老顶山火烧迹地恢复15年时植物区系特征研究.pdf

年月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第 卷第 期收稿日期:作者简介:马丽璞(),男,助理工程师,主要从事植物、营造林、石漠化防治等方面的研究.通讯作者:冯德新(),男,高级工程师,主要从事森林培育、营造林等方面的研究.老老顶顶山山火火烧烧迹迹地地恢恢复复 年年时时植植物物区区系系特特征征研研究究马丽璞,冯德新(毕节市威宁县林业局,贵州 威宁 )摘要:目前国内关于植物区系的研究已有很多,但对于老顶山地区全面、系统的研究尚属空白.距离老顶山 年经历的火灾已经过去了 年,火烧迹地的植物区系已经有了很大的变化,为研究老顶山火烧迹地恢复 年时的植物区系特征,对老顶山火烧迹地的植物种类组成、植物生长型、植物科、属的地理成分等进行了分析研究.结果表明:调查区域内的植物共有 科 属 种,大多都是单种科单种属.其中被子植物种类占比较大,裸子和蕨类植物种类占比较小,且大多数植物属于草本植物.在对不同植物的种进行地理分析后发现,分布于北温带的植物具有最主要的优势.总的来看,老顶山火烧迹地恢复 年时的植物区系特征是植物种类单一,区系成分集中.要使老顶山火烧迹地的植物种类恢复到 年前的水平还需要一定的时间,且应该引进多种植物来增加植物的多样性.关键词:老顶山;火烧迹地;植物区系特征中图分类号:S 文献标识码:A文章编号:()S t u d yo nF l o r i s t i cC h a r a c t e r i s t i c so fL a o d i n gM o u n t a i nB u r n e dA r e a sA f t e r y e a r so fR e s t o r a t i o nM aL i p u,F e n gD e x i n(W e i n i n gC o u n t yF o r e s t r yB u r e a u,B i j i e,G u i z h o u ,C h i n a)A b s t r a c t:A tp r e s e n t,t h e r eh a v eb e e na l o to fs t u d i e so nt h ef l o r a i nC h i n a,b u t t h ec o m p r e h e n s i v ea n ds y s t e m a t i cs t u d yo n t h eL a o d i n gM o u n t a i na r e a i s s t i l l ab l a n k I th a sb e e n y e a r s s i n c e t h e f i r eo nL a o d i n gM o u n t a i n,a n d t h e f l o r ao f t h eb u r n e da r e a sh a s c h a n g e da l o t I no r d e r t o s t u d y t h e f l o r a c h a r a c t e r i s t i c so f t h eb u r n e da r e a s i n t h ep a s t y e a r s,t h ep l a n t s p e c i e s c o m p o s i t i o n,p l a n t g r o w t h t y p e s,p l a n tf a m i l y,a n dg e o g r a p h i c a l c o m p o s i t i o no f t h eg e n u sw e r ea n a l y z e d T h e r e s u l t s s h o w e dt h a t t h e r ew e r e f a m i l i e s,g e n e r a a n d s p e c i e s o f p l a n t s i n t h e s u r v e ya r e a,m o s t o fw h i c hw e r e s i n g l e f a m i l i e s a n ds i n g l eg e n e r a Am o n gt h e m,a n g i o s p e r m sa c c o u n t e df o rar e l a t i v e l yl a r g ep r o p o r t i o n;g y m n o s p e r m sa n df e r n sa c c o u n t e df o rar e l a t i v e l ys m a l l p r o p o r t i o n,a n dm o s to f t h ep l a n t sb e l o n g e dt oh e r b s Ag e o g r a p h i c a l a n a l y s i so ft h ed i f f e r e n tp l a n ts p e c i e ss h o w st h a tp l a n t sd i s t r i b u t e di nt h en o r t h e r nt e m p e r a t ez o n eh a v e t h em a i na d v a n t a g e s I ng e n e r a l,t h e f l o r ao f t h eb u r n e da r e a s i nL a o d i n gM o u n t a i nw a sc h a r a c t e r i z e db ys i n g l ep l a n ts p e c i e sa n dc o n c e n t r a t e df l o r i s t i cc o m p o n e n t s I tw i l l t a k es o m et i m ef o rt h ep l a n ts p e c i e s i nt h eb u r n e da r e a s t or e c o v e r t ot h e l e v e l o f y e a r sa g o,s oav a r i e t yo fp l a n t ss h o u l db e i n t r o d u c e dt o i n c r e a s e t h ed i v e r s i t yo fp l a n t s K e yw o r d s:L a o d i n gM o u n t a i n;b u r n e da r e a s;f l o r i s t i cc h a r a c t e r i s t i c s 引言中国植物区系丰富多样,且起源古老,一直都是世界植物学界所关注的热点,其中特有性、多样性和复杂性是我国植物区系的三大特点.我国对植物区系的定义主要有以下三类:一是吴征镒和王马丽璞,等:老顶山火烧迹地恢复 年时植物区系特征研究生态文明建设:自然与生态荷生提出,植物区系的含义主要针对特定地区、特定时段所有植物群落的总和,并在相应的地理条件下不断发展演变;二是张宏达提出,植物区系包括了地球上全部的植物生态系统,比如某一大陆、某一地理单元或者行政区域内所有的植物种类逐渐形成的植物群体;三是左家哺等经过研究后提出,植物区系是植物在自然条件下包含遗传变异在内的多种因素综合作用下某个阶段的全部植物单元的总和,并且持续发展和扩散.这些先辈的研究成果为中国植物区系研究的广泛开展奠定了理论基础和提供了方法指导.特别是吴征镒院士于 年发表的“中国种子植物属的分布区类型”的研究成果,其总结了中国种子植物属的区系特征,更是为中国和世界种子植物属的分布做出了巨大的贡献.他主编出版的 中国植物志 中国植被,不仅弄清了我国植物资源的本底和特点,而且极大地提高了我国植物学研究在国际上的地位和影响.植物区系是植物与土壤、气候、地形等自然地理条件和历史环境相互作用的结果,是植物王国在漫长的历史演变中形成的产物.植物区系是植物地理学研究的一个热点问题.植物区系划分的目的在于把不同历史地理要素结合在一起,按照一定的比例对植物区系进行分区,为植物资源开发、物种引进、植物多样性保护和农业的长远发展提供科学的依据.一份全面、准确的植物名录,是反映植物多样性与保育价值的重要基础,而本地区的研究成果则可为本地区的植物资源状况提供详尽的资料.植物区系的调查研究主要是建立在针对植物分类学的基础上的,所以要有科学可信的植物分类,并按其分类,使人们充分认识植物区系的特性.植物区系的特性可以用优势科和表征科来反映,优势科是一个属、种数量较多的科群,能较好地反映其组成与特点;表征科则是综合考虑科内物种数量、种数与世界种数比例,以及在植被组成和群落演替中的重要地位,较能反映植物区系特征.植物区系的分布区类型一共有两类:第一是连续分布区,第二是间断分布区.分布区的间断分布大多是由历史环境原因造成的,这在植物地理学中具有很大的研究意义.其分布区域越相近,演化趋势就较为一致,分布就较为稳定,就能较好地反映其区域特征.植物种类的多样性与物种的形成、长期的适应环境有关,也有许多天然因素的影响.植物是森林生态系统的主要组成成分,也是植物多样性和景观多样性的基础之一.我国目前关于各大山系的植物区系研究成果很多,而对老顶山地区植物区系全面、系统的研究还是一个空白.黄河地区的地理环境和水热环境的不同,使得该地区的植物区系与相邻地区存在着很大的差别.本文拟从植物区系划分的角度,探讨植物区系划分中的植物区系特征、特有现象、地理联系、地理分布、区系起源、演化等方面的问题.对老顶山植物区系的调查研究,能准确地反映出了老顶山的植物资源现状,为后续老顶山地区开展生物多样性保护、生态系统保护、自然资源管理和保护、生态旅游开发等多方面提供科学的理论依据.国内外研究进展植物区系研究与其他研究一样,在人类认识和社会发展过程中,也经历了由感性到理性、由简单到复杂的发展过程.中国的植物区系研究是从 世纪 年代在国外学者研究的基础上开始的.在此之前,对植物区系的研究并不多.世纪 年代之前,中国近代植物区系的划分研究,基本上是片面的、粗略的.胡先骕、刘慎愕和李惠林等的论文,基本上包含了我国在植物区系领域中的研究成果.世纪 年代是我国植物区系研究的高峰,随着我国地理学科的发展,老一辈学者在国内进行了大量的野外调查,收集了大量的植物资源研究资料,从而对植物区系进行了专门性、地区性和全国性的地理学研究.世纪 年代以来,由于植物区系地理学和其他学科的进步,以及大量的植物调查和数学、计算机技术在植物区系地理学中的应用,我国植物区系地理学得到了的飞速发展.近年来,植物地理学和植物区系研究的数量显著增加,在植物的组成、分布、迁移的规律等方面进行了系统地研究和调查,并逐步向宏观和微观发展.该系列的研究成果,为我国进一步发展植物区系研究奠定了坚实的基础.与国内相比,国际上关于植物区系研究发展较早,自 世纪 年代以来,在植物区系研究领域开始应用电子计算机辅助研究并且发展非常迅猛.据统计,这一研究领域 年发表论文仅 篇,年 篇,年达到 篇.国外 世纪 年代的工作仅仅是植物分布图、散点图或分布式样方面的描述与制作;到 世纪 年代后开始使用数据库技术,主要以二元数据形式对所研究区系中的某种成分如属、种或其他单位的有无进行统计,C r o v e o对前苏联十字花科植物区系的研 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期究就是典型的代表.近几年美国堪萨斯自然历史博物馆开发的“物种分析者”软件可在几秒钟内生成世界地图并标明动植物的发现地、分布区和采集信息等资料,以及美国圣迭哥超级计算机中心研制的另一应用系统可将标本、生物、环境与气象等信息进行整合并为追踪气候变化的生态效应、保护濒危物种、管理有害物种入侵等方面的紧急决策提供可靠依据.与此同时,在植物区系研究中应用大规模的数据库和地理信息系统等先进的信息科学技术,开展大区域、大范围植物区系研究已经成为这一领域发展的必然趋势.研究区概况老顶山国家级森林公园(N,E),位于山西省长治市潞州区,其地处长治市东北部的郊区,又名百谷山,在长治城东北k m处,东与壶关、平顺二县相邻,北与潞城市相接,是一座南北走向的大山,该景区占地 余k m,林地面积约万亩,森林覆盖率高达.老顶山由顶脊 沟 余座山峰组成,有 多个自然洞穴,老顶山由北到南有个高峰,其中老顶是太行山西南的主峰,海拔 m,故名老顶山.老顶山于 年被划分为国家级森林公园,其主要成分是下古生界寒武纪和奥陶系的石灰岩,其最高点为 m.土壤属丘陵型褐土,土层厚度很小,含有大量的岩石,属于干旱类型;植被类型为以油松、侧柏等为主的乔木林区,以小檗、绣线菊等为主的灌木林区,也有部分草本植物区.这个区域属中温带性质的半湿润大陆性的季风气候,年均 气 温 ,年 降 雨 量 mm,其年平均降水量在 mm左右(且多集中在秋季),年平均无霜期为 d,年日照时数 h,昼夜温差不大.研究方法在老顶山火烧迹地恢复 年时,以植物区系为研究对象进行调查,并查阅了老顶山国家森林公园的相关文献资料及老顶山林木种质资源普查结果.结合区域和植物群落特征,在实地踏勘和线路调查的基础上,对植物的观察结果进行仔细记录和分析,确定种、属、科、数量、分布、胸径和生长状况等数据.在老顶山国家森林公园火烧迹地上选择代表性的 样 地,样 地 平 均 坡 度 在 ,每 个 样 地 设 置“m m”的调查区,定性记录调查区内出现的植物名称、种类.在同坡向、同坡度、同海拔的未火烧迹地上设置对照样地.在各样地调查区域中划分出上、中、下个斜坡位,每个斜坡位各有个“m m”的样点.在每个“m m”的格子中顺 着 对 角 线 设 置个“m m”的 小 样方,进行植物的种类清点,并记录每个小样方内不同植物的密度、频度、盖度和种的多度等多个指标,同时也 包含经纬度、坡向、海拔、坡 度等环境特征.并依据 中国园林树木学和植物志 中关于不同地区的记录进行辨别,并参考吴征镒关于中国种子植物的地理分类,对老顶山国家森林公园植物的区系组成、植被分布、植物群落结构、植物资源种类、保护对象等进行全面研究.首先,利用现有资源、电子数据库等各种途径,对山西省长治市山地资源进行系统地收集和整理,从地形、气候、植被、土壤、水文等方面进行综合分析;其次,从植物分布图、珍贵标本、文献资料等方面进行较为全面的论述;最后,还配备摄像机、G P S定位器、样品夹具、量尺等通过现场调查和现场勘测,结合卫星遥感影像、植物分布图、实地考察、实地踏勘等方法,对老顶山国家森林公园的植物整体分布格局进行全面调查,着重调查了植物资源丰富、植被保存完好的地区,并对植物的影像、分布、生存环境等进行了详尽地记录.结果与分析 老顶山火烧迹地恢复 年 时 植 物 区 系 数 量组成根据研究,老顶山火烧迹地恢复 年时植物区系共有 科 属 种,其中被子植物有 个科,个属,个种,其中双子叶植物有 科,个属,个种,单子叶植物有科,个属,个种.裸子植物有个科,个属,个种,蕨类植物有个科,个属,个种(表).表老顶山火烧迹地 年时植物区系物种的数量组成植物类别科数属数种数蕨类植物被子植物双子叶植物 单子叶植物 裸子植物合计 老顶山火烧迹地恢复 年时植物区系科的组成分析该植物区系中科的数目有 个科.其中,被马丽璞,等:老顶山火烧迹地恢复 年时植物区系特征研究生态文明建设:自然与生态子植物有 个科,裸子植物有个科,蕨类植物有个科.在被子植物的五大科中,禾本科、蔷薇科、菊科、豆科四大科占比较大.在被子植物的 个科中,菊科有 个属;豆科有个属;蔷薇科有个属;禾本科有个属;伞形科、毛茛科有个属;鼠李科、百合科有个属;剩下的科都只有个属.裸子植物有个科,分别为柏科和松科,各有个属.蕨类植物有个科,为卷柏科,有个属.老顶山火烧迹地恢复 年时植物区系属的组成分析该植物区系中有 个属,个种.其中绣线菊属、葱属、皂荚属、隐子草属、芨芨草属、沙参属、紫菀属各有个种,菊属有个种,栒子属、委陵菜属、鼠李属、胡枝子属、堇菜属各有个种,蒿属有个种分别为艾、南牧蒿、野艾蒿、黄花蒿、华北米蒿、白莲蒿、铁杆蒿,其他的属都只有一个种(表).表老顶山火烧迹地 年时植物区系各科的属数种数序号科名属数种数序号科名属数种数唇形科L a b i a t a e 伞形科Um b e l l i f e r a e蔷薇科R o s a c e a e 楝科M e l i a c e a e鼠李科R h a m n a c e a e 虎耳草科S a x i f r a g a c e a e柏科C u p r e s s a c e a e 川断续科D i p s a c a c e a e桦木科B e t u l a c e a e 松科P i n a c e a e十字花科C r u c i f e r a e 远志科P o l y g a l a c e a e百合科L i l i a c e a e 马鞭草科V e r b e n a c e a e豆科L e g u m i n o s a e 茄科S o l a n a c e a e小二仙草科H a l o r a g i d a c e a e 堇菜科V i o l a c e a e 大戟科E u p h o r b i a c e a e 葡萄科V i t a c e a e 莎草科C y p e r a c e a e 桔梗科C a m p a n u l a c e a e 菊科C o m p o s i t a e 萝藦科A s c l e p i a d a c e a e 卷柏科S e l a g i n e l l a c e a e 藜科C h e n o p o d i a c e a e 禾本科G r a m i n e a e 苦木科S i m a r o u b a c e a e 茜草科R u b i a c e a e 胡颓子科E l a e a g n a c e a e 小檗科B e r b e r i d a c e a e 瑞香科T h y m e l a e a c e a e 毛茛科R a n u n c u l a c e a e 槭树科A c e r a c e a e 败酱科V a l e r i a n a c e a e 结论与讨论老顶山火烧迹地植物群植物区系单一,共有 个科,个属,个种.以被子植物为主,少数裸子植物和蕨类植物构成.在被子植物中,双子叶的种类相对较多,而单一的子叶植物则相对较少.被子植物的科、属、种数占总科、总属、总种数的比重最大.蕨类植物和裸子植物的科、属、种数量相对较少.老顶山火烧迹地植物群的地理组成成分复杂,发现了 个科属和个分布区.分布以全球分布为主,北温带分布次之,古世界的温带分布较少,泛热带分布最少.第一为全球分布,占 个属,占属总数 ;第二为北温带分布,占 个属,占属总数的 ;第三是古世界的温带分布,占 个属,占属总数的 ;第四种是泛热带分布,占个属,数量相对较少,占属总数的 .由此可见,老顶山火烧迹地恢复 年时的植物具有明显的温带性,这与老顶山处于暖温带气候类型密不可分.基于老顶山地区的植物区系特征,建议要加强老顶山国家森林公园的建设管理,使火烧迹地内的植物更快地恢复到 年前的水平,还要加强珍稀保护植物的生态研究,对其进行专项调查,以此确定不同的森林公园开发方案.在森林公园开发的过程中,要贯彻落实绿水青山的发展理念,根据地域的不同,要时刻进行经营理念的创新,在人与自然和谐相处的前提下,保证生态系统的多样性.为解决老顶山特有植物种类单一的问题,建议科学合理地引进外来植物物种来提高植物多样性.另外要利用环保技术,在可控范围用生物天敌代替病虫害防治药物,在植物种植和生长过程中尽量减少有害物品的使用,非必要时,不使用有害物品.参考文献:左家哺,傅德志植物区系学中特有现象的研究进展(I)概念,类型,起源及其研究意义J湖南环境生物职业技术学院 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期学报,():A l T o h a m yR,A l i SS,S a a d A l l a hK,e t a l P h y t o c h e m i c a la n a l y s i sa n da s s e s s m e n to fa n t i o x i d a n ta n da n t i m i c r o b i a la c t i v i t i e so fs o m em e d i c i n a lp l a n ts p e c i e sf r o m E g y p t i a nf l o r aJJ o u r n a l o fA p p l i e dB i o m e d i c i n e,():龚维孑遗植物银杏的分子亲缘地理学研究D杭州:浙江大学,:M u d r a kV,M u d r a kH V,R a z a n o vSF,e ta l E c o l o g i c a l c o h e n o l o g i c a l a n a l y s i so fE a s t e r nP o d i l l y af l o r aJU k r a i n i a nJ o u r n a l o fE c o l o g 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