森林与环境学报  2019, Vol. 39 Issue (4): 367-371   PDF    
http://dx.doi.org/10.13324/j.cnki.jfcf.2019.04.006
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吴承祯, 李晓明, 吕林玲, 侯纯扬, 曹荣青, 胡喜生
WU Chengzhen, LI Xiaoming, LÜ Linling, HOU Chunyang, CAO Rongqing, HU Xisheng
浙江主要海岛木本植物物种组成特征分析
Analysis of woody plant species characteristics of major islands in Zhejiang Province
森林与环境学报,2019, 39(4): 367-371.
Journal of Forest and Environment,2019, 39(4): 367-371.
http://dx.doi.org/10.13324/j.cnki.jfcf.2019.04.006

文章历史

收稿日期: 2018-11-21
修回日期: 2019-04-22
浙江主要海岛木本植物物种组成特征分析
吴承祯1, 李晓明2, 吕林玲3, 侯纯扬3, 曹荣青4, 胡喜生4     
1. 武夷学院生态与资源工程系, 福建 武夷山 354300;
2. 国家海洋局, 北京 100860;
3. 国家海洋局海岛研究中心, 福建 平潭 350400;
4. 福建农林大学, 福建 福州 350002
摘要:为摸清浙江海岛木本植物组成特征,并为海岛植物多样性保护提供科学依据,本文基于71个海岛294个10 m×10 m样地植被调查数据,对浙江省海岛的木本植物物种结构、区系、多样性等特征进行了探讨。结果表明,浙江主要海岛木本植物有87科204属377种,属内种数在1~8种之间,为较小属,其中单种属最多,占总属数的66.2%。植物区系热带和温带分布的属分别占50.9%和42.2%,与同省陆地相比,其热带成分比例较高。乔木层植物的建群种为黑松、马尾松、青皮竹、木麻黄和黄檀等,植物多样性指数较高。各样点植物物种数与离岸距离进行回归分析表明:对数模型模拟效果最佳,相关系数R2高达0.814,说明样点植物物种丰富度随着与陆地的距离的增加而降低。
关键词浙江省    海岛    植物区系    多样性    重要值    
Analysis of woody plant species characteristics of major islands in Zhejiang Province
WU Chengzhen1, LI Xiaoming2, LÜ Linling3, HOU Chunyang3, CAO Rongqing4, HU Xisheng4     
1. Department of Ecology and Resource Engineering, Wuyi University, Wuyishan, Fujian 354300, China;
2. State Oceanic Administration, Beijing 100860, China;
3. Island Research Center, SOA, Pingtan, Fujian 350400, China;
4. Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China
Abstract: To understand the composition characteristics of woody plants in Zhejiang islands, and provide scientific basis for diversity protection of island plant, this study explored the characteristics of woody plant species, flora and diversity of islands in Zhejiang Province, based on the vegetation survey datum of 294 plots (10 m×10 m) for 71 islands. The results showed that there were 377 species of woody plants, belonging to 87 families and 204 genera, and the species number in certain genus was ranging from one to eight, all of which were small genus, with the one species genus prevailing in the study area, accounting for 66.2% of total genera. The tropical and temperate distribution of flora is 50.9% and 42.8%, respectively. Compared with the neighbor communities, the proportion of tropical components is relatively higher. The plant species of the arbor layer are Pinus thunbergii, P. massoniana, Bambusa textilis, Casuarina equisetifolia and Dalbergia hupeana, and the plant diversity index is relatively higher. Finally, the regression analysis of the number of plant species and the offshore distance is carried out, indicating that the logarithmic model has the best simulation effect (R2=0.814), which reveals that species richness of the sample plants decreases with the distance from the coastline.
Key words: Zhejiang Province     island     plant flora     plant diversity     important value    

我国管辖的300多万km2海域内分布着1万多个海岛,东西跨越大约32个经度,南北贯穿大约44个纬度,在全球生态系统中具有重要地位[1]。海岛与周边陆地被海域隔离,使得海岛生物群落相对独立和封闭,与相邻海岛或陆地既有相似之处又存在较显著的差异[2],这种联系和差异对研究生物多样性及其保护具有重要的意义[3]。植物区系是植物在一定的自然地理环境和人文历史长期综合作用下的结果,是自然地理环境及环境变迁的证据[4-5]。因此,植物区系研究可为植物资源的合理利用和保护以及植被恢复提供科学依据。目前,针对海岛植被虽然有过大量报道,20多年前已有对浙江海岛植被的文献报道[1],但对该省海岛植被具体情况的研究还不够系统和完善,对海岛的植物区系和多样性特征还未形成科学的认识。

浙江省拥有海岛3 000多个,是中国海岛最多的省份。关于浙江省海岛植物物种组成特征已有少量研究,然而这些研究集中在单个海岛或某些局部区域的海岛,如嵊泗小洋山岛[6]、温州沿海小型海岛[7]。本研究在对浙江省主要海岛植被进行系统调查的基础上,统计海岛木本植物物种信息,分析木本植物科属种组成、区系成分和多样性特点,探讨海岛木本植物物种丰富度与大陆距离间的关系,为海岛植物多样性保护提供科学依据,为岛屿生物地理学、生态学、植物学等方面的研究提供参考资料。

1 研究地概况

浙江地处中国东南沿海长江三角洲南翼,东临东海,南接福建,西与安徽、江西相连,北与上海、江苏接壤。地形自西南向东北呈阶梯状倾斜,西南以山地为主,中部以丘陵为主,东南部是沿海平原和滨海岛屿。海岸线总长6 486.24 km,占中国的20.3%,居中国首位。有沿海岛屿3 000余个,90%以上无人居住,是中国海岛最多的省份,其中面积495.4 km2的舟山岛为中国第四大岛。气候属亚热带季风气候,季风显著,四季分明,年平均气温15~18 ℃,极端最高气温44.1 ℃,极端最低气温-17.4℃;全省年平均降雨量980~2 000 mm,年平均日照时间1 710~2 100 h。

2 研究方法 2.1 数据来源

浙江各海岛植被调查数据由国家海洋局提供。植被调查选取舟山岛、金塘岛、朱家尖岛、桃花岛、普陀岛等71个海岛,设置294个10 m×10 m样地,范围遍及浙江省各主要海岛及若干小岛。根据海岛大小以及植被情况的不同,各个海岛分别设置的样地数量也存在一定差异,样地数量最少为1个,最多的高达58个,其中舟山岛设置样地58个、朱家尖26个、桃花岛24个、普陀岛10个等。植被普查时乔木层记录种名和数量,灌木层和草本层记录种名和盖度。

2.2 植物属区系统计

统计植物的科、属、种的数量,根据吴征镒[8]的《中国种子植物属的分布区类型》、李锡文[9]的《中国种子植物区系统计分析》对海岛的木本植物进行区系分析。

2.3 重要值的计算

重要值表示植物物种在群落中的相对重要程度,采用相对多度和相对频度之和除以2计算乔木层各物种的重要值。

2.4 多样性的计算

采用辛普森指数、香农维纳指数和Pielou均匀度指数衡量乔木层植物的多样性程度。

3 结果与分析 3.1 所有木本植物科属种组成特征

浙江省主要海岛共有木本植物87科204属377种,各样地物种数变化较大(1~94种),样地平均具有19种植物。物种数较多的样点有柳引乡肚斗村、大猫乡合兴村、马目乡马北村、舟山林场和普陀山等;物种数较少的样点有北麂乡凤凰山、菜园镇基湖沙滩、新洋乡南披头平头等。浙江海岛木本植物的属在研究区域包含的种数在1~8种之间(表 1),为较小属。单种属最多,有135属,占总属数的66.2%;属内种数在2~3种的有45属;属内种数在4~5种的有14属;属内种数在6~8种的有10属。

表 1 浙江海岛木本植物属内种数 Table 1 Speciesnumber of genus in the woody plants of Zhejiang island
属内种数
Species No. in genus
属数
No. of genus
比例
Rate/%
所含种数
No. of species
比例
Rate/%
备注Backup
113566.213535.8桉属、柏木属、杉木属等
Eucalyptus,Cupressus,Cunninghamia, et al
2~34522.010928.9罗汉松属、石斑木属、八角枫属等
Podocarpus,Raphiolepis,Alangium, et al
4~5146.96116.2杜鹃属、葡萄属、栎属
Rhododendron, Vitis, Quercus, et al
6~8104.97219.1冬青属、胡枝子属、忍冬属等
Ilex, Lespedeza, Lonicera, et al
合计Total204100377100
3.2 所有植物区系组成特征

浙江海岛木本植物区系地理成分复杂,含14个类型(表 2),和全国比较,仅缺中亚分布类型。其中,第1类为世界广布类型;第2~7类为热带类型,第8~13类为温带类型;第14类为中国特有类型。浙江省海岛木本植物热带和温带分布的属分别占50.9%和42.2%;热带和温带分布的种分别占48.6%和42.4%。

表 2 浙江海岛植物属的分布区类型 Table 2 Distribution types of plant species in Zhejiang islands
属分布区类型Distribution type of genus属数
Genus number
比例
Rate/%
种数
Species number
比例
Rate/%
1 世界分布World distribution104.9318.2
2 泛热带分布及其变型Pantropical distribution and its variants3718.19023.9
3 热带亚洲和热带美洲Tropical Asia and tropical America115.4184.8
4 旧世界热带分布及其变型Old world tropical distribution and its variants157.3246.4
5 热带亚洲至热带大洋洲分布及其变型
Tropical Asia to tropical Oceania distribution and its variants
136.4143.7
6 热带亚洲至热带非洲分布及其变型
Tropical Asia to tropical Africa distribution and its variants
21.010.3
7 热带亚洲分布及其变型Tropical Asia distribution and its variants2612.7369.5
8 北温带分布及其变型North temperate distribution and its variants3316.27419.6
9 东亚和北美洲间断分布及其变型
Discontinuous distribution in East Asia and North America and its variants
2110.34211.1
10 旧世界温带分布及其变型Old World temperate distribution and its variants83.9143.7
11 温带亚洲分布Temperate Asian distribution21.010.3
12 地中海区、西亚至中亚分布及其变型
Mediterranean region, West Asia to Central Asia distribution and its variants
21.010.3
13 东亚分布及其变型East Asian distribution and its variants209.8287.4
14 中国特有分布Unique distribution in China42.030.8
合计Total204100377100

表 3可知,与浙江省其他地区相比,其热带成分比例较高,温带成分比例较低;与福建省相比,其热带成分比例较低,温带成分比例较高;同时,浙江省海岛木本植物与福建省平潭岛的植物区系中热带成分比例高于内陆的特点相似。这说明浙江省海岛木本植物具较明显的南北过渡现象,同时中亚分布类型在该地区无分布,说明该地区温暖而湿润,无亚洲内陆干旱地区植物分布。

表 3 不同地区海岛与陆地植物属分布区类型的对比 Table 3 Comparison of the distribution types of plant genera in different communities in different region
群落类型
Community type
科数
Family
number
属数
Genus
number
种数
Species
number
热带成分比例
Rate of tropical
component
温带成分比例
Rate of temperate
component
来源
Data source
浙江海岛Zhejiang island8720437750.942.2调查Survey
浙江石垟森林公园Zhejiang Shiyang Forest Park13244072644.253.4文献Reference[4]
浙江龙湾潭国家森林公园
Zhejiang Longwantan National Forest Park
1295281 06449.349.2文献Reference[10]
浙江台州湾滨海湿地Zhejiang Taizhou Bay Coastal Wetland8825438050.050.0文献Reference[11]
浙江金华北山Jinhua North Mountain, Zhejiang1405191 05242.555.4文献Reference[12]
浙江古田山自然保护区Zhejiang Gutianshan Nature Reserve1556891 37544.652.8文献Reference[13]
福建牛姆林Fujian Niumulin8215324863.432.8文献Reference[14]
福建平潭岛Pingtan Island, Fujian9123433067.332.7文献Reference[15]
福建万木林Fujian Wanmulin1605801 19960.638.0文献Reference[16]
大连市海岛Dalian island8126043922.755.4文献Reference[2]

海岛的植被分布同样也受到热量和水分的控制,但由于海岛面积相对于陆地面积较小,绝大多数海岛高程差异不大,海岛的气温(热量)和降水(水分)的变化主要受到海洋气候的控制,因此呈现出的气候地带性与陆地不尽相同。海洋和陆地物理性质不同,海洋相对陆地比热较大,因此在相同纬度接受太阳辐射相同的情况下,海洋的日夜和季节温度差相对较小,通常海洋上的积温相对同纬度的陆地高[1]。同时,我国陆地降水总体呈现出了从东南沿岸向西部内陆平行于东南沿海海岸线减少的分布特征。植被的分布与气候因子(主要是水、热)密切相关,这也解释了浙江省海岛植物的热带成分较高的内在原因。

3.3 乔木层植物物种组成特征

表 4列出乔木层重要值排名前20的物种,合计贡献率高达76.8%。浙江海岛乔木层植物的建群种为黑松、马尾松、青皮竹、木麻黄和黄檀等。乡土树种有马尾松、青皮竹、黄檀、枫香、沙朴、毛竹、杉木、黄连木、青冈和山合欢等;栽培树种有黑松、木麻黄。而平潭岛主要树种:黑松、木麻黄、相思等;浙江金华北山以马尾松、木荷、枫香、苦槠、青冈等为优势树种;浙江括苍山自然保护区以壳斗科、山茶科等地带性植被占优势,如甜槠、青冈、木荷和格药柃等。由此可见,为了营造防护林,海岛地带性植被部分优势种已被栽培树种如黑松、木麻黄等取代。

表 4 浙江海岛乔木层植物重要值排序 Table 4 Sorting of important value of arbor layer plants in Zhejiang Province
序号
No.
物种
Species
总株数
Number
相对密度
Relative density/%
频度
Frequency
相对频度
Relative frequency/%
重要值
Important value/%
1黑松Pinus thunbergii170 43824.58711.217.9
2马尾松Pinus massoniana96 41913.9779.911.9
3青皮竹Bambusa textilis94 83013.620.36.9
4木麻黄Casuarina equisetifolia43 8516.3253.24.8
5黄檀Dalbergia hupeana12 4721.8496.34.0
6枫香Liquidambar formosana9 5721.4506.43.9
7沙朴Aphananthe aspera10 6281.5425.43.5
8毛竹Phyllostachys heterocycla37 9055.470.93.2
9杉木Cunninghamia lanceolata28 5104.1151.93.0
10黄连木Pistacia chinensis12 0161.7314.02.9
11青冈Cyclobalanopsis glauca23 1393.3162.12.7
12山合欢Albizia kalkora4 4190.6324.12.4
13刚竹Phyllostachys Viridis20 7003.030.41.7
14红楠Machilus thunbergii7 2371.0172.21.6
15绿竹Dendrocalamopsis basihirsuta17 6002.510.11.3
16榔榆Ulmus parvifolia9820.1162.11.1
17樟树Cinnamomum bodinieri3 6250.5131.71.1
18桉树Eucalyptus robusta5 2700.8101.31.0
19苦楝Melia azedarach2 0680.3131.71.0
20赛山梅Styrax confusus1 2530.2131.70.9
3.4 离陆地距离对植物物种丰富度的影响

为验证“随着距离陆地越远,样点植物物种数越少”这一论点[17],本文以离陆地距离0~10 km为1、10~20 km为2,以此类推作为自变量,以对应距离范围内的各样点植物物种数的平均值为因变量进行回归分析,结果如表 5所示。由表 5可知,线性、指数、对数和幂函数模型的回归结果均较好,相关系数R2均大于0.585,其中对数模型模拟效果最佳,相关系数R2高达0.814,说明随着距离陆地越远,样点植物物种数逐渐减少。

表 5 各样点植物物种数与离陆地距离的回归关系 Table 5 Regression relationship between the number of plant species and the distance from land
模型Model方程Formula相关系数R2
线性Lineary=-1.633x+21.2780.648
指数Exponenty=21.466e-0.114x0.585
对数Logarithmy=-6.968lnx+23.0230.814
幂函数Power functiony=23.984x-0.4770.713
4 讨论与结论

基于71个海岛294个10 m×10 m样地植被调查与分析,得到以下结论:

(1) 浙江主要海岛具有木本植物共87科204属377种,属内种数在1~8种之间,都是较小属,其中仅含1种的属最多,占总属数的66.2%。这与大连市海岛野生维管束植物仅含1种的属的比例一致[2]。这说明浙江海岛的植物成分复杂,植物间亲缘关系不紧密,属于不同属植物间有机共生的群落,具体种间关系有待进一步研究。

(2) 浙江主要海岛木本植物区系热带和温带分布的属分别占50.9%和42.4%,热带和温带分布的种分别占48.7%和42.2%;与同省陆地相比,其热带成分比例较高,而温带成分比例较低。海岛植物区系包含了中国种子植物属分布的大部分分布区类型,区系复杂多样,符合海岛所处的气候带特征,但也有别于同纬度大陆的植物区系特征,这可能与岛屿相孤立的环境且具有独特的水热条件有一定联系[1]

(3) 根据乔木层植物物种重要值的排名,乔木层的建群种为黑松、马尾松、青皮竹、木麻黄和黄檀等。这说明为了营造防护林,海岛地带性植被已被栽培树种如黑松、木麻黄等取代。这可能也是导致海岛植物区系有别于大陆的原因,同时使得海岛乔木层植物多样性指数相对较高,其中辛普森、香农维纳和均匀度指数分别为0.889、4.705、0.962。

(4) 对各样点植物物种数与离岸距离进行回归分析,结果表明对数模型模拟效果最佳,相关系数R2高达0.814,这说明样点植物物种丰富度随着与陆地的距离的增加而降低。这也很好地解释了隔离程度对海岛物种丰富度所起的作用[18]

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