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冀南辖域缘毛太行花物候特征与资源分布

2015-09-09武德昌王彦军贺伟丽司建平武啸虎韩红英孔增科

河北林业科技 2015年5期
关键词:节气叶片种子

武德昌 ,王彦军 ,贺伟丽 ,司建平 ,武啸虎 ,韩红英 ,孔增科

(1.武安市森林公园管理处,河北 武安 056300;2.武安市林业局,河北 武安 056300;3.邯郸市中医院,河北 邯郸 056021;4.武安市摄影家协会,河北 武安 056300;5.邯郸市林业局,河北 邯郸 056021;6.邯郸市食品药品检验中心,河北 邯郸 056003)

缘毛太行花(Taihangia rupestris var.ciliataYü et Li),为蔷薇科太行花属,是太行花(Taihangia rupestrisYü et Li)的生态型变种。1980年由俞德浚、李朝銮发现,文献报道仅见于河北省武安市境内。据记载[1],目前仅残存于太行山区南部河北省武安县的2个相距10~15km的地点,呈疏散孤立分布,所占面积狭小,植株稀少,处于和太行花同样的生境和濒危境地。2008~2010年,武安市林业局、武安市国家森林公园管理处与中科院植物研究所一起,先后对中科院馆藏标本记载的2个采集地和具有相似生态环境的地方进行了调查。并在武安杜家村闯背渠、朝阳沟村东岭沟、梁沟村黑龙洞和赶牛道等4处的悬崖峭壁上发现了缘毛太行花分布,随后邻近的涉县也相继发现有缘毛太行花分布。为调查缘毛太行花在武安及冀南太行山区的分布范围、生长环境、种群数量、生长状况等,2013~2014年,在全国第四次中药资源普查期间,邯郸市第十五小组经过精心准备,在充分了解其生长习性的基础上,对该种有可能分布的地区进行了全面调查,并以中国传统24节气日为节点对其生态生物学特性进行持续观察,详细记录了其在不同物候阶段的生长发育规律和特点,初步查清了其在武安及冀南太行山区的分布范围和规律,为今后的保护、研究、引种驯化、繁育栽培等工作提供参考资料。

1 调查方法

(1)结合中药资源普查、对当地有经验的药农进行普通调查。通过筛选,对具有相似生态环境,有可能生长缘毛太行花的地方进行重点调查,详细记录缘毛太行花分布范围、生长环境、种群数量、生长状况等。

(2)以中国传统24节气日为节点,对缘毛太行花生态生物学特性进行持续观察,详细记录不同物候阶段缘毛太行花的生长发育规律和特点。

(3)对引种栽培的缘毛太行花的生长发育特征进行观察记录。

2 调查结论

2.1 地理分布与生存环境

根据资料,太行花主要分布在河南修武、辉县及林州境内,缘毛太行花主要分布在河北的武安、涉县境内。

调查发现:在武安的万谷城村、梁沟村、七步沟村、后临河村和涉县的大岩村、西涧村等11处有缘毛太行花分布。分布范围并不像资料记载的分布狭窄,分布范围大致界于太行山中南段东麓、华北平原第一阶梯与山西第二阶梯之间抬升段的悬崖峭壁上。缘毛太行花分布范围东西相距约50km,0.54个经度,南北相距约30km,0.28个纬度,海拔相差约900多米(见表1)。

表1 冀南辖域缘毛太行花分布地点

从表1看出:河北武安为缘毛太行花集中分布区,又以万谷城村缘毛太行花分布最广最为集中。多分布于石灰岩背阴处悬崖峭壁的缝隙中;但在万谷城后峧沟的正北阳坡上(图1)也有分布。在闯背渠的沟谷内阳面独立孤石的石缝中也零星分布(图2)。此外,在七步沟石灰岩下方的砂岩峭壁上(海拔1180m)也发现有缘毛太行花分布(图3);与文献记载缘毛太行花只分布在阴坡、石灰岩峭壁上的结论有较大变化。

图1 万谷城后峧沟缘毛太行花

图2 闯背渠沟谷阳面石缝缘毛太行花

图3 七步沟石灰岩下方砂岩峭壁上缘毛太行花

缘毛太行花常呈单株、簇状、丛状、长条状分布,根系发达,粗壮肉质,根系周围只有极少量的土壤。缘毛太行花分布的范围内植物组成种类较少,不同的分布区,植物种类也有所不同,主要有鹅耳枥、三裂绣线菊、莓叶委陵菜、大花溲疏、荚蒾、薄皮木、小红菊、展枝沙参、桔梗、细叶苔草、中华卷柏、苔藓及禾本科的早熟禾等植物。伴生植物随分布区岩石破碎程度和周围环境的不同而有较大区别。在岩石整齐度高、裂隙少而又干燥的环境,伴生植物种类少,仅有少量的苔草、委陵菜等植物;在岩石较破碎或裂隙多的环境伴生植物种类多,常伴有绣线菊、荚蒾、薄皮木等小灌木或具有肉质根的桔梗、沙参类植物等。

缘毛太行花分布点在海拔1000m以上,峭壁周围主要植被为由鹅耳枥、漆树、核桃楸等高大乔木组成的天然次生林及山桃、毛黄栌及绣线菊等灌木组成的天然灌丛植被;在海拔700~1000m之间,缘毛太行花分布点周围主要植物种类为野皂角等组成的次生林,以及沟谷内以荆条、鼠李、毛黄栌等为主组成的灌丛植被。

2.2 主要生物学特性

以中国传统24节气日为节点,对万谷城村凤英沟1处缘毛太行花的物候特征进行了跟踪调查。详细记录了在24节气日观测地的缘毛太行花及伴生植物的生长物候特征以及气温、湿度等气象资料(调查地点:万谷城村凤英沟,东经113°46′44″,北纬 36°48′41″,海拔 708m,坡向阴坡,石灰岩。调查时间为24节气日上午10时左右。)。

2.2.1 物候特征

缘毛太行花1a生2次叶,一般在夏季的7、8月份雨量充沛时长出2~3枚新叶;小暑时开始长出过冬的宿叶。花蕾于小雪节气时开始显现,绿色或红色。春分时节花蕾随花葶增长逐渐变大。花最初于3月下旬开放,最晚于5月中旬结束。果实与种子通常于小满时节(5月下旬)陆续成熟。成熟的种子随风摇动或雨水冲刷掉落,依靠种子迁徙繁殖扩大分布范围(图4),通过分株扩大种群(图5)。

图4 缘毛太行花种子繁殖

图5 缘毛太行花分株繁殖

在缘毛太行花分布的峭壁下裸露岩石的裂隙中可以找到缘毛太行花幼株,下部为光滑裸露岩石或森林、灌丛植被的没有发现缘毛太行花幼株。

2.2.2 主要生物学特性

2.2.2.1 缘毛太行花叶的生长特性

缘毛太行花单叶、基生,叶片为心状卵形、长卵形,有缺刻,基部常呈微心形,边缘锯齿较多,通常较深,稀较浅,叶柄、叶缘及叶背面具有显著的柔毛;叶面幼时柔毛显著,叶片成熟时叶面柔毛变疏。叶柄长短和叶片大小随生长环境而变化较大,水分条件好的环境下叶柄长、叶片大、被覆绒毛较少;干旱环境下,叶柄短、叶片小,被覆绒毛多。叶柄长 2~20cm,叶长 3~12cm,叶宽 2~7cm。缘毛太行花的叶为当年生或越年生,宿生叶在年前的小暑时节即开始生长,叶柄短,簇生基部,叶片上举,新叶绿,叶面皱缩,密布绒毛,当年覆在老叶下越冬,叶片于霜降后颜色开始变青、变红,叶面绒毛愈发明显。翌年于春分节气时叶柄与花葶开始伸长,叶片由心形开始变长,渐至卵形。谷雨与立夏时节,宿存叶片长到第1次生长高峰时的最大,叶柄可长至5cm,叶长达到8cm,叶宽4cm。宿存叶片的第2次生长高峰从夏至节气开始,到处暑节气时结束,叶片最大时可以长到12cm,叶柄最长20cm,叶宽达到7cm,叶形也由心形渐变为卵形、长卵形,乃至披针形。此时,当年生叶也开始迅速生长。此后,叶子停止生长,叶面颜色从霜降节气时开始逐渐变青、变红,到大寒节气时,叶片枯干,宿存植株基部,覆盖在新叶的外面越冬。植株形态见图6。

图6 缘毛太行花叶片形态

2.2.2.2 缘毛太行花花的发育特性

缘毛太行花的花蕾于小雪节气时开始显现(图7-1),初始绿色、红色。雨水节气日花蕾明显膨大(图7-2)。春分时节花蕾随花葶增长逐渐变大,花葶高4~8cm,花葶上无叶,有1~5枚对生或互生的苞片(图7-3)。

单花顶生,稀2~3朵,花萼三角状,无毛,初始颜色深红褐色、绿色。花最初于清明节气前(3月下旬)开放,最晚于5月中旬结束(图7-4)。雄性和两性花同株或异株(图7-5、图7-6)。

图7 缘毛太行花不同节气花的形态

花直径2.5~4cm,花萼无毛,萼筒倒圆锥形或陀螺形,萼片5,镊合状排列,副萼片5,较萼片短小;花瓣5,白色;雄蕊多数,花药黄色,着生在萼筒边缘;雌蕊在雄花中数目较少,有败育,无毛;雌花数目较多,被疏柔毛,螺旋状着生在花托上;花柱顶生,延长,被短柔毛,柱头略为扩大。

2.2.2.3 果实与种子

缘毛太行花的果实倒圆锥形或陀螺形,花盘环状,无毛;雌蕊多数,螺旋状着生在花托上(图8)。子房基部有短柄,具疏柔毛,花柱长14~16mm,具柔毛,仅先端无毛;种子长3~4mm,被疏柔毛,下端尖,顶生花柱变干成刚毛状,整个种子犹如瘦长蝌蚪(图9)。果实与种子通常于小满时节(5月下旬)陆续成熟。花托及花葶逐渐变黄变干。

图8 缘行太行花果实形态

图9 缘行太行花种子形态

3 人工驯化移栽的植株生物学特征

从自然环境中移栽的缘毛太行花,在人工环境中可以生长,与野外生存状态下水分条件好的相似。叶柄变长、叶形变长,丛生叶增多;1a内出现多次开花,花期不整齐,开花期变长。据观测,人工栽培环境下,缘毛太行花在1个生长周期内分别于2014年7、8、9、10和11月5次开花。花葶上苞叶变大,在顶生花蕾受到损伤后,下面两侧苞叶间分别萌发抽生花葶开花。花的萼片增大,花瓣变小,雄蕊和雌蕊发育不良。

缘毛太行花种子在人工培育条件下发芽率较高,河北工程大学朱美霞等利用种子作为外植体进行组织培养,试验种子发芽率达98%。在培养基中,种子7d后即发芽,子叶2枚。太行花雌蕊发育适温为6~26℃,低于3℃大部分雌蕊发育在分化早期停止,雄蕊发育适温为1~6℃,高于18℃雄蕊全部败育,(17±1)℃条件下缘毛太行花器官发育发生变化,本应发育为雄蕊的组织发育成为花冠(5个花瓣)表现为有10个花瓣。雌雄蕊发育适温不同影响开花授粉,亦会因此限制缘毛太行花的有性生殖,但6~12℃雌雄蕊发育正常,可形成两性花。

4 小结与讨论

4.1 分布范围

缘毛太行花的分布范围比资料记载的有了扩大,突破了“仅残存于太行山南部河北省武安县的2个相距10~15km的地点,呈疏散孤立分布,所占面积狭小,植株稀少,处于和太行花同样的生境和濒危境地”的调查结论,认为缘毛太行花作为太行花的一个生态型变种,其分布范围与同在太行山南端的河南修武县的太行花的分布范围有延续性或有共同的交集,其在太行山残存的分布范围或许更加广泛。

4.2 生长环境

缘毛太行花的生长与周围环境水汽含量的多少呈正相关。缘毛太行花主要分布在海拔较高的阴坡石灰岩峭壁上。但在水汽条件较好的海拔较低的阴坡石灰岩峭壁及阳坡的峭壁上也有分布,并发现在砂岩的峭壁上也有缘毛太行花分布,打破了“缘毛太行花只分布在石灰岩地段”和“缘毛太行花只有在背阴的峭壁上分布”的调查结论,认为缘毛太行花对光照条件的要求是耐阴喜光的植物,分布在阴坡环境主要是对周围环境水汽含量要求的一种适应,在周围环境水汽含量较高的环境中表现为在阳坡的生长发育要好于阴坡干旱环境下的生长发育;对自然状态下土壤条件的要求并不仅仅局限于石灰岩母质形成的土壤,砂岩母质条件下形成的微酸性土壤条件下也能正常生长。

通过室内种子组织培养和野外移栽的缘毛太行花生长和开花情况进行观测,认为缘毛太行花的种子发育对环境要求较高,是野外繁殖较低的主要原因。在人工环境条件下,缘毛太行花的叶型、花序、花型及开花时间都与野生状态下产生了差。具体影响缘毛太行花生长发育的环境条件还有待做进一步探讨。

[1]俞德浚,李朝銮.太行花属——蔷薇科一新属[J].植物分类学报,1980,18(4):469-472.

[2]沈世华,陆文渠,王伏雄.太行花生殖生物学研究太行花生境的分析[J].生物多样性,1984,2(4):210-212

[3]范喜梅,李淑萍.珍稀濒危植物—太行花[J].安徽农业科学,2007,35(15):4491-4492.

[4]朱美霞,马兴树,韩改英,等.濒危植物缘毛太行花的研究概况与展望[J].基因组学与应用生物学,2011,30:1207-1210.

[5]高龙宵,岳彩伟,李景豹.太行花与缘毛太行花——原产于南太行山区的濒危珍稀植物系列介绍[J].南方农业(园林花卉版),2009,(3).

[6]方向民.珍稀植物太行花的遗传多样性研究[D].郑州:河南农业大学,2010.

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