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Volume 41 Issue 6
Dec.  2020
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Tang X M, Wang X Q, He W, et al. Floristic composition and vascular plants characteristics in damaged habitats of rare protected animals in Jiuzhaigou earthquake-stricken areas[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2020, 41(6): 124−130 doi: 10.12172/202009100004
Citation: Tang X M, Wang X Q, He W, et al. Floristic composition and vascular plants characteristics in damaged habitats of rare protected animals in Jiuzhaigou earthquake-stricken areas[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2020, 41(6): 124−130 doi: 10.12172/202009100004

Floristic Composition and Vascular Plants Characteristics in Damaged Habitats of Rare Protected Animals in Jiuzhaigou Earthquake-stricken Areas


doi: 10.12172/202009100004
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  • Received Date: 2020-09-10
    Available Online: 2020-10-15
  • Publish Date: 2020-12-11
  • Based on detailed field investigation and species identification of vascular plants in damaged habitats of rare protected animals in Jiuzhaigou earthquake-stricken areas, the floristic composition and characteristics of wild vascular plants were analyzed and studied. The results showed that: (1) There were 89 families, 279 genera and 580 species of vascular plant species in the flora, among which Compositae, Rosaceae and Gramineae contained more species. (2) The oligodecific families, monotypic genera and oligodecific genera were the main parts of the flora, and the floristic composition structure was complex. The dominance of the plurimotypic family and oligodecific genera were higher in species composition, accounting for 35.17% and 52.94% of the total species. (3) The distribution types of vascular plants were diverse, and there were 15 distribution types in the floristic components of the genera, among which the proportion of the cosmopolitan types was relatively small, with tropical types accounting for 19.01% and temperate types accounting for 78.93% of all the genera. The North Temperate type (91 genera) was the main distribution type, which reflected the remarkable temperate nature of flora. (4) At the genera level, the flora was characterized with a certain amount of Chinese endemic components.
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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Floristic Composition and Vascular Plants Characteristics in Damaged Habitats of Rare Protected Animals in Jiuzhaigou Earthquake-stricken Areas

doi: 10.12172/202009100004
  • Sichuan Academy of Forestry Sciences, Chengdu 610081, China

Abstract: Based on detailed field investigation and species identification of vascular plants in damaged habitats of rare protected animals in Jiuzhaigou earthquake-stricken areas, the floristic composition and characteristics of wild vascular plants were analyzed and studied. The results showed that: (1) There were 89 families, 279 genera and 580 species of vascular plant species in the flora, among which Compositae, Rosaceae and Gramineae contained more species. (2) The oligodecific families, monotypic genera and oligodecific genera were the main parts of the flora, and the floristic composition structure was complex. The dominance of the plurimotypic family and oligodecific genera were higher in species composition, accounting for 35.17% and 52.94% of the total species. (3) The distribution types of vascular plants were diverse, and there were 15 distribution types in the floristic components of the genera, among which the proportion of the cosmopolitan types was relatively small, with tropical types accounting for 19.01% and temperate types accounting for 78.93% of all the genera. The North Temperate type (91 genera) was the main distribution type, which reflected the remarkable temperate nature of flora. (4) At the genera level, the flora was characterized with a certain amount of Chinese endemic components.

  • 九寨沟地区分布有多个自然保护区和世界自然遗产地,是长江源天然林保护工程的重点地区,生物多样性高,分布有大量珍稀保护动植物[1-4],属长江、黄河上游重要的水源涵养及生态安全屏障,生态地位极其重要[5]。“8·8”九寨沟地震及山体滑坡、泥石流、危岩崩塌等[6]次生灾害的发生造成区域植被遭到破坏[7],显著影响该地区珍稀保护动植物的栖息地环境,使野生珍稀保护动物生境斑块破碎化、连通性降低[8]

    九寨沟地震灾区是我国生物多样性保护的关键区域,尤其是灾区内的自然保护区和世界自然遗产地。植被的自然恢复是一个漫长的过程,且受到众多因素的影响[9];为加快地震灾区植被恢复重建工作,进行必要的人工恢复可极大加快植被恢复的进程。生态环境的恢复及重建工作的关键地段和重点便是地震灾区内珍稀保护动物受损栖息地[10],对此在九寨沟地震灾区植被恢复中必须掌握地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内的物种组成、植被分布、受损程度等基础资料。本文通过样线、样方法等对九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内的维管植物种类进行调查统计,借此分析调查区内植物区系组成及特征,为九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地的植被恢复重建工作的开展提供重要参考依据和基础数据。

1.   研究区概况
  • 九寨沟地震(里氏7.0级地震)震中位于九寨沟县漳扎镇比芒村(103.8°E、33.2°N),地震灾区属青藏高原与四川盆地过渡的深切割高山峡谷地带[11],震源位于九寨沟国家级自然保护区核心区的西北角,距离九寨沟景区、勿角省级及白河国家级自然保护区较近,对保护区及区域生态环境造成了一定程度的影响[12-14]。本研究区域重点在九寨沟国家级自然保护区及九寨沟国家风景区,区域地势复杂,土地利用以林草为主。气候环境属温带(海拔2500 m以下)和寒温带(海拔2500 m以上)季风气候类型,冷热干燥,垂直差异和水平差异较大,冬长夏短,春秋和冬季几乎各半。年平均气温7.3 ℃,平均降雨量761.8 mm,主要集中在5月中旬至10月初。

2.   研究方法
  • 调查方法:于2018年6月—2019年9月对九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内的野生维管植物多次进行实地调查记录。采取样线和样方相结合的方式进行植物种类的统计,样线按贯穿调查区内的不同生境,样方按乔木样方面积20 m×20 m、灌木样方面积10 m×10 m、草本样方面积1.0 m×1.0 m进行设置。沿样线观察记录各样方内未出现过的植物种类,以确保调查研究分析的准确性。调查共随机设置样方244个,其中乔木样方34个、灌木样方47个、草本样方163个,主要记录植物的名称、数量、高度、盖度等。植物物种鉴定主要参考《四川植物志》《中国植物志》《中国高等植物图鉴》等。

    区系成分分析:根据吴征镒等的科[15]、属[16-18]的地理成分划分方案,统计分析地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内维管植物的区系组成及特征。

3.   结果与分析
  • 通过野外调查统计结果及资料查阅补充,九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内共计野生维管植物580种、291属、89科(见表1),其中蕨类植物13科16属24种、裸子植物3科8属19种,被子植物73科267属537种(其中:双子叶植物64科211属452种、单子叶植物9科56属85种)。

    物种组成物种
    数量比例/%数量比例/%数量比例/%
    蕨类植物1314.61165.50244.14
    裸子植物33.3782.75193.28
    双子叶植物6471.9121172.5145277.93
    单子叶植物910.115619.248514.66
    合计89100.00291100.00580100.00

    Table 1.  Statistical results on species richness of wild vascular plants in the study area

  • 根据各科所含植物种数的实际状况及相关文献资料对科的划分方案[19],九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内580种野生维管植物中,含20 种以上的大科有5个,即蔷薇科(Rosaceae/17属44种)、禾本科(Poaceae/24属35种)、菊科(Compositae/31属71种)、毛茛科(Ranunculaceae/12属33种)和蝶形花科(Papilionaceae/9属21种),共93属204种;含10~19种的中等科12个,共72属149种,包括百合科(Liliaceae/11属17种)、虎耳草科(Saxifragaceae/9属16种)、蓼科(Polygonaceae/3属14种)、伞形科(Umbelliferae/11属13种)等;含6~9种的少种科9个,共33属67种,包括十字花科(Cruciferae/8属9种)、小檗科(Berberidaceae/3属9种)、龙胆科(Gentianaceae/3属8种)、报春花科(Primulaceae/3属7种)和五加科(Araliaceae/3属7种)等;含2~5种的寡种科47个,共77属144种,包括堇菜科(Violaceae/1属5种)、景天科(Crassulaceae/2属5种)、桔梗科(Campanulaceae/2属5种)和灯心草科(Juncaceae/1属4种)等;其余均为单种科,共16个。

    从科的分类及比例可以看出:九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内维管植物以寡种科为优势科的特征十分显著,所占比例52.81%;在属和种的层次水平上,大科的优势十分突出,中等科和寡种科的比例接近,分别占总属数的比例为31.96%、24.74%、26.46%,占总种数的35.17%、25.69%、24.83%(见表2)。

    类别科数科比例/%属数属比例/%种数种比例/%
    (大科)≥20种55.629331.9620435.17
    (中等科)10~19种1213.487224.7414925.69
    (少种科)6~9种910.113311.346711.55
    (寡种科)2~5种4752.817726.4614424.83
    单种科(区域单种科)1617.98165.50162.76

    Table 2.  Statistical results on family diversity of wild vascular plants in the study area

  • 以各属所含物种数量的多少,九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内维管植物291个属中:含物种数≥10种的多种属1个,即杜鹃属(Rhododendron/10种);含6~9种的中等属13个,分别是蒿属(Artemisia/9种)、蓼属(Polygonum/9种)、柳属(Salix/9种)和忍冬属(Lonicera/8种)等;含2~5 种的寡种属110个,包含307个植物种,占植物总数的52.93%,如堇菜属(Viola/5种)、老鹳草属(Geranium /5种)、蔷薇属(Rosa/5种)和铁线莲属(Clematis/5种)等;单种属167个,主要包括独行菜属(Lepidium)、短柄草属(Brachypodium)、鹅观草属(Roegneria)、发草属(Deschampsia)等。

    表3可见,单种属和寡种属是九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内维管植物区系的主体,在属和种的层次上均占较大比例,分别为57.39%、37.80%和28.79%、52.93%;而中等属的比例较小,占植物总属数的4.47%和植物总种数的16.55%;多种属则少见,仅1属,所含物种占总物种数量的1.72%。

    类型属数占总属数比例/%种数占总种数比例/%
    多种属(≥10种)10.34101.72
    中等属(6~9种)134.479616.55
    寡种属(2~5种)11037.8030752.93
    单种属16757.3916728.79
    总计291100.00580100.00

    Table 3.  Statistical results on genera diversity of wild vascular plants in the study area

  • 按照世界种子植物[15, 20]及蕨类植物[21]科的分布区类型划分系统,九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内野生维管植物89科共划分为9个分布区类型,其中蕨类植物13科划分为4个分布区类型(见表4)。区系中世界分布的科共42科,占总科数的47.19%;热带分布(2~7类)的科有23科,占总科数的25.84%;温带分布(8~14类)的科有24科,占总科数的26.97%;无中国特有分布的科。

    分布区类型科数合计比例/%
    蕨类植物种子植物
    (1)世界分布6364247.19
    (2)泛热带分布3151820.22
    (3)热带亚洲和美洲间断分布222.25
    (4)旧大陆热带分布
    (5)热带亚洲至热带大洋洲1122.25
    (6)热带亚洲至热带非洲分布111.12
    (7)热带亚洲(印度−马来西亚)分布
    (8)北温带分布3172022.47
    (9)东亚和北美洲间断分布111.12
    (10)旧大陆温带分布111.12
    (11)温带亚洲分布
    (12)地中海分布、西亚至中亚分布
    (13)中亚分布
    (14)东亚(喜马拉雅−日本)分布222.25
    (15)中国特有
    合计137689100.00

    Table 4.  Distribution types of wild vascular plants families in the study area

  • 根据吴征镒、李锡文等[16, 20]关于植物属的分布类型的划分,九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内野生维管植物291属可归为15个分布区类型(见表5),其中世界分布属49属;热带分布属46属(分布类型2~7,共6型),占总属数(不含世界分布)的19.01%;温带分布属(分布型8~14,共18型)191属,占总属数(不含世界分布)的78.93%;中国特有属5属,占总属数的2.07%。

    分布区类型属数合计比例/%
    蕨类植物种子植物
    1. 世界分布103949
    2. 泛热带分布1252610.74
    3. 热带亚洲和热带美洲间断分布110.41
    4. 旧世界热带分布331.24
    5. 热带亚洲至热带大洋洲分布1341.65
    6. 热带亚洲至热带非洲分布2683.31
    7. 热带亚洲(印度−马来西亚)分布441.65
    8. 北温带分布2899137.60
     8−2. 北极−高山分布220.83
     8−4. 北温带和南温带(全温带)间断分布21218.68
     8−5. 欧亚和南美洲温带间断分布110.41
     8−6. 地中海区、东亚、新西兰和墨西哥到智利间断分布110.41
    9. 东亚和北美洲间断分布14145.79
    10. 旧世界温带分布19197.85
     10−1. 地中海区、西亚和东亚间断分布331.24
     10−2. 地中海区和喜马拉雅间断分布110.41
     10−3. 欧亚和南非洲(有时也在大洋洲)间断分布110.41
    11. 温带亚洲分布883.31
    12. 地中海区,西亚至中亚分布110.41
     12−3. 地中海区至温带、热带亚洲,大洋洲和南美洲间断110.41
    13. 中亚分布
     13−2. 中亚至喜马拉雅分布110.41
    14. 东亚(东喜马拉雅−日本)分布18187.44
     14−1. 中国−喜马拉雅(SH)分布662.48
     14−2. 中国−日本(SJ)分布220.83
    15. 中国特有分布552.07
    合计(不计世界分布)6236242100.00

    Table 5.  Distribution types of wild vascular plants genera in the study area

    世界分布的属遍及各大洲而无特殊分布中心,或者有一个或数个分布中心而包含世界种的属[22]。由表5可得,世界分布属共49属,包括银莲花属(Anemone)、黄耆属(Astragalus)、碎米荠属(Cardamine)、薹草属(Carex)、蓼属(Polygonum)和灯心草属(Juncus)等,多为草本植物。

    研究区域内,热带成分46属(分布类型2~7),占总属数的19.01%,其中以泛热带分布类型(26属)为主,占区系总属数的10.07%,包含有醉鱼草属(Buddleja)、打碗花属(Calystegia )、南蛇藤属(Celastrus)、朴属(Celtis)、大青属(Clerodendrum)等。

    温带成分共计191属,占总属数的78.93%,其中以北温带分布(91属)为主,北温带和南温带(全温带)间断分布(21属)、东亚和北美洲间断分布(14属)、旧世界温带分布(19属)、东亚(东喜马拉雅-日本)分布(18属)占比例成分较高,它们构成了温带成分的主要分布类型,包括有野古草属(Arundinella)、紫菀属(Aster)、菵草属(Beckmannia)、小檗属(Berberis)、短柄草属(Brachypodium)、拂子茅属(Calamagrostis)、荠属(Capsella)、紫堇属(Corydalis)、琉璃草属(Cynoglossum)等。中国特有成分5属,占总属数的2.07%,分别是:藤山柳属(Clematoclethra)、箭竹属(Fargesia)、细裂芹属(Harrysmithia)、华蟹甲属(Sinacalia)、高山豆属(Tibetia)。

    通过分析表明,九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内野生维管植物属的区系组成中,世界分布成分比例较低,温带成分占78.93%,热带成分占19.01%,北温带分布(91属)是主要的分布区类型,中国特有成分5属,体现了植物区系显著的温带性质。

4.   讨论
  • 通过对九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内野生维管植物区系成分的统计分析,其呈现出如下特征:(1)调查区内维管植物89科291属580种,从物种组成看,九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地内的维管植物中菊科、蔷薇科、禾本科、毛茛科和蝶形花科可视为优势科,所含物种数超过20种;而在属的水平层次上,无数量超过10个种的属,并无明显的优势属。(2)在“科”的层次上,寡种科为优势科的性质较为显著,占总科数的52.81%;在“属”“种”的水平层次上,大科的优势相对突出,占总属数的31.96%、占总物种数的35.17%;中等科和寡种科的比例接近,分别占总属数的24.74%、26.46%,占总种数的25.69%、24.83%。从属的组成来看,单种属和寡种属是植物区系的主体;单种属在属的层次上表现出优势,占总属数的57.39%,寡种属在种的层次上表现出优势,所含植物总数占物种总数的52.93%。(3)研究区植物区系的分布区类型多样,属的区系组成中15大分布类型均含有,并包含较多变型和间断分布,植物区系结构较为复杂。同时,调查研究区内少种科、寡种科、单种属及寡种属占有较大比例,一定层次上也体现了区域内植物区系的古老性。(4)在植物区系组成中89个科被划分为9个分布类型,291个属划分为15个分布类型,包含了属的所有分布类型及大量变型和间断分布,体现了植物区系结构的复杂性。科的区系成分中,热带、温带成分比例接近;在属的区系组成中,温带成分占78.93%,是植物区系的主体构成,体现了区域内植被显著的温带性质,与区域温带、寒温带的季风气候环境相吻合。(5)研究区域内植物区系具有一定的中国特有成分,含5属6种,具体为藤山柳属(Clematoclethra/1种)、箭竹属(Fargesia/2种)、细裂芹属(Harrysmithia/1种)、华蟹甲属(Sinacalia/1种)和高山豆属(Tibetia/1种)。

    因九寨沟灾区地质结构复杂,地震及次生灾害的发生造成植被大面积的破坏,显著影响区域内珍稀保护动植物的栖息地环境。为加快地震灾区关键地段,尤其是珍稀保护动物受损栖息地的植被恢复重建工作,进行必要的人工恢复可极大加快植被恢复的进程。九寨沟县生物多样性丰富,以九寨沟自然保护区为例,植物区系成分复杂多样[23],在属的层次上温带成分占据优势,具有明显的温带性质。本次实地调查,九寨沟地震灾区珍稀动物受损栖息地内维管植物区系的组成结构显著体现了温带性质,且具有一定的特有成分。对比分析九寨沟地震前后区域植物区系特征,在较大尺度上地震并未造成区域植物区系成分的变化或波动,但必然在某一较小地区尤其是植被严重受损区域导致植物区系性质的改变。因此,在推进九寨沟地震灾区珍稀保护动物受损栖息地的植被恢复重建工作中,需结合九寨沟地震灾区及区域未遭破坏的自然植被状况、植物区系特征,因地制宜、因“保护物种”制宜的原则,开展符合区域及珍稀保护动物生境特点的植被恢复工作,是地震灾区植被恢复及生态保护工作的重要内容。

    人工开展植被恢复的首要条件是保障栽种树种的存活,其前提是筛选符合区域气候、土壤等环境的物种;其次在构建珍稀保护动物受损栖息地乔-灌-草立体恢复模式中,可利用微生物菌剂等及优选草本植物进行土壤环境条件的改善,再选择优选灌木及乔木实生苗进行栽种恢复,栽种过程中可先构建灌草模式(即栽种时灌木高度大于乔木实生苗,保障乔木实生苗的存活),再自然演变为乔-灌-草模式。当然,人工干预加快植被恢复进程,需做好大量的前期基础研究工作及树种筛选工作,同时还需做好外来物种入侵的防范工作。

Reference (23)

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