北京山区防护林优势植物群落区系分析

邵东华　杨喜平　岳永杰

摘要：在北京山区的13个自然保护区针对防护林优势群落进行植被调查，确认有维管植物86科261属454种（含栽培种），外来种有2科4属4种，野生维管植物有85科257属450种。野生维管植物以世界广布科最多，温带性质明显，中国特有属最少。野生植物的生活型以高位芽植物占优势，占总种数的48.45%，地面芽植物种占野生植物种的30.67%，一年生草本植物、地下芽植物和地上芽植物数量较少，分别占野生植物种的12.00%、6.00%和2.89%。基于北京山区防护林优势群落的植物区系分析可为今后北京市生物多样性保护和天然林经营提供科学依据。

关键词：北京山区；防护林；植物区系

中图分类号：S727.2文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2012.06.037

防护林是以防护为主要目的，在一定地域上营造或现有的具有一定规格和结构的人工林或天然林。防护林有蓄水、涵养水源、减少水土流失、净化水质、保护农田、改造自然等有益功能。结构决定功能，结构合理的森林，才会正常发挥各种功能[1]。群落结构的主要特征表现在种类组成、外貌和生活型、垂直结构、水平结构以及外貌和结构的季节与昼夜的变化。群落种类组成主要研究群落植物的区系背景分析[2]、科属组成、物种丰富度、优势种重要值[3]。植物区系是自然地理环境变迁的证据，蕴含着大量的进化信息，在防护林的研究中占据重要位置[4-5]。

建国以后，由于生产建设的需要，在特定的自然条件下，逐步形成了具有我国特点的防护林体系，防护林体系的研究对象主要是农田防护林网的规划及营造技术，到20世纪70年代以后，则以改造原有的农业生态系统为目标，农田防护林被作为农田基本建设的一项重要内容，研究综合性防护林体系建设，探索体系的优化结构、配置方式以及最大的增产效益等[6-7]。自1978年“三北”防护林体系建设以来，提出了防护林体系概念，推动和提高了防护林体系建设的发展和质量。目前，防护林的建设不是单纯的营造农田防护林，而是把单一作用的林种组成一个互想作用、互相依存、互相制约、具有特定功能的有机整体。

北京地区的生态环境恶化，森林面积减少，林分结构单一，阔叶树分布最广，针叶树次之，纯林的面积比例较大，针阔混交林面积较小，林分的稳定性较低，防护功能低下，防护林资源空间分布明显，生物多样性降低与城市发展不协调，制约着北京经济和社会的发展。因此，搞好北京市的防护林体系建设，对提高防护林资源总量和质量起着重要的作用[8]。

笔者通过对北京山区防护林优势树种群落植物基本组成及生活型、基本特征进行分析，从而为今后北京市生物多样性保护和天然林经营提供科学依据。

1研究区植被概况

北京市（N39°28′～41°05′，E115°25′～117°30′）位于华北平原，三面环山，山区面积占全市国土面积的62%，属于暖温带半湿润大陆性季风气候，年均降水量600 mm，地貌复杂，气候垂直差异性明显，在境内形成不同的区域性环境特点，植物种类丰富，区系成分复杂，据《北京植物志》记载，北京地区有维管植物2 056种（包括栽培植物），隶属于869属，169科。其中，蕨类植物有20科，30属，75种；裸子植物9科，18属，37种；被子植物104科，821属，1 944种。由于人为活动致使次生植物群落占优势，广大低山地区占优势的群落是次生落叶灌丛或灌草丛间杂以油松、侧柏和刺槐等为主的人工林。在森林群落屡遭破坏的地段，是榛属（Corylus），绣线菊属（Spiraea）占优势的灌丛。北京山地相对高差大，随着海拔高度的增加，气候、土壤有明显的垂直分异，故植被也表现一定的垂直分布规律，从植被现状看，山地植被垂直分布可分为4个带：低山落叶阔叶灌丛和灌草丛带，中山下部松栎林带，中山上部桦树林带，山顶草甸带。

2研究方法

植物区系构成中蕴涵着大量历史、地理、生态和系统进化的信息，对某一地区的植物区系的调查研究是研究该地区不同时空尺度上植物多样性的基础。

笔者采用圆形样地和固定标准地方法，从防护林典型群落植被调查的角度，2006─2007年对西山林场、八达岭林场、松山自然保护区、十三陵林场、密云县水源保护林试验工作站、雾灵山林场、锥峰山林场（大城子）、半城子水库流域、喇叭沟门自然保护区、平谷区丫髻山林场、四座楼林场、百花山自然保护区和密云古北口镇潮关西沟流域的防护林典型森林群落进行了调查，同时整理了2004─2005年针对北京山区防护林典型森林群落植被调查数据，研究北京山区防护林植被区系分布与生活型特征。

植物区系的划分是根据吴征镒[9]提出中国植物区系分区进行划分。生活型划分是根据Raunkiaer的生活型系统，按生态学原则划分植物生活型。

3结果与分析

3.1北京山区防护林优势植物群落基本组成

对所采集标本进行认真鉴定确认有维管植物86科261属454种，其中蕨类植物有5科6属9种；裸子植物有2科4属7种；被子植被有79科252属438种。外来种有2科4属4种，为大麻科的貏草（Humulus scandens），豆科的紫穗槐（Amorpha fruticosa ），刺槐（Robina pseudoacacia ）、金雀儿（Cytisus scoparius ）。

3.1.1科的统计分析在北京山区野生植物中，含25种以上的科有 3个，为菊科、豆科、蔷薇科，不足本区植物科数的4%，而所含的属数占本区的 22.57%，种的数目达26.44%。在本地区含2～5种的科的数目多达36个，本地区只含有1种的科有25个（表1）。

本次野生植物调查，排前 10 名的优势科分别为菊科、禾本科、豆科、蔷薇科、百合科、毛茛科、玄参科、唇形科、虎耳草科和忍冬科，本区野生植物主要集中于菊科、禾本科、蔷薇科、豆科等一些世界性广布大科。

3.1.2属的统计分析本区含 10个 种以上的属有1属，为蒿属，共计 17 种，分别占属、种数目的 0.39%和 3.78%；本区含有1种的属达172个，分别占属、种的 66.93%、38.22%。本区少数大属发达，含较多的种，中、小属十分丰富，说明本区属向两极分化（表2）。

本次野生植物调查中，排前 10 位的优势属分别为蒿属、铁线莲属、委陵菜属、胡枝子属、堇菜属、苔草属、唐松草属、风毛菊属、沙参属和黄耆属，北京山区含植物种最多的属为蒿属。植物科属的变化反映了近几十年来随着人类活动的深入影响，北京山区的植被变化情况，人为干扰和破坏严重的区域，一些科、属的植物种减少，而植被保护较好的区域，破坏较轻，物种数变化较小。

3.1.3植物科属分布区特征根据吴征镒等的“世界种子植物科的分布区类型系统”，可将该区野生维管植物85科划分为世界分布、热带分布和温带分布3种类型。又根据吴征镒的“中国种子植物属的分布区类型”划分，可将该区野生维管植物257属划分为世界分布、热带分布、温带分布和中国特有属等（表3）。

3.2优势群落植物基本组成

3.2.1油松林植物的基本组成本次调查油松林共有野生植物223种，隶属于155个属，排前十位的优势属为蒿属、胡枝子属、榆属、隐子草属、梨属、蛇葡萄属、丁香属、风毛菊属、溲疏属、黄精属。单种属122个，寡种属占总属数的比例超过90%，5种以上的属仅占总属数的比例为2.6%，说明油松林植物属主要以单种属和寡种属为主。

3.2.2侧柏林植物的基本组成侧柏林共有野生植物162种，隶属于51个科，115个属，排前十位的优势属为蒿属、胡枝子属、栎属、隐子草属、堇菜属、榆属、季陵菜属、鸦葱属、苦荬菜属和绣线菊属。本次调查侧柏林单种属88个，单种属占总属数的76.25%，寡种属占总属数的比例为92.17%，含5种以上的属仅占总属数的比例为2.6%，说明侧柏林植物属主要以单种属和寡种属为主。

3.2.3华北落叶松林植物的基本组成调查的华北落叶松林均为人工林，经过鉴定，确认有维管植物44科91属120种（含栽培种），华北落叶松林单种属为70属，占总属数目的76.92%，说明华北落叶松林植物属主要以单种属为主。排前十位的优势属分别为榆属、桦木属、梣属、风毛菊属、绣线菊属、丁香属、蒿属、堇菜属、苔草属、鹅绒藤属。

3.2.4桦树林植物的基本组成桦树林野生植物184种，隶属于126个属，其中单种属97个，占植物属总数的76.98%，寡种属占97.61%，含5～9种的属仅占2.38%，说明了桦树林野生植物属分布主要以单种属和寡种属为主，植物大属较少，植物种属分布较散。桦树林野生植物排前十位的优势属为蒿属、委陵菜属、铁线莲属、唐松草属、丁香属、乌头属、风毛菊属、苔草属、溲疏属、沙参属，其中蒿属含的植物种最多，共含9种植物。

3.2.5栎类林植物的基本组成栎类林群落野生植物171种，隶属于124个属，植物属分布主要以单种属为主，单种属101个，占总属数的81.45%，说明栎类林植物属多样性丰富，单种属占绝对优势。栎类林植物前十位的优势属为蒿属、栎属、堇菜属、溲疏属、榆属、隐子草属、铁线莲属、苔草属、绣线菊属、凤毛菊属，其中仍以蒿属所含植物种最多，共8种。

3.2.6山杨林植物的基本组成山杨林排在前十位的优势科为蔷薇科、毛茛科、桦木科、百合科、榆科、忍冬科、木犀科、虎耳草科、菊科、卫矛科，与其它林分类型相比，菊科由首位降至第九位，禾本科和豆科等世界大科没有排入前十位。山杨林植物隶属于69个属，含单种属占总属数的76.81%，山杨林主要以单种属为主，主要优势属为乌头属、榆属、桦木属、堇菜属、苔草属、栎属、槭属、五加属等，其中乌头属、榆属、桦木属所含的植物种均较多。

3.2.7刺槐林植物的基本组成本次调查刺槐林维管植物隶属于91个属，含1种的属最多占80.22%，含5～9种的属最少，占总属数的1.10%，含较多植物种的大属较少，以含单种的属为主。刺槐林优势属为蒿属、胡枝子属、堇菜属、鹅绒藤属、铁线莲属、绣线菊属、隐子草属、唐松草属、苔草属、蛇葡萄属，其中蒿属所含植物种最多。

3.2.8其阔叶树群落植物的基本组成其它阔叶树群落植物隶属于187属，含10～20种的属1个，为蒿属，含12种植物。含单种植物的属最多，共135个，占总属数的72.19%。其它阔叶树群落植物排前十位的优势属为蒿属、堇菜属、沙参属、隐子草属、胡枝子属、溲疏属、丁香属、委陵菜属、绣线菊属和苔草属。

3.2.9灌木林的基本组成灌木林野生植物隶属于118属，以含单种的属为主，含10～20种的属1个，为蒿属，含10种植物。灌木林排前十位的优势属为蒿属、隐子草属、胡枝子属、风毛菊属、绣线菊属、铁线莲属、沙参属、鸢尾属、鹅绒藤属、苔草属和堇菜属。灌木林与其它类型林分相比，灌木、草本植物更丰富，野生植物科属多样性较大。

3.3防护林植物生活型分析

生活型既是某种植物的形态特征，也可以是一群植物的共同外貌，因为植物种或个体总是在群落中生存，为共同的综合生境所制约[10]。

北京山区野生植物以高位芽植物占优势，占总种数的48.45%，在高位芽植物中以矮高位植物为优，占高位芽植物种的59.18%，占野生植物种的28.67%，其次为中高位芽植物，小高位芽植物最少，没有巨型的大高位植物。矮高位芽植物中，灌木占42.64%，草本占47.29%，藤本植物占10.08%。中高位芽植物很少，只占总种数的12.22%，但却包括本区植物的主要建群种，组建本区的植物群落。小高位芽植物中包括乔木和灌木，其中灌木种占70.83%，乔木树种占29.17%。北京山区野生植物中地面芽植物种占野生植物种的30.67%，仅次于高位芽植物，位居第二位，一年生草本植物、地下芽植物和地上芽植物数量较少，分别占野生植物种的12.00%、6.00%和2.89%（表4）。

3.4防护林植物区系的基本特征

3.4.1种类丰富多样本次调查确认有维管植物86科261属454种（含栽培种），其中蕨类植物有5科6属9种；裸子植物有2科4属7种；被子植物有79科252属438种。外来种有2科4属4种，即为大麻科的葎草；豆科的紫穗槐、刺槐、金雀儿；野生植物有85科257属450种。

3.4.2 地理成分复杂北京山区植物区系成分还包括东西伯利亚森林植物区系成分，如铃兰（Convauaria majalis）等；东北地区植物区系成分在北京山区也有分布，如核桃楸（Juglans mandshurica ）、刺五加（Eleutherococcus senticosus）等；欧亚大陆草原成分，如黄耆属、苜蓿属、针茅属等；古势带起源的成分，如臭檀（Evodia daniellii）、文冠果（Xanthoceras Sorbifolia）、黄栌（Continus coggygria）、荆条（Vitex negundo）等，表明北京山区防护林各群落植物地理成分复杂性高。

3.4.3 温带性质明显不同优势树种群落植物属以温带成分为主，温带分布属占各群落总属数的大小顺序为山杨林（76.81%）>华北落叶松林（72.53%）>桦树林（69.84%）>其它阔叶树林（68.45%）>栎类林（66.13%）>灌木林（66.10%）>侧柏林（61.74%）>油松林（61.29%）>刺槐林（56.04%），表明各优势种群落野生植物以温带成分为主，温带性质明显。

3.4.4 特有程度低本次调查防护林植物中共有中国特有属6属，仅占总属数的2.33%。

3.4.5主要是本地起源和发展种根据古植物学的已有的研究成果，北京植物区系主要是早第三纪起源和演化发展的。本区常见的阔叶树种许多都是第三纪的残遗种，北京早第三纪植物在植物群中占重要地位。油松（Pinus tabulaeformis）在早第三纪的华北地区已经繁盛[11]，第三纪的残遗种还有臭椿（Alianthus altissima）、构树（Broussonetia papyrifera）、楸（Catalpa bungle）、栾树（Koelreuteria paniculata）、香椿（Toona sinensis）等。

参考文献：

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