范一鳴, 張倩媚, 鄒澤遠(yuǎn), 劉世忠, 褚國(guó)偉

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廣州鐘嶺村風(fēng)水林的群落結(jié)構(gòu)及其珍稀瀕危植物保護(hù)

范一鳴1, 張倩媚2,*, 鄒澤遠(yuǎn)3, 劉世忠2, 褚國(guó)偉2

1. 佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院, 佛山 528225 2. 中國(guó)科學(xué)院華南植物園, 廣州 510650 3. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué), 廣州 510642

風(fēng)水林是區(qū)域鄉(xiāng)土植物的重要棲息地和種源地, 也是一些珍稀瀕危植物的生長(zhǎng)地。以廣州市增城鐘嶺村的風(fēng)水林為對(duì)象, 研究其群落結(jié)構(gòu)和生境特征, 并分析群落內(nèi)珍稀瀕危植物格木和土沉香的種群特征。在800 m2樣地內(nèi)有維管束植物31種, 隸屬于21 科28 屬, 以熱帶分布科和屬占優(yōu)勢(shì)。林內(nèi)優(yōu)勢(shì)種有5 種。群落可分為喬木層、灌木層和草本層3 個(gè)層次, 缺少層間植物。生活型以中、小高位芽為主。該風(fēng)水林內(nèi)有珍稀瀕危植物格木()和土沉香(), 格木以大個(gè)體為主, 缺乏幼苗, 自然更新不良, 而僅有1株土沉香幼苗。為了保護(hù)區(qū)域內(nèi)的鄉(xiāng)土種種源, 建議將廣州市內(nèi)有珍稀瀕危植物生長(zhǎng)的風(fēng)水林設(shè)為自然保護(hù)小區(qū)并進(jìn)行嚴(yán)格管理。

風(fēng)水林; 鐘嶺村; 格木; 土沉香; 保護(hù)

0 前言

風(fēng)水林是指華南地區(qū)為了保持良好風(fēng)水而特意保留的樹(shù)林, 它由宗教和風(fēng)水傳統(tǒng)文化共同作用形成, 一般是指長(zhǎng)期存在于村邊的常綠闊葉林。華南地區(qū)的地帶性植被是季風(fēng)常綠闊葉林, 其群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生物多樣性豐富, 是亞熱帶陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[1–2]。風(fēng)水林具有涵養(yǎng)水源、保持水土、調(diào)節(jié)氣候等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能, 對(duì)保持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定有著不可替代的作用[3–4]。風(fēng)水林已有許多研究, 包括風(fēng)水林分類及保護(hù)價(jià)值[4-7]、物種組成及多樣性[8-9], 優(yōu)勢(shì)種種群結(jié)構(gòu)[10]、群落特征[11-15]、生物量與碳儲(chǔ)量[16]。前期研究還發(fā)現(xiàn), 部分風(fēng)水林中有格木(Oliv)和土沉香((Lour.) Gilg)等珍稀瀕危植物。這兩種植物生長(zhǎng)速度較慢, 具有重要的材用及藥用價(jià)值, 野生植株已較少見(jiàn)[17]?？傮w上看, 對(duì)風(fēng)水林的群落結(jié)構(gòu)研究較多, 對(duì)風(fēng)水林內(nèi)珍稀瀕危植物的研究及其生境的研究很少。

目前華南地區(qū)集中的、大面積的季風(fēng)常綠闊葉林除自然保護(hù)區(qū)外并不多見(jiàn), 主要以小片的風(fēng)水林等次生形式散布存在。廣州市有風(fēng)水林156處, 這些風(fēng)水林中共有珍稀瀕危物種15種。廣州的風(fēng)水林中的植被類型都是季風(fēng)常綠闊葉林, 主要分布于城郊結(jié)合部或郊區(qū), 遠(yuǎn)郊區(qū)的風(fēng)水林一般面積較大, 因保護(hù)較好而種類較多。城郊結(jié)合部由于快速城市化導(dǎo)致的環(huán)境變化和人為干擾面臨著嚴(yán)重退化的問(wèn)題, 許多風(fēng)水林中已找不到珍稀瀕危植物[18]。鐘嶺村位于廣州市增城區(qū)中新鎮(zhèn), 緊挨羅崗開(kāi)發(fā)區(qū), 是典型的城市化區(qū)域, 其村后的風(fēng)水林有一定面積, 人類干擾強(qiáng)度日益增強(qiáng), 需要進(jìn)行研究并找到有效保護(hù)措施。本文以廣州鐘嶺村的風(fēng)水林為對(duì)象, 研究了其群落組成、結(jié)構(gòu)、生境特征以及其內(nèi)的珍稀瀕危植物格木和土沉香的種群結(jié)構(gòu), 擬回答如下3個(gè)科學(xué)問(wèn)題: 1、這個(gè)風(fēng)水林的群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如何？2、風(fēng)水林中珍稀瀕危植物格木種群結(jié)構(gòu)如何？3、這片風(fēng)水林能否有效保護(hù)格木和土沉香？研究結(jié)果可為快速城市化地區(qū)村落風(fēng)水林的保護(hù)管理和珍稀瀕危植物的保護(hù)提供參考。

1 材料與方法

研究地點(diǎn)位于廣東省廣州市增城區(qū)中新鎮(zhèn)鐘嶺村后, 位于廣州市東北部, N 23o 19′34.3″, E 113o36′28.9″。該風(fēng)水林海拔約30—50 m, 東坡, 坡度23度。樣地屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候, 年平均溫度23 ℃, 1月最低平均溫度13 ℃, 8月最高平均溫度28.7 ℃, 年平均降雨量1650 mm左右, 其中4—9月的降雨量占全年的80%, 年平均濕度約80%[12]。該區(qū)域地帶性植被為南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林, 地帶性土壤為赤紅壤。由于靠近村落且沒(méi)有圍籬, 有人為進(jìn)入和家禽散養(yǎng)干擾。

調(diào)查于2017年11月完成, 利用典型的群落樣方法對(duì)鐘嶺村風(fēng)水林進(jìn)行了植被喬灌草調(diào)查, 并同步取土壤樣品、凋落物葉層樣品。在鐘嶺村風(fēng)水林區(qū)域設(shè)置了8個(gè)10 m×10 m樣方, 調(diào)查樣地郁閉度、喬木層胸徑≥1 cm的每木種類、高度、胸徑。在10×10㎡樣方中隨機(jī)選取3個(gè)5 m×5 m的灌木樣方, 在每個(gè)灌木層樣方內(nèi)套設(shè)1個(gè)1 m×1 m的草本層樣方, 分別進(jìn)行灌木層和草本層的調(diào)查[3]。在每個(gè)10 m×10 m樣方中隨機(jī)收集3個(gè)1 m×1 m的凋落物層稱重, 測(cè)定地被層現(xiàn)存凋落物量[19]。在5個(gè)10 m× 10 m樣方, 每一個(gè)樣方隨機(jī)選取6個(gè)位置, 用土鉆鉆取0—20 cm土樣混合, 帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行pH、土壤有機(jī)質(zhì)、全量的測(cè)定。用植物冠層分析儀LAI 2000C測(cè)定葉面積指數(shù)和消光系數(shù)[20]。

調(diào)查所得的數(shù)據(jù)用Excel處理, 計(jì)算頻度、相對(duì)頻度、相對(duì)密度、相對(duì)顯著度、重要值、多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度、均勻度等, 分析群落空間結(jié)構(gòu)、組成特征、群落生境。查閱中國(guó)植物志、廣東植物志, 根據(jù)Raunkiaer 的生活型譜標(biāo)準(zhǔn), 綜合確定各種的生活型, 野外觀察與調(diào)查資料確定葉型。分析了格木和土沉香種群的徑級(jí)結(jié)構(gòu)[3,12]。

其中重要值=(相對(duì)多度+相對(duì)頻度+相對(duì)顯著度)/3

Shannon-wiener指數(shù)=–∑ (i×lni)=–∑ |(i/)×ln(i/)|, 其中i為第個(gè)種的株數(shù),為總株數(shù)。

生態(tài)優(yōu)勢(shì)度=i(i-1)/ ((-1))。

Pielou均勻度指數(shù)= -∑(ilni) / ln為總種數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落的結(jié)構(gòu)

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì), 在800 m2的樣地中有維管束植物31種, 隸屬于21科28屬, 其中蕨類3科3屬3種, 草本1科1屬1種。該樣地植物區(qū)系以溫暖濕潤(rùn)地區(qū)的熱帶亞熱帶分布為主, 也有少量溫帶和東亞地區(qū)種類。該風(fēng)水林群落的種類組成具有一定的多樣性, 按重要值排列, 該風(fēng)水林的主要種類有格木、銀柴((Roxb.) Muell. Arg.)、多毛茜草樹(shù)((Drake) Tirv)、錐(Hance)、覃樹(shù)(s (Champ.) Ollv.ex Hance)等(表1)。野外觀察發(fā)現(xiàn), 銀柴與格木、土沉香與錐和多毛茜草樹(shù)生長(zhǎng)在一起, 種間關(guān)系緊密。

該風(fēng)水林的群落外貌終年常綠, 高約15 m, 郁閉度達(dá)75%。群落的葉面積指數(shù)LAI為5.1, 消光系數(shù)為0.292。其林冠層不連續(xù), 樹(shù)高小于5 m的有70株占67%, 5—10 m的有7株占7%, 大于10 m的有28株占27%。喬、灌、草成層現(xiàn)象明顯(表1—3), 喬木層有23種105株, 胸徑大小差異較大, 胸徑 <5 cm的70株占67%, 5—20 cm的9株, 20—40 cm的24株, >40 cm的 2株; 灌木層有12種, 草本層僅4種, 其中喬木層與灌木層共有種8種, 層間植物較少。喬木層生物多樣性指數(shù)為2.615, 優(yōu)勢(shì)度為0.11, 均勻度為0.834。

根據(jù)Raukiaer生活型分類系統(tǒng), 該樣地喬灌木27種植物中, 中高位芽植物種數(shù)較多, 有16種, 占總種數(shù)的59%; 其次為小高位芽植物, 有9種, 占總種數(shù)的33%, 矮高位芽植物2種, 占總種數(shù)的7%。該風(fēng)水林中高位芽和小高位芽植物是該群落的主要組成部分, 可以推測(cè)該群落已發(fā)育但還不夠成熟。此外, 野外還觀察到該群落中植物的葉型以中、小革質(zhì)單葉為主。

表1 喬木層種類及重要值

表2 灌木層種類組成

表3 草本層種類組成

2.2 珍稀物種格木和土沉香的種群結(jié)構(gòu)

喬木層中格木有14株, 平均胸徑32.6 cm, 最大一株胸徑41.7 cm, 最小一株胸徑22.8 cm。平均高度15.4 m, 除了一株斷頂之外, 高度都在14—18 m之間, 重要值為0.255, 占群落26%。灌木層有1株格木幼苗。格木種群可分為大和極小兩個(gè)徑級(jí)。說(shuō)明該風(fēng)水林中格木種群的年齡結(jié)構(gòu)呈衰退倒錐型, 種群中現(xiàn)存的多數(shù)為成年個(gè)體和老年個(gè)體, 僅有一株幼年個(gè)體。此外, 在該風(fēng)水林樣地中還發(fā)現(xiàn)了一株高1.9 m、胸徑1.4 cm的珍稀植物土沉香小苗(表4)。

2.3 群落的生境

該樣地土壤是花崗巖發(fā)育的赤紅壤, 土層較厚, 相對(duì)肥沃, 林地平均凋落物層重700 g·m-2, 富含腐殖質(zhì)。土壤A層的0—20 cm內(nèi), pH值4.42, 呈酸性。有機(jī)質(zhì)含量為15.064 g·kg-1, 全氮含量為0.695 g·kg-1。其主要化學(xué)性質(zhì)如表5。相比鼎湖山地帶性頂級(jí)植被季風(fēng)常綠闊葉林的土壤, 這個(gè)風(fēng)水林的土壤肥力各項(xiàng)指標(biāo)值均較小, 說(shuō)明天然林的土壤肥力優(yōu)于這個(gè)風(fēng)水林[3]。與周邊蘿崗水西村的風(fēng)水林相似。兩個(gè)風(fēng)水林的土壤肥力指標(biāo)均差于鼎湖山的天然林, 這說(shuō)明與大面積的自然保護(hù)區(qū)的天然林土壤相比, 面積較小且受人為干擾的風(fēng)水林土壤有一定程度的退化。

表4 群落中的珍稀瀕危植物

注：*其中序號(hào)1和2為同株, **為斷頂。

表5 土壤的化學(xué)性質(zhì)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

注：*鼎湖山的數(shù)據(jù)引自彭少麟[3](1996), 水西村的數(shù)據(jù)引自黃柳菁[21](2010)。

3 討論

這個(gè)風(fēng)水林群落喬木層的優(yōu)勢(shì)種類與同地帶的鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林有些相似, 在區(qū)系成分、群落的生活型和葉型譜上顯示了熱帶性質(zhì)。在群落外貌上, 并沒(méi)有鼎湖山頂級(jí)植被中明顯出現(xiàn)的板根、莖花植物、葉尖滴水植物、木質(zhì)藤本等。同時(shí), 本群落的物種多樣性、優(yōu)勢(shì)度和均勻度遠(yuǎn)差于鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林錐栗-荷木群落[3]。群落內(nèi)的格木種結(jié)構(gòu)與鼎湖山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的野生格木種群結(jié)構(gòu)相比差距大[17]。此外, 其土壤肥力也差于鼎湖山頂級(jí)植被。因此, 可以認(rèn)為該林是南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林受人為干擾后的次生林。不利于珍稀物種的正常更新與演替。

4 結(jié)論

風(fēng)水林曾經(jīng)遍布華南地區(qū), 但其中只有較少數(shù)能保存下來(lái)。朱報(bào)著等[12]對(duì)鄰近的廣州蘿崗一片含土沉香的風(fēng)水林研究發(fā)現(xiàn), 該群落物種數(shù)有70個(gè), 其林內(nèi)的土沉香以小徑級(jí)為主。這些風(fēng)水林與原始的季風(fēng)常綠闊葉林300多種相比, 還有較大的差距[3]。但這些風(fēng)水林含有一些鄉(xiāng)土植物, 是該區(qū)域的鄉(xiāng)土種源, 也是一些珍稀瀕危植物的避難所。隨著華南地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速, 在城市景觀中呈島嶼狀分布的風(fēng)水林也正在遭受生境破碎化的威脅。生境喪失和破碎化是物種滅絕的主要原因之一, 因此, 消除和減弱導(dǎo)致風(fēng)水林生境毀壞的因素顯得尤為重要。鐘嶺村已有數(shù)百年歷史, 本村人口及外來(lái)人口高于附近村落人口的2倍, 由于快速的城市化, 目前土地除山地為林地外, 其余均已作為建設(shè)用地, 農(nóng)田極少。這種快速城市化直接或間接對(duì)該風(fēng)水林會(huì)產(chǎn)生影響而導(dǎo)致森林退化。對(duì)鐘嶺村周邊森林調(diào)查發(fā)現(xiàn), 附近 10 km范圍內(nèi)基本沒(méi)有天然次生林, 而該村這片風(fēng)水林面積約 60 畝, 相對(duì)較大, 而且處于15°以上坡地, 是農(nóng)業(yè)用地, 按照區(qū)域規(guī)劃不適于改為建設(shè)用地, 建議有關(guān)部門編制風(fēng)水林林地保護(hù)規(guī)劃并建立保護(hù)小區(qū), 同時(shí)鐘嶺村要采取封山育林措施對(duì)風(fēng)水林進(jìn)行封育管理, 減少人類活動(dòng)的干擾, 防止惡性雜草的入侵, 促進(jìn)風(fēng)水林的自然進(jìn)展演替和穩(wěn)定性, 最終形成自然保護(hù)區(qū)－風(fēng)水林小區(qū)這樣的區(qū)域鄉(xiāng)土物種保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。保護(hù)這些風(fēng)水林, 通過(guò)種子傳播可以為區(qū)域人工林的自然演替提供種源。在進(jìn)行區(qū)域生態(tài)公益林建設(shè)和人工林改造時(shí), 還可以參考這些風(fēng)水林的物種組成、種類搭配和群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行生態(tài)建設(shè), 通過(guò)保護(hù)+恢復(fù), 最終促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

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The community structure and its rare and endangered plants conservation status of geomantic forest at Zhongling village in Guangzhou

FAN Yiming1, ZHANG Qianmei2,*, ZOU Zeyuan3, LIU Shizhong2, CHU Guowei2

1. Foshan Institute of Science and Technology, Foshan 528225, China 2. South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China 3.South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China

Geomantic forest is one special type of vegetations and seed source of regional native plant. Some rare and endangered plants often grow in the geomantic forest. This paper studied the community structure and habitat characteristics of geomantic forest at Zhongling Village, Zengcheng City, Guangzhou, South China. The paper also reported the population characteristics of two rare and endangered plants (Oliv,(Lour.) Gilg) in the community. There are 31 species of vascular plants in the 800 m2plot, belonging to 21 families and 28 genera. The community is dominated by tropical families and genera. There are five species of dominant species in the forest. The community stratification can be divided into tree layer, shrub layer and grass layer. It is lack of vines and epiphyte. The plants with medium and small high buds dominate the community. The population structure ofandis unreasonable. Our findings show that the geomantic forest does not effectively protect the rare and endangered plants in the community. We recommend that the geomantic forests with rare and endangered plants in Guangzhou should be set up as small natural reserves with strict management.

geomantic forest; Zhongling village;;; protection

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.02.021

Q89

A

1008-8873(2019)02-162-06

2018-12-17;

2019-03-15

鼎湖山站國(guó)家生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行服務(wù)費(fèi); 中科院鼎湖山站運(yùn)行費(fèi); 華南植物園成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化自主研發(fā)項(xiàng)目

范一鳴(1999—), 男, 廣東揭陽(yáng)人, 大學(xué)本科學(xué)生, 研究方向?yàn)橹参锷鷳B(tài)學(xué)、光源與照明, E-mail: 2097264041@qq.com

張倩媚, 女, 碩士, 高級(jí)工程師, 主要從事植物生態(tài)學(xué)研究與信息系統(tǒng)管理。E-mail: zqm@scib.ac.cn

范一鳴, 張倩媚, 鄒澤遠(yuǎn), 等. 廣州鐘嶺村風(fēng)水林的群落結(jié)構(gòu)及其珍稀瀕危植物保護(hù)[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(2): 162-167.

FAN Yiming, ZHANG Qianmei, ZOU Zeyuan, et al. The community structure and its rare and endangered plants conservation status of geomantic forest at Zhongling village in Guangzhou[J]. Ecological Science, 2019, 38(2): 162-167.