燕山地區(qū)野生葉底珠種質(zhì)資源生境調(diào)查與分析

徐寧偉,陳 強(qiáng),柴詩(shī)瑤,劉子揚(yáng),王瑋寧,徐興友,路丙社*

(1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院,河北 保定,071001;2 唐山學(xué)院;3 浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院;4 河北師范大學(xué);5 河北科技師范學(xué)院)

葉底珠(Flueggeasuffruticosa(Pall.) Baill.)又名一葉萩,為大戟科(Euphorbiaceae) 白飯樹(shù)屬(FlueggeaWilld.)落葉灌木。葉底珠生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng),具有耐旱、耐寒、抗瘠薄等特點(diǎn)[1],同時(shí)枝繁葉茂,花果密集,觀賞價(jià)值較高,園林應(yīng)用潛力巨大[2]。燕山山脈是京津冀地區(qū)的天然屏障和水源涵養(yǎng)地,涵蓋了森林、草原、灌叢、農(nóng)田、濕地等多種荒野生境及豐富的植被類型,物種多樣性豐富[3],發(fā)掘和利用燕山地區(qū)野生鄉(xiāng)土植物資源,對(duì)選育抗逆性強(qiáng)的園林觀賞植物具有重要意義。調(diào)查發(fā)現(xiàn),燕山地區(qū)野生葉底珠資源分布廣泛,分布區(qū)生境復(fù)雜多樣,然而人類活動(dòng)和氣候變化等因素導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變,極大地限制了對(duì)野生葉底珠種質(zhì)資源的評(píng)價(jià)、保護(hù)和利用,因此亟需對(duì)其生境進(jìn)行系統(tǒng)性研究。為此,筆者擬通過(guò)對(duì)燕山地區(qū)野生葉底珠種質(zhì)資源立地生態(tài)因子進(jìn)行調(diào)查,分析資源分布數(shù)量與生態(tài)因子的關(guān)系,以期為野生葉底珠種質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)及其園林應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

燕山山脈是中國(guó)北部著名山脈之一,西連白河谷地,東至山海關(guān),北接壩上高原,南臨河北平原。燕山山脈呈東西走向,海拔500～1 500 m,北高南低,向南降到500 m以下,成為低山丘陵。燕山處于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),夏季炎熱多雨,冬季干燥少雨。燕山地帶性植被為落葉闊葉林,并混生暖性針葉油松林[4],林下、低山丘陵、干旱的荒山坡常見(jiàn)三裂繡線菊(SpiraeatrilobataL.)、大花溲疏(DeutziagrandifloraBge.)、葉底珠、螞蚱腿子(MyripnoisdioicaBge.)、多花胡枝子(LespedezafloribundaBge.)、荊條(VitexnegundoL. var.heterophylla(Franch.) Rehd.)、酸棗(ZiziphusjujubaMill. var.spinosa(Bge.))等灌木,草本層常見(jiàn)委陵菜(PotentillachinensisSer.)、東亞唐松草(Thalictrumminusvar.Hypoleucum(Sieb.et Zuet.) Miq.)、黃背草(Themedajaponica(Willd.) Tanaka)、龍牙草(AgrimoniapilosaLedeb.)、地榆(SanguisorbaofficinalisL.)等。2020～2021年,筆者對(duì)燕山山脈所轄的秦皇島、唐山和承德地區(qū)分布的葉底珠種質(zhì)資源及其生境進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,調(diào)查地點(diǎn)包括北戴河、山海關(guān)、撫寧、昌黎、盧龍、青龍、遷安、遷西、灤州、豐潤(rùn)、寬城、平泉、承德、隆化、圍場(chǎng)、豐寧、灤平、興隆等縣、市(區(qū))的30個(gè)分布地(圖1)。

圖1 燕山地區(qū)野生葉底珠種質(zhì)資源生境調(diào)查地點(diǎn)分布

1.2 調(diào)查方法

采用典型樣地調(diào)查法,在每一葉底珠分布地選擇面積10 m×10 m的樣方3個(gè),樣方間距15 m以上,分布地間距大于25 km。記錄每個(gè)分布地的位置、經(jīng)度、緯度、海拔、坡向、坡度,對(duì)樣方內(nèi)喬木、灌木、草本種類逐一進(jìn)行識(shí)別、采集、拍照,參照工具書《河北植物志》對(duì)植物進(jìn)行種類鑒定,確定每一分布地的伴生植物種類及葉底珠種質(zhì)資源分布數(shù)量[5～8];查詢分布地所在縣、市(區(qū))2019～2021年的氣象因子,包括年均溫、1月均溫、7月均溫、極端最低溫、極端最高溫;測(cè)定樣方土壤因子的化學(xué)性質(zhì),包括pH,有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3 生境分析

1.3.1生境氣象因子分析 根據(jù)分布地所在縣、市(區(qū))2019～2021年氣象因子平均值,計(jì)算每個(gè)分布地的氣候條件。如某塊樣地實(shí)際海拔高度為a,其分布地所在縣、市(區(qū))的海拔高度為b,該縣、市(區(qū))年均溫為Q0,按海拔每升高100 m溫度降低0.6 ℃計(jì)算,則該分布地年均溫Q=Q0-(a-b)×0.6/100。其他溫度值計(jì)算方法相同[9]。

1.3.2生境伴生植物分析 對(duì)每個(gè)分布地的伴生植物科、屬、種進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析其生活型、觀賞特點(diǎn)、分布區(qū)類型等,對(duì)任意2個(gè)不同的葉底珠生境分布地的伴生植物,統(tǒng)計(jì)其共有種數(shù),用j表示,分布地A和分布地B的物種數(shù)分別用a和b表示,2個(gè)分布地伴生植物相似性采用Sorenson指數(shù)作為相似系數(shù)的方法計(jì)算分析,相似系數(shù)用C表示,計(jì)算公式為:C=2j/(a+b)。[10]依據(jù)相似性系數(shù),對(duì)不同分布地伴生植物進(jìn)行聚類分析,尋找不同生境類型的關(guān)聯(lián)性。統(tǒng)計(jì)計(jì)算過(guò)程使用SPSS軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境特征分析

2.1.1分布概況 燕山地區(qū)30個(gè)葉底珠種質(zhì)資源分布地調(diào)查結(jié)果表明,燕山地區(qū)野生葉底珠種質(zhì)資源分布范圍較廣,水平分布范圍在117°03′49″～119°32'06″ E,39°43'57″～41°44′00″ N,垂直分布范圍在10～939 m(表1)。燕山地區(qū)葉底珠生態(tài)適應(yīng)性較強(qiáng),在陰坡、陽(yáng)坡均有分布,坡度從5°～45°不等,生長(zhǎng)地貌為山地灌叢,有6個(gè)分布地為山地疏林灌叢。

表1 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源分布特征

2.1.2氣象條件 燕山地區(qū)30個(gè)葉底珠種質(zhì)資源分布地年均溫、一月均溫、極端最低溫變異較大,分別在5.6～12.8,-11.3～-2.5,-25.3～-13.2 ℃,其均值分別為9.7,-6.4,-19.6 ℃,年均溫在10 ℃以上的分布地有14個(gè),10 ℃以下16個(gè),分布地7月均溫在20.9～26.7 ℃,極端高溫達(dá)31.6～35.8 ℃(表2)。表明燕山地區(qū)葉底珠對(duì)低溫的耐受能力較強(qiáng),能忍受較大的溫度變化。

表2 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源分布地氣候特征 ℃

2.2 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生植物分析

2.2.1植物種類 共記錄燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生植物54科128屬162種(表3)。其中蕨類植物2種,隸屬2科2屬,占伴生植物總數(shù)的1.23%,裸子植物2種,隸屬2科2屬,占伴生植物總數(shù)的1.23%,被子植物158種,隸屬50科124屬,占伴生植物總數(shù)的97.53%。

表3 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生植物種類組成

選取種數(shù)大于5的科為優(yōu)勢(shì)科[11],共8個(gè)優(yōu)勢(shì)科,占總科數(shù)的14.81%,包含66屬90種,占總屬數(shù)的51.56%,總種數(shù)的55.56%(表4)。種數(shù)最多的是菊科,共18屬30種,占伴生植物總數(shù)的18.52%,豆科數(shù)量位居第二,共11屬17種,占伴生植物總數(shù)的10.49%,其余優(yōu)勢(shì)科還有薔薇科、唇形科、禾本科、毛茛科、桑科和百合科。

表4 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生植物優(yōu)勢(shì)科

2.2.2相似性分析 燕山地區(qū)葉底珠各分布地伴生植物與其余樣地相似系數(shù)均值介于0.133～0.326,極大值在0.296～0.596間,極小值在0.000～0.136間(表5);僅有5對(duì)分布地伴生植物的相似系數(shù)大于0.500,多為地理位置較近或生態(tài)環(huán)境相似的地區(qū),其中撫寧天馬山與盧龍馮家山的相似系數(shù)為0.545,盧龍馮家山與盧龍下新莊的相似系數(shù)為0.596,青龍花果山與青龍干溝、平泉二泉地的相似系數(shù)分別為0.563,0.571,承德雙灤區(qū)與興隆縣城的相似系數(shù)為0.559。

表5 各分布地伴生植物與其余分布地的相似系數(shù)統(tǒng)計(jì)

將伴生植物在各分布地出現(xiàn)的情況記為1,沒(méi)有出現(xiàn)記為0,生成伴生物種組成的二元數(shù)據(jù)表[9],得到葉底珠伴生植物物種相似性聚類樹(shù)形圖(圖2)。聚類分析結(jié)果顯示,在歐式距離為20處可劃分為6組,平泉石虎村和隆化伊遜河溝聚為一類,承德雙灤區(qū)和興隆縣城聚為一類,山海關(guān)角山、遷西鐵門關(guān)、承德劉杖子各自成一類,其余分布地聚為一類,其中遷西鐵門關(guān)與其他分布地差異最大。

圖2 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境主要伴生植物的相似性聚類分析

2.2.3生活型組成 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生植物生活型組成中,喬木層植物較少,僅18種,隸屬11科15屬,占總種數(shù)的11.11%,呈零星分布狀態(tài),出現(xiàn)頻次較低(表6);灌木層植物共有15科25屬35種,占總種數(shù)的21.60%;草本層植物種類最多,共35科82屬97種,占總種數(shù)的59.88%,其中菊科是草本植物集中分布科,共有29種;另有12種藤本植物,隸屬6科9屬。

表6 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生植物生活型組成

2.2.4觀賞特點(diǎn) 將燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生植物觀賞特點(diǎn)分為觀形、觀葉、觀花、觀果4大類(同一植物可能兼具若干觀賞特點(diǎn))(表7)。觀形植物所占比重最大,共48科106屬137種,占植物總種數(shù)的84.57%;其次為觀花植物,共35科90屬108種,占植物總種數(shù)的66.67%;其他依次為觀葉植物24科38屬51種、觀果植物25科43屬49種,分別占比31.48%,30.25%,所占比重較小。

表7 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生植物觀賞特點(diǎn)

2.2.5分布區(qū)類型 按照吳征鎰中國(guó)種子植物屬的分布區(qū)類型劃分[12],燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生種子植物126屬可分為14個(gè)分布區(qū)類型(表8),分布區(qū)類型較為復(fù)雜,但缺少熱帶亞洲和熱帶美洲間斷分布。

表8 燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生種子植物屬的分布區(qū)類型

世界分布屬共18屬,在葉底珠生境中出現(xiàn)頻次比較多的主要是鬼針草屬、鐵線蓮屬、鼠李屬等。

熱帶成分合計(jì)27屬,占非世界分布總屬數(shù)的25.00%。其中,泛熱帶分布屬19屬,占非世界分布總屬數(shù)的17.59%,占熱帶分布屬的70.37%,主要有牡荊屬、狗尾草屬、棗屬、木藍(lán)屬、白前屬等;其次是熱帶亞洲至熱帶非洲分布,共有3屬,占非世界分布總屬數(shù)的2.78%,占熱帶分布屬的11.11%,以藎草屬占主導(dǎo);舊世界熱帶分布和熱帶亞洲(印度—馬來(lái)西亞)分布屬均為2屬,占非世界分布總屬數(shù)的1.85%,占伴生植物熱帶分布屬的7.41%;熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布屬有1屬,為臭椿屬,占非世界分布總屬數(shù)的0.93%,占伴生植物熱帶分布屬的3.70%。

溫帶成分合計(jì)78屬,占非世界分布總屬數(shù)的72.22%,是構(gòu)成葉底珠生境伴生植物分布類型的主體。其中北溫帶分布38屬,舊世界溫帶分布13屬,東亞分布9屬,東亞及北美洲間斷分布7屬,溫帶亞洲分布6屬,地中海、西亞至中亞分布屬3屬,中亞分布2屬,分別占非世界分布總屬數(shù)的35.19%,12.04%,8.33%,6.48%,5.56%,2.78%和1.85%,占伴生植物溫帶分布屬的48.72%,16.67%,11.54%,8.97%,7.69%,3.85%和2.56%,主要代表屬有蒿屬、錦雞兒屬、榆屬、茜草屬、繡線菊屬、菊屬、沙參屬等。

中國(guó)特有分布共3屬,分別是虎榛子屬、螞蚱腿子屬、知母屬。

2.3 葉底珠種質(zhì)資源分布數(shù)量與生態(tài)因子的相關(guān)性

結(jié)合燕山地區(qū)葉底珠生境土壤調(diào)查與分析[13],進(jìn)行葉底珠種質(zhì)資源分布數(shù)量與生態(tài)因子的相關(guān)性分析(表9)。結(jié)果表明,樣方內(nèi)葉底珠種質(zhì)資源的分布數(shù)量與伴生植物種類呈顯著正相關(guān),與土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān),與其他生態(tài)因子的相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平,由于其分布地多處于城景邊際地區(qū),生態(tài)環(huán)境受人為活動(dòng)影響所致[14]。

表9 樣地葉底珠種質(zhì)資源分布數(shù)量與生態(tài)因子的相關(guān)性

3 討 論

3.1 燕山地區(qū)野生葉底珠種質(zhì)資源分布與保護(hù)

燕山地區(qū)雖臨近京津冀高密度城市群,仍具有很高的生物多樣性[15]。本次研究調(diào)查的30個(gè)葉底珠資源分布地均不同程度地受到了人類活動(dòng)的影響,但以自然過(guò)程為主導(dǎo),其生境特點(diǎn)對(duì)植物資源的保護(hù)具有指向性。燕山地區(qū)野生葉底珠水平分布在東經(jīng)117°03′49″～119°32′06″,北緯39°43′57″～41°44′00″,垂直分布在海拔10～939 m,在坡度5°～45°的陰坡、陽(yáng)坡及較大的溫差下均可生長(zhǎng),分布范圍十分廣泛;葉底珠生境土壤pH范圍較寬,有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化幅度比較大[13],土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)與樣地葉底珠分布數(shù)量呈極顯著正相關(guān)。生境的多樣性表明燕山地區(qū)葉底珠的生態(tài)適應(yīng)性較強(qiáng),有利于葉底珠的園林栽培,然而其資源分布地受到人類活動(dòng)的影響,生境大多發(fā)生了一定程度的改變。在這些城景邊際地區(qū)的風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)中,可結(jié)合多重園林要素,設(shè)置嚴(yán)格的人工和自然分區(qū)[16],防止參觀者的深入探索。

3.2 野生葉底珠及其伴生植物資源的園林應(yīng)用

植物是生態(tài)系統(tǒng)的基本營(yíng)養(yǎng)級(jí),野生物種極大地豐富了生物多樣性[17]。共調(diào)查到燕山地區(qū)葉底珠種質(zhì)資源生境伴生植物162種,大多為自然狀態(tài)下的野生鄉(xiāng)土植物,具有多樣性。伴生植物以草本植物最多,灌木層植物次之;伴生植物觀賞特點(diǎn)多樣,許多植物觀賞價(jià)值較高,如三裂繡線菊、大花溲疏、多花胡枝子、褐紫鐵線蓮(ClematisfuscaTurcz.)等;伴生植物分布區(qū)類型復(fù)雜多樣,植物分布區(qū)溫帶性質(zhì)突出,溫帶成分合計(jì)78屬,世界分布、熱帶成分、中國(guó)特有屬均相對(duì)較少,體現(xiàn)與其它地區(qū)的廣泛聯(lián)系,又表現(xiàn)出以溫帶成分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。本次研究結(jié)果表明,主要伴生植物種類與樣地葉底珠分布數(shù)量呈顯著正相關(guān)。園林建設(shè)可充分利用燕山地區(qū)葉底珠及其他觀賞價(jià)值較高的伴生植物資源,模擬其生境進(jìn)行近自然設(shè)計(jì),形成持續(xù)穩(wěn)定的植物群落,營(yíng)造具有地域特色的生態(tài)景觀[18]。

3.3 燕山地區(qū)野生鄉(xiāng)土植物資源的調(diào)查與開(kāi)發(fā)

加強(qiáng)對(duì)燕山地區(qū)植物資源特別是野生鄉(xiāng)土植物的調(diào)查研究,掌握其生境特點(diǎn)、群落結(jié)構(gòu)、景觀效果等,可為其園林應(yīng)用提供參考和依據(jù)。值得注意的是,燕山地區(qū)野生鄉(xiāng)土植物不僅觀賞特性突出,而且具有很高的藥用價(jià)值,如葉底珠、白頭翁(Pulsatillachinensis(Bge.) Regel)、射干(Irisdomestica(L.) Goldblatt &Mabb.)等?？山⒎N質(zhì)資源庫(kù)和種質(zhì)資源圃,開(kāi)展相關(guān)植物資源的收集與保存工作[19],同時(shí)開(kāi)展引種馴化與培育選育工作,篩選抗逆性較強(qiáng)的優(yōu)良種類進(jìn)行推廣[20],完善生產(chǎn)化過(guò)程,儲(chǔ)備適量資源以滿足園林綠化建設(shè)的需要[21],促進(jìn)燕山地區(qū)野生鄉(xiāng)土植物資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)。