廣州市火爐山森林公園植物群落特征研究

張芬 周愛(ài)民 劉小冬 周厚高

摘要：以廣州市火爐山森林公園調(diào)查樣地的原始資料為基礎(chǔ)，通過(guò)重要值以及植被不同類型和層次的豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)分析時(shí)森林公園植物群落特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：樣地內(nèi)維管束植物共有119種，分屬60科100屬，植物區(qū)系具有較強(qiáng)的熱帶性質(zhì)并由熱帶向溫帶過(guò)渡的特點(diǎn)，重要值靠前植物品種、主要群落組成和優(yōu)勢(shì)科屬種。森林公園雖受人工造林影響較大，但經(jīng)過(guò)封育管護(hù)等措施，林下群落結(jié)構(gòu)的自然演替較好，植被基本上已恢復(fù)原貌。

關(guān)鍵詞：火爐山森林公園;重要值;群落特征;物種多樣性

中圖分類號(hào)：S718.54+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）22-0017-05

1 引言

火爐山森林公園（以下簡(jiǎn)稱火爐山）位于廣州市天河區(qū)東北部，最高海拔321.8m長(zhǎng)約3km，面積約600hm²，人文景觀充滿傳奇性，毗鄰聞名中外的華南植物園和廣東林木種源資源保存基地——廣東樹(shù)木園，山上多紅泥土，因從上空俯視狀似葫蘆，又甚為火紅，原名“葫蘆山”，俗稱“火爐山”;山下龍洞村享有“先有龍洞村，后有廣州城”美譽(yù)，是廣州文明發(fā)源地，火爐山一帽峰山綠色生態(tài)走廊蘊(yùn)藏著豐富的優(yōu)質(zhì)地下礦泉資源帶，珍貴優(yōu)質(zhì)的甘冽礦泉滋養(yǎng)出一代代健康長(zhǎng)壽的龍洞人[1]。

火爐山屬南亞熱帶季風(fēng)性氣候，植物資源豐富，富含空氣負(fù)離子，與周邊大型公園共同承擔(dān)起廣州市區(qū)“綠肺”功能，不僅是市民的天然“氧吧”輸送站，也是人們休閑、游憩的好去處;隨著廣州市區(qū)的擴(kuò)張其生態(tài)功能和社會(huì)功能日益突出，植被保護(hù)的重要性也被人們所認(rèn)識(shí)，但理論研究的相對(duì)缺乏會(huì)給火爐山“原滋原味”的植被帶來(lái)潛在隱患;本文旨在揭示火爐山植物群落及物種多樣性特征，為其植被保護(hù)和林分改造提供理論基礎(chǔ)，也為“美麗羊城”打造賦予實(shí)踐意義。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查方法

依據(jù)植物群落是否被人為干擾，在火爐山選擇次生林和干擾林作為樣地調(diào)查，每個(gè)類型設(shè)置8個(gè)樣地，每個(gè)樣地20m×20m，共16個(gè)樣地，面積達(dá)6400m²，樣地范圍內(nèi)調(diào)查喬木、灌木和草本（藤本數(shù)據(jù)歸納到草本），喬木起測(cè)株高≥4.0cm，草本范圍在2m×2m的四角及中心位置;記錄內(nèi)容有各植物種名、胸徑、株數(shù)、株高、冠幅，草本增加蓋度名目[2]。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

2.2.1 重要值

重要值是用來(lái)表示物種在群落中地位和作用的綜合數(shù)量指標(biāo)[3]。本文將調(diào)查群落分成喬木、灌木、草本（含藤本）3個(gè)層次，重要值綜合相對(duì)多度、相對(duì)頻度、相對(duì)顯著度、相對(duì)蓋度指標(biāo)來(lái)計(jì)算，（計(jì)算單個(gè)樣方物種的重要值時(shí)，喬木和灌木層相對(duì)頻度不納入重要值計(jì)算，草本層納入計(jì)算）。因灌木胸?cái)嗝娣e差別不明顯及草本（含藤本）株數(shù)不明確，重要值計(jì)算時(shí)個(gè)別指標(biāo)有所減少。

相對(duì)多度=某物種個(gè)體總數(shù)/同一生活型物種個(gè)體總數(shù)×100%

相對(duì)頻度=某物種頻度/同一生活型物種頻度總和×100%

相對(duì)顯著度=某物種胸高斷面積之和/同一生活型物種胸?cái)嗝娣e總和×100%

相對(duì)蓋度一某物種所有個(gè)體蓋度之和/同一生活型物種蓋度總和×100%

喬木層的重要值=（相對(duì)多度+相對(duì)頻度+相對(duì)顯著度+相對(duì)蓋度）/400

灌木層的重要值=（相對(duì)多度+相對(duì)頻度十相對(duì)蓋度）/300

草本層的重要值=（相對(duì)頻度+相對(duì)蓋度）/200

2.2.2 物種多樣性

物種多樣性指數(shù)是描述群落中物種豐富度和個(gè)體均勻度的一個(gè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)，受生境中生物和非生物等因素的影響[4，5]。Richness指數(shù)（豐富度指數(shù)，縮寫R）指出現(xiàn)在樣地中的物種總數(shù)，是物種種類豐富度的量化指標(biāo);多樣性指數(shù)采用Simpson指數(shù)（SP）、Shannon-wie-ner指數(shù)（SW）共同來(lái)測(cè)度，均勻度指數(shù)采用Pielou指數(shù)（PL）測(cè)度。

式（1）～式（3）中，S為樣地物種總數(shù)，P_i=n_i/N，n為群落所有種的總個(gè)體數(shù)，n=n₁+n₂+…+n_i;P_i為第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)占樣方總個(gè)體數(shù)的比例[6～8]。注：草本層（含藤本）的株數(shù)數(shù)目不好明確，指數(shù)分析時(shí)把蓋度作為類比值來(lái)計(jì)算。

3 結(jié)果與分析

3.1 植被科屬比例

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，調(diào)查的火爐山所有樣地中，維管束植物共有119種，隸屬于60科100屬，其中蕨類植物10科11屬14種，其科屬種分別占全部調(diào)查種類的比例分別為16.67%、11%和11.76%;裸子植物2科3屬3種，其科屬種分別占全部調(diào)查種類的3.33%、3%和2.52%;被子植物48科86屬102種，其中單子葉植物4科13屬14種，其科屬種分別占全部調(diào)查種類的6.67%、13%、11.75%，雙子葉植物44科73屬88種，其科屬種分別占全部調(diào)查種類的73.33%、73%和73.95%;從圖1中可以看出，被子植物科屬種所占比例較大（80%以上），蕨類植物次之，裸子植物比例較小。

3.2 植被的區(qū)系特征

從表1中可以看出，調(diào)查的火爐山樣地中各科所屬的分布區(qū)類型相對(duì)集中，除了世界分布的科以外，絕大部分都是熱帶和溫帶分布的科;所占比例最大是泛熱帶分布類型，占總科數(shù)的54%，其次為世界分布類型，再次為北溫帶分布類型。并且得知，火爐山植物區(qū)系具有較強(qiáng)的熱帶性質(zhì)并由熱帶向溫帶過(guò)渡的特征[9，10]。

3.3 植被群落組成和數(shù)量特征

本次調(diào)查的16個(gè)樣地中，次生林樣方是1、2、4、6、7、8、12、13，干擾林樣方是3、5、9、10、11、14、15、16。

3.3.1 各樣地植被群落主要組成

通過(guò)對(duì)各樣地的植被重要值計(jì)算，得表2;依表2和調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)記錄，得知樣地次生林和干擾林中植被群落主要組成物種，詳見(jiàn)表3。

3.3.2 所有樣地中優(yōu)勢(shì)種和優(yōu)勢(shì)科

通過(guò)對(duì)所有樣地的植被重要值計(jì)算，得知樣地中3個(gè)植被層的優(yōu)勢(shì)科屬種，詳見(jiàn)表4。

3.4 物種的豐富度指數(shù)分析

從Richness指數(shù)分析圖2中得知，除樣4和8外，1～16不同層次的物種豐富度指數(shù)大小順序是灌木層>草本層>喬木層，得知植被不同層次中灌木層物種數(shù)明顯較多，草本層物種其次，喬木層物種最少;次生林的喬木層豐富度占優(yōu)，干擾林的灌木層豐富度占優(yōu)，次生林與干擾林的草本層豐富度相差不大。

3.5 群落的物種多樣性分析

3.5.1 不同層次多樣性指數(shù)比較

通過(guò)對(duì)圖3、圖4、圖5的物種多樣性指數(shù)的比較分析，得知植被不同層次的多樣性指數(shù)排序是灌木>草本>喬木，樣方中灌木最為茂盛，草本次之，喬木為末。

3.5.2 不同樣地多樣性指數(shù)比較

從圖3中得知，喬木層Simpson指數(shù)大小排序是：樣3>2>9>4>1=10>6>8=15>7>11>5=12>16>14>13;灌木層Simpson指數(shù)大小排序是樣16>9=15>10>4=14>11>7=12>6>3>5>2>8=13>1;草本層Simpson指數(shù)大小排序是樣16>3>5=9>6=14=15>1=10>13>2>4=8>11>12>7。干擾林的3個(gè)植被層Simpson指數(shù)比次生林整體大，分析得知干擾林的群落結(jié)構(gòu)相對(duì)多樣。

從圖4中得知，喬木層Shannon-wiener指數(shù)大小指數(shù)順序是：樣9>2>3>10>4>1>6>8=15>7>5>11>14>12>16>13，灌木層Shannon-wiener指數(shù)大小指數(shù)順序是樣16>9=15>4>10>14>12>11>7>5>3>6>8>2>13>1，草本層Shannon-wiener指數(shù)大小指數(shù)順序是樣16>10>9>3>15>5>8>1=13>6>2～14>4>11>12>7。次生林的喬木層Shannon-wiener指數(shù)比次生林的整體大，干擾林的灌木層和草本層Shannon-wiener指數(shù)比次生林的整體大，分析得知次生林喬木層群落相對(duì)復(fù)雜，干擾林灌木層和草本層群落相對(duì)復(fù)雜。

3.5.3 均勻度指數(shù)比較

從圖5中得知，喬木層Pielou指數(shù)大小指數(shù)順序是：樣2>10>9>3>6>1）4>15>8>7>11>14>5>12>13>16，灌木層Pielou指數(shù)大小指數(shù)順序是樣12=15>13>7=9=11>16>4>10>6>5>3>2>14>1>8，草本層Pielou指數(shù)大小指數(shù)順序是樣10>5=16>6=14>3=13>1=15>2=9>8>4>11> 12>7。次生林的喬木層、灌木層Pielou指數(shù)與干擾林的整體相差不大，干擾林的草本層Pielou指數(shù)比次生林的整體大，分析得知次生林與干擾林喬木層、灌木層群落均勻分布相差不大，干擾林草本層群落相對(duì)分布均勻。4結(jié)論與討論

（l）本次調(diào)查可知火爐山樣地中被子植物科屬種所占比例較大，蕨類植物次之，裸子植物比例較小，植物資源較豐富;植物區(qū)系具有較強(qiáng)的熱帶性質(zhì)和由熱帶向溫帶過(guò)渡的特點(diǎn)。

（2）各樣地植被群落主要組成分析得知，次生林中原始樹(shù)種黧蒴、降真香、黃牛木、木荷占優(yōu)，林相的原始性較好，干擾林中相思類與桉樹(shù)占優(yōu)，受人工造林影響較大，次生林和干擾林的灌木層和草本層物種差別不明顯，但次生林較干擾林群落結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜;喬木層優(yōu)勢(shì)種有馬占相思、黧蒴、尾葉按等，人工影響較大，灌木層和草本層受人工造林影響較小。

（3）從植被不同層次的豐富度指數(shù)分析得知，林下植被群落結(jié)構(gòu)豐富，喬木品種較少，灌木和草本品種較為豐富;從次生林與干擾林的植被層豐富度指數(shù)分析得知，干擾林雖喬木層品種較為單一，但林下群落結(jié)構(gòu)恢復(fù)較好，甚至個(gè)別樣方中超過(guò)了次生林。

（4）不同層次物種多樣性指數(shù)比較得知，灌木、草本、喬木層的群落多樣性、復(fù)雜性和均勻分布性逐漸降低，林下群落和生態(tài)較良好，喬木層品種略顯單一。

（5）綜合3類多樣性指數(shù)，可知樣地次生林與干擾林多樣性指數(shù)雖有差別，但整體相差不是特別明顯，可見(jiàn)火爐山雖受早期人工造林影響較大，但經(jīng)過(guò)多年來(lái)采取封育管護(hù)等措施，林下群落結(jié)構(gòu)的自然演替較好，植被基本已恢復(fù)原貌。

（6）火爐山近年來(lái)加大了景觀改造力度，游客日漸增多，植被相比造林時(shí)期恢復(fù)較好，改造工程的運(yùn)行，勢(shì)必會(huì)影響群落結(jié)構(gòu)，對(duì)其植被自然演替機(jī)理需要進(jìn)一步研究;如何把森林公園景觀生態(tài)維護(hù)好，更好地服務(wù)于廣大市民也值得深入探索。

參考文獻(xiàn)：

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收稿日期：2019-11-09

基金項(xiàng)目：廣東省青年創(chuàng)新人才項(xiàng)目（編號(hào)：2018GKQNCX146）

作者簡(jiǎn)介：張芬（1987-），女，助理研究員，碩士，研究方向?yàn)閳@林景觀和植物造景。

通訊作者：周厚高（1962-），男，教授，博士，研究方向?yàn)閳@林植物。