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我国海域面积广泛,海岸线长约32 000 km(含海岛岸线),岛屿星罗棋布,是一个海陆兼备的国家[1]。海岛作为中国领土的重要组成部分,具有丰富的植物、旅游、矿产等资源[2]。无居民海岛在数量上占了绝对优势,占中国海岛总数的94%[3]。无居民海岛概念是相对于有居民海岛而言的[4],是指在中国管辖海域内不作为常住居民居住地的岛屿、岩礁和低潮高地等[5]。绝大多数无居民海岛面积较小(小于0.1 hm2)[6],与有居民海岛相比,无居民海岛的植被较少受到人类活动的影响,在物种组成上会存在差异。福建省海岸线蜿蜒曲折,曲折率居全国首位[7],海岛数量仅次于浙江省,且绝大多数是无居民海岛[8]。海岛被称为植被的“天然实验室”[9],海岛植物是海岛生态系统的重要组成部分,研究海岛植物的物种组成、功能性状等对于了解无居民海岛的自然资源具有重要意义。植物功能性状是物种进化过程中适应环境的结果,能够客观表达植物对外界环境的适应性[10],如生活型、叶片大小、叶质地、叶型、叶缘、果实类型、散布方式[11-12]等。海岛植物在适应脆弱的海岛生态环境过程中,功能性状上发生了演变,呈现出更加适应环境的特点[13]。因此,对海岛植物功能性状的研究能够揭示植物的生存策略以及对海岛恶劣环境的响应[14],进而为揭示植物的生态适应性以及维持生物多样性提供理论依据。
近年来,国内学者对于我国海岛植物的研究多集中在有居民海岛的物种组成[15-18]、地理成分分析[19-21]、植物多样性、群落特征[22-24]、植物的筛选应用[25-28]等方面,对于无居民海岛、植物功能性状方面的研究较少。目前,只有仅极少数学者对平潭部分无居民海岛进行植物区系组成研究,沙生植物的潜在应用研究。肖兰[29]等对厦门近海域无居民海岛进行调研,记录维管束植物360种,并分析其植物区系及岛屿间物种组成相似性。张凯迪[30]等人对5个无居民海岛进行植被调查,基于双向指示种分析法,将植物群落分为17个类型,并计算植物多样性,分析植物地理成分。魏艳艳[31]等通过对无居民海岛野外调查,土壤采集与实验室分析,揭示了植物与土壤PH值和养分的关系。在文献搜集过程中发现,鲜有对无居民海岛植物资源及功能性状的研究,鉴于此,本研究旨在探究无居民海岛植物的物种组成及功能性状特征,为了解大陆植被与海岛植被的差异提供参考。
研究采用样线法,对平潭的山白岛、东洲岛、古螺屿、坪洲岛、山洲岛、赤鞋特岛共6个无居民海岛进行植物资源调查,并分析其物种组成、外来入侵植物、植物功能性状特征,对无居民海岛生态系统的保护、海岛未来的开发与利用具有重要意义。
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平潭综合试验区位于我国东南沿海,隶属于福建省福州市,地理坐标为北纬25°16′—25°44′,东经119°32′—120°10′,陆地面积392 km2,海域面积是陆地面积的15.5倍(6 064 km2),属南亚热带海洋性季风气候,年降水量1 196.2 mm,年均温19.5 ℃[32]。由包括平潭主岛在内的126个岛屿组成,9个岛屿常年有人居住[33],其中,主岛平潭岛作为全国第五大岛,福建第一大岛,距离台湾仅68海里,是大陆距台湾最近的地方[34]。平潭绝大部分为无居民海岛,散布在平潭主岛周围。研究选取其中6个无居民海岛进行植被调研,分别是山白岛、东洲岛、古螺屿、坪洲岛、山洲岛和赤鞋特岛,各海岛概况见表1。
表 1 平潭6个无居民海岛概况
Table 1. General information of the six uninhabited islands in Pingtan District
岛屿名称 面积/hm 海拔/m 地理位置 植物种数 北纬 东经 山白岛 1.7964 34.6 25°42.4′ 119°51.2′ 19 东洲岛 3.3803 36.0 25°40.2′ 119°47.7′ 15 古螺屿 1.0238 33.2 25°40.3′ 119°48.8′ 29 坪洲岛 5.0177 40.0 25°40.1′ 119°49.3′ 44 山洲岛 3.9917 52.2 25°40.4′ 119°49.2′ 42 赤鞋特岛 2.3101 28.9 25°38.3′ 119°47.4′ 31 -
通过对平潭6个无居民海岛野生植物的调查结果进行分析,得到物种分类群统计结果(见表2),共发现有维管束植物70种,隶属41科70属,属种系数100.00%。其中,蕨类植物4科4属4种,分别占总科、属、种数的9.76%,5.71%,5.71%;本次调查未发现裸子植物,调查的种子植物皆由被子植物组成,共计37科66属66种,分别占总科、属、种数的90.24%,94.29%,94.29%,由此可见,被子植物优势显著。本次收集的单子叶植物6科17属17种,分别占总科、属、种数的14.63%,24.29%,24.29%;双子叶植物31科49属49种,分别占总科、属、种数的75.61%,70%,70%,由上可知,被子植物中双子叶植物在组成上占优势。
表 2 平潭6个无居民海岛野生植物物种分类群统计
Table 2. Taxonomic statistics of wild plant species on the six uninhabited islands in Pingta District
分类群 科 属 种 科数 科数占比/% 属数 属数占比/% 种数 种数占比/% 蕨类植物 4 9.76 4 5.71 4 5.71 裸子植物 0 0 0 0 0 0 被子植物 37 90.24 66 94.29 66 94.29 单子叶植物 6 14.63 17 24.29 17 24.29 双子叶植物 31 75.61 49 70 49 70 合计 41 100 70 100 70 100 根据调查结果通过对平潭6个无居民海岛植物科级别分类统计显示(见表3),6个无居民海岛植物中无10≥种以上的科;含有5~9种的科有两种,占总科数的4.88%,分别是菊科Compositae(9属9种)、禾本科Gramineae(7属7种),皆为优势科;含2~4种的科有11种,占总科数的26.83%,如百合科Liliaceae(4属4种)、大戟科Euphorbiaceae(3属3种)、旋花科Convolvulaceae(3属3种)、豆科Leguminosae(2属2种);仅含1种的科有28种,占总科数的68.29%,如景天科Crassulaceae、爵床科Acanthaceae、唇形科Labiatae、莎草科Cyperaceae等。
表 3 平潭6个无居民海岛科级别统计
Table 3. Family level statistics on six uninhabited islands in Pingtan District
科含种数 科数 科数占比/% 属数 属数占比/% 种数 种数占比/% 种数前四的科 5~9 2 4.88 16 22.86 16 22.86 菊科(9属9种)、禾本科(7属7种) 2~4 11 26.83 26 37.14 26 37.14 百合科(4属4种)、大戟科(3属3种)、旋花科(3属3种)、豆科(2属2种) 1 28 68.29 28 40 28 40 景天科(1属1种)、爵床科(1属1种)、唇形科(1属1种)、莎草科(1属1种) 合计 41 100 70 100 70 100 -
根据实地调查所得出的物种名录与中国外来入侵物种信息系统所公布的植物名录,对平潭6个无居民海岛入侵植物进行分析(见表4)。结果表明,平潭6个无居民海岛入侵植物共19种,隶属于15科19属,占总物种数的27.14%,在科分布上主要以菊科和禾本科为主,如夜香牛(Vernonia cinerea)、芙蓉菊(Crossostephium chinensis)、一点红(Emilia sonchifolia)、白茅(Imperata cylindrica)等。在生长型方面,以草本植物为主,占入侵植物总数的73.68%。在6个无居民海岛出现频率较多(≥50%)的入侵植物还有羊蹄(Rumex japonicus)、卤地菊(Melanthera prostrata)、鸡矢藤(Paederia foetida)等。入侵等级多分布在5级(有待观察类)和7级(中国国产类),入侵等级2级的严重入侵类植物有1种,为牵牛(Ipomoea nil)。
表 4 平潭6个无居民海岛入侵植物统计
Table 4. Statistics of invasive plants on six uninhabited islands in Pingtan District
岛屿名称 2级(严重
入侵类)5级(有待
观察类)6级(建议
排除类)7级(中国
国产类)山白岛 0 1 0 4 东洲岛 0 0 0 1 古螺屿 1 0 0 7 坪洲岛 1 0 0 9 山洲岛 1 3 0 12 赤鞋特岛 1 1 1 5 六个岛总计 1 3 1 14 -
对平潭6个无居民海岛植物功能性状进行统计分析(见表5),根据生长型划分:乔木1种,灌木17种,草本47种,藤本5种,可见生长型以草本最占优势,占总数的67.14%;其次是灌木(24.29%)、藤本(7.14%)、乔木(1.43%)。在生活型上,高位芽植物20种,地上芽植物16种,地面芽植物16种,这三种植物占比最大,占总数的74.29%;隐芽植物数量最少,只占7.14%。在叶质上,革质叶占比最高,达47.14%,其次是纸质叶(25.71%)、肉质叶(14.29%)、草质叶(10.00%);叶级以中小型叶为主,占总数的71.43%,微型叶次之(17.14%),鳞型叶占比最少,仅占1.43%。在叶型、叶缘、叶被毛方面,以单叶、全缘叶、叶被毛为主。在果实类型上,主要为蒴果、瘦果、浆果、核果、坚果、颖果,共59种,占总数的84.29%,其他类型的果实数量较少。在种子的传播方式上,以动物传播、自体传播、风力传播为主,这三种传播方式的植物共65种,占总数的92.86%。
表 5 平潭6个无居民海岛植物功能性状统计
Table 5. Statistical analysis of plant functional traits on six uninhabited islands in Pingtan District
植物功能性状 类别 总计 占比/% 生长型 乔木 1 1.43 灌木 17 24.29 草本 47 67.14 藤本 5 7.14 生活型 高位芽 20 28.57 地上芽 16 22.86 地面芽 16 22.86 隐芽 5 7.14 一年生 13 18.57 叶质 革质叶 33 47.14 草质叶 7 10.00 膜质叶 2 2.86 肉质叶 10 14.29 纸质叶 18 25.71 叶级 鳞型叶 1 1.43 微型叶 12 17.14 小型叶 27 38.57 中型叶 23 32.86 大型叶 7 10.00 叶型 单叶 63 90.00 复叶 7 10.00 叶缘 全缘 49 70.00 非全缘 21 30.00 叶毛 有毛 48 68.57 无毛 22 31.43 果实类型 颖果 7 10.00 蒴果 18 25.71 瘦果 12 17.14 浆果 8 11.43 核果 7 10.00 坚果 7 10.00 蓇葖果 3 4.29 荚果 2 2.86 分果 1 1.43 胞果 1 1.43 孢子 4 5.71 种子传播方式 风力传播 19 27.14 自体传播 19 27.14 动物传播 27 38.57 水力传播 2 2.86 人为传播 3 4.29
Species Composition and Functional Traits of Wild Plants in Six Uninhabited Islands of Pingtan District
More Information-
摘要: 为了解无居民海岛的植物物种组成及植物功能性状与环境的适应性关系,对平潭六个无居民海岛的实地调查并结合资料查阅进行分析。结果表明:(1)无居民海岛面积小导致物种数偏少,平潭六个无居民海岛共发现有维管束植物70种,隶属41科70属;所调查的种子植物皆为被子植物;菊科Compositae(9属9种)、禾本科Gramineae(7属7种)为优势科。(2)外来入侵植物共19种,占总物种数的27.14%,以菊科、禾本科为主。(3)平潭六个无居民海岛植物生长型以草本为最占优势;生活型上,高位芽植物占比最多,隐芽植物最少;叶功能性状方面以革质叶、小型叶、单叶、全缘叶、叶被毛为主;果实类型以蒴果、瘦果、核果等干果为主;种子传播方式以风力传播、自体传播等非生物传播方式为主。通过本研究,了解了平潭这六个无居民海岛植物的组成与功能性状特征,为研究区生态系统的保护、未来的开发与合理利用提供参考。Abstract: In order to understand the plant species composition and the relationship between plant functional traits and environmental adaptability on uninhabited islands, the field investigation and data consulting were conducted on six uninhabited islands in Pingtan District. The results showed that: (1) The small area of uninhabited islands led to fewer species. A total of 70 species of vascular plants belonging to 41 families and 70 genera were found on six uninhabited islands in Pingtan. The investigated seed plants were all angiosperms, among which Compositae (9 species, 9 genera) and Gramineae (7 species, 7 genera) were dominant families. (2) There were 19 alien invasive species, accounting for 27.14% of the total species, with Compositae and Gramineae as the main species. (3) Herbs were the dominant plant growth types in the six uninhabited islands of Pingtan. In terms of life form, high buds plants were the most, and cryptobud plants were the least. In terms of leaf functional traits, leathery leaves, small leaves, single leaves, whole leaves and hairy leaves were the most. The main types of fruits were dry fruits such as capsule, achene and drupe. The main ways of seed dispersal were wind dispersal, self-dispersal and other abiotic dispersal. Through this study, the composition and functional traits of plants in the six uninhabited islands of Pingtan were understood, which could provide reference for the protection, development and rational utilization of the ecosystem in the study area.
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Key words:
- Functional traits;
- Uninhabited islands;
- Wild plants;
- Species composition
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表 1 平潭6个无居民海岛概况
Tab. 1 General information of the six uninhabited islands in Pingtan District
岛屿名称 面积/hm 海拔/m 地理位置 植物种数 北纬 东经 山白岛 1.7964 34.6 25°42.4′ 119°51.2′ 19 东洲岛 3.3803 36.0 25°40.2′ 119°47.7′ 15 古螺屿 1.0238 33.2 25°40.3′ 119°48.8′ 29 坪洲岛 5.0177 40.0 25°40.1′ 119°49.3′ 44 山洲岛 3.9917 52.2 25°40.4′ 119°49.2′ 42 赤鞋特岛 2.3101 28.9 25°38.3′ 119°47.4′ 31 表 2 平潭6个无居民海岛野生植物物种分类群统计
Tab. 2 Taxonomic statistics of wild plant species on the six uninhabited islands in Pingta District
分类群 科 属 种 科数 科数占比/% 属数 属数占比/% 种数 种数占比/% 蕨类植物 4 9.76 4 5.71 4 5.71 裸子植物 0 0 0 0 0 0 被子植物 37 90.24 66 94.29 66 94.29 单子叶植物 6 14.63 17 24.29 17 24.29 双子叶植物 31 75.61 49 70 49 70 合计 41 100 70 100 70 100 表 3 平潭6个无居民海岛科级别统计
Tab. 3 Family level statistics on six uninhabited islands in Pingtan District
科含种数 科数 科数占比/% 属数 属数占比/% 种数 种数占比/% 种数前四的科 5~9 2 4.88 16 22.86 16 22.86 菊科(9属9种)、禾本科(7属7种) 2~4 11 26.83 26 37.14 26 37.14 百合科(4属4种)、大戟科(3属3种)、旋花科(3属3种)、豆科(2属2种) 1 28 68.29 28 40 28 40 景天科(1属1种)、爵床科(1属1种)、唇形科(1属1种)、莎草科(1属1种) 合计 41 100 70 100 70 100 表 4 平潭6个无居民海岛入侵植物统计
Tab. 4 Statistics of invasive plants on six uninhabited islands in Pingtan District
岛屿名称 2级(严重
入侵类)5级(有待
观察类)6级(建议
排除类)7级(中国
国产类)山白岛 0 1 0 4 东洲岛 0 0 0 1 古螺屿 1 0 0 7 坪洲岛 1 0 0 9 山洲岛 1 3 0 12 赤鞋特岛 1 1 1 5 六个岛总计 1 3 1 14 表 5 平潭6个无居民海岛植物功能性状统计
Tab. 5 Statistical analysis of plant functional traits on six uninhabited islands in Pingtan District
植物功能性状 类别 总计 占比/% 生长型 乔木 1 1.43 灌木 17 24.29 草本 47 67.14 藤本 5 7.14 生活型 高位芽 20 28.57 地上芽 16 22.86 地面芽 16 22.86 隐芽 5 7.14 一年生 13 18.57 叶质 革质叶 33 47.14 草质叶 7 10.00 膜质叶 2 2.86 肉质叶 10 14.29 纸质叶 18 25.71 叶级 鳞型叶 1 1.43 微型叶 12 17.14 小型叶 27 38.57 中型叶 23 32.86 大型叶 7 10.00 叶型 单叶 63 90.00 复叶 7 10.00 叶缘 全缘 49 70.00 非全缘 21 30.00 叶毛 有毛 48 68.57 无毛 22 31.43 果实类型 颖果 7 10.00 蒴果 18 25.71 瘦果 12 17.14 浆果 8 11.43 核果 7 10.00 坚果 7 10.00 蓇葖果 3 4.29 荚果 2 2.86 分果 1 1.43 胞果 1 1.43 孢子 4 5.71 种子传播方式 风力传播 19 27.14 自体传播 19 27.14 动物传播 27 38.57 水力传播 2 2.86 人为传播 3 4.29 -
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