中国桃金娘群落分布北线的划定及其与气候因子的关系

司书斌，曹福祥，彭继庆，许若娴

中国桃金娘群落分布北线的划定及其与气候因子的关系

司书斌，曹福祥，彭继庆，许若娴

（中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

桃金娘是一种对温度变化敏感，传播迅速，具有气候指示作用的热带性灌木。调查其群落分布现状,分析气候因子与群落分布的关系可以为气候变化研究提供有力的依据。本研究通过调查桃金娘群落分布确定了其分布北线为25°18′N至26°18′N，从贵州荔波县逐渐向北偏斜至福建连江县。利用标准差SD分析法确定了影响桃金娘分布的主导气候因子为积温和生长季节的温暖程度（>10℃），最低平均气温和降水量为非主导因子。

桃金娘；群落分布；气候指示性植物；全球变暖；气候因子

近年来气候变化逐渐受到人们的重视，相应的研究也逐渐增多，但由于温室效应所导致的气候变暖在高纬度和高海拔地区体现的更为显著[1-2]，所以大部分研究多集中于此。桃金娘Rhodomyrtus tomentosa，岗松Baeckea frutescens和中平树Macaranga denticulata三种群落是热带普遍存在的常绿灌丛和建群植物[3]。桃金娘具有对温度变化敏感，传播迅速等特点[4]，是一种热带性标志植物，可作为热带和亚热带区域监测气候变化的理想指示性植物。

桃金娘为1～2 m高灌木，嫩枝有灰白色柔毛，叶对生，革职，叶片椭圆形或倒卵形，离基三出脉，直达先端且相结合。花有长梗，常单生，紫红色；萼管倒卵形，宿存；浆果卵状壶形，熟时紫黑色。经研究证明红耳鹎Pycnonotus jocosus,白头鹎P.sinensis,全异巨首蚁Pheidologetion diversus和梅花山大头蚁Pheidole meihuashanensis均以桃金娘果实为食，为桃金娘种子的迅速广泛传播提供了有利条件[5]。温度变暖后桃金娘分布界限势必会向北扩张。

1 桃金娘生态地理分布特征

桃金娘在南方分布广泛，主要分布于海南岛北部，广东西南部，广西南部和福建南部海拔低于500 m的低山丘陵和台地上。主要气候带为北热带和南亚热带。土壤多由玄武岩砂，页岩或花岗岩风化发育而成的红壤土，是酸性土壤的指示性植物，生境湿润或稍干旱。该群落是广东，广西和福建丘陵地带的典型次生灌丛。分布区域从东南部沿海一直延伸到广西西部，受海洋影响，福建沿海地区桃金娘群落的分布最北线已达到北纬26°18′。在此区域可作为区分南亚热带和中亚热带的指示性植物，这与中国气候区划新方案[6]的划分相吻合。

桃金娘群落多为常绿阔叶林采伐破坏后发展起来的次生灌丛，灌木成丛散生，高度1～2 m，盖度30%～60%，以桃金娘为优势种。伴生灌木种类有野牡丹Melastoma candidum，银柴Aporusa chinensis,黑面神Breynia fruticosa, 坡柳Dodonaea viscosa,山 芝 麻 Helicteres angustifolia， 黄 牛 木Cratoxylum cochinchinense 等。由于群落生境的不同，伴生种类也有所差别，南亚热带北部向中亚热带过渡区域常出现小果珍珠花Lyonia ovalifolia var.elliptica，檵木 Loropetalum chinense，灰叶乌饭Vaccinium glaucophyllum和石斑木Raphiolepis indica var.indica等。在生境略干旱的条件下岗松Baeckea frutescens，山芝麻Helicteres angustifolia，余甘子Phyllanthus emblica等也会出现。在群落未遭到进一步破坏情况下马尾松Pinus massoniana会迅速侵入其中，形成马尾松桃金娘群落，其间可能伴生有木荷Schima superba，枫香Liquidambar formosana等先锋阔叶树的幼苗。草本层高度一般可达40～70 cm，盖度40%左右，常见种为白茅Imperata cylindrica，芒萁Dicranopteris dichotoma。

2 桃金娘分布北线的确定

2.1 数据收集

查阅《中国植物志》和各省及地方植物志并结合网络检索确定桃金娘分布状况，并确定实地调查的目的地为：贵州黔南布依族苗族自治州罗甸县、荔波县；湖南怀化市通道县；广西桂林市全州县；江西南康市；福建福州市连江县。按纬度分布由北界向南依次设立三个梯度样地：广西柳州市，南宁市和钦州市。调查经度范围由106°54′E～119°33′E，包含南方黔、湘、赣、闽、桂5省。

调查桃金娘的分布区，按照野外调查根据植物群落清查的主要内容、方法和技术规范设立临时样地并进行物种清查，记录内容包括植物名称，平均高度，盖度和多度等级[7]。为了尽可能确定桃金娘的分布最北限，在北线样地地点选取时一般采用走访调查的形式，利用照片和标本询问大量当地居民，根据当地人的描述及介绍从北向南逐个乡镇依次考察，最终确立合适地点设立样地。

经过实地调查发现除贵州罗甸县和湖南通道县未发现桃金娘存在以外，在贵州荔波县十二索（25°18′ 15″ N ，108° 06′ 41″ E），广西灵川县凉风桥（25°30′21″N，110°24′24″E），柳州市西鹅乡山头村鹞鹰山（14°16′52″ N，109°19′18″E），南 宁 平 乐 荒 山（22°40′56″N，108°02′22″E），钦州市钦西区康熙岭火炭坪（21°58′14″N， 108°34′30″E）， 江西赣州市唐江县龙华乡罗边电站（25°47′29″N，114°38′11″E）及福建连江县丹阳镇（26°18′22″N，119°29′19″E）均有典型群落，并设立临时样地进行清查记录。

2.2 桃金娘分布图编制

根据实地调查的样地数据和植物志的记载，结合《中国植被图集》[8]绘制桃金娘分布图（如图1）。确立桃金娘的分布现状和北线。可以确定桃金娘的分布北限为25°18′N～26°18′N，从贵州荔波县逐渐像北偏斜至福建连江县，跨越一个维度范围，北线分布呈散点状且跨度大，而南部分布区则较为集中。

3 桃金娘分布北限与气候因子的相关性分析

3.1 气候数据采集及参数选取

图1 桃金娘分布状况Fig.1 Present situation of Rhodomyrtus tomentosa distribution

所需气象数据来源于中国气象科学院数据共享服务网1971年到2000年30年标准年值气候数据和标准月值数据。选取年平均气温，年降水量，气温年较差，冬季最低温，1～12月累月降水量和平均气温6个气候因子[9]。

参照方精云等对北美东部八种温带树种向北分布的限制气候因子中的参数，本研究选取7项气候参数进行分析，分别为：最暖月平均温度（θMTWM,℃），最冷月平均温度（θMTCM，℃），年均温（θAMT，℃），气温年较差（θART,℃），年降水量（AAP，mm），Holdridge 生命样带年生物温度（θABT,℃）

式（1）中：ti为温度大于0℃的月平均温度，拓展后Kira 温暖指数（IBWI，℃）为：

式（2）中：ti为大于10摄氏度的月平均温度。

Holdridge生命样带，Kira, Penmanhe和Thornthwaite四个气候植被分类的模型的比较研究认为，Kira和Holdridge 生命样带模型适用于亚热带常绿阔叶林的模拟，而Penmanhe 和Thornthwaite模型的一致性指数均小于0.4[10]，所以本研究中并未采用水汽指数和干湿指数作为研究对象。Kira模型应用于温带和亚寒带植被更为合适，针对我国森林分布现状倪健等对该模型进行了拓展，将生物温度从5°提高到10°，拓展后模型对亚热带的植被模拟效果更好[11]，因此本研究采用拓展后Kira生物温暖指数IBWI。

3.2 标准差分析气候指数关系

按照Kira[12]提出的标准，在研究植物北限分布与气候因子之间关系时一般采用标准差SD方法分析。本研究中将同一纬度范围（25°50′N）不同样点的气候数据进行分析，研究7个气候变量对桃金娘北限分布的影响。

由于θABT和IBWI是多个月平均气温的总和，所以在进行SD值比较时需要先进行标准化，即同时乘以1/12。标准化后数值可以与其他气候因子进行比较，数值最小的即为影响桃金娘北限分布的主导气候因子[9]。

3.3 气候指数分析结果

Holdridge指数θABT为19.43属于高中湿润型（θABT：18～20）[13]，拓展后Kira指数属亚热带常绿阔叶林带（IBWI：80～150）。结合实地样地的经纬度坐标说明桃金娘的分布北线已经扩散到中亚热带。

图2 桃金娘北限分布气候指数的平均值和标准差Fig.2 Average and SD of Rhodomyrtus tomentosa north distributional limits climate parameters

通常认为最低温是限制植物分布的主导气候因子，但通过SD值的分析可以看出最冷月平均气温的影响指数还不及最暖月平均气温，所以最冷月平均气温并非限制桃金娘分布的主导气候因子。年降水量是所研究气候因子中SD值最大，为3 217.86即限制性最弱的，对比样地以北气象站的降水量数据显示，在降水量更为丰富的地区（17 000 mm）桃金娘并未出现。所以年降水量也不是限制桃金娘分布的主导气候因子。

标准差分析结果显示生物温度θABT，年均温θAMT以及温暖指数IBWI的SD值最小，对于桃金娘分布北限的限制作用最为明显，是主导气候因子。Holdridge 生物温度和年均温所代表某一地区的温暖状况，与该地区的热量水平和积温密切相关；温暖指数代表该地区植物生长季节的温暖情况。因此可以推断影响桃金娘分布的主导限制性因子是积温和植物生长季节温度[9]。

4 结论与讨论

经过实地调查和气象数据的分析得出：(1)确定桃金娘的分布北限为 25°18′N ～ 26°18′N，已经从南亚热带扩散到中亚热带的南部，分布呈散点状，密集程度比南方群落集中区域稀疏；（2）明确气候因子与桃金娘分布关系，得知影响桃金娘分布的主导气候因子为积温和生长季节的温暖程度（>10℃）；（3）通常认定的最冷月平均气温对其限制性并不明显[9]，而在所研究气候因子中年降水量对桃金娘北线分布的影响最差。

北线样地的群落结构较南方集中区域简单，在桃金娘占优势种的群落内植物种类单一，并未出现银柴Aporusa chinensis，黑面神Breynia fruticosa，玉叶金花Mussaenda pubescens等常见伴生种，只有部分样地内出现野牡丹Melastoma candidum共生，芒萁Dicranopteris dichotoma和马尾松Pinus massoniana分别在群落中占据第一层和第三层的优势种地位。群落北线处于南亚热带和中亚热带的过渡区域，该区域的常见种檵木Loropetalum chinense，小果珍珠花Lyonia ovalifolia var.elliptica，灰叶乌饭Vaccinium glaucophyllum 等也很少出现，由此可以证明桃金娘群落是先锋群落，可能优先于其他伴生植物现行占据有利生境形成优势种，具体演替变化尚需进一步调查。

本研究主要是对桃金娘的纬度分布和气候因子关系进行分析，由于云贵高原的地势影响，桃金娘在云南的分布已经到富宁、河口等低纬度地区（22°N），在我国西南部地区的分布已经由纬度影响转变成海拔影响，所以在本研究中未将云南的桃金娘分布列入研究范围。

根据文献记载，桃金娘是一种热带性气候指示性植物，本研究通过量化的气象因子分析得出桃金娘分布的限制条件，从而准确的定量桃金娘的气候指示水平，为今后的进一步研究提供了详细的理论依据。气候监测是一项长期的工作，以上研究材料可作为气候变化观测和桃金娘北移的基准。在此基础上可以设立永久样地进行长期观测；也可通过人工扩大试验在北线以北区域进行桃金娘试种，观测研究其变化规律；还可以利用气候模型模拟群落未来的迁移规律，为气候研究提供更多参照。气候变化已经日益引起人们的重视，作为物种丰富的亚热带热带地区有独特的物种对温度变化敏感，可以作为很好的环境检测工具，为人类制定相应的应对策略提供依据。

[1] Richard G Pearson.Climate change and the migration capacity of species [J].Trends in Ecology and Evolution， 2006，5(21)：111-113.

[2] Sven Pompe, Jan Hanspach et.Climate and land use change impacts on plant distributions in Germany [J].Biology letters，2008,4：564-567.

[3] 中国大百科全书总编辑委员会.中国大百科全书（中国地理）[M].北京：中国大百科全书出版社，1993.

[4] 韦明思，陈章和.鸟类和蚂蚁对桃金娘种子传播的初步研究[J].生物多样性，2004,12（5）：494-500.

[5] 韦明思.桃金娘的生殖生态学研究[D].广州：华南师范大学，2005-6.

[6] 郑景云，尹云鹤，李炳元.中国气候区划新方案[J].地理学报，2010.1,65(1)：3-12.

[7] 方精云，王襄平.植物群落清查的主要内容、方法和技术规范[J].生物多样性，2009,17(6)：533-548.

[8] 中国科学院中国植被图编辑委员会.中国植被图集[M].北京：科学出版社，2001,5：6-43.

[9] FANG Jing-Yun, LI Ying.北美东部8种温带树种向北分布的限制气候因子[J].植物学报（英文版），2002,44(2)：199-203.

[10] 杨正宇，周广胜，杨奠安.4个常用的气候-植被分类模型对中国植被分布模拟的比较研究[J] .植物生态学报，2003,27(4)：587-593.

[11] 倪 健.KIRA指标的拓展及其在中国植被与气候关系研究中的应用[J] .应用生态型报，1997,4(8)：161-170.

[12] Kira T.A climatological interpretation of Japanese vegetation zones[M].Miyawaki A,Tuxen.Vegetation Science and Environmental Protection.Tokyo： Maruzen,1977：21-30.

[13] 倪 健,宋永昌.中国亚热带常绿阔叶林优势种及常见种分布与气候的相关性分析[J].植物生态学报,1997,21(2)：115-129.

Determination of northern distribution boundary and relationship with climate parameters for Rhodomyrtus tomentosa in China

SI Shu-bin, CAO Fu-xiang, PENG Ji-qing, XU Ruo-xian
(Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

Rhodomyrtus tomentosa is a kind of tropical shrubs which sensitive for the temperature change and transmitted fast.It can be a indicator plant for the global warming.The investigation on distribution of its community status and analysis on the relationship of climatic factors and the distribution of community can provide a strong foundation for the climatic change research.Through investigating Rhodomyrtus tomentosa community distribution then it was confirmed that the northern line was from 25°18′N to 26°18′N,deflected to Lianjiang county of FuJian province from Libo county of GuiZhou province.By using standard deviation (SD) method, it was found that the critical climate factors that aected the growth of Rhodomyrtus tomentosa were accumulated temperature and the warm extent in the growing season were larger than 10℃.On the contrary, the minimum temperature and precipitation had low relativity with its distuibution.

Rhodomyrtus tomentosa; community distribution; climate indicator plant; global warming; climate parameters

S791；Q949.762

A

1673-923X(2012)03-0162-04

2012-01-06

湖南省教育厅学科带头人培养对象基金资助项目(2004559) ；国家林业公益行业科研专项子项目（200804001）

司书斌(1987—)，男，山东淄博人，硕士研究生，从事植物学研究

曹福祥(1962—),男,湖南新化人,教授,博士生导师,主要从事植物学和生物化学与分子生物学研究; E-mail：csfucao@163.com

[本文编校：欧阳钦]