懷集三岳省級自然保護區(qū)種子植物區(qū)系研究

林書航，李建勝，張 迪，譚 鷹，文 雯

(1.廣州市眾森林業(yè)有限公司，廣東 廣州 510520；2.廣東懷集三岳省級自然保護區(qū)管理處，廣東 懷集 526400)

1 引言

廣東懷集三岳省級自然保護區(qū)(以下簡稱“懷集三岳保護區(qū)”或“保護區(qū)”)在2004年經(jīng)廣東省人民政府批準建立，由懷集縣屬2個林場全部轉(zhuǎn)型和藍鐘鎮(zhèn)古城、雙興、太平3個村的集體山林連片山地合并而成的自然保護區(qū)，屬森林生態(tài)系統(tǒng)及野生動植物類型，區(qū)內(nèi)自然環(huán)境較為復雜，自然資源較為豐富，是我國南方的生物物種基因庫，主要保護對象為中亞熱帶常綠闊葉林生態(tài)系統(tǒng)和國家和地方重點保護的珍稀瀕危動植物資源及其棲息的生態(tài)環(huán)境[1，2]。目前保護區(qū)在植物資源方面已開展了一些調(diào)查和研究，繆紳裕等[3]在區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了國家I級重點保護野生植物合柱金蓮木，屬于廣東省新分布地，但種子植物區(qū)系方面的研究尚未見報道。本文在綜合科學考察的基礎(chǔ)上，結(jié)合以往資料，針對區(qū)內(nèi)種子植物區(qū)系進行專門研究，以有助于了解保護區(qū)內(nèi)的種子植物多樣性的現(xiàn)狀、起源與發(fā)展規(guī)律，為保護區(qū)的有效管理提供科學依據(jù)[4,5]。

2 保護區(qū)概況

廣東懷集三岳省級自然保護區(qū)位于廣東省西北部懷集縣藍鐘鎮(zhèn)境內(nèi)，地理位置在東經(jīng)111°51′55″～111°59′45″，北緯24°07′25″～24°14′25″之間， 總面積7229.19 hm2，屬中亞熱帶季風型氣候區(qū)，全年熱量充足，冷暖交替明顯，春季低溫陰雨，夏季炎熱高溫多雨，秋季晝暖夜涼，冬季寒冷有霜稀雨。

保護區(qū)地勢西北高東南低，最高峰二岳海拔1290.5 m，區(qū)內(nèi)因有頭岳、二岳、三岳等3座山峰而得名。地帶性土壤為赤紅壤，主要分布在海拔400 m以下的山地、丘陵和峽谷臺地。山地紅壤主要分布在海拔800 m以下的山坡、丘陵地帶，約占70%～80%；海拔800～1000 m主要為山地黃壤；海拔1000 m以上主要為山地灌叢草甸土[5]。

3 研究方法

本次植物多樣性調(diào)查時間為2019年10月上旬、11月中旬，采用樣線法，結(jié)合樣方法進行。樣方調(diào)查參照《林業(yè)系統(tǒng)自然保護區(qū)生態(tài)因子和生物多樣性監(jiān)測手冊》[6]《森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測方法》(GB/T 33027-2016)[7]和《廣東省自然保護區(qū)生物多樣性調(diào)查與監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(維管植物部分)》[8]等標準規(guī)程進行。對各維管植物進行拍攝記錄，對少量野外不確認的種類采集標本，在室內(nèi)鑒定。據(jù)綜合科學考察結(jié)合以往資料，對照《廣東植物志》[9]《廣東植物名錄》[10]《廣東植物多樣性編目》[11]和《中國植物志》[12]，編制出維管植物名錄，依據(jù)吳征鎰等[13,14]的植物科、屬區(qū)系分布類型系統(tǒng)進行種子植物區(qū)系成分分析；根據(jù)所計算的科的植物區(qū)系重要值 VFIC和VFIW[15](VFIC為某保護區(qū)種數(shù)占全國種數(shù)的百分比； VFIW為某保護區(qū)種數(shù)占世界種數(shù)的百分比，這2個指標通常表明某地某科植物區(qū)系的重要性，值越大，越重要)，來判斷植物區(qū)系表征科等特征指標。同時選擇相近緯度的自然保護區(qū)的種子植物區(qū)系進行科、屬的相似性系數(shù)比較。相鄰的種子植物區(qū)系比較中，科(屬)的相似性系數(shù)采用Sprenson 等[16]提出的公式：

S=[2c/(A+B)]×100%

(1)

式(1)中：c為兩地共有的非世界廣布科(屬)數(shù)，A或B為甲或乙地區(qū)(不包括世界分布)植物科(屬)數(shù)。

4 結(jié)果與分析

4.1 植物多樣性組成

根據(jù)調(diào)查結(jié)果和參考有關(guān)資料，統(tǒng)計出保護區(qū)內(nèi)共有野生種子植物154科577屬1128種，其中裸子植物5科5屬8種；被子植物149科572屬1120種(其中雙子葉植物128科456屬933種；單子葉植物21科116屬187種)(表1)。

表1 保護區(qū)野生種子植物種類組成

保護區(qū)的種子植物在各分類群中的分布是不均勻的(表2)。在科級水平上，按照各個科擁有的屬數(shù)對科進行分級，擁有20屬及以上的超大科有4個，屬數(shù)和為124屬，占總屬數(shù)的19.65%，而其科數(shù)僅占總科數(shù)的2.60%。單屬科和寡屬科的數(shù)量具有明顯優(yōu)勢，合計占總科數(shù)的77.27%，而大科及超大科的數(shù)量僅有8.44%。

表2 保護區(qū)種子植物科屬數(shù)量組成

在屬級水平上也有類似情況。按照各個屬擁有的種數(shù)對科進行分級，優(yōu)勢屬為單種屬，有353個，占總屬數(shù)的61.17%；寡種屬數(shù)量有180個，占總屬數(shù)的31.20%；中等屬和大屬合計有44個，占總屬數(shù)的7.63%；含10種及以上的屬有9個，占總屬數(shù)的1.56%；沒有含20個種以上的超大屬。

4.2 種子植物數(shù)量優(yōu)勢科

在種子植物中，含植物種類20種及以上的有8科(表3)，其中泛熱帶分布的有2個，熱帶和亞熱帶分布的有3個，熱帶和溫帶分布的有2個，全溫帶間斷分布的有1個。

表3 保護區(qū)種子植物優(yōu)勢科數(shù)量

雖然表3中出現(xiàn)的數(shù)量優(yōu)勢科在一定程度上能反映出該區(qū)的植物區(qū)系組成。但對于確定該區(qū)的特征科，應考慮其在中國和世界區(qū)系中所占的比例(表4)，前文列舉的數(shù)量優(yōu)勢屬所隸屬的科、在植被中的作用(喬木為主)，以及參考系統(tǒng)發(fā)育和現(xiàn)代地理分布的有關(guān)資料等[17]。由此確定保護區(qū)植物區(qū)系的表征科為樟科、木蘭科、金縷梅科、殼斗科、山茶科，以及五列木科、交讓木科、楊梅科、清風藤科、紫金牛科、省沽油科、三尖杉科、杜英科、珙桐科、安息香科、山礬科、黃楊科、杉科等。這些成分中主要是華夏植物區(qū)系的典型表征科，也有一些熱帶或溫帶分布的科，科的區(qū)系成分特征明顯，既體現(xiàn)出了典型的地帶性，又同時具有多樣性。

表4 保護區(qū)種子植物在中國和世界區(qū)系中重要值較大的科

4.3 種子植物科和屬的區(qū)系組成

4.3.1 種子植物科的區(qū)系

根據(jù)吳征鎰等對科的分布區(qū)類型的劃分[13]，保護區(qū)種子植物區(qū)系中含有10個分布區(qū)類型，去除世界廣布科后，以泛熱帶分布及其變型的64個(占56.64%)居首位，北溫帶分布及其變型的科21個(占18.58%)居其次，熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布的10個(占8.85%)居第3，其余類型所含科數(shù)的比例均在6.00%以下，不占重要地位，表明保護區(qū)植物區(qū)系在科級水平上以泛熱帶分布及其變型成分為主，同時具有多種分布類型(表5)。

表5 保護區(qū)種子植物科的分布區(qū)類型及比例

4.3.2 種子植物屬的區(qū)系

種子植物屬的分布區(qū)類型以泛熱帶分布及其變型為主，占比為29.42%；其次是熱帶亞洲分布及其變型成分，占比為18.25%，第三為舊世界熱帶分布，占比10.24%。其他分布類型比例均低于10%，缺少中亞分布和中國特有分布類型。因此，在屬級分類水平上，保護區(qū)植物區(qū)系分布區(qū)類型多樣，以熱帶和東亞類型為主，特有成分相對較豐富，這些特征與保護區(qū)所處的地理位置(北回歸線北緣)相對應(表6)。

表6 保護區(qū)種子植物屬的分布區(qū)類型及比例

4.4 與曲江沙溪保護區(qū)種子植物區(qū)系的比較

曲江沙溪保護區(qū)位于韶關(guān)市曲江區(qū)的東南部，地處東經(jīng)113°39′20″～113°47′15″，北緯24°33′55″～24°41′55″，總面積9333.30 hm2。區(qū)內(nèi)共有野生種子植物157科599屬1174種，其中裸子植物4科4屬5種，被子植物153科595屬1169種[20](表7)。

結(jié)合表7 ，在科級水平上，兩地種子植物科的相似性為89.38%。懷集三岳保護區(qū)具有熱帶屬性的科數(shù)為84個，占比為74.34%；具有溫帶屬性的科數(shù)為27個，占比為23.98%。曲江沙溪保護區(qū)具有熱帶屬性的科數(shù)同為84個，但占比為73.69%；具有溫帶屬性的科數(shù)為28個，占比為24.56%。從以上結(jié)果分析可知，兩地種子植物科的區(qū)系組成和它們所處的地理位置相對應，熱帶成分占比明顯高于溫帶成分，但懷集三岳保護區(qū)熱帶成分占比稍高，溫帶成分占比稍低；分布類型的數(shù)量基本一致，因非世界廣布科的數(shù)量不同，所以占比略有差別，這說明曲江沙溪保護區(qū)種子植物區(qū)系在科級水平上的組成相較復雜。

表7 懷集三岳保護區(qū)與曲江沙溪保護區(qū)種子植物區(qū)系科、屬的相似性比較

在屬級水平上，懷集三岳保護區(qū)具有熱帶屬性的屬數(shù)為389個，占比為72.44%；具有溫帶屬性的屬數(shù)為85個，占比為14.73%；具有東亞分布屬性的屬數(shù)為57個，占比為10.61%。曲江沙溪保護區(qū)具有熱帶屬性的屬數(shù)同為376個，但占比為68.85%；具有溫帶屬性的科數(shù)為115個，占比為21.06%；具有東亞分布屬性的屬數(shù)為45個，占比為8.25%。從以上結(jié)果分析可知，與科級水平的結(jié)果一致，但分布類型的數(shù)量相差較多，因懷集三岳保護區(qū)相對于曲江沙溪保護區(qū)偏南和偏西，所以具有相對較強的熱帶分布成分、較弱的溫帶分布。

兩地的地理位置接近，但屬的相似性系數(shù)僅為78.63%，且兩地的中國特有屬相似系數(shù)為61.54%，低于所有屬的相似性系數(shù)，如懷集三岳保護區(qū)自然分布的合柱金蓮木屬、喜樹屬植物未見于曲江沙溪保護區(qū)，而曲江沙溪保護區(qū)的血水草屬、山拐棗屬和半楓荷屬植物未見于懷集三岳保護區(qū)；此外，懷集三岳保護區(qū)具有東亞分布屬性的屬數(shù)為57個，多于曲江沙溪保護區(qū)的45個，這與兩地的地理位置是不一致的。

5 結(jié)論與討論

懷集三岳保護區(qū)自然環(huán)境較為復雜，為植物多樣性的形成創(chuàng)造了良好的必要條件，使本區(qū)保存著較豐富的野生植物資源。這些野生植物資源是區(qū)內(nèi)生物多樣性的重要組成部分，為區(qū)內(nèi)生物多樣性的進一步發(fā)展提供了基本保障。因此，應加強野生植物資源可持續(xù)利用的相關(guān)研究。

種子植物在科的分布上以單屬科和寡屬科的科數(shù)占絕對優(yōu)勢，在屬的分布上也以單種屬和寡種屬占絕對優(yōu)勢，是保護區(qū)植物區(qū)系組成類型多樣的主要原因。

在科級水平上，主要分布類型為泛熱帶、熱帶亞洲和北溫帶分布，表征科為樟科、木蘭科、金縷梅科、殼斗科、山茶科等。其中樟科、木蘭科、金縷梅科、殼斗科和山茶科為亞熱帶常綠闊葉林5大優(yōu)勢科；木蘭科植物為第三紀殘遺種；金縷梅科也是較古老的科，在區(qū)內(nèi)金縷梅科植物分布較多?？频膮^(qū)系成分特征明顯，既體現(xiàn)出了典型的地帶性，又同時具有多樣性、原始性和古老性，但無中國特有科，表明其特有性水平較低。在屬級水平上有 14 個分布區(qū)類型 14 個變型，有中國特有屬 10 屬，這些種子植物特有屬體現(xiàn)出該地區(qū)植物區(qū)系的古老性和孑遺性，對研究本區(qū)系的特征和起源具有重要的科學價值。保護好野生植物生存的自然環(huán)境及其物種資源，對研究植物區(qū)系進化及種子植物起源有著重要的理論和事實依據(jù)[21,22]。

懷集三岳保護區(qū)與曲江沙溪保護區(qū)的種子植物區(qū)系比較的結(jié)果顯示兩地在中國特有屬的起源上有一定的差異。此外，懷集三岳保護區(qū)具有東亞分布屬性的屬數(shù)多于曲江沙溪保護區(qū)，可能是由于兩地在地理環(huán)境上的差異造成的。以上結(jié)果說明兩地受到地理環(huán)境差異的影響，導致在植物區(qū)系起源上各有不同，但也有可能是與植物資源調(diào)查的深度相關(guān)，需要進一步的調(diào)查結(jié)果加以佐證。