甘肃子午岭野生紫斑牡丹种群及生境1)

唐 红 张 亮 刘文兰 朱晓霞

(甘肃农业大学，兰州，730070)

杨晓霞

(甘肃庆阳林校)

紫斑牡丹属芍药科芍药属，是中国特有植物，为国家珍稀濒危三级保护植物［1］，是我国栽培牡丹的原始种，也是牡丹育种极为宝贵的种质资源。甘肃庆阳子午岭林区是该种的分布中心之一，特殊的地理位置和生态环境条件为紫斑牡丹提供了优越的生长环境，孕育了丰富的紫斑牡丹野生资源。林区内野生紫斑牡丹分布面积之大、种群聚率之高、数量之多、株龄之大都为全国之最［2］。采用定性和定量相结合的方法对林区内野生紫斑牡丹种质资源生长环境、分布状况、生态习性等方面进行调查研究，为野生紫斑牡丹植物资源的可持续开发利用、优良育种材料的筛选，以及资源保护的后续研究奠定理论基础。

1 研究区概况

子午岭紫斑牡丹天然种群分布区域集中在甘肃合水县境内太白林场和平定川林场［3］。子午岭在合水境内绵延100 km，海拔多在1200 m以上，将合水分为东西两大部分，岭西为阳山，岭东为阴山。太白林场和平定川林场处于子午岭东面阴山。按照黄土高原植被区划，子午岭大部分地区属于暖湿性森林草原地带，森林大部分系屡经破坏后而形成的天然次生林［4］。森林植被以落叶阔叶林为主，森林覆盖率为62.26%，植被垂直带谱不显著［5］。子午岭沟梁上下相对高差小，顶部浑圆平缓，斜倾3°～5°，沟坡上斜下陡，变化于10°～35°。土壤为原生(山坡)或次生(沟谷)黄土［6］，土层深厚，有机质质量分数较高，多孔渗透性能较好，但由于植被恢复的程度不同，土壤发育也有很大差异［7］，阴坡与半阴坡为灰褐色森林土，阳坡草灌植被下为原始黑庐土。

经实地调查结果表明，大面积的紫斑牡丹呈星散片状分布于太白林区(108°36'～108°42'E，36°06'～35°57'N)瓦川沟的西南面的山上，北起张家庄，南到韩家庄、梨树庄，分布着面积为69.25 hm2紫斑牡丹天然种群。紫斑牡丹多生长在该区海拔1280～1420 m沟掌梁半阴坡(东北坡)或阴坡杂木林下，呈星散连片分布，其伴生乔木有辽东栎(Quercus liaotungensis Koidz)、山杨(Pobulus davidian Dode)、侧柏(Biota orientalis(L.)Endl.)等;灌木有水栒子(Cotoneaster multiflorus Bge.)、毛梾(Swida walteri(Wanger.)Sojak)、毛樱桃(Cerasus tomentosa(Thunb.)Wall.)、土庄绣线菊 (Spiraea pubescens Turcz.)、胡颓子(Elaeagnus pungens Thunb.)、胡枝子(Lespedeza bi-color Turcz.)等;草本以紫穗苔草为主要建群种，并伴生火绒草(Leontopodium giraldii Diels)、唐松草(Thalictrum reniforme Wall.)、蒿属(Artemisia)植物等［8-10］;地表有枯枝落叶层，其下腐殖质深浅不一。

2 研究方法

现场踏查紫斑牡丹水平和垂直分布范围，对分布较集中的区域做详细样地调查，进行生境适应性研究。选择具有代表性的不同地形、地段，设置9个种群样方，样方面积根据紫斑牡丹种群大小而定，采用3 m×3 m、5 m×5 m、10 m×10 m 3种面积。应用全站仪记录样地的经纬度、海拔高度、坡度、坡向、坡位、枯枝落叶层厚度、腐殖质厚度等环境特征，统计每个样方中紫斑牡丹的株数，测量株高、冠幅，株龄用茎上芽鳞痕的计数方法逐株查记［11］，进而分析种群的生长和更新状况。

2010年5月中旬至8月中旬进行土样采集，于紫斑牡丹主要分布的3种植物群落:辽东栎群落、山杨群落及山杨—辽东栎混交群落中，各随机布设3个样点，分土深(H)0≤H＜20 cm、20 cm≤H＜40 cm 和40 cm≤H＜60 cm采集土样，进行土壤养分测定分析。

3 结果与分析

3.1 土壤特性与紫斑牡丹生长、分布的关系

子午岭林区土壤为原生(山坡)或次生(沟谷)黄土，厚度为50～100 m，其下为80～100 m的红土。林区黄土层深厚，疏松多孔，富含碳酸钙，气候适宜，林木及草本植物生长茂盛。林区土壤呈分层结构，枯枝落叶层厚度为2～5 cm，枯落层下为松软的腐殖质层，厚5～20 cm，第三层厚20～40 cm，植物根系密集，土壤中有少量石灰新生体。在距表层40～60 cm，土壤钙离子常与植物残体分解所产生的碳酸结合，形成重碳酸钙向下移动淀积于土层中下部，形成淀积层［4］。

太白林区紫斑牡丹主要分布于3种植物群落类型:辽东栎群落、山杨群落及山杨—辽东栎混交群落，3种群落类型占据着不同的生态位，其林下土壤理化性状存在差异(表1)。

表1数据表明，3种植物群落中，土层0≤H＜20 cm土壤养分最大，随着土层深度的增加，土壤养分逐渐降低，表明林区表层土壤养分质量分数高。pH值随土层深度的增加渐次增高，表现出深层土壤的碱性特征。调查太白林区紫斑牡丹根系生长状况，得知其直根少、须根多，一般约长17 cm，大龄(20 a以上)紫斑牡丹根系略深。由此分析，0≤H＜20 cm和20 cm≤H＜40 cm林下肥沃、疏松的表层及上层土壤为紫斑牡丹的生长及幼苗更新提供了良好的条件，紫斑牡丹根系通常生长于0≤H＜40 cm、pH值为7.8～8的土层中。

表1 太白林区紫斑牡丹分布的3种植物群落土壤理化性质

3.2 不同坡向、坡位对紫斑牡丹资源分布的影响

紫斑牡丹生长于林区沟、坡、梁等不同地形，针对不同坡位与坡向在典型代表处设置样地，对不同生境紫斑牡丹种群的特征进行研究。

表2中数据表明，林区紫斑牡丹分布于海拔1280～1420 m的山梁及山坡上，但不生长在地势低洼的山沟里。从坡向分析，多分布于山的阴坡，即东北坡。西南坡即半阳坡也有零星分布，分布面积较小，南坡末见。调查的9个样地中有6个紫斑牡丹分布较集中的样地位于东北坡，表明紫斑牡丹适合生长在温暖潮湿的阴坡环境。

表2 不同生境紫斑牡丹种群特征

由表2中样地面积及株数得知，紫斑牡丹在山坡的中上部至中下部分布面积广，数量多。林区山地中部森林茂密，植被丰富，表明紫斑牡丹适宜生长于植被郁闭度相对较大、空气湿润、植物多样性丰富、腐殖质质量分数高的森林腹地。紫斑牡丹也偶分布于山梁之上，但只见到1株株龄8 a的紫斑牡丹，株高65 cm，冠幅75 cm，地径0.96 cm，已开花，究其原因应是原为成片分布的种群受人为干扰而种群数量不断减少所致。

3.3 不同坡位紫斑牡丹种群密度及幼苗比率分析

不同生境紫斑牡丹种群密度及幼苗比例见表3。

表3 不同生境紫斑牡丹种群密度及幼苗比例

由表3得知，紫斑牡丹各居群的种群密度变化与幼苗所占比例变化趋势基本一致，密度大、幼苗所占比例高的种群集中分布于山坡中部的4、5、6、7号样地，山梁(1号样地)及山坡的下坡位(8、9号样地)种群密度低，幼苗所占比例小。表明不同坡位对紫斑牡丹种群密度及幼苗的形成影响较大，生态环境条件相对较好的山林中部有利于紫斑牡丹种群密度的增加。

山坡中部紫斑牡丹种群密度与其幼苗在种群内的比例有较大的相关性，4、5、6、7号样地的幼苗比例分别为46%、33%、42%和44%，2号样地的幼苗比例为29%，1、6号样地无幼苗生长。分析原因，生长于太白林区中的紫斑牡丹，种子成熟后掉落于林地土壤上，萌发多在腐殖质层，幼苗通常遭遇长达5个月的冬季严寒及春季干旱的不利影响而使成活率大为降低，进一步影响整个种群的分布密度及分布面积。4、5、6、7号样地位于阴坡中、下坡位，枯落层及腐殖质厚，土壤含水量高，种子萌发可能性大，萌发的幼苗受林中深厚、稳定的枯落层的保护进一步提高了存活率。生长于山梁(1号样地)、上坡位(2号样地)及生长在半阳坡环境(3号样地)的紫斑牡丹，水热条件较差，冬季寒冷、春季干旱对幼苗的影响相对较大，其种群密度及幼苗的数量随坡位的上移而渐次降低。另一导致其密度降低的原因为人为因素，山梁部位通常人为干扰较大，花朵硕大的紫斑牡丹在花期极易被发现采挖，2号样地呈现明显的采挖痕迹，多株紫斑牡丹被连根挖起。太白林区瓦川沟内山林下部及山脚通常临近积水的山沟，过高的水分条件对于肉质根的紫斑牡丹的生长是不利因素。由此，分布于山坡中部的紫斑牡丹种群具有良好的更新能力及生长状况。

3.4 不同坡位紫斑牡丹种群最大株龄、株高变化分析

最大株龄和最大株高反映了种群的生长状况和稳定状态。

表4表明，样地中最大株龄、最大株高变化趋势随坡位的降低整体呈上升趋势，但也存在个体生长差异性。生长于中、下坡位的 3、5、6、7、8、9 号样地有着较高的株龄和株高。表明分布于山地中、下部的紫斑牡丹群落具有更为良好的生长状态和稳定性，即群落长期稳定生长。同时，种群生长变化曲线表现出随着坡位的降低及株龄的增长，最大株高发生较小的变化，即紫斑牡丹随着株龄的增加株高变化逐渐缓慢，18 a以后株高稳定至140 cm左右。

表4 紫斑牡丹种群最大株龄、株高变化分析

接近于山脚下坡位生长的8、9号样地紫斑牡丹群落分布面积小、密度低，且多为株龄较大的植株，无更新幼苗。调查其周边环境，均生长于坡度为26°～28°陡斜山坡或土坎上，地形为利于排水或不积水环境，表现出紫斑牡丹对环境的选择性，在阴湿山脚环境中存活下来的紫斑牡丹占据着特殊的地形及生态条件。

4 结束语

通过调查，甘肃合水县境内太白林区瓦川沟的西南面山上呈星散片状分布着面积为69.25 hm2的紫斑牡丹天然种群。紫斑牡丹大量分布于植被郁闭度相对较大、空气湿润、植物多样性丰富、腐殖质含量高的森林腹地，适宜生长在温暖潮湿的阴坡环境，根系通常生长于林区0≤H＜40 cm、pH值为7.8～8的土层中。不同坡位对紫斑牡丹种群密度及幼苗的形成影响较大，生态环境条件相对较好的山林中部有利于紫斑牡丹种群密度的增加。分布于山坡中、下部的紫斑牡丹种群具有良好的生长状况、群落稳定性及更新能力。野生紫斑牡丹随着株龄的增加，株高变化逐渐缓慢，18 a以后株高稳定至140 cm左右。紫斑牡丹为国家珍稀濒危三级保护植物。甘肃是紫斑牡丹主要分布区域，由于根皮入药，长期遭受过度采挖，资源不断被破坏［3］。近年来，子午岭野生紫斑牡丹受到较好的保护，但仍有被采挖的现象及牲畜的危害，又因天然繁殖力弱［12］，野生种群的分布面积仍逐渐缩小，要立即采取有效措施加强资源保护。

［1］周仁超，于东明，黄言强，等.紫斑牡丹的濒危机制与保护对策［J］.国土与自然资源研究，2002(3):74-75.

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