成不同的區(qū)域性環(huán)境特點，植物種類豐富，區(qū)系成分復雜，據(jù)《北京植物志》記載，北京地區(qū)有維管植物2 056種（包括栽培植物），隸屬于869屬，169科。其中，蕨類植物有20科，30屬，75種；裸子植物9科，18屬，37種；被子植物104科，821屬，1 944種。由于人為活動致使次生植物群落占優(yōu)勢，廣大低山地區(qū)占優(yōu)勢的群落是次生落葉灌叢或灌草叢間雜以油松、側柏和刺槐等為主的人工林。在森林群落屢遭破壞的地段，是榛屬（Corylus），繡線菊屬（Spiraea）占優(yōu)勢的灌叢。北京山地相對高差大，隨著海拔高度的增加，氣候、土壤有明顯的垂直分異，故植被也表現(xiàn)一定的垂直分布規(guī)律，從植被現(xiàn)狀看，山地植被垂直分布可分為4個帶：低山落葉闊葉灌叢和灌草叢帶，中山下部松櫟林帶，中山上部樺樹林帶，山頂草甸帶。

2研究方法

植物區(qū)系構成中蘊涵著大量歷史、地理、生態(tài)和系統(tǒng)進化的信息，對某一地區(qū)的植物區(qū)系的調(diào)查研究是研究該地區(qū)不同時空尺度上植物多樣性的基礎。

筆者采用圓形樣地和固定標準地方法，從防護林典型群落植被調(diào)查的角度，2006─2007年對西山林場、八達嶺林場、松山自然保護區(qū)、十三陵林場、密云縣水源保護林試驗工作站、霧靈山林場、錐峰山林場（大城子）、半城子水庫流域、喇叭溝門自然保護區(qū)、平谷區(qū)丫髻山林場、四座樓林場、百花山自然保護區(qū)和密云古北口鎮(zhèn)潮關西溝流域的防護林典型森林群落進行了調(diào)查，同時整理了2004─2005年針對北京山區(qū)防護林典型森林群落植被調(diào)查數(shù)據(jù)，研究北京山區(qū)防護林植被區(qū)系分布與生活型特征。

植物區(qū)系的劃分是根據(jù)吳征鎰[9]提出中國植物區(qū)系分區(qū)進行劃分。生活型劃分是根據(jù)Raunkiaer的生活型系統(tǒng)，按生態(tài)學原則劃分植物生活型。

3結果與分析

3.1北京山區(qū)防護林優(yōu)勢植物群落基本組成

對所采集標本進行認真鑒定確認有維管植物86科261屬454種，其中蕨類植物有5科6屬9種；裸子植物有2科4屬7種；被子植被有79科252屬438種。外來種有2科4屬4種，為大麻科的貏草（Humulus scandens），豆科的紫穗槐（Amorpha fruticosa ），刺槐（Robina pseudoacacia ）、金雀兒（Cytisus scoparius ）。

3.1.1科的統(tǒng)計分析在北京山區(qū)野生植物中，含25種以上的科有 3個，為菊科、豆科、薔薇科，不足本區(qū)植物科數(shù)的4%，而所含的屬數(shù)占本區(qū)的 22.57%，種的數(shù)目達26.44%。在本地區(qū)含2～5種的科的數(shù)目多達36個，本地區(qū)只含有1種的科有25個（表1）。

本次野生植物調(diào)查，排前 10 名的優(yōu)勢科分別為菊科、禾本科、豆科、薔薇科、百合科、毛茛科、玄參科、唇形科、虎耳草科和忍冬科，本區(qū)野生植物主要集中于菊科、禾本科、薔薇科、豆科等一些世界性廣布大科。

3.1.2屬的統(tǒng)計分析本區(qū)含 10個 種以上的屬有1屬，為蒿屬，共計 17 種，分別占屬、種數(shù)目的 0.39%和 3.78%；本區(qū)含有1種的屬達172個，分別占屬、種的 66.93%、38.22%。本區(qū)少數(shù)大屬發(fā)達，含較多的種，中、小屬十分豐富，說明本區(qū)屬向兩極分化（表2）。

本次野生植物調(diào)查中，排前 10 位的優(yōu)勢屬分別為蒿屬、鐵線蓮屬、委陵菜屬、胡枝子屬、堇菜屬、苔草屬、唐松草屬、風毛菊屬、沙參屬和黃耆屬，北京山區(qū)含植物種最多的屬為蒿屬。植物科屬的變化反映了近幾十年來隨著人類活動的深入影響，北京山區(qū)的植被變化情況，人為干擾和破壞嚴重的區(qū)域，一些科、屬的植物種減少，而植被保護較好的區(qū)域，破壞較輕，物種數(shù)變化較小。

3.1.3植物科屬分布區(qū)特征根據(jù)吳征鎰等的“世界種子植物科的分布區(qū)類型系統(tǒng)”，可將該區(qū)野生維管植物85科劃分為世界分布、熱帶分布和溫帶分布3種類型。又根據(jù)吳征鎰的“中國種子植物屬的分布區(qū)類型”劃分，可將該區(qū)野生維管植物257屬劃分為世界分布、熱帶分布、溫帶分布和中國特有屬等（表3）。

3.2優(yōu)勢群落植物基本組成

3.2.1油松林植物的基本組成本次調(diào)查油松林共有野生植物223種，隸屬于155個屬，排前十位的優(yōu)勢屬為蒿屬、胡枝子屬、榆屬、隱子草屬、梨屬、蛇葡萄屬、丁香屬、風毛菊屬、溲疏屬、黃精屬。單種屬122個，寡種屬占總屬數(shù)的比例超過90%，5種以上的屬僅占總屬數(shù)的比例為2.6%，說明油松林植物屬主要以單種屬和寡種屬為主。

3.2.2側柏林植物的基本組成側柏林共有野生植物162種，隸屬于51個科，115個屬，排前十位的優(yōu)勢屬為蒿屬、胡枝子屬、櫟屬、隱子草屬、堇菜屬、榆屬、季陵菜屬、鴉蔥屬、苦荬菜屬和繡線菊屬。本次調(diào)查側柏林單種屬88個，單種屬占總屬數(shù)的76.25%，寡種屬占總屬數(shù)的比例為92.17%，含5種以上的屬僅占總屬數(shù)的比例為2.6%，說明側柏林植物屬主要以單種屬和寡種屬為主。

3.2.3華北落葉松林植物的基本組成調(diào)查的華北落葉松林均為人工林，經(jīng)過鑒定，確認有維管植物44科91屬120種（含栽培種），華北落葉松林單種屬為70屬，占總屬數(shù)目的76.92%，說明華北落葉松林植物屬主要以單種屬為主。排前十位的優(yōu)勢屬分別為榆屬、樺木屬、梣屬、風毛菊屬、繡線菊屬、丁香屬、蒿屬、堇菜屬、苔草屬、鵝絨藤屬。

3.2.4樺樹林植物的基本組成樺樹林野生植物184種，隸屬于126個屬，其中單種屬97個，占植物屬總數(shù)的76.98%，寡種屬占97.61%，含5～9種的屬僅占2.38%，說明了樺樹林野生植物屬分布主要以單種屬和寡種屬為主，植物大屬較少，植物種屬分布較散。樺樹林野生植物排前十位的優(yōu)勢屬為蒿屬、委陵菜屬、鐵線蓮屬、唐松草屬、丁香屬、烏頭屬、風毛菊屬、苔草屬、溲疏屬、沙參屬，其中蒿屬含的植物種最多，共含9種植物。

3.2.5櫟類林植物的基本組成櫟類林群落野生植物171種，隸屬于124個屬，植物屬分布主要以單種屬為主，單種屬101個，占總屬數(shù)的81.45%，說明櫟類林植物屬多樣性豐富，單種屬占絕對優(yōu)勢。櫟類林植物前十位的優(yōu)勢屬為蒿屬、櫟屬、堇菜屬、溲疏屬、榆屬、隱子草屬、鐵線蓮屬、苔草屬、繡線菊屬、鳳毛菊屬，其中仍以蒿屬所含植物種最多，共8種。

3.2.6山楊林植物的基本組成山楊林排在前十位的優(yōu)勢科為薔薇科、毛茛科、樺木科、百合科、榆科、忍冬科、木犀科、虎耳草科、菊科、衛(wèi)矛科，與其它林分類型相比，菊科由首位降至第九位，禾本科和豆科等世界大科沒有排入前十位。山楊林植物隸屬于69個屬，含單種屬占總屬數(shù)的76.81%，山楊林主要以單種屬為主，主要優(yōu)勢屬為烏頭屬、榆屬、樺木屬、堇菜屬、苔草屬、櫟屬、槭屬、五加屬等，其中烏頭屬、榆屬、樺木屬所含的植物種均較多。

3.2.7刺槐林植物的基本組成本次調(diào)查刺槐林維管植物隸屬于91個屬，含1種的屬最多占80.22%，含5～9種的屬最少，占總屬數(shù)的1.10%，含較多植物種的大屬較少，以含單種的屬為主。刺槐林優(yōu)勢屬為蒿屬、胡枝子屬、堇菜屬、鵝絨藤屬、鐵線蓮屬、繡線菊屬、隱子草屬、唐松草屬、苔草屬、蛇葡萄屬，其中蒿屬所含植物種最多。

3.2.8其闊葉樹群落植物的基本組成其它闊葉樹群落植物隸屬于187屬，含10～20種的屬1個，為蒿屬，含12種植物。含單種植物的屬最多，共135個，占總屬數(shù)的72.19%。其它闊葉樹群落植物排前十位的優(yōu)勢屬為蒿屬、堇菜屬、沙參屬、隱子草屬、胡枝子屬、溲疏屬、丁香屬、委陵菜屬、繡線菊屬和苔草屬。

3.2.9灌木林的基本組成灌木林野生植物隸屬于118屬，以含單種的屬為主，含10～20種的屬1個，為蒿屬，含10種植物。灌木林排前十位的優(yōu)勢屬為蒿屬、隱子草屬、胡枝子屬、風毛菊屬、繡線菊屬、鐵線蓮屬、沙參屬、鳶尾屬、鵝絨藤屬、苔草屬和堇菜屬。灌木林與其它類型林分相比，灌木、草本植物更豐富，野生植物科屬多樣性較大。

3.3防護林植物生活型分析

生活型既是某種植物的形態(tài)特征，也可以是一群植物的共同外貌，因為植物種或個體總是在群落中生存，為共同的綜合生境所制約[10]。

北京山區(qū)野生植物以高位芽植物占優(yōu)勢，占總種數(shù)的48.45%，在高位芽植物中以矮高位植物為優(yōu)，占高位芽植物種的59.18%，占野生植物種的28.67%，其次為中高位芽植物，小高位芽植物最少，沒有巨型的大高位植物。矮高位芽植物中，灌木占42.64%，草本占47.29%，藤本植物占10.08%。中高位芽植物很少，只占總種數(shù)的12.22%，但卻包括本區(qū)植物的主要建群種，組建本區(qū)的植物群落。小高位芽植物中包括喬木和灌木，其中灌木種占70.83%，喬木樹種占29.17%。北京山區(qū)野生植物中地面芽植物種占野生植物種的30.67%，僅次于高位芽植物，位居第二位，一年生草本植物、地下芽植物和地上芽植物數(shù)量較少，分別占野生植物種的12.00%、6.00%和2.89%（表4）。

3.4防護林植物區(qū)系的基本特征

3.4.1種類豐富多樣本次調(diào)查確認有維管植物86科261屬454種（含栽培種），其中蕨類植物有5科6屬9種；裸子植物有2科4屬7種；被子植物有79科252屬438種。外來種有2科4屬4種，即為大麻科的葎草；豆科的紫穗槐、刺槐、金雀兒；野生植物有85科257屬450種。

3.4.2 地理成分復雜北京山區(qū)植物區(qū)系成分還包括東西伯利亞森林植物區(qū)系成分，如鈴蘭（Convauaria majalis）等；東北地區(qū)植物區(qū)系成分在北京山區(qū)也有分布，如核桃楸（Juglans mandshurica ）、刺五加（Eleutherococcus senticosus）等；歐亞大陸草原成分，如黃耆屬、苜蓿屬、針茅屬等；古勢帶起源的成分，如臭檀（Evodia daniellii）、文冠果（Xanthoceras Sorbifolia）、黃櫨（Continus coggygria）、荊條（Vitex negundo）等，表明北京山區(qū)防護林各群落植物地理成分復雜性高。

3.4.3 溫帶性質(zhì)明顯不同優(yōu)勢樹種群落植物屬以溫帶成分為主，溫帶分布屬占各群落總屬數(shù)的大小順序為山楊林（76.81%）>華北落葉松林（72.53%）>樺樹林（69.84%）>其它闊葉樹林（68.45%）>櫟類林（66.13%）>灌木林（66.10%）>側柏林（61.74%）>油松林（61.29%）>刺槐林（56.04%），表明各優(yōu)勢種群落野生植物以溫帶成分為主，溫帶性質(zhì)明顯。

3.4.4 特有程度低本次調(diào)查防護林植物中共有中國特有屬6屬，僅占總屬數(shù)的2.33%。

3.4.5主要是本地起源和發(fā)展種根據(jù)古植物學的已有的研究成果，北京植物區(qū)系主要是早第三紀起源和演化發(fā)展的。本區(qū)常見的闊葉樹種許多都是第三紀的殘遺種，北京早第三紀植物在植物群中占重要地位。油松（Pinus tabulaeformis）在早第三紀的華北地區(qū)已經(jīng)繁盛[11]，第三紀的殘遺種還有臭椿（Alianthus altissima）、構樹（Broussonetia papyrifera）、楸（Catalpa bungle）、欒樹（Koelreuteria paniculata）、香椿（Toona sinensis）等。

參考文獻：

[1] 余新曉，王雄賓，張曉明. 北京山區(qū)防護林適宜林分結構研究[ J].北京林業(yè)大學學報， 2008， 30（S2）：103-106.

[2] 蔣有緒，郭泉水，馬娟，等.中國森林群落分類及其群落學特征[M].北京：科學出版社，1998.

[3] 呂仕洪，李先琨，向悟生，等.廣西弄崗五椏果葉木姜子群落結構特征與種群動態(tài)[J].植物資源與環(huán)境學報，2004，13（2）：25-30.

[4] 邢韶華，林大影，袁秀，等.北京山區(qū)野生維管束植物區(qū)系[J].生態(tài)學雜志，2006，25（6）：671-676.

[5] 王荷生.華北植物區(qū)系地理[M].北京：科學出版社，1994.

[6] 武建凱，王小強，武曄曉.綜合治理是山西旱區(qū)農(nóng)業(yè)應對干旱的持久戰(zhàn)略[J].山西農(nóng)業(yè)科學，2010（1）：35-38.

[7] 徐焱君，劉躍，王文軍.烏蘭察布市農(nóng)田防護林更新技術研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2005（S2）：238-239.

[8] 徐成立，王雄賓，余新曉，等.北京山地森林生態(tài)服務功能評估 [ J].東北林業(yè)大學學報，2010，38（7）：79-82.

[9] 吳征鎰.論中國種子植物區(qū)系的分區(qū)問題[J].云南植物研究，1979，1（1）：1-22.

[10] 于順利，陳靈芝，馬克平.東北地區(qū)蒙古櫟群落生活型譜比較[J].林業(yè)科學，2000，36（3）：118-121.

[11] 林鵬.植物群落學[M].上海：上海科學技術出版社，1986.