河北漫山省级自然保护区种子植物区系研究

封晓然，尚丽晨，李小龙，闫旭山，张 鹏，王茂青，霍雨帆

(1. 河北亚森工程项目管理有限公司，河北 石家庄 050000； 2. 河北绿景工程咨询服务有限公司，河北 石家庄 050000)

河北漫山省级自然保护区位于河北省石家庄市灵寿县，2001年3月由河北省人民政府批准设立，保护区总面积为12 028 hm2，主要保护对象为国家重点保护野生动植物金钱豹(Pantherapardus)、黑鹳(Ciconianigra)、金雕(Aquilachrysaetos)、野大豆(Glycinesoja)等，保护区内保存有比较完整的天然林、天然次生林森林生态系统，也是石家庄地区的重要水源涵养地。近年来随着保护区的开发建设，其生态环境也遭受了一定程度的破坏。且针对保护区植物资源的调查也迟迟未开展，对其植物区系结构的研究更是接近空白。基于实地调查和查阅资料，对保护区的植物资源和区系结构进行研究，以期对保护区的保护管理提供科学的理论依据。

1 研究区自然地理概况

漫山省级自然保护区(以下简称“保护区”)地处太行山山麓，座落在古老变质岩基础上发育起来的断块中山地区，海拔为450～2 281 m。保护区属于暖温带大陆性季风气候，年均降水量约680 mm，年均温7.5 ℃，年均相对湿度在60%以上，≥10 ℃积温1 846.6 ℃，年日照时数为2 400～2 900 h，无霜期90～130 d，全年平均风速2.0 m/s。保护区土壤类型随着海拔高度的变化呈现出垂直带性分布，从低到高依次为潮土、褐土、棕壤和亚高山草甸土4种类型。保护区植被类型以典型落叶阔叶林为主，主要的植被类型从山顶至山麓依次可分为亚高山草甸带—针叶林带—落叶阔叶林带—山地灌木丛带—农田林果带。

2 研究方法

根据2016年开展的漫山省级自然保护区物种资源调查，采用典型样地和典型样线法，对保护区内各海拔及各地形的典型植被类型区进行调查，并对相关野外调查成果和文献资料进行归类、整理和分析。对野外采集的3 500多号标本参照《中国高等植物图鉴》[1]《中国植物志》[2]《Flora of China》等文献进行标本鉴定，并按科、属归类。在此基础上，对保护区内种子植物科、属的数量结构、特征，以及优势科、优势属进行了统计、研究，据此了解分析保护区内植物物种的构成成分。同时，以《世界种子植物科的分布区类型系统》[3]及《中国种子植物属的分布区类型》[4]为依据，对种子植物区系组成进行研究分析。

3 植物多样性组成

保护区共有野生种子植物510种，隶属于91科299属，其中裸子植物2科4属4种，被子植物89科295属506种(包括双子叶植物79科246属422种，单子叶植物10科49属84种)，既有进化水平较低的古老科，如马兜铃科(Aristolochiaceae)、木兰科(Magnoliaceae)等，也有在被子植物进化中处于分化的关键类群的科，如虎耳草科(Saxifragaceae)，还有高度进化的大科，如菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)、兰科(Orchidaceae)等[5]。

3.1 植物区系特征

3.1.1科的数量结构特征

以科内属数为依据，将保护区种子植物91科分为4个类型：多属科(>10属)、中等科(6～10属)、寡属科(2～5属)、单属科(1属)。保护区多属科有6个，包括蔷薇科(Rosaceae)14属、豆科(Leguminosae)17属、唇形科(Labiatae)11属、菊科30属、禾本科20属、百合科(Liliaceae)13属，共计105属，占保护区内种子植物总属数的35.12%；中等科有6个，包括石竹科(Caryophyllaceae)6属、毛茛科(Ranunculaceae)7属、十字花科(Cruciferae)10属、虎耳草科8属、伞形科(Umbelliferae)8属、玄参科(Scrophulariaceae)7属，共计46属，占15.38%；寡属科有35个，包括松科(Pinaceae)3属、杨柳科(Salicaceae)2属、桦木科(Betulaceae)3属、榆科(Ulmaceae)2属、桑科(Moraceae)2属、荨麻科(Urtiaceae)4属、蓼科(Polygonaceae)5属等，共计104属，占34.78%；单属科44个，包括柏科(Cupressaceae)、胡桃科(Jnglandaceae)、壳斗科(Fagaceae)、檀香科(Santalaceae)、马兜铃科、苋科(Amaranthaceae)、商陆科(Phytolaccaceae)等，共计44属，占14.72%。表明保护区内以寡属科和单属科为主，但属数多集中在多属科和寡属科(表1)。

表1 漫山省级自然保护区种子植物科内属的组成

以科内种数为依据，将保护区种子植物91科划分为5个类型：大科(>50种)、较大科(21～50种)、中等科(6～20种)、小科(2～5种)和极小科(1种)。保护区内大科仅有1个，即菊科58种，占总种数的11.37%；较大科有3个，包括蔷薇科30种、豆科24种和禾本科32种，共计86种，占总种数的16.86%；中等科有23个，包括桦木科6种、壳斗科6种、蓼科13种、藜科(Chenopodiaceae)6种、石竹科14种、毛茛科16种、罂粟科(Papaveraceae)6种等，共计230种，占总种数的45.10%；小科有31个，包括松科3种、杨柳科5种、榆科4种、桑科3种、荨麻科5种、牻牛儿苗科(Geraniaceae)2种、远志科(Polygalaceae)2种等，共计103种，占总种数的20.20%；极小科有33个，包括柏科、檀香科、马兜铃科、苋科、商陆科、马齿苋科(Portulacaceae)、芍药科(Paeoniaceae)等，共计33种，占总种数的6.47%。表明保护区种子植物科的组成以极小科和小科为主，种数集中在中等科(表2)。

表2 漫山省级自然保护区种子植物科内种的组成

单种科和单属科(极小科)反映了植物进化过程中两个相反的方向，单种科是新产生的科，属种尚未分化；单属科是演化终极的科，属种已大量消亡，现存的是残遗种类。保护区有单种科33个，单属科44个，说明本区系既有新兴的植物种类，又反映出其古老起源。

按科的大小顺序，保护区前12个大科包含265种，约占总种数的52%，以前n科包含总种数与所占总种数百分比作图(图1)。

图1 大科对本区总种数贡献

从图1中可以看出，起初随科数增加，含种数占比迅速增加，从前6科以后开始变缓，前12科以后逐渐趋于平滑，反映出前12科在本区种数构成上的作用最大，之后各科的影响较小。

保护区前12个大科不仅包括华北地区大部分种类，还包括本区系一些重要的属，如蒿属(Artemisia)、廖属(Polyonum)、委陵菜属(Potentilla)是华北最大的几个属，菊属、蒿属、狗尾草属等是保护区植被中的重要组成部分，翼蓼属(Pteroxygonum)、蚂蚱腿子属(Myripnois)是本区少数几个特有属，均反映出前12个大科在本区系中的重要地位。

3.1.2属的数量结构特征

以属内种数为依据，将保护区种子植物299属划分为5个类型：大属(>20种)、较大属(10～20种)、中等属(6～9种)、小属(2～5种)和极小属(1种)。保护区内没有大属，较大属仅有1个，即委陵菜属10种，占总种数的1.96%；中等属9个，包括栎属(Quercus)6种、萹蓄属(Polygonum)8种、蝇子草属(Silene)6种、丁香属(Syringa)6种、白前属(Vincetoxicum)7种、马先蒿属(Pedicularis)6种、忍冬属(Lonicera)6种、蒿属8种和薹草属(Carex)6种，共计59种，占总种数的11.57%；小属93个，包括杨属(Populus)3种、柳属(Salix)2种、桦木属(Betula)3种、榛属(Corylus)2种、朴属(Celtis)2种、榆属(Ulmus)2种、桑属(Morus)2种、荨麻属(Urtica)2种等，共计245种，占总种数的48.04%；极小属196个，包括落叶松属(Larix)、云杉属(Picea)、松属(Pinus)、侧柏属(Platycladus)、胡桃属(Juglans)、鹅耳枥属(Carpinus)、葎草属(Humulus)、苎麻属(Boehmeria)等，共计196种，占总种数的38.43%。表明保护区种子植物属的组成以极小属为主，种数集中在小属(表3)。

表3 漫山省级自然保护区种子植物属内种的组成

含1种的属数最多，随所含种数增加，属数直线下降，超过7种的属数极少。本区系中极小属196个，占总属数的65.55%，所含种数占总种数的38.43%；小属93个，占总属数的31.10%，所含种数占总种数的48.04%。这说明本区系属的分化较大，小属和极小属较丰富，而大属和较大属较稀少，占有的种也较少(图2)。

图2 所含不同种数的属数分布

3.1.3种子植物优势科与优势属

保护区内91科种子植物中，菊科内属、种数量均居首位，包含30属58种。禾本科、豆科、蔷薇科和百合科均含20种以上，合计94属164种，占保护区总种数的32.16%，是本地区的优势科，皆属世界和北温带广布科(表4)。

表4 漫山省级自然保护区种子植物优势科

保护区内299属种子植物中，优势属(>6种)共有10属，合计69种，占保护区总种数的13.53%，其中委陵菜属、蒿属、栎属、蝇子草属、丁香属、马先蒿属和忍冬属7属为温带分布型，萹蓄属和薹草属为世界分布型，白前属为热带分布型(表5)。

表5 漫山省级自然保护区种子植物优势属

3.2 植物区系组成

3.2.1种子植物科的区系成分类型

保护区种子植物91个科划分为7个分布区类型，以世界分布、泛热带分布和北温带广布为主(表6)。

由表6可知，世界分布科有38个，占总科数的41.76%，包括菊科、禾本科、豆科、蔷薇科、唇形科、十字花科、虎耳草科、伞形科、毛茛科、玄参科等。菊科、禾本科、蔷薇科是保护区的优势科，在全球都有广泛的分布，但这些科出现在保护区内的属多为温带分布属，因此世界分布科占总科数的比例(41.76%)要远低于世界分布属占总属数的比例(13.71%)。如菊科在保护区内分布的30属中有20属为温带分布型，其中典型的北温带分布型就有7属；禾本科在保护区内分布的20属中有10属为各类温带分布型；蔷薇科在保护区内分布的14属中有12属皆为温带分布型，且10属为典型的北温带分布型。这些科在构成山地灌丛、林下草本、草甸中起着重要作用。豆科、唇形科、玄参科在热带与温带同样重要，但在保护区内分布的属也多以温带分布型为主，豆科17属中有12属为各类温带分布型；唇形科11属、玄参科7属中则全部为温带分布型。

表6 漫山省级自然保护区种子植物科、属分布区类型

泛热带分布科为24个，占总科数的26.37%，包括荨麻科、大戟科(Euphorbiaceae)、萝藦科、卫矛科(Celastraceae)、葡萄科(Vitaceae)、椴树科(Tiliaceae)、天南星科(Araceae)、鸭跖草科(Commelinaceae)等；保护区热带分布型科虽占较大的比例，但其所含属的比例却明显降低，说明本区系的热带成分不明显。

北温带广布科为20个，占总科数的21.97%，包括百合科、忍冬科、桦木科、罂粟科、松科、杨柳科、牻牛儿苗科、胡颓子科(Elaeagnaceae)等。其中松科、杨柳科、胡桃科、桦木科等是构成保护区落叶阔叶林或针叶林的建群植物。

东亚(热带、亚热带)及热带南美间断分布科3个，占总科数的3.30%，包括五加科(Araliacea)、马鞭草科(Verbenaceae)和苦苣苔科(Gesneriaceae)；东亚和北美洲间断分布科3个，占总科数的3.30%，包括五味子科(Schisandraceae)、透骨草科(Phrymaceae)和木兰科；旧世界温带分布科2个，占2.20%，包括柽柳科(Tamaricaceae)和川续断科(Dipsacaceae)；东亚分布科1个，占1.10%，即猕猴桃科(Actinidiaceae)。

由此表明，在科级水平上，种子植物区系以世界分布为主，兼有温带和热带成分，但这些科在保护区内出现的属则多为温带分布型。

3.2.2种子植物属的区系成分类型

保护区种子植物299个属划分为13个分布区类型，以北温带广布、旧世界温带分布、世界分布和泛热带分布为主。其中北温带广布109属，占总属数的36.46%，主要属于世界分布科和北温带广布科，且木本属比较丰富；旧世界温带分布44属，占14.72%，生活型除柽柳属、沙棘属等少数木本属外，全部为草本属；世界分布41属，占13.71%，其生活型大多数是中生的草本或半灌木；泛热带分布30属，占10.03%，但本分布型所含种数均较少，这是因为这些属均以热带分布为中心，保护区所在区域已是其向温带延伸的边缘；此外还有东亚分布23属，东亚和北美洲间断分布17属，温带亚洲分布12属，热带亚洲及热带非洲分布6属，热带亚洲及热带大洋洲分布5属，热带亚洲分布4属，旧世界热带分布3属，地中海区、西亚至中亚分布3属，中国特有分布2属，合计占总属数的25.08%。由此反映出，在属级水平上，温带分布在保护区占有绝对优势。

4 种子植物中国特有属与特有种

保护区无中国特有科，仅有中国特有属2个，占保护区总属数的0.67%，分别为蓼科的翼蓼属和菊科的蚂蚱腿子属，远低于全国特有属水平(8.5%)，特有现象不明显。

5 讨论与结论

1)保护区共有野生种子植物510种，隶属于91科299属。其中裸子植物2科4属4种，被子植物89科295属506种(包括双子叶植物79科246属422种，单子叶植物10科49属84种)，植物多样性较为丰富。

2)保护区种子植物科的组成以小科和极小科为主，种数集中在中等科；属的组成以极小属为主，种数集中在小属，说明本区系属的分化较大。另外，保护区内单种科、单属科所占的比例较大，表明本区系与其它地区植物区系具有广泛的联系。

3)保护区地处太行山山麓，属暖温带大陆性季风气候。在科级水平上，种子植物区系以世界分布为主(但在保护区的属多为温带分布型)，兼有温带和热带成分，这是因为南北植物在此重叠交叉，反映出南北植物过渡的区系特点；在属级水平上，温带分布占有绝对优势。