湖北大學(xué)校園種子植物區(qū)系初步分析

朱亮，付碩章，柯文山，吳明煜

(湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430062)

植物區(qū)系是在一定自然歷史和人為活動條件下，一個地區(qū)所有植物發(fā)展及演化的結(jié)果.植物區(qū)系研究是植物多樣性研究的基礎(chǔ)，在植物多樣性保護(hù)、生態(tài)環(huán)境、景觀生態(tài)學(xué)以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面有著重要的意義. 湖北大學(xué)位于武漢市內(nèi)環(huán)線的中心，其校園植物的研究不僅為校園規(guī)劃、綠化建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)， 而且還可以豐富城市植物區(qū)系的內(nèi)容，初步了解武漢市城區(qū)的植物區(qū)系結(jié)構(gòu). 無論在種類還是數(shù)量上，湖北大學(xué)的校園植物，在南北各高校的植物多樣性中排名中游， 其區(qū)系成分在一定程度上代表了國內(nèi)高校校園植物的區(qū)系組成與分布. 我們從2009年10月起，對該區(qū)種子植物類型進(jìn)行了詳盡調(diào)查，在此基礎(chǔ)上對種子植物區(qū)系進(jìn)行分析，以期為相關(guān)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)和校園綠化建設(shè)等提供理論依據(jù).

1 自然概況

湖北大學(xué)位于武漢市武昌區(qū),具體地理位置為武漢市內(nèi)環(huán)線沙湖之濱，北緯30°35′、東經(jīng)114°20′，占地面積約133.3 hm2. 校內(nèi)地勢平坦， 平均海拔40 m. 校園地屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，具有雨量充沛、日照充足、夏季酷熱、冬季寒冷的特點(diǎn). 一般年均氣溫15.8～17.5 ℃，一年中，1月平均氣溫最低，0.4 ℃；7、8月平均氣溫最高，28.7 ℃. 夏季極長達(dá)135 d. 初夏梅雨季節(jié)雨量集中，年降水量為1 100 mm.

2 種子植物區(qū)系成分分析

2.1植物區(qū)系組成通過校園實(shí)地調(diào)查、標(biāo)本采集、鑒定及整理，統(tǒng)計出湖北大學(xué)校園共有種子植物85科、181屬、264種[2-4]. 屬種系數(shù)為68.56%. 其中裸子植物7科、12 屬、18種， 占校園種子植物總種數(shù)的6.82%；被子植物78科、169屬、246種， 占校園種子植物總種數(shù)的93.18%. 由此可見，雙子葉植物構(gòu)成了校園種子植物區(qū)系的主體. 該區(qū)種子植物分別占湖北種子植物總科數(shù)的42.50%、總屬數(shù)的13.36%和總種數(shù)的4.67%；占中國種子植物總科數(shù)的28.24%、總屬數(shù)的6.09%和總種數(shù)的1.05% (表1).

2.2與國內(nèi)其他高校的植物區(qū)系組成比較分析國內(nèi)許多高校已開展過相關(guān)校園植物物種調(diào)查研究， 如河南大學(xué)有校園植物77科、194屬、260種[5]，齊齊哈爾大學(xué)48科、99屬、129種[6]，南京大學(xué)91科、124屬、267種，西北農(nóng)林科技大學(xué)109科、361屬、500 種，西南大學(xué)125科、452屬、671種[7]. 湖北大學(xué)校園植物的種類和數(shù)量均位居全國高校中上水平.

表1 種子植物類群與湖北及全國的科、屬、種比較

2.3科的大小統(tǒng)計和區(qū)系分析結(jié)合馬曉業(yè)等[8]關(guān)于種子植物科大小的排序分類方法，并結(jié)合各科在校園植物中所含種數(shù)的實(shí)際狀況，將其劃分為 4個等級:單種科(1種)、少種科(2～5種)、中等科(6～9種)、大科(≥10種)(見表2). 統(tǒng)計結(jié)果表明：本區(qū)系少種科數(shù)占本區(qū)系總科數(shù)的51.76%，含有種數(shù)卻占本區(qū)系總種數(shù)的48.86%，無論是科數(shù)還是種數(shù)都居于整個區(qū)系的優(yōu)勢地位；大科僅占本區(qū)系總科數(shù)的5.88%，所含種數(shù)卻占本區(qū)系總種數(shù)的26.14%，大科對本區(qū)系的構(gòu)建起較重要的作用. 本區(qū)系的優(yōu)勢科分別為：百合科(Liliaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、木樨科 (Oleaceae)、菊科(Compositae)和薔薇科(Rosaceae). 這5個優(yōu)勢科中，除百合科為北溫帶分布，大戟科為泛熱帶分布外，其他3科均為世界分布[9]. 其中菊科主產(chǎn)于溫帶，薔薇科在溫帶占優(yōu)勢. 從本區(qū)系優(yōu)勢科的分布區(qū)類型來看，溫帶性質(zhì)占優(yōu)勢，這無疑對本區(qū)的區(qū)系性質(zhì)有較大的影響，并對本區(qū)植被群落的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)起著十分重要的作用.

按照世界種子植物科的分布區(qū)類型系統(tǒng)劃分[10-11]，本區(qū)系85科共劃分為10個類型和5個變型(見表 5). 將其歸并為世界分布、熱帶分布(第2～7、16類)、 溫帶分布 (第8～14類)和中國特有分布 4大類. 本區(qū)系世界分布28科、熱帶分布37科、溫帶分布19科、中國特有分布1科，分別占本區(qū)系總科數(shù)(不包括世界分布科)的64.91%、33.33%、1.75%.結(jié)果表明校園區(qū)系植物，熱帶分布科占有明顯的優(yōu)勢，溫帶分布科具有相當(dāng)?shù)谋壤? 本區(qū)系具有中國地理位置的中心、南北植物兼收并蓄的特性，同時擁有較多熱帶植物區(qū)系起源植物.

表2 湖北大學(xué)校園種子植物科的級別統(tǒng)計

2.4屬的大小統(tǒng)計和區(qū)系分析根據(jù)各屬在該地區(qū)所含種數(shù)的多少，將其劃分為單種屬(1種)、少種屬(2～4種)、中等屬(5～9種)3個等級(見表3).本區(qū)系單種屬(1種)、少種屬(2～4種)、中等屬(5～9種)3個等級的屬數(shù)分別為133、43和5，分別占本區(qū)系總屬數(shù)的73.89%、23.33%和2.78%.大量單種屬的存在解釋本區(qū)系植物性質(zhì)多樣性的主因；少種屬雖只占本區(qū)系總屬數(shù)的23.76%，但所含種數(shù)卻占本區(qū)系總種數(shù)的37.89%；本區(qū)系的較優(yōu)勢屬為李屬(Prunus)、薔薇屬(Rosa)和大戟屬(Euphorbia).

表3 湖北大學(xué)校園植物屬的級別統(tǒng)計

表4湖北大學(xué)校園植物與部分地區(qū)

屬種系數(shù)的比較

屬種系數(shù)是體現(xiàn)植物區(qū)系物種豐富度和生境復(fù)雜度的重要指標(biāo)，一般用屬的總數(shù)和種的總數(shù)的百分比比值來進(jìn)行計算，數(shù)值較高則物種豐富度較高，而生境復(fù)雜度較低，較低則相反. 通過與部分高校以及非高校地區(qū)進(jìn)行比較，以期較客觀地評價湖北大學(xué)校園植物的屬種系數(shù)水平[5， 7-8， 12-13]. 湖北大學(xué)校園植物屬種系數(shù)為68.6%，除南京大學(xué)外，和另外3所高校屬種系數(shù)較為接近；相比其他城市、風(fēng)景區(qū)和庫區(qū)，除坪江水電站庫區(qū)外，湖北大學(xué)的屬種系數(shù)較高(表 4). 比較結(jié)果說明，湖北大學(xué)校園作為人工環(huán)境或者人工植被較明顯的區(qū)域，過多的人工引進(jìn)植物和平坦的地勢(簡單的生境)導(dǎo)致了過高的屬種系數(shù).

根據(jù)吳征鎰關(guān)于中國種子植物屬分布區(qū)的劃分方案，對湖北大學(xué)校園181屬植物進(jìn)行歸類統(tǒng)計[14-16]. 本區(qū)系181屬劃分為 14個類型和9個變型 (見表 5). 世界分布19 屬、熱帶分布70 屬、溫帶分布86 屬、中國特有分布6 屬，分別占本區(qū)系總屬數(shù) (不包括世界分布屬，下同 )的43.21%、53.09%和3.70%. 對本區(qū)系屬的重要分布區(qū)類型分析如下：

世界分布屬：本區(qū)系世界分布屬有19 屬30 種. 由于生態(tài)適應(yīng)幅度較廣，很難看出植物區(qū)系的地理特點(diǎn)，對于了解本區(qū)系特征和與其他區(qū)系的聯(lián)系意義不大，因此在分析時被扣除.

熱帶分布屬：共70屬97種，占本區(qū)系總屬數(shù)的43.21%.

泛熱帶分布的類型及其變型有26 屬44 種，是本區(qū)系熱帶分布屬中的第一大分布區(qū)類型，占熱帶分布總屬數(shù)的37.14%. 主要屬為大戟屬(Euphorbia，8)、衛(wèi)矛屬(Euonymus，5)、和木槿屬(Hibiscus，3).

熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布屬：共10 屬12 種，占熱帶分布區(qū)總屬數(shù)的14.29%，如仙人掌屬(Opuntia，2)、紫茉莉?qū)?Mirabilis，1) 以及吊蘭屬(Chlorophytum，3)，主要是校園內(nèi)引進(jìn)的觀賞物種和外來入侵物種.

舊世界熱帶分布屬及變型：共9 屬10 種，占熱帶分布區(qū)總屬數(shù)的12.86%， 主要有天門冬屬(Asparagus，2)、海桐花屬(Pittosporum，1)等.

熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布：共10 屬12 種，占熱帶分布區(qū)總屬數(shù)的14.29%，如樟屬(Cinnamomum，2)、通泉草屬(Mazus，1) 以及蛇莓屬(Duchesnea，1)等.

熱帶亞洲至熱帶非洲分布及其變型：共6屬6種，占熱帶分布區(qū)總屬數(shù)的8.57%，包括牛膝屬(Achyranthes，1)、蘆薈屬(Aloe，1)等.

熱帶亞洲分布及其變型：共9 屬13 種，占熱帶分布區(qū)總屬數(shù)的12.86%，包括柑橘屬(Citrus，3)、含笑屬(Michelia，4)、蚊母樹屬(Distylium，4)等.

溫帶分布屬：本區(qū)系的溫帶分布屬計有86屬131種，占本區(qū)系總屬數(shù)的53.09%.

表5 湖北大學(xué)校園植物區(qū)系科、屬、種分布區(qū)類型和變型統(tǒng)計

表中%不包括世界分布屬.

北溫帶分布及變型：共43屬74種，占溫帶分布屬的50.00%，是本溫帶分布屬中屬數(shù)最多的分布型. 包括李屬(Prunus，7)、杜鵑花屬(Rhododendron，2)、槭屬(Acer，5)、薔薇屬(Rosa，2)、忍冬屬(Lonicera，1)、松屬(Pinus，3)、園柏屬(Sabina，4)等，本分布中木本和草本觀賞植物多，是校園木本和灌木層主要植物類型.

東亞和北美間斷分布：共12 屬20 種，占溫帶分布屬的13.95%. 該分布類型植物都為校園重要的觀賞和綠化植物，如木樨屬(Osmanthus，4)、木蘭屬(Magnolia，3)、爬山虎屬(Parthenocissus， 2)、紫葳屬(Campsis，1)、楓香屬(Liquidambar，1)、鵝掌楸屬(Liriodendron，1)等，在校園的地表和墻面綠化中起了重要的作用.

舊世界溫帶分布及變型：共10 屬14 種，占溫帶分布屬的11.63%.其中包括地中海、西亞(或中亞) 和東亞間斷分布變型4 屬，地中海區(qū)和喜馬拉雅間斷分布變型1 屬. 主要有丁香屬(Syringa， 2)、梨屬(Pyrus， 1)和連翹屬(Forsythia， 1)等.

溫帶亞洲分布：共2 屬2 種，分別為附地菜屬(Trigonotis， 1)和馬蘭屬(Kalimeris， 1).

地中海區(qū)、西亞至中亞分布及其變型：共2屬2種，分別為石榴屬(Punica， 1)和金盞花屬(Calendula， 1).

東亞分布及其變型：共17 屬19 種，占溫帶分布屬的19.77%. 其中中國-喜馬拉雅變型3 屬; 中國-日本變型4 屬. 其中既有城市綠化中常見的植物屬如檵木屬(Loropetalum， 2)、結(jié)香屬(Edgeworthia，1)、沿階草屬(Ophiopogon，2)和蜘蛛抱蛋屬(Aspidistra，1)和常見野草植物屬如泥胡菜屬(Hemistepta，1)、紫蘇屬(Perilla，1)，也有一些重要的觀賞和木本植物屬，如梧桐屬(Firmiana，1)、柳杉屬(Cryptomeria，1)和楓楊屬(Pterocarya，1). 湖北大學(xué)校園內(nèi)有一棵百年以上樹齡的楓楊樹.

中國特有屬：共6屬6種. 占本區(qū)總屬數(shù)的3.70%，包括蠟梅屬(Chimonanthus，1)、 水杉屬(Metasequoia， 1)、通脫木屬(Tetrapanax， 1)、喜樹屬(Camptotheca， 1)、銀杏屬(Ginkgo， 1)、枳屬(Poncirus， 1). 其中銀杏和水杉屬為具有典型孑遺植物性質(zhì)的屬，一定程度地反映了湖北大學(xué)校園植物區(qū)系類群的豐富性和區(qū)系的古老性.

總之，湖北大學(xué)校園植物區(qū)系包括了中國種子植物屬的15個類型中的14個類型，說明本區(qū)系分布區(qū)類型比較多樣. 在區(qū)系類型上，校園植物區(qū)系以溫帶成分為主，熱帶成分較豐富，這與學(xué)校所處的溫帶地理位置相一致，具有在熱帶和溫帶植物成分交界的特點(diǎn).

3 結(jié)論

通過對湖北大學(xué)校園種子植物區(qū)系成分的統(tǒng)計和分析，我們得出以下結(jié)論：

(1)物種多樣性豐富，分布區(qū)類型多樣，地理成分復(fù)雜. 湖北大學(xué)校園植物區(qū)系有種子植物85 科、181屬、264 種. 中國種子植物屬的所在的15大分布類型中，該地區(qū)有14個類型，并包含較多變型和間斷分布類型.

(2)生境單一，屬種系數(shù)較高. 該區(qū)屬種系數(shù)為68.6%，表明校園生境單一，多為人工設(shè)置環(huán)境，人工栽培物種多所導(dǎo)致.

(3)優(yōu)勢科和優(yōu)勢屬不明顯. 在科的水平上，種數(shù)在10 種以上的科僅為5個，屬中沒有超過10個種的屬. 封閉的校園環(huán)境，限制外來物種的侵入. 同時，人工栽培的植物和定期的綠地修建也能導(dǎo)致這一結(jié)果.

(4)溫帶性質(zhì)明顯，熱帶成分豐富，表現(xiàn)出明顯的過渡性. 科級水平上，溫帶分布科占總科數(shù)的33.33%，而熱帶分布科占總科數(shù)的64.91%，熱帶分布成分高于溫帶分布成分；但在屬級水平上，熱帶和溫帶分布屬分別占總屬數(shù)43.21%、53.09%，溫帶分布屬占有明顯的優(yōu)勢；種級水平上溫帶分布種占總種數(shù)的55.98%，而熱帶分布種占總種數(shù)的41.45%. 科、屬、種三級水平的分析表明，本區(qū)系溫帶成分占優(yōu)勢，熱帶性質(zhì)也較豐富. 本區(qū)系具有中國地理位置的中心、南北植物兼收并蓄的特性.

(5)在對本區(qū)系的研究過程中我們發(fā)現(xiàn)：本校園有264種種子植物，其中外來引種植物124種，占有很高的比例；高位芽植物189 種，地上芽植物27 種，地面芽植物43 種，地下芽和一年生植物有5 種，分別占總數(shù)的71.6%、10.2%，、16.3%、1.9%；常綠樹和常綠草本76 種，落葉樹119 種，前者數(shù)量雖然較少，但栽種的數(shù)量較多，特別是那些具有特殊功能的植物栽種量很大：如具有空氣消毒作用和很好的林蔭效果的樟樹，具有獨(dú)特香氣的桂花等，而外來引種的落葉植物僅選用那些具有特殊功能的植物，如觀姿花卉龍爪槐和結(jié)香等、爬架的紫藤、凌霄花和葡萄等、爬墻的爬山虎等，僅僅點(diǎn)綴在校園的特殊地點(diǎn).以上情況充分反映出了高校的特殊環(huán)境與特殊需求.

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