引用本文
丁谦谊, 孔杨云, 蒲训, 于应文. 安西自然保护区木本植物区系特征. 草业科学, 2016,33(3):400-407
Ding Qian-yi, Kong Yang-yun, Pu Xun, Yu Ying-wen. The floristic characteristics of woody plants in Anxi Nature Reserve, Gansu. Pratacultural Science,2016,33(3): 400-407  
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《草业科学》编辑部
安西自然保护区木本植物区系特征
丁谦谊1,2, 孔杨云1, 蒲训3, 于应文1
1.草地农业生态系统国家重点实验室 兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州730020
2.中国科学院西双版纳热带植物园 热带植物资源可持续利用重点实验室 植物功能基因研究组,云南 昆明 650223
3.兰州大学生命科学学院,甘肃 兰州 730000
于应文(1969-),男,甘肃永登人,副教授,博士,主要从事草地生态学研究.E-mail:[email protected]

第一作者:丁谦谊(1993-),女,浙江台州人,在读本科生,主要从事植物资源学研究.E-mail:[email protected]

收稿日期: 2015-09-09
基金: 教育部"草地农业系统耦合与管理"创新团队项目(IRT13019)
摘要

探究安西自然保护区木本植物区系特征,能为该区木本植物资源的保护和利用提供科学依据.本研究在相关文献和网络资料查阅和收集以及野外调查基础上,对甘肃省安西自然保护区木本植物种类构成,区系地理特征和特有种分布进行系统分析.结果表明,1)该区共有木本植物21科48属120种;其中,裸子植物两科两属5种,被子植物19科46属115种;乔木3科4属7种,灌木14科19属55种,半灌木9科24属58种.2)植物区系地理成分较复杂,在科级水平有5个分布类型两个变型,属级水平有9个分布类型及4个变型,中国特有种33种.3)木本植物起源较古老,温带和地中海性质明显,与泛热带有一定关系.4)该区木本植物更能体现地中海性质,而草本植物更能体现世界分布和热带分布性质.

关键词: 安西自然保护区; 木本植物; 科/属构成; 区系分析; 特有种
中图分类号:Q948.15+6 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2016)3-0400-08 doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0292
The floristic characteristics of woody plants in Anxi Nature Reserve, Gansu
Ding Qian-yi1,2, Kong Yang-yun1, Pu Xun3, Yu Ying-wen1
1.State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China
2.Plant Function Genomic Group, Key Laboratory of Tropical Plant Resources and Sustainable Use, Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, Chinese Academy of Science, Kunming 650223, China
3.College of Life Science, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China
Corresponding author: Yu Ying-wen E-mail: [email protected]
Abstract

The exploration of the floristic geographical characteristics of woody plants in Anxi Nature Reserve will provide some scientific basis for the protection and utilization of woody plants resources in this area. In the present study, the woody plants species composition, floristic geographical characteristics and endemic species distribution in Anxi National Nature Reservation were analyzed combining the related documents, web data and the field investigation. The results showed that the woody plants species in the study area were very rich, where had 120 species of woody plants belongs to 47 genera in 21 families. There were 5 species of gymnosperms belonged to 2 genera in 2 families and 115 species of angiosperms belonged to 45 genera in 19 families; 7 species of arbor belongs to 4 genera in 3 families, 55 species of shrub belonged to 19 genera in 14 families. The floristic geographical composition of this area was complex which had 5 distributional types and 2 subtypes in the family level, 9 distributional types and 4 subtypes in the genera level, and 33 species of Chinese endemic species of woody plants. Woody plant in Anxi National Nature Reservation had an ancient origin, with some obvious the temperate component and the Mediterranean Sea component, which had a contact with the pantropic component. The woody plants in this area reflected the Mediterranean characteristics more obviously, while the herbaceous plants reflected the cosmopolitan characteristics and temperate characteristics more obvious.

Keyword: Anxi Nature Reservation; woody plant; flora analysis; the composition of family/genus; endemic species

植物区系是指一定地区或国家所有植物种类的总和, 是植物界在一定自然历史地理条件下发展演化的结果[1].开展植物区系研究, 可为植物界的起源和演化奠定基础, 也为植物引种, 驯化和生物多样性保护提供科学依据.安西极旱荒漠国家级自然保护区地处甘肃省西北部, 是我国目前唯一以保护极旱荒漠生态系统及其生物多样性为主的多功能综合性自然保护区, 其荒漠生态系统在整个古地中海区域具有一定典型性和代表性[2].以往甘肃荒漠区植物区系或植物地理学研究集中在省内较大范围的植物区系分析[3, 4], 或对甘肃植物区系中特有植物种及其分布进行分析[5].自安西自然保护区成立以来, 1987-1990年张鹏云等和2002-2004刘廼发和杨增武[6], 以及2012-2014年兰州大学等先后3期对该区种子植物进行科考, 整理出该区种子植物名录, 但未对其植物区系特征进行系统分析; 郝小玲等[7]虽对安西保护区种子植物区系进行整体分析, 但未对其木本植物区系特征进行系统阐述.本研究在相关学者前期研究基础上[6, 7] , 对安西自然保护区木本植物区系分布及构成特征进行系统分析, 以期填补安西木本植物区系的研究空白, 并为安西木本植物资源利用和荒漠动植物栖息地保护等提供科学依据.

1 材料与方法
1.1 研究区概况

安西极旱荒漠国家级自然保护区地处亚洲中部温带荒漠, 极旱荒漠和典型荒漠交汇处的甘肃省瓜州县境内, 地理坐标94° 45'-97° 00' E, 39° 52'-41° 53' N, 分为南北两片, 总面积8× 105 hm2.属典型大陆性气候, 年均温7.8~10 ℃ , 冬季最冷月均温-10 ℃ 以下, 极端最高气温42.8 ℃ , 极端最低气温-29.1 ℃ ; 年均降水量52.0 mm以下, 集中在夏季, 年相对湿度39%~41%, 无霜期138~146 d.年蒸发量2 754.9 mm.总体气候特征:降水极少, 蒸发量大, 湿度低, 日照时间长, 昼夜温差大, 全年温差大, 风大沙多.区内有种子植物61科208属453种, 特殊固沙, 药用和各类保护植物物种资源丰富, 是荒漠地区重要的物种基因库[2]; 其中木本占种子植物总数的36.5%, 是保护区种子植物重要组分[7].

1.2 资料收集与分析

安西自然保护区木本植物种类资料, 主要来自野外调查, 文献资料及标本查阅."安西木本植物名录"主要来源于2012-2014年刘廼发等对安西保护区第3次综合考察的安西荒漠区科考资料和张志达等[8]建立的甘肃省野生维管植物数据库资料, 并在参考《甘肃河西地区维管植物检索表》[9], 《甘肃植物志》[10], 《中国沙漠植物志》[11]和《中国植物志》[12]等文献和网络资料的基础上, 整理并建立出安西自然保护区木本植物名录数据库.

依据吴征镒等[13, 14]对世界种子植物科的分布区类型系统和中国种子植物属分布区的划分标准, 对安西木本植物科级和属级区系成分进行分析.参照郝小玲等[7]对安西自然保护区种子植物特有种的划分标准, 将未在国外分布的植物种定位为中国特有种, 对研究区的中国特有种进行统计; 并将该区木本植物与郝小玲等[7]统计的该区全部种子植物区系数据进行对比.

2 结果与分析
2.1 木本植物种类构成

除栽培物种外, 安西自然保护区共有木本植物21科48属120种; 其中, 裸子植物两科两属5种, 被子植物19科46属115种, 被子植物在安西木本植物中占绝对优势.以生活型划分, 研究区共有乔木3科4属7种, 灌木14科19属55种, 半灌木9科24属58种.其中, 乔木主要为杨柳科(5种)的胡杨(Populus euphratica), 二白杨(P. gansuensis), 小叶杨(P. simonii), 旱柳(Salix matsudana)和白柳(S. alba), 胡颓子科的沙枣(Elaeagnus angusifolia)和藜科的梭梭(Haloxylon ammodendron); 半灌木在菊科, 藜科和毛茛科等科较集中; 灌木在许多科均存在.

2.2 科的大小构成

以科内所含木本植物种数为依据, 将研究区木本植物的科分为:大科(≥ 20种), 较大科(10~19种), 中小科(2~9种)和单属种科(1种)(表1).其中, 20种以上的大科有两个, 为菊科(24种)和藜科(21种), 占保护区木本植物总种数的37.5%, 构成保护区木本植物区系重要成分.10~19种的较大科只有豆科(10种), 占保护区木本植物总种数的8.3%.2~9种的中小科共13科60种, 占保护区木本植物总种数的50.0%.单属种科共5科5种, 占保护区木本植物总种数的4.2%.说明, 木本植物科级构成中, 中小科比例大, 植物区系成分构成较复杂.

表1 安西自然保护区木本植物科的大小构成 Table 1 The composition of woody plant family of Gansu Anxi Nature Reserve
2.3 属的大小构成

按属内所含木本植物种数为依据, 将属分为大属(≥ 10种), 中等属(6~9种), 小属(2~5种)和单种属(1种)(表2).其中, 10种以上的大属仅为蒿属(Artemisia), 共13种, 占木本植物的10.8%.6~9属的中等属为柽柳属(Tamarix), 盐爪爪属(Kalidium), 枸杞属(Lycium)和锦鸡儿属(Caragana)共27种, 占木本植物的22.5%.2~5种的小属共20属57种, 占木本植物总种数的47.5%.单种属共23属, 占木本植物的19.2%.说明, 小属是木本植物属级区系构成中最突出的成分.此外, 该区属种比达40.0%; 说明, 木本植物属级构成中, 属的分化程度高, 区系组成较复杂.

表2 安西自然保护区木本植物属的大小构成 Table 2 The composition of woody plant genus of Gansu Anxi Nature Reserve
2.4 科级区系成分

安西自然保护区木本植物区系科的分布型有5个类型和两个变型(表3).其中, 世界分布占47.6%; 将2和3归于热带分布, 占19.0%; 将8, 8-4, 8-5和10归于温带分布, 占33.3%.说明, 科分布型中, 世界分布在安西木本植物区系中占优势, 该区系与北温带和泛热带区系均有一定联系.

表3 安西自然保护区科的地理区系 Table 3 The statistics of geographical elements of plant family in Gansu Anxi National Nature Reserve
2.5 属级区系成分

安西自然保护区木本植物属的分布型有9个类型和4个变型(表4).其中, 世界分布3属, 占总属数的6.2%; 将该区分布型8, 8-4, 9, 10, 10-1, 11和14归于温带分布, 有24属, 占总属数的50.0%; 将该区分布型12, 12-1, 13和13-1归为地中海分布, 有19属, 占总属数的39.6%; 将该区分布型2归为热带分布, 有两属, 占总属数的4.2%(表5).依照该区属的数量, 各分布型依次为, 北温带(12属), 地中海区, 西亚至中亚(11属), 旧世界温带和中亚(4属), 世界分布, 温带亚洲和中亚东部(亚洲中部中)(3属), 泛热带(2属), 东亚及北美洲间断, 东亚, 北温带和南温带(全温带)间断, 地中海区, 西亚和东亚间断, 地中海区至中亚和南非洲, 大洋洲间断均为1属.

表4 安西自然保护区属的分布型 Table 4 The areal types of plant genera in Gansu Anxi National Nature Reserve
表5 安西自然保护区属的分布型概括 Table 5 Generalization of areal types of plant genera in Gansu Anxi National Nature Reserve

与中国同类型属数相比, 高于平均值(3.6%)的分布型有北温带分布(8), 地中海区, 西亚(或中亚)和东亚间断分布(10-1), 温带亚洲分布(11), 地中海区西亚至中亚分布(12), 地中海至中亚和南非洲, 大洋洲间断分布(12-1), 中亚分布(13)和中亚东部(亚洲中部)分布(13-1).

说明, 安西木本植物属级区系成分上, 温带性质和地中海性质明显.

2.5.1 世界分布 世界分布(1)共3属, 占总属数6.2%, 为铁线莲属(Clematis), 猪毛菜属(Salsola)和旋花属(Convolvulus)(表5).这些属中许多种类在保护区中非常重要.

2.5.2 温带分布 该区共7个类型及变型24属, 占总属数的50.0%(表5).其中, 北温带(8)共12属, 为艾蒿属(Artemisia), 绢蒿属(Seriphidium), 杨属(Populus), 忍冬属(Lonicera), 柳属(Salix), 栒子属(Cotoneaster), 委陵菜属(Potentilla), 小檗属(Berberis), 圆柏属(Sabina), 岩黄芪属(Hedysarum), 胡颓子属(Elaeagnus)和蔷薇属(Rosa), 主要为灌木和乔木类型.北温带和南温带(全温带)间断(8-4)共两属, 为枸杞属(Lycium)和地肤属(Kochia).东亚及北美洲间断(9)仅1属, 为罗布麻属(Apocynum).旧世界温带(10)共4属, 为柽柳属(Tamarix), 水柏枝属(Myricaria), 丁香属(Syringa)和沼委陵菜属(Comarum).地中海区, 西亚和东亚间断(10-1)仅1属, 为针枝蓼属(Atrapharis).温带亚洲分布(11)共3属, 为锦鸡儿属(Caragana), 亚菊属(Ajania)和轴藜属(Ceratoides).东亚(14)仅1属, 为莸属(Caryopteris).

安西木本植物区系中, 温带分布占总属数的50.0%, 说明该区温带分布特征明显.其中, 如艾蒿属(Artemisia), 委陵菜属(Potentilla), 柽柳属(Tamarix), 锦鸡儿属(Caragana)和亚菊属(Ajania)等属中的一些种类, 是安西自然保护区的优势种和常见种.该分布中除艾蒿属(Artemisia), 绢蒿属(Seriphidium)和岩黄芪属(Hedysarum)外, 多为灌木和乔木类型.

2.5.3 地中海分布 该区共4个类型或变型19属, 占总属数的39.6%(表5).其中, 地中海区, 西亚至中亚(12)共11属, 为盐爪爪属(Kalidium), 白刺属(Nitraria), 沙拐枣属(Calligonum), 假木贼属(Anabasis), 骆驼刺属(Alhagi), 铃铛刺属(Halimodendron), 盐节木属(Halocnemum), 盐穗木属(Halostachys), 裸果木属(Gymnocarpos), 梭梭属(Haloxylon)和琵琶柴属(Reaumuria).地中海区至中亚和南非洲, 大洋洲间断(12-1)仅1属, 为霸王属(Zygophyllum).中亚(13)共4属, 为白麻属(Poacynum), 喀什菊属(Kaschgaria), 木紫菀属(Asterothamnus)和短舌菊属(Brachanthemum).中亚东部(亚洲中部中)(13-1)共3属, 为戈壁藜属(Iljinia), 栉叶蒿属(Neopallasia)和合头草属(Sympegma).

安西木本植物区系中, 地中海分布占总属数的39.6%, 说明地中海分布也是该区木本植物区系中非常突出的分布型, 体现该区地中海分布的性质.地中海分布的许多属耐旱耐盐, 体现出保护区地处西北具极荒极旱特征.

2.5.4 热带分布 该区含泛热带分布(2)1个类型2属, 占总属数的4.2%, 为麻黄属(Ephedra)和槌果藤属(Capparis)(表5).这些泛热带成分在保护区植被中的地位不显著, 但暗示该区与泛热带区系有深远的历史联系.

2.6 中国特有种的组成

保护区木本植物中, 共有中国特有种33种, 占保护区木本植物总种数的27.5%(表6).

表6 安西保护区木本植物中国特有种的分布亚型 Table 6 Geographical distribution subtypes of Chinese special species of woody in Anxi National Reserve

在特有种分布型构成上, 没有安西保护区特有[15-(1)]的中国特有种.中国特有种有18种, 分布在荒漠区[15-(2)]的占该区木本植物特有种的54.5%.另有15种中国特有种与我国其它地区共有[15-(3)], 占该区木本植物特有种的45.5%(表6).

在特有种种类构成上, 33种特有种隶属于14科18属, 其中锦鸡儿属和枸杞属各含5种, 皆为灌木; 沙拐枣属含4种; 地肤属含3种; 蒿属, 绢蒿属, 铁线莲属和小檗属各含两种; 含1种的为柽柳属, 圆柏属, 岩黄芪属, 白刺属, 丁香属, 委陵菜属, 忍冬属和杨属.其中灌木23种, 半灌木9种, 仅二白杨为乔木, 说明特有种中灌木占优势.

3 讨论与结论

安西自然保护区木本植物区系成分复杂.安西自然保护区共有木本植物21科48属120种, 以灌木和半灌木为主, 被子植物占优势; 属种分化程度大, 植物优势现象不明显, 中小科植物占木本总种数50.0%, 小属占木本总种数的47.5%, 属种比40.0%.

从地理成分看, 安西自然保护区木本植物极旱, 荒漠性质显著; 与较湿润地区[15]相比, 前者地理性质较简单.从属的分布型与植被建群种, 优势种和常见种组成看, 安西保护区木本植物区系的温带性质和地中海性质明显, 这与该区所处地理位置和气候带相符合.

本研究中, 安西保护区有两个单种属(麻黄属和槌果藤属)属于泛热带分布, 可能是因其自第三纪起, 气候逐渐变干旱而发展演化来的, 这暗示出该区植物区系与泛热带区系有一定内在联系.据此认为, 安西木本植物区系起源具有古老性.

本研究安西保护区木本植物中, 中国特有种共有33种, 隶属14科17属, 分别占保护区木本植物总种数和种子植物特有种的27.5%和40.7%; 而郝小玲等[7]等报道, 安西保护区种子植物中特有种比例仅为17.9%; 据此认为, 该区木本植物中中国特有种比例高, 推测可能是因为第三纪气候变干旱, 而第四纪变化相对不大, 故相较于草本, 更能适应极端干旱环境的木本植物得以保存得更多, 所留下的特有种比例也就更高.在本研究各分布亚型中, 出现木本植物与种子植物种数比值> 100%的情况, 这可能是因为郝小玲等[7]植物名录上的木本植物种类统计不全或者分布区资料来源不同而产生.此外, 在查阅相关文献和网络资源统计中国特有种时发现, 本研究区大部分木本植物的分布区与蒙古, 前苏联或者新疆周边各国共有[9, 10, 11, 12], 这与其地处温带荒漠, 极旱荒漠和典型荒漠交汇处, 气候相似有关, 也暗示出安西木本植物分布与上述地区木本植物的起源具有一定关联.

另外, 在比较本研究木本植物区系分布与郝小玲等[7]报道的该区种子植物区系分布时发现, 保护区木本植物的地中海性质较草本植物更突出.这是由于木本植物占该区种子植物的23.1%, 而该区木本植物的地中海分布占种子植物的36.5%; 这说明, 该区木本植物与地中海分布比草本植物具有更紧密的联系.但从世界分布和热带分布看, 草本植物与地中海分布的联系比木本植物更紧密; 而从温带分布看, 该区木本植物和草本植物与其之间的比例相近.这说明该区木本植物更能体现地中海性质, 而草本植物更能体现世界分布和热带分布性质.这些情况暗示着木本植物较草本植物更能适应地中海性质所体现的干旱, 寒冷的气候环境.

The authors have declared that no competing interests exist.

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