极小种群观赏花卉馨香玉兰的种群研究*
2018-08-25贺水莲王智友王雯杨扬
贺水莲,王智友,王雯,杨扬
(1.云南农业大学园林园艺学院,云南 昆明650201;2.云南农业大学理学院,云南 昆明650201)
极小种群物种是指分布地域狭窄或呈间断分布,长期受到外界因素胁迫干扰,呈现出种群退化和数量持续减少,种群 (population)及个体 (individual)数量都极少,已经低于稳定存活界限的最小生存种群 (MVP),而随时濒临灭绝的野生动植物种类[1-3]。云南是中国植物种类最丰富的省区,在中国生物多样性保护行动计划中占有举足轻重的地位,是中国生物多样性保护的关键地区之一[4-5]。在国家重点保护的野生植物中,云南有146种,占全国的47.2%[6]。因此,保护好云南的野生植物资源,尤其是极小种群野生植物的拯救保护对全国物种资源的保护具有极为重要的意义,也是对世界物种资源保护的重要贡献。
馨香玉兰 (MagnoliaodoratissimaLawet R.Z.Zhou)又称馨香木兰 (中国木兰)、董马木兰、调羹花 (云南西畴)或夜来香,是木兰科(Magnoliaceae)木兰属 (Magnolia)植物,常绿小乔木,高达6m,花乳白色、直立、单生枝顶,花期5月,果熟期9月。呈单株或群生状,散生在灌木林或常绿、落叶疏林中,多与其他树种混生,非优势种。本种花洁白芳香,枝繁叶茂,是优良观赏树种,适用于庭园观赏,高档小区、私人别墅绿化。适应热带、南亚热带、中亚热带、亚热带、温带等气候种植,抗风能力较强,具有较强的净化环境和抗污染能力。
馨香玉兰仅产于云南,是云南特有的极小种群物种,极危种,属国家二级重点保护野生植物[7]。由于馨香玉兰生长缓慢,在物种竞争中处于劣势,再加上人为的破坏和自然因素的影响,其生长前景不容乐观。据记载,馨香玉兰种群的分布地为文山州广南县、丘北县、马关县和西畴县,所有种群均分布在保护区外,分布点相对独立,与自然保护区相距较远,保护工作相当薄弱。尽管馨香玉兰的保护工作迫在眉睫,但由于馨香玉兰分布狭窄,对之进行的研究甚少,到目前为止,仅柴勇等曾对文山州西畴县域的几个野生种群的土壤结构、种群生态学特征、种群格局分布特征进行研究,从生态学角度分析了馨香玉兰的濒危机理[8-10]。金蕊等选取4个种群,进行遗传多样性分析,并根据各种群遗传背景研究结果,提出了该物种迁地保护种群遗传资源管理建议[11]。杨祖顺、杨耀海等对馨香玉兰育苗、扦插繁殖技术进行过初步探讨[12-13]。由于馨香玉兰未纳入保护区,而当地居民因为知识受限的原因,意识不到馨香玉兰资源的重要性,滥砍乱伐,导致馨香玉兰资源越来越少。因此,于2017年9-10月,对文山州馨香玉兰资源进行普查,以摸清馨香玉兰现存种群的种质资源现状、生境、伴生树种、种群存活数和年龄分级,可对馨香玉兰的资源保护和开发研究提供宝贵的资料和指导作用。
1 材料与方法
1.1 相关文献资料搜集
目前有关馨香玉兰的研究工作尚处于起步阶段,研究资料较少。通过相关文献资料的收集和整理,为野外调查工作区域的确定、考察线路制定等提供依据。
1.2 野外调查
1.2.1 调查地域
研究调查区位于云南省文山州,该区地处滇东岩溶区的南端,自寒武纪以来,曾多次海浸,形成现今的石灰岩山地。调查区的地势沿山脊起伏变化不大,相对高差较小。气候属亚热带季风气候,年均气温15.9℃,年均降雨量1 294mm,年均相对湿度为82%。年日照时数1 500-1 600h,日照百分率为34%,年均无霜期340-360d[8]。土壤以发育在砂岩、砂页岩上的红壤或红褐壤为主。植被以南亚热带常绿阔叶林为主,见表1。
表1 各调查样地的环境状况Tab.1 Environmental condition of survey plot
2017年9月到2017年10月在云南省文山州境内主要的分布区西畴县新马街乡、西畴县兴街乡、广南县黑支果乡、麻栗坡县大坪镇和马关县八寨乡共7个乡镇进行了野外调查,并进行了生境、种群大小级结构及伴生物种的考察。然而只有5个乡镇发现了馨香玉兰的种群,广南县黑支果乡和马关县八寨乡的种群已完全被破坏,原记载的分布地域,只有大面积的低矮灌木和草本植物,未见乔木分布,见图1。
图1 馨香玉兰居群的地理分布图Fig.1 Geography distribution of M.odoratissima
1.2.2 调查方法
采用典型抽样的方法,在有馨香玉兰出现的群落内,设置100m×100m的样方4个,调查总面积达40 000m2,对各个样方的海拔、坡向、经纬度和群落高进行调查和记录。
为了解馨香玉兰的结实情况,统计馨香玉兰的结实率,统计方法为,馨香玉兰的结实率=样方内结果植株数/样方内植株总数。
为了解馨香玉兰的年龄结构,通过样方调查,对馨香玉兰的直径和棵数做了统计,为方便计算馨香玉兰的年龄结构,根据1930年H.J.Lutz提出的方法[14],以立木大小级作为相对年龄来代替不同的年龄,将馨香玉兰划分为4级:I级为胸径<1cm;II级为1cm<胸径<3cm;III级为3cm≤胸径<6cm;IV级为6cm≤胸径<9cm;V级为胸径>9cm。分级统计株数,制作种群相对年龄结构图。
为了解馨香玉兰所处群落的性质和与其生境间的相互关系,揭示其生态学上的濒危机理以及为制定该树种的合理保护策略,对4个主要分布点进行了馨香玉兰及主要伴生树种的种类调查,对样方内乔木层的物种逐株测量其高度,对样方内馨香玉兰逐株测量其高度和胸径。
2 结果与分析
2.1 果实和种子形态及结实率统计
据中国植物志记载,本种果未见[14]。经过野外考察,发现馨香玉兰果实为聚合蓇葖果,9-10月成熟,绿色,椭圆形至长椭圆形,有的受到环境的影响呈不规则的长弯曲形,长3-6cm,直径为1.5-3.5cm。成熟的聚合蓇葖果从绿色转为紫红色或黄褐色,蓇葖果少数开始开裂,部分种子自然脱出,悬吊于种丝上,种皮呈鲜红色,果实采回后,放在通风遮阴处,自然晾晒4-5d后蓇葖果逐渐开裂,饱满的种子逐渐脱落,种脐上有一条白色银丝与种壳相连。种子为红色,椭圆形至长椭圆形或形状不规则,两端一致或不一致,呈圆滑或斜平,长1-1.5cm,千粒重为153g。
馨香玉兰的结实率统计结果见表2。样地1仅发现1棵馨香玉兰,且结有果实,结实率为100%,但此植株胸径>9cm,却只发现1颗果实,座果率很低。样地2和样地3情况相似,尽管植株数相对较多,结实率却很低,分别为6.7%和6.2%,不仅结果的植株比例小,且座果的数量也十分稀少。样地4植株数为35,结实率为零,尤其是样地5,植物数总量为165,结实率也为零。从以上结果可以看出,馨香玉兰的结实率十分低,依靠种子繁殖进行自我更新相当困难。
2.2 馨香玉兰的年龄结构统计
馨香玉兰的年龄结构统计结果见图3。样地1,仅1棵植株,年龄结构最不平衡;样地2、样地3和样地5,每一个年龄的植物数量都较为平均,年龄结构相对稳定;样地4,缺乏1-3cm的植株,也未见>9cm的植株,老树个体缺乏,幼苗个体数量少,年龄结构不稳定。
表2 馨香玉兰的结实率统计Tab.2 Fruit-bearing rate of M.odoratissima
图2 馨香玉兰的植株、花、果实及种子形态Fig.2 Plant,flower,fruit and seed of M.odoratissima
图3 馨香玉兰种群大小级结构Fig.3 Population size structure of M.odoratissima
2.3 馨香玉兰的伴生物种调查
馨香玉兰伴生树种的调查结果见表3。伴生树种类型在树种组成、结构特点上各有差异,为馨香玉兰提供了不同的生长环境。
样地2的主要树种为圆果化香树 (Platycarya longipes)、清香木 (Pistacia weinmannifolia)、滇鼠刺 (Itea yunnanensis)、灰毛杜英 (Elaeocarpuslim itaneus)、西畴润楠 (Machilus sichourensis),其中以圆果化香树为建群种,主要分布于乔木上层,郁闭度较高。其余树种相对较少,且多分布于乔木下层,在群落中优势地位不明显,馨香玉兰平均高度为1-8m,处于乔木中下层,与清香木、滇鼠刺、灰毛杜英及西畴润楠树高相当,形成明显的种间竞争。样地3的建群树种为青冈 (Cyclobalanopsis glauca),成年树高度可达20m,且枝叶繁茂,乔木中下层能见度极低。乔木中层树种主要为密花树(Rapanea nerifolia)、小鹅耳枥 (Carpinus parva)、三股筋香 (Lindera thomsoniommunis)及白花羊蹄甲 (Bauhinia variegata),成年树的高度同样与馨香玉兰相当。样地4和5的建群树种为西畴润楠(Machilus sichourensis)和红梗润楠 (Machilus rufipes),其中红梗润楠的高度可达25m,树体相对较高大,对该群落的影响最大,造成群落的郁闭度低。青冈等其他树种数量在群落中均低于红梗润楠,在竞争中处于劣势。而西畴润楠作为第二建群种,与馨香玉兰均处于乔木的中下层,种间竞争明显。馨香玉兰所处群落是石灰岩山地,乔木层植物丰富,树冠大而浓密,导致灌木种类和草本植物种类均很少,除了极少耐阴物种存在,80%的地表面都被腐叶覆盖。从以上结果可以看出,馨香玉兰是喜阳树种,但在各群落中均处于乔木下层,能获得的阳光很少,中下层物种种类较多,密度较大,馨香玉兰生存空间有限,易受到其他树种的排挤而渐遭淘汰,在各群落中的生存前景不容乐观。
表3 主要伴生树种Tab.3 Companion tree species in the M.odoratissima communities
3 讨论与结论
馨香玉兰是中国名贵的观赏花木,也是园林绿化的优良树种。花具特殊芳香,在原产地四季开花,果实深绿,假种皮鲜红,具有极高的观赏价值;枝繁叶茂,繁殖容易适应性强,可作城乡、庭园、风景名胜区绿化树种。然而,馨香玉兰在原生地的生存状况却不容乐观,已成为极小种群。调查结果表明,馨香玉兰当前的年龄结构有2个样地极不完整,其余3个样地较完整,然而所有种群面临的共同问题是结实率低,且少量的馨香玉兰的种子在坚硬的种皮外具有一层鲜红色或桔红色的假种皮,对种子的萌发具有一定的化学抑制作用,通常只有在较湿润和湿润的生境中,通过淋溶作用和腐化作用才能解除这种化学抑制和坚硬种皮的物理抑制而萌发。种子产量和萌发率低,自然更新能力就会下降。如果此后更新状况仍得不到改善,没有幼苗向幼树层补充,则馨香玉兰将发展成为衰退种群。馨香玉兰目前的分布区非常有限,仅存几个种群,而所有的种群都在保护区外,人为干扰十分严重,经过勘查调研发现,馨香玉兰种群所在地的居民无法意识到馨香玉兰的重要性,在薪柴的使用上无选择性,滥砍乱伐现象十分严重。
馨香玉兰主要分布于文山州23°N,104°E范围内。该区地气候属亚热带季风气候,年均气温15.9℃,年均降雨量1 294mm,年均相对湿度为82%[8,15]。其气候条件非常适合馨香玉兰的生长,然而,其生长环境却不容乐观,馨香玉兰所在群落成层现象明显,乔木上层植物种类较少,但每个群落都是明显的建群种占据乔木上层。馨香玉兰在其生长环境中多数处于劣势,阳光接受不充足,植株都长势不良,大多数植株胸径在10cm以下,极少数能长到10-15cm。乔木中层树种种类较丰富,馨香玉兰与其伴生树种生态位重叠值较高,相互间存在较剧烈的竞争,这和邵金平等人的研究结果十分一致[16]。从勘察走访的情况发现,新街乡部分居民将馨香玉兰移至庭院栽植,其生长状况良好,且常年开花,结实率较高,是非常好的庭院花木,值得开发。且从另一个角度证明,只要给馨香玉兰提供良好的生长环境,馨香玉兰才有望通过自我繁殖获得种群的自然更新。