湖南德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物優(yōu)先保護(hù)等級(jí)定量研究

向曉媚,宋佳蓉,趙芯玲,陳功錫1,2,*

(1.吉首大學(xué) 植物資源保護(hù)與利用湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 吉首 416000;2.吉首大學(xué) 藥學(xué)院,湖南 吉首 416000;3.吉首大學(xué) 醫(yī)學(xué)院,湖南 吉首 416000; 4.江蘇省中國(guó)科學(xué)院植物研究所,南京 210014;5.吉首大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院,湖南 張家界 427000)

植物多樣性是生物多樣性中最基本、最富有活力的成分,它構(gòu)成了自然界和人類(lèi)社會(huì)生存、發(fā)展的基礎(chǔ)。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人類(lèi)活動(dòng)干擾加劇以及全球氣候變化,植物面臨著嚴(yán)重的生存危機(jī),大量植物處于滅絕或?yàn)l臨滅絕狀態(tài)。世界自然保護(hù)聯(lián)盟(International Union for Conservation of Nature,IUCN)在2019年更新的紅色名錄里收錄了14.25萬(wàn)種生物物種,其中超過(guò)4萬(wàn)種瀕臨滅絕[1]。中國(guó)具有高等植物34 000多種,是世界上生物多樣性最豐富的國(guó)家之一,但同時(shí)也是生物多樣性受威脅最嚴(yán)重的國(guó)家之一[2],據(jù)統(tǒng)計(jì)目前中國(guó)約有4 000～5 000種植物處于瀕危或受威脅狀態(tài),占我國(guó)植物種總數(shù)的15%～20%[3],因此加強(qiáng)對(duì)珍稀瀕危植物的研究和保護(hù)工作刻不容緩。盡管?chē)?guó)內(nèi)外關(guān)于保護(hù)珍稀瀕危植物的工作已經(jīng)開(kāi)展了40余年,但對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的調(diào)查研究力度仍較小,珍稀瀕危植物的現(xiàn)存狀況尚不清楚,無(wú)法針對(duì)性地開(kāi)展相關(guān)保護(hù)措施。加之偏遠(yuǎn)地區(qū)往往經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件比較落后,人們文化程度總體不高,保護(hù)意識(shí)較為薄弱,目前仍有大量的植物正瀕臨滅絕。

德夯地質(zhì)公園地處武陵山腹地,為世界罕見(jiàn)的地質(zhì)公園、森林公園和濕地公園“三園”合一,亦是湘西世界地質(zhì)公園的重要組成部分。園內(nèi)溪流縱橫,形成典型的河谷生境,由于其獨(dú)特的地理位置和復(fù)雜多樣的自然環(huán)境,境內(nèi)植物多樣性豐富[4]。近年來(lái),全國(guó)各地都很重視珍稀瀕危植物研究工作,并相繼開(kāi)展了相關(guān)研究[5-7],但目前尚未有關(guān)于該地珍稀瀕危植物研究的報(bào)道。此外,由于該區(qū)旅游業(yè)迅速發(fā)展,當(dāng)?shù)刂参锒鄻有哉馐苤罅康娜藶楦蓴_,部分物種受到了嚴(yán)重威脅,因此了解該區(qū)珍稀瀕危植物的瀕危狀況并進(jìn)行科學(xué)優(yōu)先保護(hù)評(píng)價(jià),進(jìn)而有針對(duì)性地采取相應(yīng)保護(hù)措施是當(dāng)務(wù)之急。本研究以德夯地質(zhì)公園78種重點(diǎn)保護(hù)種子植物為對(duì)象,從物種構(gòu)成、生活習(xí)性、地理成分以及優(yōu)先保護(hù)評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行研究,揭示該區(qū)植物多樣性特征及價(jià)值,對(duì)景區(qū)的建設(shè)、開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 自然環(huán)境概況

德夯地質(zhì)公園為武陵山脈重要組成部分,地處28°15—′28°43′N(xiāo),109°30′—109°45′E,位于吉首市境內(nèi),與鳳凰、花垣、保靖三縣交界,總面積108.47 km2,最高海拔在蓮臺(tái)山為966 m,最低海拔在峒河下游為189 m,是湖南省著名的國(guó)家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)。公園境內(nèi)溪流縱橫,山峰佇立,多陡坡峭壁;多條溪流穿梭其間,常年水蒸氣籠罩于兩山之間,形成典型的喀斯特巖溶峽谷景觀。公園年均氣溫16～17 ℃,無(wú)霜期215～286 d,全年日照1 400 h左右,年降雨量1 200～1 600 mm,屬亞熱帶季風(fēng)氣候。土壤多為山地黃壤和青砂土,植被類(lèi)型主要為中亞熱帶常綠闊葉林、暖性針葉林及竹林。生境復(fù)雜且分化明顯使得各生境下的小氣候極其多樣化,為該區(qū)豐富的植物多樣性的形成和維持提供了基礎(chǔ)條件[4]。

1.2 研究方法

1.2.1 名錄的確定

本研究采用樣線(xiàn)調(diào)查法,根據(jù)植物生長(zhǎng)的物候期特點(diǎn),于春、夏、秋、冬不同季節(jié)近50余次前往德夯地質(zhì)公園進(jìn)行野外實(shí)地調(diào)查,重點(diǎn)記錄德夯地質(zhì)公園分布頻度較低、分布數(shù)量較少、受威脅程度較高的植物的瀕危狀況。在此基礎(chǔ)上,參考IUCN瀕危物種紅色名錄(極危CR、瀕危EN、易危VU和近危NT)[8]和《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》(第1批)和(第2批)[9]等資料文獻(xiàn),確定德夯地質(zhì)公園野生珍稀瀕危保護(hù)種子植物名錄和相應(yīng)的瀕危保護(hù)等級(jí)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.2.2 評(píng)價(jià)體系建立

參考有關(guān)學(xué)者[10-12]對(duì)珍稀瀕危植物優(yōu)先保護(hù)分級(jí)指標(biāo)的相關(guān)研究,并根據(jù)野外調(diào)查收集的資料實(shí)際情況制定出評(píng)價(jià)體系,基于四個(gè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,即瀕危系數(shù)(Ct)、遺傳價(jià)值系數(shù)(Cg)、物種價(jià)值系數(shù)(Cs)和繁殖系數(shù)(Cr),再細(xì)分13個(gè)次級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)(表1),制訂每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)具體的定量值,最后計(jì)算結(jié)果。

表1 珍稀瀕危植物優(yōu)先保護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Evaluation index system for priority protection of rare and endangered plants

(1)瀕危系數(shù)

瀕危系數(shù)(Ct)體現(xiàn)了某種植物在自然狀態(tài)下種群的瀕危程度。一般情況下,瀕危物種的共性是物種數(shù)量少,分布范圍狹窄,種群消逝速度快,物種對(duì)于自然災(zāi)害的抵抗力較低。根據(jù)國(guó)內(nèi)分布頻度、區(qū)域內(nèi)分布頻度、區(qū)域內(nèi)現(xiàn)存多度、潛在的人為破壞、分布方式五個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定量評(píng)分,具體指標(biāo)值如表2所示。計(jì)算各物種瀕危系數(shù),計(jì)算公式如下:

表2 瀕危系數(shù)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 2 Quantitative evaluation index of threatened coefficient

其中,Xi為評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際得分,Maxi為評(píng)價(jià)指標(biāo)最高得分。

(2)遺傳價(jià)值系數(shù)

遺傳價(jià)值系數(shù)(Cg)取決于物種的遺傳多樣性,是衡量瀕危植物潛在遺傳價(jià)值的定量評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,依據(jù)種型情況、特有情況進(jìn)行賦分,其定量評(píng)價(jià)值如表3所示。計(jì)算出各物種遺傳價(jià)值系數(shù),計(jì)算公式如下:

表3 遺傳價(jià)值系數(shù)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 3 Quantitative evaluation index of genetic value coefficient

其中,Xi為評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際得分,Maxi為評(píng)價(jià)指標(biāo)最高得分。

(3)物種價(jià)值系數(shù)

物種價(jià)值系數(shù)(Cs)價(jià)值系數(shù)以美學(xué)觀賞價(jià)值、生態(tài)價(jià)值、學(xué)術(shù)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值作為評(píng)價(jià)因子進(jìn)行評(píng)價(jià)(具體評(píng)價(jià)值見(jiàn)表4),再進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式如下:

表4 物種價(jià)值系數(shù)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 4 Quantitative evaluation index of species value coefficient

其中,Xi為評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際得分,Maxi為評(píng)價(jià)指標(biāo)最高得分。

(4)繁殖系數(shù)

繁殖系數(shù)(Cr)從繁殖的難易程度以及物種生長(zhǎng)形態(tài)兩方面進(jìn)行賦分。繁殖難易主要指的是珍稀瀕危植物遷地保護(hù)繁殖的難易程度,大致分為三個(gè)部分:繁殖難度高、難度中等、容易繁殖。植物的生長(zhǎng)形態(tài)的不同,也會(huì)導(dǎo)致各珍稀瀕危植物的受威脅程度不同。(具體賦分值見(jiàn)表5)。計(jì)算出繁殖系數(shù),計(jì)算公式如下:

表5 繁殖系數(shù)定量評(píng)價(jià)指標(biāo)Table 5 Quantitative evaluation index of reproduction coefficient

其中,Xi為評(píng)價(jià)指標(biāo)實(shí)際得分,Maxi為評(píng)價(jià)指標(biāo)最高得分。

(5)優(yōu)先保護(hù)值

根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要程度與相關(guān)研究資料,確定所采用的4類(lèi)指標(biāo)的權(quán)重分配:瀕危系數(shù)為40%;遺傳價(jià)值系數(shù)為30%;物種價(jià)值系數(shù)為15%;繁殖系數(shù)為15%[13]。累計(jì)相加得出優(yōu)先保護(hù)值(Vs),并根據(jù)優(yōu)先保護(hù)值的大小,確定優(yōu)先保護(hù)序列。

優(yōu)先保護(hù)值計(jì)算:Vs=40%Ct+30%Cg+

15%Cr+15%Cs

依據(jù)該計(jì)算結(jié)果劃分德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物的優(yōu)先保護(hù)級(jí)別:

Ⅰ級(jí)優(yōu)先保護(hù):Vs=0.650 0～0.750 0;Ⅱ級(jí)優(yōu)先保護(hù):Vs=0.550 0～0.649 9;Ⅲ級(jí)優(yōu)先保護(hù):Vs=0.450 0～0.549 9;Ⅳ級(jí)優(yōu)先保護(hù):Vs≤0.449 9。

2 結(jié)果與分析

2.1 珍稀瀕危種子植物的基本構(gòu)成

通過(guò)野外實(shí)地調(diào)查并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料,確定德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物共計(jì)78種,隸屬35科60屬(表6)。從類(lèi)群構(gòu)成來(lái)看,裸子植物共有3科、3屬、3種,分別占該區(qū)珍稀瀕危種子植物科、屬、種總數(shù)的8.57%、5.00%、3.85%,被子植物有32科、57屬、75種,分別占科、屬、種總數(shù)的91.43%、95.00%、96.15%,各科植物中以蘭科最多,共11屬、18種,占總屬、種數(shù)的比例高達(dá)18.33%、23.08%。

表6 德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物種類(lèi)統(tǒng)計(jì)Table 6 Statistics of rare and endangered plants in Dehang Geopark

德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物中被INCU收錄的有63種,占該區(qū)珍稀瀕危種子植物總種數(shù)80.77%,含近危(NT)物種28種,占總種數(shù)的35.90%。易危(VU)物種包括22種,占總種數(shù)的28.21%。瀕危(EN)物種有6種,占總種數(shù)7.69%,極危(CR)物種共計(jì)7種占總種數(shù)8.97%,德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物中被《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》收錄的有35種,占該區(qū)瀕危保護(hù)植物總數(shù)44.87%。其中Ⅰ級(jí)保護(hù)植物有5種,占總種數(shù)的6.41%。Ⅱ級(jí)保護(hù)植物共計(jì)30種,占總種數(shù)38.46%。

2.2 生活習(xí)性分析

由統(tǒng)計(jì)得出(表7),該區(qū)珍稀瀕危種子植物,草本生活型共計(jì)50種,占德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物總種數(shù)的64.10%,其中多年生草本47種占總種數(shù)60.26%,在各生活型中所含種數(shù)最多。木本植物包括24種,占總種數(shù)的30.77%。而藤本植物僅4種,占總種數(shù)5.13%,說(shuō)明該區(qū)珍稀瀕危種子植物以草本植物為主,木本植物和藤本植物數(shù)量均較少。

表7 德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物生活習(xí)性統(tǒng)計(jì)Table 7 Statistics of life habits of rare and endangered plants in Dehang Geopark

2.3 區(qū)系地理成分分析

參照吳征鎰對(duì)種子植物區(qū)系地理成分的劃分標(biāo)準(zhǔn)[14],德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物可劃分為7個(gè)分布類(lèi)型(表8)。其中中國(guó)特有分布種(15型)遠(yuǎn)高于其他分布種,共有44種,占總種數(shù)比例高達(dá)56.41%。其次為中國(guó)—喜馬拉雅變型(14SH)分布種,共16種占總種數(shù)20.51%。而其他分布區(qū)類(lèi)型物種分布較少,所含種數(shù)均在10種以下。

表8 德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物分布區(qū)類(lèi)型Table 8 Distribution types of rare and endangered plants in Dehang Geopark

2.4 優(yōu)先保護(hù)次序分析

珍稀植物優(yōu)先保護(hù)值(Vs)越大,其保護(hù)應(yīng)越優(yōu)先,優(yōu)先保護(hù)級(jí)別越高。通過(guò)計(jì)算可知德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物的優(yōu)先保護(hù)值在0.326～0.727之間。優(yōu)先保護(hù)級(jí)分為四個(gè)(見(jiàn)表9)。其中Ⅰ級(jí)優(yōu)先保護(hù)一共有10種,占德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物總種數(shù)的12.82%,如德夯櫟QuercusdehangensisG.X.Chen, D.G.Zhang &B.Z.Wang、鄂西前胡PeucedanumhenryiH.Wolff、湘西過(guò)路黃LysimachiaxiangxiensisD.G.Zhang, C.Mou &Y.Wu等;屬于Ⅱ級(jí)優(yōu)先保護(hù)的有27種,占總種數(shù)的34.62%,如南方紅豆杉Taxuswallichianavar.mairei、青牛膽Tinosporasagittata(Oliv.) Gagnep.、華重樓Parispolyphyllavar.chinensis(Franch.)Hara等;Ⅲ級(jí)優(yōu)先保護(hù)的共有26種,占總種數(shù)的33.33%,如篦子三尖杉CephalotaxusoliveriMasters、紅椿ToonaciliataM. Roemer、中華獼猴桃ActinidiachinensisPlanchon等;Ⅳ級(jí)優(yōu)先保護(hù)共有15種,占總種數(shù)的19.23%,如金蕎Fagopyrumdibotrys(D.Don) Hara、春蘭Cymbidiumgoeringii(Rchb.f.) Rchb. F.、多花黃精PolygonatumcyrtonemaHua等。

表9 德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物瀕危等級(jí)Table 9 Distribution types of rare and endangered plants in Dehang Geopark

3 結(jié) 論

德夯地質(zhì)公園共有珍稀瀕危種子植物78種,隸屬35科60屬,其中被《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》收錄的有35種,被INCU收錄的有63種,通過(guò)計(jì)算瀕危系數(shù)、遺傳價(jià)值系數(shù)、物種價(jià)值系數(shù)和繁殖系數(shù)確定物種優(yōu)先保護(hù)等級(jí)為Ⅰ級(jí)的包括德夯櫟等共10種,Ⅱ級(jí)優(yōu)先保護(hù)的包括青牛膽等27種,Ⅲ級(jí)優(yōu)先保護(hù)的包括篦子三尖杉等26種,Ⅳ級(jí)優(yōu)先保護(hù)包括多花黃精等15種。主要特征如下:

(1)生活習(xí)性以草本為主。其原因可能是在進(jìn)行景區(qū)開(kāi)發(fā)時(shí),草本植物較為矮小,容易被非專(zhuān)業(yè)人員忽視甚至被破壞,因此受威脅程度更大。相比之下,木本植物更為高大,在群落中通常為建群種或優(yōu)勢(shì)種,則更容易被管理人員注意到,加之其抗逆能力更強(qiáng),受威脅程度較小。因此,在保護(hù)瀕危物種時(shí)需要給予草本類(lèi)群更多關(guān)注。

(2)東亞成分突出。德夯地質(zhì)公園珍稀瀕危種子植物7個(gè)分布類(lèi)型中的中國(guó)特有、東亞及其中國(guó)—喜馬拉雅變型種數(shù)均在5種以上,可見(jiàn)該區(qū)珍稀瀕危種子植物區(qū)系成分以東亞成分為主。而中國(guó)特有分布種明顯高于其他分布型,占總種數(shù)比例高達(dá)56.41%,一定程度上說(shuō)明了植物分布區(qū)范圍越狹窄,越容易受到威脅。

(3)優(yōu)先保護(hù)等級(jí)與IUCN瀕危等級(jí)存在差異。一般情況下,瀕危等級(jí)越高,優(yōu)先保護(hù)等級(jí)就越高,保護(hù)物種的緊迫性就越強(qiáng)。但實(shí)際情況并不完全如此。例如四川虎刺DamnacanthusofficinarumHuang、尾葉紫薇LagerstroemiacaudataChun et How ex S.Lee et L.Lau、鄂西前胡被IUCN收錄為近危種,不屬于國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)植物,但在該地質(zhì)公園內(nèi)受到人為干擾嚴(yán)重,生境破碎化導(dǎo)致數(shù)量稀少,因此優(yōu)先保護(hù)級(jí)別為Ⅰ級(jí),急需加強(qiáng)保護(hù)措施。而被列入國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物Ⅱ級(jí)的金蕎麥,在當(dāng)?shù)財(cái)?shù)量較多,群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,因此在本評(píng)價(jià)體系中優(yōu)先保護(hù)級(jí)別為Ⅳ級(jí)。因此,某一植物的瀕危情況需應(yīng)參考國(guó)內(nèi)和國(guó)際的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),更應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況分析和評(píng)價(jià),具體問(wèn)題具體分析,才能使優(yōu)先保護(hù)更科學(xué)更具針對(duì)性,優(yōu)先保護(hù)對(duì)象更精準(zhǔn),這與宋滿(mǎn)珍、萬(wàn)加武等人對(duì)野生珍稀植物的研究結(jié)果一致[12,15]。

4 保護(hù)建議

(1)加強(qiáng)保護(hù),實(shí)施可持續(xù)管理。加強(qiáng)保護(hù),一方面要加強(qiáng)生境保護(hù)。生物多樣性保護(hù)中最重要也最容易被忽視的就是對(duì)生境的保護(hù)。德夯地質(zhì)公園生境復(fù)雜多樣[16],是典型的峽谷特殊生境,特殊生境為該區(qū)物種多樣性分布創(chuàng)造了良好的條件[17]。近年由于園區(qū)旅游業(yè)發(fā)展,游道擴(kuò)建等因素,生境遭到一定程度的破壞。例如屬于極危物種的吉首蒲兒根由于九龍溪游道的開(kāi)辟,生存環(huán)境受到了嚴(yán)重的影響,物種數(shù)量呈減少趨勢(shì)[18],因此在進(jìn)行游道開(kāi)發(fā)建設(shè)時(shí),應(yīng)邀請(qǐng)專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)估,最大限度保護(hù)珍稀瀕危植物所依賴(lài)的特殊生境。另一方面加強(qiáng)物種保護(hù)。在物種保護(hù)中,尤其需要特別關(guān)注那些具有重要價(jià)值的物種。例如具有重要藥用價(jià)值的華重樓[19]、見(jiàn)血青Liparisnervosa等,應(yīng)在合理保護(hù)規(guī)劃的基礎(chǔ)上考慮可持續(xù)利用,進(jìn)行人工栽培并進(jìn)行野外回歸實(shí)驗(yàn),不僅能夠緩解人類(lèi)對(duì)野生植物資源的過(guò)度開(kāi)采和破壞,而且可為當(dāng)?shù)鼐用駝?chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)加強(qiáng)研究,為保護(hù)提供技術(shù)支撐。地質(zhì)公園需要積極加強(qiáng)與科研單位交流合作,利用科研單位的人才和技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)本地的珍稀瀕危植物開(kāi)展相關(guān)科學(xué)研究,建立科學(xué)保護(hù)體系。德夯特有物種豐富,例如針對(duì)被列為Ⅰ級(jí)優(yōu)先保護(hù)的德夯特有植物德夯櫟,可開(kāi)展專(zhuān)門(mén)野外和室內(nèi)實(shí)驗(yàn),建立動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系,研究其生物學(xué)特性和生態(tài)適應(yīng)機(jī)制,尋找它們?yōu)l危的原因,根據(jù)其致瀕原因開(kāi)展就地保護(hù)、遷地保護(hù)、野外回歸以及人工培植等保護(hù)措施[20]。

(3)加強(qiáng)宣傳,增強(qiáng)大眾保護(hù)意識(shí)。由于當(dāng)?shù)卮迕駥?duì)于珍稀瀕危植物了解甚少,加之旅游業(yè)發(fā)展迅猛給大量的珍稀瀕危植物帶來(lái)了巨大壓力,如柔毛陰山薺Yinshaniahenryi(Oliver) Y.H.Zhang、單花唇柱苣苔Chiritamonantha、青牛膽等草本植物數(shù)量正在急劇減少。因此要善于運(yùn)用各種平臺(tái),媒體,采取多種方式進(jìn)行宣傳教育,如定期給當(dāng)?shù)鼐用癜l(fā)放植物科普宣傳單,利用新媒體進(jìn)行視頻宣傳,增強(qiáng)公眾對(duì)植物多樣性認(rèn)識(shí)與保護(hù)和參與意識(shí)。需要注意的是,宣傳的重心不應(yīng)該放在經(jīng)濟(jì)價(jià)值層面上,否則容易形成非法開(kāi)采和砍伐珍稀瀕危植物有利可圖的錯(cuò)誤觀念,反而忽略了對(duì)其保護(hù)的重要性。