广州钟岭村风水林的群落结构及其珍稀濒危植物保护

范一鸣, 张倩媚, 邹泽远, 刘世忠, 褚国伟



广州钟岭村风水林的群落结构及其珍稀濒危植物保护

范一鸣1, 张倩媚2,*, 邹泽远3, 刘世忠2, 褚国伟2

1. 佛山科学技术学院, 佛山 528225 2. 中国科学院华南植物园, 广州 510650 3. 华南农业大学, 广州 510642

风水林是区域乡土植物的重要栖息地和种源地, 也是一些珍稀濒危植物的生长地。以广州市增城钟岭村的风水林为对象, 研究其群落结构和生境特征, 并分析群落内珍稀濒危植物格木和土沉香的种群特征。在800 m2样地内有维管束植物31种, 隶属于21 科28 属, 以热带分布科和属占优势。林内优势种有5 种。群落可分为乔木层、灌木层和草本层3 个层次, 缺少层间植物。生活型以中、小高位芽为主。该风水林内有珍稀濒危植物格木()和土沉香(), 格木以大个体为主, 缺乏幼苗, 自然更新不良, 而仅有1株土沉香幼苗。为了保护区域内的乡土种种源, 建议将广州市内有珍稀濒危植物生长的风水林设为自然保护小区并进行严格管理。

风水林; 钟岭村; 格木; 土沉香; 保护

0 前言

风水林是指华南地区为了保持良好风水而特意保留的树林, 它由宗教和风水传统文化共同作用形成, 一般是指长期存在于村边的常绿阔叶林。华南地区的地带性植被是季风常绿阔叶林, 其群落结构复杂、生物多样性丰富, 是亚热带陆地生态系统的重要组成部分[1–2]。风水林具有涵养水源、保持水土、调节气候等生态系统服务功能, 对保持区域生态系统的平衡和稳定有着不可替代的作用[3–4]。风水林已有许多研究, 包括风水林分类及保护价值[4-7]、物种组成及多样性[8-9], 优势种种群结构[10]、群落特征[11-15]、生物量与碳储量[16]。前期研究还发现, 部分风水林中有格木(Oliv)和土沉香((Lour.) Gilg)等珍稀濒危植物。这两种植物生长速度较慢, 具有重要的材用及药用价值, 野生植株已较少见[17]。总体上看, 对风水林的群落结构研究较多, 对风水林内珍稀濒危植物的研究及其生境的研究很少。

目前华南地区集中的、大面积的季风常绿阔叶林除自然保护区外并不多见, 主要以小片的风水林等次生形式散布存在。广州市有风水林156处, 这些风水林中共有珍稀濒危物种15种。广州的风水林中的植被类型都是季风常绿阔叶林, 主要分布于城郊结合部或郊区, 远郊区的风水林一般面积较大, 因保护较好而种类较多。城郊结合部由于快速城市化导致的环境变化和人为干扰面临着严重退化的问题, 许多风水林中已找不到珍稀濒危植物[18]。钟岭村位于广州市增城区中新镇, 紧挨罗岗开发区, 是典型的城市化区域, 其村后的风水林有一定面积, 人类干扰强度日益增强, 需要进行研究并找到有效保护措施。本文以广州钟岭村的风水林为对象, 研究了其群落组成、结构、生境特征以及其内的珍稀濒危植物格木和土沉香的种群结构, 拟回答如下3个科学问题: 1、这个风水林的群落结构特点如何？2、风水林中珍稀濒危植物格木种群结构如何？3、这片风水林能否有效保护格木和土沉香？研究结果可为快速城市化地区村落风水林的保护管理和珍稀濒危植物的保护提供参考。

1 材料与方法

研究地点位于广东省广州市增城区中新镇钟岭村后, 位于广州市东北部, N 23º 19′34.3″, E 113º36′28.9″。该风水林海拔约30—50 m, 东坡, 坡度23度。样地属于南亚热带季风气候, 年平均温度23 ℃, 1月最低平均温度13 ℃, 8月最高平均温度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%, 年平均湿度约80%[12]。该区域地带性植被为南亚热带季风常绿阔叶林, 地带性土壤为赤红壤。由于靠近村落且没有围篱, 有人为进入和家禽散养干扰。

调查于2017年11月完成, 利用典型的群落样方法对钟岭村风水林进行了植被乔灌草调查, 并同步取土壤样品、凋落物叶层样品。在钟岭村风水林区域设置了8个10 m×10 m样方, 调查样地郁闭度、乔木层胸径≥1 cm的每木种类、高度、胸径。在10×10㎡样方中随机选取3个5 m×5 m的灌木样方, 在每个灌木层样方内套设1个1 m×1 m的草本层样方, 分别进行灌木层和草本层的调查[3]。在每个10 m×10 m样方中随机收集3个1 m×1 m的凋落物层称重, 测定地被层现存凋落物量[19]。在5个10 m× 10 m样方, 每一个样方随机选取6个位置, 用土钻钻取0—20 cm土样混合, 带回实验室进行pH、土壤有机质、全量的测定。用植物冠层分析仪LAI 2000C测定叶面积指数和消光系数[20]。

调查所得的数据用Excel处理, 计算频度、相对频度、相对密度、相对显著度、重要值、多样性指数、优势度、均匀度等, 分析群落空间结构、组成特征、群落生境。查阅中国植物志、广东植物志, 根据Raunkiaer 的生活型谱标准, 综合确定各种的生活型, 野外观察与调查资料确定叶型。分析了格木和土沉香种群的径级结构[3,12]。

其中重要值=(相对多度+相对频度+相对显著度)/3

Shannon-wiener指数=–∑ (i×lni)=–∑ |(i/)×ln(i/)|, 其中i为第个种的株数,为总株数。

生态优势度=i(i-1)/ ((-1))。

Pielou均匀度指数= -∑(ilni) / ln为总种数。

2 结果与分析

2.1 群落的结构

据调查统计, 在800 m2的样地中有维管束植物31种, 隶属于21科28属, 其中蕨类3科3属3种, 草本1科1属1种。该样地植物区系以温暖湿润地区的热带亚热带分布为主, 也有少量温带和东亚地区种类。该风水林群落的种类组成具有一定的多样性, 按重要值排列, 该风水林的主要种类有格木、银柴((Roxb.) Muell. Arg.)、多毛茜草树((Drake) Tirv)、锥(Hance)、覃树(s (Champ.) Ollv.ex Hance)等(表1)。野外观察发现, 银柴与格木、土沉香与锥和多毛茜草树生长在一起, 种间关系紧密。

该风水林的群落外貌终年常绿, 高约15 m, 郁闭度达75%。群落的叶面积指数LAI为5.1, 消光系数为0.292。其林冠层不连续, 树高小于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%。乔、灌、草成层现象明显(表1—3), 乔木层有23种105株, 胸径大小差异较大, 胸径 <5 cm的70株占67%, 5—20 cm的9株, 20—40 cm的24株, >40 cm的 2株; 灌木层有12种, 草本层仅4种, 其中乔木层与灌木层共有种8种, 层间植物较少。乔木层生物多样性指数为2.615, 优势度为0.11, 均匀度为0.834。

根据Raukiaer生活型分类系统, 该样地乔灌木27种植物中, 中高位芽植物种数较多, 有16种, 占总种数的59%; 其次为小高位芽植物, 有9种, 占总种数的33%, 矮高位芽植物2种, 占总种数的7%。该风水林中高位芽和小高位芽植物是该群落的主要组成部分, 可以推测该群落已发育但还不够成熟。此外, 野外还观察到该群落中植物的叶型以中、小革质单叶为主。

表1 乔木层种类及重要值

表2 灌木层种类组成

表3 草本层种类组成

2.2 珍稀物种格木和土沉香的种群结构

乔木层中格木有14株, 平均胸径32.6 cm, 最大一株胸径41.7 cm, 最小一株胸径22.8 cm。平均高度15.4 m, 除了一株断顶之外, 高度都在14—18 m之间, 重要值为0.255, 占群落26%。灌木层有1株格木幼苗。格木种群可分为大和极小两个径级。说明该风水林中格木种群的年龄结构呈衰退倒锥型, 种群中现存的多数为成年个体和老年个体, 仅有一株幼年个体。此外, 在该风水林样地中还发现了一株高1.9 m、胸径1.4 cm的珍稀植物土沉香小苗(表4)。

2.3 群落的生境

该样地土壤是花岗岩发育的赤红壤, 土层较厚, 相对肥沃, 林地平均凋落物层重700 g·m-2, 富含腐殖质。土壤A层的0—20 cm内, pH值4.42, 呈酸性。有机质含量为15.064 g·kg-1, 全氮含量为0.695 g·kg-1。其主要化学性质如表5。相比鼎湖山地带性顶级植被季风常绿阔叶林的土壤, 这个风水林的土壤肥力各项指标值均较小, 说明天然林的土壤肥力优于这个风水林[3]。与周边萝岗水西村的风水林相似。两个风水林的土壤肥力指标均差于鼎湖山的天然林, 这说明与大面积的自然保护区的天然林土壤相比, 面积较小且受人为干扰的风水林土壤有一定程度的退化。

表4 群落中的珍稀濒危植物

注：*其中序号1和2为同株, **为断顶。

表5 土壤的化学性质(平均值±标准差)

注：*鼎湖山的数据引自彭少麟[3](1996), 水西村的数据引自黄柳菁[21](2010)。

3 讨论

这个风水林群落乔木层的优势种类与同地带的鼎湖山南亚热带常绿阔叶林有些相似, 在区系成分、群落的生活型和叶型谱上显示了热带性质。在群落外貌上, 并没有鼎湖山顶级植被中明显出现的板根、茎花植物、叶尖滴水植物、木质藤本等。同时, 本群落的物种多样性、优势度和均匀度远差于鼎湖山南亚热带常绿阔叶林锥栗-荷木群落[3]。群落内的格木种结构与鼎湖山自然保护区内的野生格木种群结构相比差距大[17]。此外, 其土壤肥力也差于鼎湖山顶级植被。因此, 可以认为该林是南亚热带季风常绿阔叶林受人为干扰后的次生林。不利于珍稀物种的正常更新与演替。

4 结论

风水林曾经遍布华南地区, 但其中只有较少数能保存下来。朱报著等[12]对邻近的广州萝岗一片含土沉香的风水林研究发现, 该群落物种数有70个, 其林内的土沉香以小径级为主。这些风水林与原始的季风常绿阔叶林300多种相比, 还有较大的差距[3]。但这些风水林含有一些乡土植物, 是该区域的乡土种源, 也是一些珍稀濒危植物的避难所。随着华南地区社会经济的发展和城市化进程的加速, 在城市景观中呈岛屿状分布的风水林也正在遭受生境破碎化的威胁。生境丧失和破碎化是物种灭绝的主要原因之一, 因此, 消除和减弱导致风水林生境毁坏的因素显得尤为重要。钟岭村已有数百年历史, 本村人口及外来人口高于附近村落人口的2倍, 由于快速的城市化, 目前土地除山地为林地外, 其余均已作为建设用地, 农田极少。这种快速城市化直接或间接对该风水林会产生影响而导致森林退化。对钟岭村周边森林调查发现, 附近 10 km范围内基本没有天然次生林, 而该村这片风水林面积约 60 亩, 相对较大, 而且处于15°以上坡地, 是农业用地, 按照区域规划不适于改为建设用地, 建议有关部门编制风水林林地保护规划并建立保护小区, 同时钟岭村要采取封山育林措施对风水林进行封育管理, 减少人类活动的干扰, 防止恶性杂草的入侵, 促进风水林的自然进展演替和稳定性, 最终形成自然保护区－风水林小区这样的区域乡土物种保护网络。保护这些风水林, 通过种子传播可以为区域人工林的自然演替提供种源。在进行区域生态公益林建设和人工林改造时, 还可以参考这些风水林的物种组成、种类搭配和群落结构进行生态建设, 通过保护+恢复, 最终促进区域生态环境的可持续发展。

[1] 丁圣彦, 宋永昌. 常绿阔叶林植被动态研究进展[J]. 生态学报, 2004, 24(8): 1769–1779.

[2] 宋永昌, 陈小勇, 王希华. 中国常绿阔叶林研究的回顾与展望[J]. 华东师范大学学报(自然科学版), 2005, 1: 1–8.

[3] 彭少麟. 南亚带植物群落动态学[M]. 北京: 科学出版社, 1996, 86–120.

[4] 罗思琦, 唐光大, 郑明轩, 等. 广州从化市风水林分类及保护[J]. 西南林学院学报, 2011, 6: 25–30.

[5] 唐光大, 陈德平, 罗思琦, 等. 广州从化市江埔风水林主要群落类型及其多样性初步研究[J]. 广东林业科技, 2012, 28(1): 1–6.

[6] 邓剑. 风水林的生态特征及保育价值探讨[J]. 黑龙江生态工程职业学院学报, 2013, 5: 9–10.

[7] 黄其成, 马姜明. 桂林岩溶石山“风水林”植物群落数量分类与排序[J]. 西北植物学报, 2015, 35(11): 2324–2330.

[8] 刘颂颂, 叶永昌, 张柱森, 等. 东莞大岭山村边自然次生林群落物种组成特征及其对区域物种库的贡献[J]. 广东林业科技, 2005, 4: 18–22.

[9] 莫惠芝, 庄雪影, 黄川腾, 等. 增城市小楼西境村风水林植物多样性的保护与利用[J]. 广东农业科学, 2011, 24: 144–148.

[10] 叶功富, 游水生, 崔冬冬, 等. 福建东山岛沙质海岸带不同风水林潺槁树种群生命表分析[J]. 亚热带资源与环境学报, 2010, 3: 26–35.

[11] 吕浩荣, 刘颂颂, 叶永昌, 等. 东莞凤岗镇臀果木-黄桐风水林群落特征分析[J]. 热带亚热带植物学报, 2009, 17(2): 137–145.

[12] 朱报著, 张方秋, 李镇魁, 等. 广州市含土沉香风水林的群落学特征及其保护[J]. 广东林业科技, 2011, 27(2): 15– 21.

[13] 杨期和, 陈美凤, 赖万年, 等. 粤东地区客家风水林群落特征研究[J]. 南方农业学报, 2012, 12: 2040–2044.

[14] 邹国岳, 吴林芳, 赵袁, 等. 广东紫金黄龙村格木林群落特征分析[J]. 林业与环境科学, 2016, 4: 67–72.

[15] 陈伟锋. 东莞风水林群落结构研究[J]. 科技资讯, 2017, 26: 101–103.

[16] 卢泽彬. 东莞风水林生物量与碳储量径阶分布[J]. 中国林副特产, 2017, 5: 43–45.

[17] 蚁伟民, 张祝平, 丁明懋, 等. 鼎湖山格木群落的生物量和光能利用效率[J]. 生态学报, 2000, 20(2): 397–403.

[18] 叶华谷, 徐正春, 吴敏, 等. 广州风水林[M]. 武汉: 华中科技大学出版社, 2013.

[19] 任海, 彭少麟, 刘鸿先, 等. 小良热带人工混交林的凋落物及其生态效益研究[J]. 应用生态学报, 1998, 9(5): 458– 462.

[20] 任海, 彭少麟, 张祝平, 等. 鼎湖山季风常绿阔叶林林冠结构和冠层辐射研究[J]. 生态学报, 1996, 16(2): 174–179.

[21] 黄柳菁. 城市化影响下存留南亚热带常绿阔叶林群落特征及其与环境因子关联研究[D].北京:中国科学院研究生院, 2010.

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

鼎湖山站国家生态系统观测研究网络运行服务费; 中科院鼎湖山站运行费; 华南植物园成果转移转化自主研发项目

范一鸣(1999—), 男, 广东揭阳人, 大学本科学生, 研究方向为植物生态学、光源与照明, E-mail: 2097264041@qq.com

张倩媚, 女, 硕士, 高级工程师, 主要从事植物生态学研究与信息系统管理。E-mail: zqm@scib.ac.cn

范一鸣, 张倩媚, 邹泽远, 等. 广州钟岭村风水林的群落结构及其珍稀濒危植物保护[J]. 生态科学, 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.