廣東和平黃石坳省級自然保護(hù)區(qū)蕨類植物調(diào)查及區(qū)系組成分析

丁曉龍

(廣州草木蕃環(huán)境科技有限公司，廣東 廣州 510000)

1 引言

蕨類植物是高等植物中比較原始的一大類群，也是最早的陸生植物，主要借助孢子進(jìn)行繁殖，有著頑強(qiáng)而旺盛的生命力，廣泛分布于全世界溫帶和熱帶森林群落中[1]。21世紀(jì)初繆紳裕等對廣東和平黃石坳省級自然保護(hù)區(qū)種子植物區(qū)系和森林群落進(jìn)行了研究，認(rèn)為黃石坳自然保護(hù)區(qū)可能是廣東植被區(qū)劃東西分區(qū)的一個關(guān)鍵地區(qū)，但未有研究對保護(hù)區(qū)的蕨類植物進(jìn)行研究[2]。廣東和平黃石坳省級自然保護(hù)區(qū)是以保護(hù)野生珍稀植物資源和亞熱帶季風(fēng)氣候典型闊葉混交林為目的，蕨類資源較豐富，存在具有較高價值的古老蕨類物種，對其進(jìn)行調(diào)查研究并進(jìn)行區(qū)系組成分析，對更加科學(xué)地理解森林生態(tài)系統(tǒng)和天然林的生物多樣性，并對森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建及森林可持續(xù)經(jīng)營具有重要意義[3]。

2 研究區(qū)概況

廣東和平黃石坳省級自然保護(hù)區(qū)(下稱“黃石坳保護(hù)區(qū)”或“保護(hù)區(qū)”)位于廣東省河源市和平縣西南部，九連山東麓，保護(hù)區(qū)始建于2000年3月份，地理坐標(biāo)范圍為24°20′0″～24°26′0″N，114°49′0″～114°55′35″E，保護(hù)區(qū)東至合水鎮(zhèn)興徑村大亂，南至青州鎮(zhèn)片田村金竹壩，西至熱水鎮(zhèn)南湖村打牛墩，北至熱水鎮(zhèn)中興村下合棟，總面積8096.8 hm2。主要保護(hù)對象是珍稀瀕危野生動植物資源及其棲息地，屬森林生態(tài)類型的自然保護(hù)區(qū)[1]。

黃石坳保護(hù)區(qū)地處中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，屬中低山丘陵地貌，區(qū)內(nèi)森林資源豐富，以亞熱帶常綠闊葉林為主的自然環(huán)境極具保護(hù)、觀賞和科研價值[2]。2002年保護(hù)區(qū)組織開展了區(qū)內(nèi)植物植被和野生動物資源本底調(diào)查，記錄到維管植物206科740屬1417種(含種下等級)，其中國家重點保護(hù)植物有10科11屬11種；記錄到陸生野生脊椎動物22目47科107種，其中國家重點保護(hù)動物12種[4]。

3 調(diào)查與研究方法

3.1 樣方設(shè)置

在保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)選擇具有代表性，易于監(jiān)測工作開展，利于長期監(jiān)測和維護(hù)的區(qū)域設(shè)置樣方，本次監(jiān)測在保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置了7個20 m×20 m固定樣方，分成4個10 m×10 m的小樣方，腳樁標(biāo)記，進(jìn)行編號，并記錄該標(biāo)記點的編號與坐標(biāo)位置，以樣方西南角為坐標(biāo)原點，建立坐標(biāo)系進(jìn)行植物群落調(diào)查，起測胸徑為1 cm的立木，記錄坐標(biāo)位置(以距離坐標(biāo)軸的距離表示)、種名、胸徑和樹高等信息并掛牌編號[5]。

3.2 樣線設(shè)置

根據(jù)現(xiàn)有資料，通過前期初步勘察，在衛(wèi)星遙感圖上預(yù)設(shè)樣線(樣線要求貫穿保護(hù)區(qū)的各種不同地形地貌和植被類型)，通過預(yù)設(shè)樣線和實地調(diào)查相結(jié)合，實際調(diào)查樣線有10余條，每條樣線長3～5 km[6]，樣線調(diào)查過程中主要記錄沿線植物，植物群落特征，包括植物種類、群落結(jié)構(gòu)、群落外貌、各層優(yōu)勢物種等，并對沿線的不同環(huán)境、生境狀況、植被類型進(jìn)行判斷定點記錄，確定保護(hù)區(qū)內(nèi)各個植被的類型及面積[7]。對于難以辨認(rèn)植物進(jìn)行拍照和標(biāo)本采集，在樣線行進(jìn)過程中觀察記錄和布點詳細(xì)調(diào)查，結(jié)合實地典型調(diào)查(圖1)，最終形成保護(hù)區(qū)蕨類植物名錄。

圖1 黃石坳保護(hù)區(qū)固定樣方布置示意

3.3 植物區(qū)系地理成份劃分方法

對保護(hù)區(qū)記錄到的植物物種進(jìn)行科、屬、種的統(tǒng)計分析，根據(jù)吳征鎰系統(tǒng)對屬的劃分方法，蕨類植物采納秦仁昌系統(tǒng)概念對中國植物科的分布區(qū)類型的劃分方法，從科、屬、種3個層面上，對蕨類植物科、屬、種的分布型統(tǒng)計[8]。

4 結(jié)果分析

4.1 蕨類植物物種分析

黃石坳保護(hù)區(qū)地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水量較大，區(qū)內(nèi)溝谷溪流眾多，在海拔200～700 m的溝谷兩側(cè)分布著亞熱帶溝谷常綠闊葉林，本類型是黃石坳保護(hù)區(qū)原生性較強(qiáng)的地帶性植被類型[9]。群落層次復(fù)雜，主要由樟科、杜英科、桃金娘科物種組成，灌木層和草本層不發(fā)達(dá)，蓋度小，主要有一些耐蔭的草本、灌木植物和喬木幼苗，層間植物豐富，附生蘭花、蕨類植物較多。

根據(jù)實地調(diào)查和資料查詢，黃石坳保護(hù)區(qū)記錄到維管植物208科768屬1511種(栽培植物60科119屬147種)，其中蕨類植物32科62屬116種，裸子植物8科13屬17種，被子植物168科693屬1378種(表1)。

表1 黃石坳保護(hù)區(qū)維管植物科屬種統(tǒng)計

4.1.1 蕨類珍稀植物物種分析

依據(jù)2020年7月最新的國家重點保護(hù)植物名錄征求意見稿和1999年頒布的國家重點保護(hù)植物名錄比較，黃石坳保護(hù)區(qū)有國家重點野生保護(hù)植物22種，蕨類珍稀植物5種，有金毛狗(Cibotiumbarometz)、桫欏(Alsophilaspinulosa)、粗齒桫欏(Alsophiladenticulata)、水蕨(Ceratopteristhalictroides)、蘇鐵蕨(Braineainsignis)等(詳見表2、表3)，均為國家Ⅱ級，未有降級和升級情況。其中，水蕨是中國珍稀瀕危保護(hù)植物名錄極小種群及特有植物；桫欏、粗齒桫欏被列入《中國植物紅皮書》稀有的漸危(VU)種；金毛狗被列入《世界自然保護(hù)聯(lián)盟物種紅色名錄》(IUCN)瀕危(EN)物種；金毛狗、桫欏、粗齒桫欏被列入《瀕危野生動植物種國際貿(mào)易公約》(CITES)附錄Ⅱ。

表2 黃石坳保護(hù)區(qū)珍稀瀕危野生保護(hù)植物統(tǒng)計

表3 黃石坳保護(hù)區(qū)國家重點保護(hù)和珍稀瀕危野生蕨類植物名錄

4.1.2 新記錄蕨類植物分析

本研究發(fā)現(xiàn)，黃石坳保護(hù)區(qū)記錄到維管植物208科768屬1511種(其中栽培植物60科119屬147種)，相比2002年的科學(xué)考察記錄，在保護(hù)區(qū)內(nèi)新記錄到95個種，12個屬；其中蕨類植物7種，被子植物88種(栽培種除外)，新記錄屬為沙皮蕨屬、夜花藤屬、苦木屬、麻楝屬、木樨欖屬、球蘭屬、假福王草屬、石豆蘭屬、隔距蘭屬、菱蘭屬、苦竹屬、弓果黍?qū)佟?/p>

保護(hù)區(qū)內(nèi)新記錄到蕨類植物有7種(包括種下等級)，分屬于5科7屬(秦仁昌系統(tǒng))(表4)。新記錄屬1屬，為沙皮蕨屬(Hemigramma)。新記錄物種豐富了保護(hù)區(qū)內(nèi)蕨類植物的多樣性，也體現(xiàn)出保護(hù)區(qū)多年來優(yōu)良的管護(hù)、保護(hù)成效，為保護(hù)區(qū)生物多樣性的發(fā)展創(chuàng)造了有利場所與空間。

表4 黃石坳保護(hù)區(qū)蕨類植物新紀(jì)錄統(tǒng)計

4.2 蕨類植物區(qū)系

通過對保護(hù)區(qū)內(nèi)植物種類的區(qū)系成分進(jìn)行詳細(xì)比較研究，對了解該區(qū)域的植物種類組成、原生植被演替、植物群落的受干擾程度均有重要意義[14]。

4.2.1 蕨類植物科分布區(qū)類型

以秦仁昌系統(tǒng)為依據(jù)整理黃石坳保護(hù)區(qū)蕨類植物名錄[15]，根據(jù)臧得奎等的劃分原則，參考吳征鎰對分布區(qū)類型的劃分方法進(jìn)行區(qū)系統(tǒng)計分析。結(jié)果見表5；保護(hù)區(qū)蕨類植物共記錄到32個科，在去除世界廣布的13個科后，泛熱帶分布科有14個，占非世界分布總科數(shù)的73.68%，占據(jù)明顯優(yōu)勢，其次是熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布類型，有2科，占非世界分布總科數(shù)的10.53%，其余3個分布區(qū)類型所占比例均小于10%，分別是熱帶、亞洲帶及熱帶南美間斷分布和舊世界熱帶分布、北溫帶分布，均只有1科。

表5 黃石坳保護(hù)區(qū)蕨類植物科區(qū)系分布類型統(tǒng)計

世界廣布[16]的13個科：水龍骨科、鳳尾蕨科、卷柏科、中國蕨科、石杉科、烏毛蕨科、紫萁科、骨碎補(bǔ)科、蕨科、蚌殼蕨科、滿江紅科、蘋科和水蕨科。

泛熱帶分布[17]的14個科：鱗毛蕨科、金星蕨科、蹄蓋蕨科、鐵角蕨科、叉蕨科、碗蕨科、膜蕨科、鐵線蕨科、裸子蕨科、里白科、桫欏科、海金沙科、腎蕨科和鱗始蕨科。

熱帶、亞熱帶和熱帶南美間斷分布[18]1科：瘤足蕨科。

舊世界熱帶分布1科：觀音座蓮科。

熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布2科：槲蕨科等。

北溫帶分布1科：石松科。

4.2.2 蕨類植物屬分布區(qū)類型

黃石坳保護(hù)區(qū)內(nèi)記錄到的蕨類植物屬的地理分布區(qū)類型進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表6。保護(hù)區(qū)蕨類植物共有62屬，可分為9個分布區(qū)類型。在去除世界廣布的14個屬后，泛熱帶分布屬22個，占非世界分布屬48屬的45.83%，占據(jù)明顯優(yōu)勢，其次是舊世界熱帶分布和熱帶亞洲(印度-馬來西亞)分布，均占非世界分布屬的10.42%，其余5個分布區(qū)類型所占比例均小于10%。

表6 黃石坳保護(hù)區(qū)蕨類植物屬區(qū)系分布類型統(tǒng)計

世界廣布的14屬是：耳蕨屬(Polystichum)、粉背蕨屬(Aleuritopteris)、狗脊屬(Woodwardia)、骨碎補(bǔ)屬(Davallia)、卷柏屬(Selaginella)、蕨屬(Pteridium)、鱗毛蕨屬(Dryopteris)、滿江紅屬(Azolla)、木賊屬(Equisetum)、蘋屬(Marsilea)、石杉屬(Huperzia)、石韋屬(Pyrrosia)、鐵角蕨屬(Asplenium)、鐵線蕨屬(Adiantum)。

泛熱帶分布的22屬是：垂穗石松屬(Palhinhaea)、短腸蕨屬(Allantodia)、鳳尾蕨屬(Pteris)、海金沙屬(Lygodium)、假毛蕨屬(Pseudocyclosorus)、金星蕨屬(Parathelypteris)、金粉蕨屬(Onychium)、里白屬(Diplopterygium)、栗蕨屬(Histiopteris)、瘤足蕨屬(Plagiogyria)、蕗蕨屬(Mecodium)、馬尾杉屬(Phlegmariurus)、毛蕨屬(Cyclosorus)、腎蕨屬(Nephrolepis)、碎米蕨屬(Cheilanthes)、桫欏屬(Alsophila)、烏蕨屬(Odontosoria)、烏毛蕨屬(Blechnopsis)、鱗始蕨屬(Lindsaea)、芒蕨屬(Arachniodes)、肋毛蕨屬(Ctenitis)、水蕨屬(Ceratopteris)。

熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布的3屬是：金毛狗屬(Cibotium)、雙蓋蕨屬(Diplazium)、叉蕨屬(Tectaria)。

舊世界熱帶分布的5個屬是：觀音座蓮屬(Angiopteris)、芒萁屬(Dicranopteris)、鱗蓋蕨屬(Microlepia)、陰石蕨屬(Humata)、線蕨屬(Colysis)。

熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布的3個屬是：槲蕨屬(Drynaria)、針毛蕨屬(Macrothelypteris)、鳳丫蕨屬(Coniogramme)。

熱帶亞洲至熱帶非洲分布的4個屬是：抱樹蓮屬(Drymoglossum)、盾蕨屬(Neolepisorus)、貫眾屬(Cyrtomium)、星蕨屬(Microsorum)。

熱帶亞洲(印度-馬來西亞)分布的5個屬是：沙皮蕨屬(Hemigramma)、圣蕨屬(Dictyocline)、蘇鐵蕨屬(Brainea)、藤石松屬(Lycopodiastrum)、新月蕨屬(Pronephrium)。

北溫帶分布的2個屬是：卵果蕨屬(Phegopteris)、紫萁屬(Osmunda)。

東亞分布的4個屬是：假蹄蓋蕨屬(Athyriopsis)、伏石蕨屬(Lemmaphyllum)、假瘤蕨屬(Phymatopteris)、水龍骨屬(Polypodiodes)。

4.2.3 科屬種區(qū)系特征

綜合以上植物區(qū)系的統(tǒng)計分析，歸納出黃石坳保護(hù)區(qū)蕨類植物組成的區(qū)系特征如下：

(1)比較屬與種的區(qū)系組成分析，二者在較大尺度上獲得一致的結(jié)果，均體現(xiàn)了黃石坳保護(hù)區(qū)蕨類植物區(qū)系以熱帶成分為主，溫帶成分占有一定的比重，這與保護(hù)區(qū)所在的中亞熱帶季風(fēng)氣候相關(guān)。種的區(qū)系組成分析比屬的區(qū)系組成分析體現(xiàn)了更細(xì)致的信息，能更全面地體現(xiàn)特定環(huán)境下植被的區(qū)系組成特征。

(2)黃石坳保護(hù)區(qū)的植物區(qū)系保存了一定數(shù)量的古老物種或在系統(tǒng)進(jìn)化上具有重要地位的科屬，如蕨類植物中的里白科[19]、桫欏科[20]、卷柏科、海金沙科等均起源于白堊紀(jì)晚期至早第三紀(jì)，這都說明了黃石坳保護(hù)區(qū)植物區(qū)系具有原始性和古老性。

5 結(jié)論與討論

在廣泛收集資料、野外實地調(diào)查、植物標(biāo)本采集、數(shù)據(jù)整理和鑒定的基礎(chǔ)上，分析了黃石坳省級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)植物區(qū)系、植被、物種多樣性的分布情況，針對監(jiān)測樣方內(nèi)蕨類植物群落結(jié)構(gòu)、物種多樣性和物種組成，植物科屬的區(qū)系分布情況進(jìn)行了分析。

(1)保護(hù)區(qū)地處中亞熱帶，其主要保護(hù)對象是珍稀瀕危野生動植物資源及其棲息地。保護(hù)區(qū)地表形態(tài)復(fù)雜多樣，生境復(fù)雜多變，為生物多樣性的形成創(chuàng)造了良好的發(fā)育、生長、棲息條件，使本區(qū)保存著較豐富的生物物種。保護(hù)區(qū)內(nèi)維管束植物有208科768屬1511種(包括栽培植物60科119屬147種)，其中蕨類植物32科62屬116種，分別占保護(hù)區(qū)內(nèi)維管植物科屬種總數(shù)的15.38%、8.33%和7.68%。

(2)相比保護(hù)區(qū)2002年的資源調(diào)查，本研究發(fā)現(xiàn)蕨類珍稀植物5種，均未出現(xiàn)升級或降級現(xiàn)象，且保護(hù)情況較樂觀，新紀(jì)錄到蕨類植物7種，隸屬于5科7屬，蕨類植物物種多樣性有所增加。

(3)保護(hù)區(qū)蕨類植物科、屬的區(qū)系組成成分均體現(xiàn)了熱帶成分占極大的優(yōu)勢，這與其所處的中亞熱帶氣候帶性質(zhì)相符，說明保護(hù)區(qū)植物的區(qū)系組成成分具有地帶性；其中蕨類植物中的里白科、桫欏科、卷柏科、海金沙科等均起源于白堊紀(jì)晚期至早第三紀(jì)，被子植物中的木蘭科是亞熱帶常綠闊葉林的特征科和代表科，金縷梅科也是較古老科，這些都體現(xiàn)了保護(hù)區(qū)植物區(qū)系的原始性和古老性。