福建長汀典型水土流失區(qū)木本植物區(qū)系分析

王益和

(福建省龍巖市林業(yè)科學(xué)研究所，福建 龍巖 364000)

水土流失是一種對生態(tài)影響嚴重且分布面積廣、成因復(fù)雜的環(huán)境問題，由于人類活動、氣候和土壤特征等原因，福建長汀縣成為我國南方紅壤地區(qū)的典型水土流失區(qū)[1]，而河田鎮(zhèn)曾是水土流失最嚴重的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在20世紀40年代初被列為全國3個重點水土保持試驗區(qū)之一[2]，嚴重的水土流失也在一定程度上威脅并制約了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)和經(jīng)濟發(fā)展。

當(dāng)前，有關(guān)水土流失區(qū)的植物區(qū)系的研究主要以黃土高原的水土流失區(qū)[3]、草原水土流失區(qū)為對象[4]，而針對南方紅壤的水土流失區(qū)研究較少。本研究基于野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，以長汀縣河田鎮(zhèn)水土流失嚴重的地區(qū)作為典型水土流失區(qū)，分析其植物區(qū)系組成與地理成分分布，以期探明典型水土流失區(qū)木本種子植物的組成及地理分布，為該地區(qū)生態(tài)恢復(fù)與植物資源合理開發(fā)利用及水土流失區(qū)的整治與改善提供參考。

1 研究區(qū)概況

典型水土流失區(qū)位于福建省龍巖市長汀縣河田鎮(zhèn)，116°16′—116°30′E、25°35′—25°46′N，全鎮(zhèn)面積275 km2，海拔300～500 m，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候[5]。河田鎮(zhèn)年均降水量1700 mm，年均氣溫19 ℃，年均無霜期274 d[6]。典型水土流失區(qū)集中于中部低丘區(qū)，土壤侵蝕面積高達158.4 km2，土壤以紅壤為主，地表土層薄[7]。河田典型水土流失區(qū)喬木層主要以馬尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、木荷(Schimasuperba)為主；灌木層主要以崗松(Baeckeafrutescens)、金櫻子(Rosalaevigata)、短尾越橘(Vacciniumcarlesii)為主；草本層主要以芒萁(Dicranopterispedata)、牛筋草(Eleusineindica)為主。

2 研究方法

于2019年5—7月、2020年9—11月采用取樣方法和樣線法相結(jié)合的方法，對長汀縣河田鎮(zhèn)明光村、馬坑村、羅地村、潘屋村、余地村等水土流失較嚴重的自然村與河田鎮(zhèn)其余地區(qū)的木本種子植物展開全面踏查，記錄樣方與樣線內(nèi)的植物種類和植被概況。調(diào)查中無法確定的植物，采集標(biāo)本帶回實驗室，參考《中國植物志》[8]《福建植物志》[9]進行鑒定分類并整理出該地區(qū)的木本種子植物名錄。

依據(jù)《中國植物志》[8]統(tǒng)計典型水土流失區(qū)科、屬、種的數(shù)量和比例，參考吳征鎰[10]對種子植物科、屬的地理成分的劃分標(biāo)準(zhǔn)對典型水土流失區(qū)木本種子植物的分布區(qū)類型進行劃分，地理成分分析中熱帶成分(科/屬)總數(shù)與溫帶成分(科/屬)總數(shù)的比值為R/T值[11]。

3 結(jié)果與分析

3.1 物種組成概況

由表1可知，典型水土流失區(qū)木本種子植物共67科163屬316種(含種下分類單元)，其中裸子植物5科6屬7種，被子植物62科157屬309種。被子植物中，單子葉植物2科6屬14種，雙子葉植物60科151屬295種。典型水土流失區(qū)木本種子植物以被子植物為主，占總科、屬、種數(shù)的92.54%、96.16%、97.78%。

表1 典型水土流失區(qū)木本植物物種分類群統(tǒng)計

3.2 優(yōu)勢科和優(yōu)勢屬的組成

根據(jù)科含種數(shù)進行級別劃分(表2)，典型水土流失區(qū)木本種子植物67科劃分為4個等級，大科(≥20種)僅薔薇科(Rosaceae)1科，占總物種數(shù)的9.49%；中等科(10～19種)共9科，占總物種數(shù)的38.61%，主要為樟科(Lauraceae)、豆科(Leguminosae)、殼斗科(Fagaceae)、茜草科(Rubiaceae)等；小科(2～9種)共32科，主要為忍冬科(Caprifoliaceae)、蕓香科(Rutaceae)、葡萄科(Vitaceae)等，占總物種數(shù)的43.99%；單種科共25科，占總物種數(shù)的7.91%，如杉科(Taxodiaceae)、柏科(Cupressaceae)、松科(Pinaceae)、山龍眼科(Proteaceae)等。

表2 典型水土流失區(qū)木本植物科的組成

依據(jù)屬含種數(shù)進行級別劃分(表3)，典型水土流失區(qū)木本植物163屬可劃分為3個級別，中等屬(10～19種)僅懸鉤子屬(Rubus)、榕屬(Ficus)2屬，占總物種數(shù)的6.65%；小屬(2～9種)主要為錐屬(Castanopsis)、山礬屬(Symplocos)、冬青屬(Ilex)和菝葜屬(Smilax)等64屬，占總物種數(shù)的62.66%；單種屬占總物種數(shù)的30.69%，主要為赤楊葉屬(Alniphyllum)、草珊瑚屬(Sarcandra)、木犀屬(Osmanthus)、木荷屬(Schima)、狗骨柴屬(Diplospora)、五加屬(Acanthopanax)等。

表3 典型水土流失區(qū)木本植物屬的組成

3.3 典型水土流失區(qū)木本種子植物的分布區(qū)類型

3.3.1 科的分布區(qū)類型 典型水土流失區(qū)木本種子植物67科可劃分為10個分布區(qū)類型(表4)，其中世界廣布科17個，占總科數(shù)的25.37%，主要為薔薇科、榆科(Ulmaceae)、鼠李科(Rhamnaceae)、旋花科(Convolvulaceae)、木犀科(Oleaceae)等。熱帶成分占總科數(shù)的52.24%，其中以泛熱帶分布(含變型，下同)為主，占總科數(shù)的34.33%，主要為冬青科(Aquifoliaceae)、?？?Moraceae)、山礬科(Symplocaceae)等23個科。溫帶分布中以北溫帶分布為主，共15科，占總科數(shù)的22.39%，主要為薔薇科、杜鵑花科(Ericaceae)、殼斗科、忍冬科、槭樹科(Aceraceae)等。典型水土流失區(qū)木本種子植物67科除舊世界溫帶分布、溫帶亞洲分布、地中海區(qū)、西亞至中亞分布、中亞分布、中國特有分布外，其余分布區(qū)類型均有分布，表明其木本種子植物科的地理成分復(fù)雜，聯(lián)系廣泛。典型水土流失區(qū)R/T值為2.33，熱帶成分占優(yōu)勢。

3.3.2 屬的分布區(qū)類型 典型水土流失區(qū)木本種子植物163屬除地中海區(qū)、西亞至中亞分布類型外，其它14個類型均有分布(表4)，其中熱帶分布(分布區(qū)類型2-7)以泛熱帶成分為主，共43屬，占總屬數(shù)的26.39%。代表屬有榕屬、冬青屬、山礬屬、柿屬(Diospyros)、菝葜屬、紫珠屬(Callicarpa)、安息香屬(Styrax)、大青屬(Clerodendrum)、杜英屬(Elaeocarpus)、黃檀屬(Dalbergia)、南蛇藤屬(Celastrus)、山黃麻屬(Trema)等。其中榕屬、杜英屬、柃木屬、冬青屬等許多屬所含的種類是常綠闊葉林的主要組成樹種。熱帶亞洲成分僅次于泛熱帶成分，共22屬，主要為潤楠屬(Machilus)、山茶屬、含笑屬(Michelia)、虎皮楠屬(Daphniphyllum)、清風(fēng)藤屬(Sabia)、箬竹屬(Indocalamus)、草珊瑚屬、木荷屬(Schima)、青岡屬(Cyclobalanopsis)等。其中潤楠屬、虎皮楠屬、木荷屬、青岡屬所含的種類是群落中上層林木的主要組成部分，而山茶屬、清風(fēng)藤屬、箬竹屬、草珊瑚屬則是下層林木的主要組成部分。

溫帶成分(分布區(qū)類型8-14)以東亞和北美洲間斷分布為主，共21種，占總屬數(shù)的12.89%。代表屬為錐屬、蛇葡萄屬(Ampelopsis)、勾兒茶屬(Berchemia)、柯屬(Lithocarpus)、石楠屬(Photinia)、楤木屬(Aralia)、胡枝子屬(Lespedeza)、鼠刺屬(Itea)等。北溫帶分布共17屬，占總屬數(shù)的10.43%，主要為越桔屬(Vaccinium)、薔薇屬、莢蒾屬(Viburnum)、忍冬屬(Lonicera)、桑屬(Morus)、繡線菊屬(Spiraea)、櫻屬(Cerasus)、胡頹子屬(Elaeagnus)，裸子植物主要為柏木屬(Cupressus)、紅豆杉屬(Taxus)、圓柏屬(Sabina)。東亞分布共18屬，占總屬數(shù)的11.04%，如獼猴桃屬(Actinidia)、油桐屬(Vernicia)、檵木屬(Loropetalum)、四照花屬(Dendrobenthamia)、五加屬等；其中中國-喜馬拉雅分布僅南酸棗屬(Choerospondias)1屬，中國-日本分布有7屬，如白馬骨屬(Serissa)、泡桐屬(Paulownia)、山桐子屬(Idesia)、野鴉椿屬(Euscaphis)、枳椇屬(Hovenia)等，說明典型水土流失區(qū)木本種子植物屬的區(qū)系與喜馬拉雅植物區(qū)系較遠，而與日本植物區(qū)系關(guān)系更近。

典型水土流失區(qū)木本種子植物中國特有分布屬較少，僅有杉木屬(Cunninghamia)1屬，占總屬數(shù)的0.61%。典型水土流失區(qū)木本種子植物熱帶成分有96屬，占總屬數(shù)的58.91%，溫帶成分有62屬，占總屬數(shù)的38.03%，二者R/T值為1.55。由此可見，典型水土流失區(qū)木本種子屬的植物區(qū)系熱帶性質(zhì)明顯。

3.3.3 種的分布區(qū)類型 在種水平上，典型水土流失區(qū)木本種子植物316種可劃分為12個分布區(qū)(表4)，世界廣布種7種，占總物種數(shù)的2.21%。該地區(qū)物種熱帶性質(zhì)顯著，熱帶成分共159種，占比50.32%，其中熱帶亞洲分布占比大，占總種數(shù)的45.57%，主要有變?nèi)~榕(Ficusvariolosa)、山礬(Symplocossumuntia)、鹽膚木(Rhuschinensis)、南燭(Vacciniumbracteatum)等144種。溫帶成分共74種，占比23.43%，其中東亞分布為主要成分，占總種數(shù)的19.62%，主要有紅淡比(Cleyerajaponica)、紫彈樹(Celtisbiondii)、青岡(Cyclobalanopsisglauca)、樟(Cinnamomumcamphora)等62種。此外，中國特有分布的物種有76種，占總種數(shù)的24.05%，主要為中華杜英(Elaeocarpuschinensis)、廣東冬青(Ilexkwangtungensis)、長刺楤木(AraliaspinifoliaMerr)、南方紅豆杉(Taxuswallichianavar.mairei)等。

表4 典型水土流失區(qū)木本植物的分布區(qū)類型

依據(jù)《國家重點保護野生植物名錄》[21]，典型水土流失區(qū)分布有國家一級保護植物南方紅豆杉、國家二級保護植物羅漢松(Podocarpusmacrophyllus)、花櫚木(Ormosiahenryi)，福建省重點保護珍貴樹木紅錐(Castanopsishystrix)、黃樟(Cinnamomumparthenoxylon)。

4 結(jié)論與討論

4.1 水土流失區(qū)物種豐富度較低，優(yōu)勢科現(xiàn)象明顯

長汀典型水土流失區(qū)共分布木本種子植物67科163屬361種，僅占福建省種子植物(245 科1152屬3339種)的27.34%、14.15%、10.81%[9]，不同地區(qū)的植物生境條件影響其植物的生長分布。河田典型水土流失區(qū)由于水土流失導(dǎo)致土壤受到侵蝕而貧瘠，地表含沙量大，植物生長受到極大限制，原有地帶性植被常綠闊葉林被次生馬尾松林替代[12]，因此該地區(qū)物種豐富度較低。較少的科含有較多的種，薔薇科在典型水土流失區(qū)分布有30種植物，優(yōu)勢科現(xiàn)象明顯。有些科在種數(shù)上雖不占優(yōu)勢，但卻是構(gòu)成森林上、中層喬木的主要科或代表科，如樟科、殼斗科、杜英科、冬青科等植物是該地區(qū)森林群落的建群種和優(yōu)勢種。還有一些科種數(shù)雖不多，但卻為群落的特征科，如茶茱萸科、梧桐科等(中國南部熱帶植物區(qū)系)。

4.2 水土流失區(qū)物種熱帶成分為主，區(qū)系起源古老

R/T值是研究植物區(qū)系熱帶性與溫帶性的重要比值，其動態(tài)變化可以反映出植物區(qū)系發(fā)生隨氣候、地理條件的歷史變遷，R/T數(shù)值越大，表明該區(qū)域植物區(qū)系熱帶性質(zhì)越突出[13]，其科、屬、種的R/T值分別為2.33、1.55、2.15，熱帶性質(zhì)明顯，但該地區(qū)并未出現(xiàn)如山欖科(Sapotaceae)、龍腦香科(Dipterocarpaceae)等熱帶植物區(qū)系的表征科，表明典型水土流失區(qū)木本種子植物以熱帶成分為主，同時也具有相當(dāng)數(shù)量的溫帶地區(qū)成分。生物地理上將24°—25°N作為劃分界線的熱帶分界線[14]，雖然典型水土流失區(qū)地處25°N，但屬于中國南部的熱帶北界，其地理成分具有南亞熱帶向中亞熱帶過渡的特點。在典型水土流失區(qū)木本種子植物屬中，懸鉤子屬、榕屬、杜鵑屬、山礬屬、山茶屬、菝葜屬、木姜子屬均為中國熱帶植物區(qū)系的主要組成屬，其主產(chǎn)熱帶、分布區(qū)延伸到亞熱帶和溫帶(中國南部熱帶植物區(qū)系)，同樣表明典型水土流失區(qū)植物區(qū)系的熱帶北緣特點。

典型水土流失區(qū)分布有中生代白堊紀植物區(qū)系的直接后裔，如被子植物中的樟科、木蘭科(Magnoliaceae)、薔薇科、冬青科等[15]，裸子植物中杉木則是古老殘遺特有屬植物。新生代第三紀以后的植物也有一定分布[16]，如衛(wèi)矛科(Celastraceae)、葡萄科、山茶科(Theaceae)等，這些植物在典型水土流失區(qū)廣泛分布表明其區(qū)系起源古老。

4.3 水土流失區(qū)木本植物區(qū)系對水土保持的啟示

近年來，通過封山育林、人工種草植樹[17]等有效的水土流失治理措施，目前長汀縣典型水土流失區(qū)植被恢復(fù)程度較高，但典型水土流失地區(qū)與正常的生態(tài)系統(tǒng)相比，還存在一定的差距，河田典型水土流失區(qū)的水土治理仍需加強，需要有效地恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。植物的地理成分與氣候特征相適應(yīng)，是長期適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的結(jié)果[18]，因此可將典型水土流失區(qū)劃分為不同級別的水土保護地，同時依據(jù)該地區(qū)的地理成分組成，選擇泛熱帶成分和北溫帶成分為主的適生植物，在水土流失地區(qū)種植具有保持水土功能的原生植物和適當(dāng)引進適宜當(dāng)?shù)厣车闹参铮缒竞?、馬尾松、楊梅(Myricarubra)、山杜英(Elaeocarpussylvestris)、黑殼楠(Linderamegaphylla)等喬木；胡枝子(Lespedezabicolor)、地桃花(Urenalobata)、胡頹子(Elaeagnuspungens)、檵木(Loropetalumchinense)等灌木；葛(Puerarialobata)、香根草(Chrysopogonzizanioides)等草本，構(gòu)建形成完善的喬、灌、草一體化，多層次結(jié)構(gòu)的水土保持植被帶。同時，對于保護較完整的地區(qū)，應(yīng)該避免種植過多人工純林及防止外來物種入侵，從而影響原有植物群落，擠占原生植物生態(tài)位，并有可能導(dǎo)致生物入侵等更為嚴重的生態(tài)后果[19]。通過加強水土流失治理措施，引種馴化適生的水土保持植物，恢復(fù)100多年前河田典型水土流失區(qū)豐茂的森林植被[20]，形成生態(tài)綠色和諧的人居環(huán)境。此外，典型水土流失區(qū)分布有國家一級保護植物南方紅豆杉和國家二級保護植物羅漢松、花櫚木，以及分布有福建省重點保護珍貴樹木紅錐、黃樟，應(yīng)加強典型水土流失區(qū)植物資源保護力度。