湖北大學校園種子植物區系初步分析

朱亮，付碩章，柯文山，吳明煜

(湖北大學生命科學學院，湖北 武漢 430062)

植物區系是在一定自然歷史和人為活動條件下，一個地區所有植物發展及演化的結果.植物區系研究是植物多樣性研究的基礎，在植物多樣性保護、生態環境、景觀生態學以及經濟建設方面有著重要的意義. 湖北大學位于武漢市內環線的中心，其校園植物的研究不僅為校園規劃、綠化建設提供科學依據， 而且還可以豐富城市植物區系的內容，初步了解武漢市城區的植物區系結構. 無論在種類還是數量上，湖北大學的校園植物，在南北各高校的植物多樣性中排名中游， 其區系成分在一定程度上代表了國內高校校園植物的區系組成與分布. 我們從2009年10月起，對該區種子植物類型進行了詳盡調查，在此基礎上對種子植物區系進行分析，以期為相關學科的實驗和校園綠化建設等提供理論依據.

1 自然概況

湖北大學位于武漢市武昌區,具體地理位置為武漢市內環線沙湖之濱，北緯30°35′、東經114°20′，占地面積約133.3 hm2. 校內地勢平坦， 平均海拔40 m. 校園地屬北亞熱帶季風性濕潤氣候，具有雨量充沛、日照充足、夏季酷熱、冬季寒冷的特點. 一般年均氣溫15.8～17.5 ℃，一年中，1月平均氣溫最低，0.4 ℃；7、8月平均氣溫最高，28.7 ℃. 夏季極長達135 d. 初夏梅雨季節雨量集中，年降水量為1 100 mm.

2 種子植物區系成分分析

2.1植物區系組成通過校園實地調查、標本采集、鑒定及整理，統計出湖北大學校園共有種子植物85科、181屬、264種[2-4]. 屬種系數為68.56%. 其中裸子植物7科、12 屬、18種， 占校園種子植物總種數的6.82%；被子植物78科、169屬、246種， 占校園種子植物總種數的93.18%. 由此可見，雙子葉植物構成了校園種子植物區系的主體. 該區種子植物分別占湖北種子植物總科數的42.50%、總屬數的13.36%和總種數的4.67%；占中國種子植物總科數的28.24%、總屬數的6.09%和總種數的1.05% (表1).

2.2與國內其他高校的植物區系組成比較分析國內許多高校已開展過相關校園植物物種調查研究， 如河南大學有校園植物77科、194屬、260種[5]，齊齊哈爾大學48科、99屬、129種[6]，南京大學91科、124屬、267種，西北農林科技大學109科、361屬、500 種，西南大學125科、452屬、671種[7]. 湖北大學校園植物的種類和數量均位居全國高校中上水平.

表1 種子植物類群與湖北及全國的科、屬、種比較

2.3科的大小統計和區系分析結合馬曉業等[8]關于種子植物科大小的排序分類方法，并結合各科在校園植物中所含種數的實際狀況，將其劃分為 4個等級:單種科(1種)、少種科(2～5種)、中等科(6～9種)、大科(≥10種)(見表2). 統計結果表明：本區系少種科數占本區系總科數的51.76%，含有種數卻占本區系總種數的48.86%，無論是科數還是種數都居于整個區系的優勢地位；大科僅占本區系總科數的5.88%，所含種數卻占本區系總種數的26.14%，大科對本區系的構建起較重要的作用. 本區系的優勢科分別為：百合科(Liliaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、木樨科 (Oleaceae)、菊科(Compositae)和薔薇科(Rosaceae). 這5個優勢科中，除百合科為北溫帶分布，大戟科為泛熱帶分布外，其他3科均為世界分布[9]. 其中菊科主產于溫帶，薔薇科在溫帶占優勢. 從本區系優勢科的分布區類型來看，溫帶性質占優勢，這無疑對本區的區系性質有較大的影響，并對本區植被群落的結構及其特點起著十分重要的作用.

按照世界種子植物科的分布區類型系統劃分[10-11]，本區系85科共劃分為10個類型和5個變型(見表 5). 將其歸并為世界分布、熱帶分布(第2～7、16類)、 溫帶分布 (第8～14類)和中國特有分布 4大類. 本區系世界分布28科、熱帶分布37科、溫帶分布19科、中國特有分布1科，分別占本區系總科數(不包括世界分布科)的64.91%、33.33%、1.75%.結果表明校園區系植物，熱帶分布科占有明顯的優勢，溫帶分布科具有相當的比例. 本區系具有中國地理位置的中心、南北植物兼收并蓄的特性，同時擁有較多熱帶植物區系起源植物.

表2 湖北大學校園種子植物科的級別統計

2.4屬的大小統計和區系分析根據各屬在該地區所含種數的多少，將其劃分為單種屬(1種)、少種屬(2～4種)、中等屬(5～9種)3個等級(見表3).本區系單種屬(1種)、少種屬(2～4種)、中等屬(5～9種)3個等級的屬數分別為133、43和5，分別占本區系總屬數的73.89%、23.33%和2.78%.大量單種屬的存在解釋本區系植物性質多樣性的主因；少種屬雖只占本區系總屬數的23.76%，但所含種數卻占本區系總種數的37.89%；本區系的較優勢屬為李屬(Prunus)、薔薇屬(Rosa)和大戟屬(Euphorbia).

表3 湖北大學校園植物屬的級別統計

表4湖北大學校園植物與部分地區

屬種系數的比較

屬種系數是體現植物區系物種豐富度和生境復雜度的重要指標，一般用屬的總數和種的總數的百分比比值來進行計算，數值較高則物種豐富度較高，而生境復雜度較低，較低則相反. 通過與部分高校以及非高校地區進行比較，以期較客觀地評價湖北大學校園植物的屬種系數水平[5， 7-8， 12-13]. 湖北大學校園植物屬種系數為68.6%，除南京大學外，和另外3所高校屬種系數較為接近；相比其他城市、風景區和庫區，除坪江水電站庫區外，湖北大學的屬種系數較高(表 4). 比較結果說明，湖北大學校園作為人工環境或者人工植被較明顯的區域，過多的人工引進植物和平坦的地勢(簡單的生境)導致了過高的屬種系數.

根據吳征鎰關于中國種子植物屬分布區的劃分方案，對湖北大學校園181屬植物進行歸類統計[14-16]. 本區系181屬劃分為 14個類型和9個變型 (見表 5). 世界分布19 屬、熱帶分布70 屬、溫帶分布86 屬、中國特有分布6 屬，分別占本區系總屬數 (不包括世界分布屬，下同 )的43.21%、53.09%和3.70%. 對本區系屬的重要分布區類型分析如下：

世界分布屬：本區系世界分布屬有19 屬30 種. 由于生態適應幅度較廣，很難看出植物區系的地理特點，對于了解本區系特征和與其他區系的聯系意義不大，因此在分析時被扣除.

熱帶分布屬：共70屬97種，占本區系總屬數的43.21%.

泛熱帶分布的類型及其變型有26 屬44 種，是本區系熱帶分布屬中的第一大分布區類型，占熱帶分布總屬數的37.14%. 主要屬為大戟屬(Euphorbia，8)、衛矛屬(Euonymus，5)、和木槿屬(Hibiscus，3).

熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布屬：共10 屬12 種，占熱帶分布區總屬數的14.29%，如仙人掌屬(Opuntia，2)、紫茉莉屬(Mirabilis，1) 以及吊蘭屬(Chlorophytum，3)，主要是校園內引進的觀賞物種和外來入侵物種.

舊世界熱帶分布屬及變型：共9 屬10 種，占熱帶分布區總屬數的12.86%， 主要有天門冬屬(Asparagus，2)、海桐花屬(Pittosporum，1)等.

熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布：共10 屬12 種，占熱帶分布區總屬數的14.29%，如樟屬(Cinnamomum，2)、通泉草屬(Mazus，1) 以及蛇莓屬(Duchesnea，1)等.

熱帶亞洲至熱帶非洲分布及其變型：共6屬6種，占熱帶分布區總屬數的8.57%，包括牛膝屬(Achyranthes，1)、蘆薈屬(Aloe，1)等.

熱帶亞洲分布及其變型：共9 屬13 種，占熱帶分布區總屬數的12.86%，包括柑橘屬(Citrus，3)、含笑屬(Michelia，4)、蚊母樹屬(Distylium，4)等.

溫帶分布屬：本區系的溫帶分布屬計有86屬131種，占本區系總屬數的53.09%.

表5 湖北大學校園植物區系科、屬、種分布區類型和變型統計

表中%不包括世界分布屬.

北溫帶分布及變型：共43屬74種，占溫帶分布屬的50.00%，是本溫帶分布屬中屬數最多的分布型. 包括李屬(Prunus，7)、杜鵑花屬(Rhododendron，2)、槭屬(Acer，5)、薔薇屬(Rosa，2)、忍冬屬(Lonicera，1)、松屬(Pinus，3)、園柏屬(Sabina，4)等，本分布中木本和草本觀賞植物多，是校園木本和灌木層主要植物類型.

東亞和北美間斷分布：共12 屬20 種，占溫帶分布屬的13.95%. 該分布類型植物都為校園重要的觀賞和綠化植物，如木樨屬(Osmanthus，4)、木蘭屬(Magnolia，3)、爬山虎屬(Parthenocissus， 2)、紫葳屬(Campsis，1)、楓香屬(Liquidambar，1)、鵝掌楸屬(Liriodendron，1)等，在校園的地表和墻面綠化中起了重要的作用.

舊世界溫帶分布及變型：共10 屬14 種，占溫帶分布屬的11.63%.其中包括地中海、西亞(或中亞) 和東亞間斷分布變型4 屬，地中海區和喜馬拉雅間斷分布變型1 屬. 主要有丁香屬(Syringa， 2)、梨屬(Pyrus， 1)和連翹屬(Forsythia， 1)等.

溫帶亞洲分布：共2 屬2 種，分別為附地菜屬(Trigonotis， 1)和馬蘭屬(Kalimeris， 1).

地中海區、西亞至中亞分布及其變型：共2屬2種，分別為石榴屬(Punica， 1)和金盞花屬(Calendula， 1).

東亞分布及其變型：共17 屬19 種，占溫帶分布屬的19.77%. 其中中國-喜馬拉雅變型3 屬; 中國-日本變型4 屬. 其中既有城市綠化中常見的植物屬如檵木屬(Loropetalum， 2)、結香屬(Edgeworthia，1)、沿階草屬(Ophiopogon，2)和蜘蛛抱蛋屬(Aspidistra，1)和常見野草植物屬如泥胡菜屬(Hemistepta，1)、紫蘇屬(Perilla，1)，也有一些重要的觀賞和木本植物屬，如梧桐屬(Firmiana，1)、柳杉屬(Cryptomeria，1)和楓楊屬(Pterocarya，1). 湖北大學校園內有一棵百年以上樹齡的楓楊樹.

中國特有屬：共6屬6種. 占本區總屬數的3.70%，包括蠟梅屬(Chimonanthus，1)、 水杉屬(Metasequoia， 1)、通脫木屬(Tetrapanax， 1)、喜樹屬(Camptotheca， 1)、銀杏屬(Ginkgo， 1)、枳屬(Poncirus， 1). 其中銀杏和水杉屬為具有典型孑遺植物性質的屬，一定程度地反映了湖北大學校園植物區系類群的豐富性和區系的古老性.

總之，湖北大學校園植物區系包括了中國種子植物屬的15個類型中的14個類型，說明本區系分布區類型比較多樣. 在區系類型上，校園植物區系以溫帶成分為主，熱帶成分較豐富，這與學校所處的溫帶地理位置相一致，具有在熱帶和溫帶植物成分交界的特點.

3 結論

通過對湖北大學校園種子植物區系成分的統計和分析，我們得出以下結論：

(1)物種多樣性豐富，分布區類型多樣，地理成分復雜. 湖北大學校園植物區系有種子植物85 科、181屬、264 種. 中國種子植物屬的所在的15大分布類型中，該地區有14個類型，并包含較多變型和間斷分布類型.

(2)生境單一，屬種系數較高. 該區屬種系數為68.6%，表明校園生境單一，多為人工設置環境，人工栽培物種多所導致.

(3)優勢科和優勢屬不明顯. 在科的水平上，種數在10 種以上的科僅為5個，屬中沒有超過10個種的屬. 封閉的校園環境，限制外來物種的侵入. 同時，人工栽培的植物和定期的綠地修建也能導致這一結果.

(4)溫帶性質明顯，熱帶成分豐富，表現出明顯的過渡性. 科級水平上，溫帶分布科占總科數的33.33%，而熱帶分布科占總科數的64.91%，熱帶分布成分高于溫帶分布成分；但在屬級水平上，熱帶和溫帶分布屬分別占總屬數43.21%、53.09%，溫帶分布屬占有明顯的優勢；種級水平上溫帶分布種占總種數的55.98%，而熱帶分布種占總種數的41.45%. 科、屬、種三級水平的分析表明，本區系溫帶成分占優勢，熱帶性質也較豐富. 本區系具有中國地理位置的中心、南北植物兼收并蓄的特性.

(5)在對本區系的研究過程中我們發現：本校園有264種種子植物，其中外來引種植物124種，占有很高的比例；高位芽植物189 種，地上芽植物27 種，地面芽植物43 種，地下芽和一年生植物有5 種，分別占總數的71.6%、10.2%，、16.3%、1.9%；常綠樹和常綠草本76 種，落葉樹119 種，前者數量雖然較少，但栽種的數量較多，特別是那些具有特殊功能的植物栽種量很大：如具有空氣消毒作用和很好的林蔭效果的樟樹，具有獨特香氣的桂花等，而外來引種的落葉植物僅選用那些具有特殊功能的植物，如觀姿花卉龍爪槐和結香等、爬架的紫藤、凌霄花和葡萄等、爬墻的爬山虎等，僅僅點綴在校園的特殊地點.以上情況充分反映出了高校的特殊環境與特殊需求.

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