文章信息
- 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
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文章历史
- 收稿日期: 2018-11-21
- 修回日期: 2019-04-22
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
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
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。
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 |
1 | 135 | 66.2 | 135 | 35.8 | 桉属、柏木属、杉木属等 Eucalyptus,Cupressus,Cunninghamia, et al |
2~3 | 45 | 22.0 | 109 | 28.9 | 罗汉松属、石斑木属、八角枫属等 Podocarpus,Raphiolepis,Alangium, et al |
4~5 | 14 | 6.9 | 61 | 16.2 | 杜鹃属、葡萄属、栎属 Rhododendron, Vitis, Quercus, et al |
6~8 | 10 | 4.9 | 72 | 19.1 | 冬青属、胡枝子属、忍冬属等 Ilex, Lespedeza, Lonicera, et al |
合计Total | 204 | 100 | 377 | 100 |
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%。
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 distribution | 10 | 4.9 | 31 | 8.2 |
2 泛热带分布及其变型Pantropical distribution and its variants | 37 | 18.1 | 90 | 23.9 |
3 热带亚洲和热带美洲Tropical Asia and tropical America | 11 | 5.4 | 18 | 4.8 |
4 旧世界热带分布及其变型Old world tropical distribution and its variants | 15 | 7.3 | 24 | 6.4 |
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 | 13 | 6.4 | 14 | 3.7 |
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 | 2 | 1.0 | 1 | 0.3 |
7 热带亚洲分布及其变型Tropical Asia distribution and its variants | 26 | 12.7 | 36 | 9.5 |
8 北温带分布及其变型North temperate distribution and its variants | 33 | 16.2 | 74 | 19.6 |
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 | 21 | 10.3 | 42 | 11.1 |
10 旧世界温带分布及其变型Old World temperate distribution and its variants | 8 | 3.9 | 14 | 3.7 |
11 温带亚洲分布Temperate Asian distribution | 2 | 1.0 | 1 | 0.3 |
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 | 2 | 1.0 | 1 | 0.3 |
13 东亚分布及其变型East Asian distribution and its variants | 20 | 9.8 | 28 | 7.4 |
14 中国特有分布Unique distribution in China | 4 | 2.0 | 3 | 0.8 |
合计Total | 204 | 100 | 377 | 100 |
由表 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。
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 island | 87 | 204 | 377 | 50.9 | 42.2 | 调查Survey |
浙江石垟森林公园Zhejiang Shiyang Forest Park | 132 | 440 | 726 | 44.2 | 53.4 | 文献Reference[4] |
浙江龙湾潭国家森林公园 Zhejiang Longwantan National Forest Park | 129 | 528 | 1 064 | 49.3 | 49.2 | 文献Reference[10] |
浙江台州湾滨海湿地Zhejiang Taizhou Bay Coastal Wetland | 88 | 254 | 380 | 50.0 | 50.0 | 文献Reference[11] |
浙江金华北山Jinhua North Mountain, Zhejiang | 140 | 519 | 1 052 | 42.5 | 55.4 | 文献Reference[12] |
浙江古田山自然保护区Zhejiang Gutianshan Nature Reserve | 155 | 689 | 1 375 | 44.6 | 52.8 | 文献Reference[13] |
福建牛姆林Fujian Niumulin | 82 | 153 | 248 | 63.4 | 32.8 | 文献Reference[14] |
福建平潭岛Pingtan Island, Fujian | 91 | 234 | 330 | 67.3 | 32.7 | 文献Reference[15] |
福建万木林Fujian Wanmulin | 160 | 580 | 1 199 | 60.6 | 38.0 | 文献Reference[16] |
大连市海岛Dalian island | 81 | 260 | 439 | 22.7 | 55.4 | 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。
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 thunbergii | 170 438 | 24.5 | 87 | 11.2 | 17.9 |
2 | 马尾松Pinus massoniana | 96 419 | 13.9 | 77 | 9.9 | 11.9 |
3 | 青皮竹Bambusa textilis | 94 830 | 13.6 | 2 | 0.3 | 6.9 |
4 | 木麻黄Casuarina equisetifolia | 43 851 | 6.3 | 25 | 3.2 | 4.8 |
5 | 黄檀Dalbergia hupeana | 12 472 | 1.8 | 49 | 6.3 | 4.0 |
6 | 枫香Liquidambar formosana | 9 572 | 1.4 | 50 | 6.4 | 3.9 |
7 | 沙朴Aphananthe aspera | 10 628 | 1.5 | 42 | 5.4 | 3.5 |
8 | 毛竹Phyllostachys heterocycla | 37 905 | 5.4 | 7 | 0.9 | 3.2 |
9 | 杉木Cunninghamia lanceolata | 28 510 | 4.1 | 15 | 1.9 | 3.0 |
10 | 黄连木Pistacia chinensis | 12 016 | 1.7 | 31 | 4.0 | 2.9 |
11 | 青冈Cyclobalanopsis glauca | 23 139 | 3.3 | 16 | 2.1 | 2.7 |
12 | 山合欢Albizia kalkora | 4 419 | 0.6 | 32 | 4.1 | 2.4 |
13 | 刚竹Phyllostachys Viridis | 20 700 | 3.0 | 3 | 0.4 | 1.7 |
14 | 红楠Machilus thunbergii | 7 237 | 1.0 | 17 | 2.2 | 1.6 |
15 | 绿竹Dendrocalamopsis basihirsuta | 17 600 | 2.5 | 1 | 0.1 | 1.3 |
16 | 榔榆Ulmus parvifolia | 982 | 0.1 | 16 | 2.1 | 1.1 |
17 | 樟树Cinnamomum bodinieri | 3 625 | 0.5 | 13 | 1.7 | 1.1 |
18 | 桉树Eucalyptus robusta | 5 270 | 0.8 | 10 | 1.3 | 1.0 |
19 | 苦楝Melia azedarach | 2 068 | 0.3 | 13 | 1.7 | 1.0 |
20 | 赛山梅Styrax confusus | 1 253 | 0.2 | 13 | 1.7 | 0.9 |
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。
模型Model | 方程Formula | 相关系数R2 |
线性Linear | y=-1.633x+21.278 | 0.648 |
指数Exponent | y=21.466e-0.114x | 0.585 |
对数Logarithm | y=-6.968lnx+23.023 | 0.814 |
幂函数Power function | y=23.984x-0.477 | 0.713 |
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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