太白山太白米群落物种组成和植物区系研究

范晓东

（1 西北农林科技大学，陕西杨凌 712100；2 陕西太白山国家级自然保护区管理局）

白米又被称为假百合，染色体数目为24 条[1]，是百合科假百合属植物假百合（Notholirion bulbuliferum(Lingelsh)Stearn）的小鳞茎[2-3]，主要分布在产我国秦巴山区和西南高山地区，喜阴、多在冷杉、松树林下或杂草中生长，一般依靠小鳞茎无性繁殖[4]。太白米富含甾体生物碱苷[5-6]、酚酸类成分[7-8]、黄酮类[9-10]等活性成分，具有抗氧化[11]、抗炎镇痛[12]等活性，同时又可以改善异常血液流变[13]，抑制血栓形成及血小板聚集[14]，改善和延缓胃黏膜损伤[15]的作用。除此之外，太白米还可以在高山地区的生态系统中起到至关重要的作用。太白米的品质受到生存环境的影响，为调查太白米濒危的因素，胡本祥等对太白米的生活习性、生境及其资源分布进行了调查研究[16-17]，为了太白米可以在适生区推广人工栽培，车乐等基于MaxEnt 和ArcGIS 对影响太白米分布的主导环境因子进行分析，并对其潜在分布区进行预测和适宜性评价[18]。野生和栽培种的太白米品质差异显著，杨冰月等通过建立HPLC 指纹图谱，实现对太白米的判别[19]。太白米不同的部位[14,20]和提取方式同样会影响太白米的活性成分，进而影响太白米的功能作用[13,15]。

目前，对太白米的研究主要集中在化学成分和功能领域，对太白米在宏观生态系统中的地位和作用并不明确。本研究以太白山南北坡为研究区，太白米植物群落为研究对象，比较不同海拔梯度下太白米植物群落的物种组成和植物区系，为太白米群落保护、管理和经营提供理论依据和科学参考，并为太白米的人工栽培推广提供科学依据。

1 研究区域概况

太白山位于秦岭中段山脉，地跨陕西省的太白、周至和眉县，地理坐标位于107°19′～107°58′E，33°40′～34°10′N，东西长61km，南北宽约39km，森林覆盖率高达92.59%。区域内山峦起伏，河流纵横，主要有黑河、褒河、霸王河等河流。顶峰海拔3767.2m。太白山地处暖温带与北亚热带的过渡地带，其高大的山体形成了典型的垂直气候带，南北坡气候迥然不同。其中北坡属于暖温带半湿润地区，由于海拔高度的影响，从下向上又可以分为暖温带、温带、寒温带、亚寒带4 个气候带，年降水量580.0mm，年相对湿度71%，年均温12.9℃，最低温度-17.2℃，最高温度42℃，无霜期220 天。而南坡属于华中亚热带湿润地区，年平均气温9～13oC，南坡为向风坡，受东南、西南暖气流的影响，降水比北坡多，主要集中于夏、秋两季[21]。

该地区的地貌类型为高山地貌，森林中土壤主要有粗骨性灰棕壤和灰棕壤[22]。乔木树种主要有栓皮栎太白红杉（Larix chinensis）、（Quercus variabilis）、辽东栎（Quercus liaotungensis）、红桦（Betula albo-sinensis）等，灌木有头花杜鹃（Rhododendron capitatum）、胡枝子（Lespedeza bicolor）、峨眉蔷薇（Rosa omeiensis）等，草本有嵩草（Kobresia myosuroides）、禾叶嵩草（Kobresia graminifolia）、发草（Deschampsia caespitosa）等[21,23]。该区域内有各级保护植物、频危或渐危物种30 余种，本研究涉及到的有陕西报春（Primula handeliana）、独叶草（Kingdonia uniflora）等数种。

2 研究方法与数据处理

基于太白米的文献报道和对太白山地区植物物候综合考察的基础上，确定南北坡太白米生长区域，沿平安寺-南天门一线进行选地采样，随着海拔变化，每隔海拔100m选取远离农田或步道，人为干扰小、有太白米存在的灌丛群落进行样方布设。所设样方大小定为4m×2m（长×宽），在同一海拔高度范围内根据太白米的分布情况设置3～5个样方，不同海拔高度，样方设置地理位置要远，在2800～3300m 的海拔范围内共设置了30 个样方，记录样方的海拔、坡位、坡度、坡向、木本层盖度、草本层盖度及样方中出现的每一种灌木或草本植物物种的学名、多度、盖度。

野外调查记录的数据使用Excel 统计分析，显著性检验使用SPSS19.0.重要值能够比较客观而全面地反映此植物在整个群落中所处的地位及对整个群落所起到的影响作用[24]，以下列公式计算样方内物种的重要值[25]：重要值=（相对多度+相对盖度+相对高度）/3。以样方内物种重要值为基础，使用DPS7.05 数据处理软件计算物种多样性指数，包括物种丰富度（R）、Simpson（J）、SHANNON（H）、均 匀 度（P）、BRILLOUIN（B）和McIntosh（M）。

3 结果与分析

3.1 群落物种组成

太白山太白米群落植物资源丰富，共发现79 种植物，隶属于29 个科58 属。在30 个太白米群落中，出现次数超过8 的植物（频率高于10%）有16 种（表1）。太白山南北坡太白米群落植物组成存在差异，独活、丝秆薹草和川康薹草仅仅发现于南坡，而藜芦、毛状苔草和茜草仅仅发现于北坡。风毛菊和野草莓在不同的海拔高度中均出现，是常见太白米群落中常见植物，重要值范围分别为1.58%～5.36%，0.56%～6.48%，但是这2 种植物在各自群落中的重要值并不是最高。毛状苔草是北坡太白米群落的植物组成主体，在2800m 和3100m海拔中分别为8.52%和13.22%，而在南坡太白米群落中，占主体地位的植物种类并不相同，较低海拔（3100m）太白米群落中，以丝秆薹草（20.09%）为主，3200m 海拔群落以川康薹草（15.28%）为主，3200m 海拔群落以光头山薹草（12.99%）为主，在不同海拔区域占主体地位的植物均属于莎草科。太白米的重要值虽然在太白山的南坡和北坡的垂直梯度上均没有显著性变化，但是太白山南坡的太白米重要值要显著高于太白山北坡的太白米，因此，坡位对太白米重要值有着重要影响，对其群落中的总体低位影响较大。太白山太白米群落在不同海拔植物组成的差异反映了各个植物种的本身生物学和生态学差异[26]。不同海拔位置，植物组成的差异往往是由外界的温度、光照、湿度、土壤条件等差异引起的[24,27]。

表1 太白米群落代表种重要值（%）

3.2 植物区系特征

科是植物分类学中最大的自然单位，通过对特定地区科的数量统计，可以清楚地了解到该地区的优势科，优势科可以直接决定该地区植物区系的特征。通过调查发现，太白山南北坡太白米群落中植物共有29 个科，优势科为菊科（6 属，10 种）、毛茛科（6 属，8 种）、莎草科（2 属，7 种）、百合科（5 属，7 种）、伞形科（5 属，6种），占植物属总数量的41.4%，种类的48.7%，科的优势现象较为明显，植物种类主要集中在少数科内，这种现象有可能是由于植物对太白山地区复杂环境长期响应演化的结果，也与植物对环境适应程度、人为干扰等因素密切相关[29]。优势科为世界型大科，但其具体分布种却多为温带及寒温带分布种，说明了本地区生境为明显的温带性质。太白山南北坡太白米群落中未发现较大科（科内种数大于10 种），9 个科为中型科（科内种数2～9 种），共有27 属，构成了植物区系中的主体。小型科（科内种数为1 种）有13 个，占植物总种类的16.7%。但这13 科均为太白米群落中单种科，并不是真正意义上的单种科。

属是由种构成，大多数的属是真正的自然群，随着地理环境和气候的变化而发生分化，在各地域间形成较明显差异。因此，有时候属的分析比科更能反映出植物区系的特征[30,31]。太白山南北坡太白米植物区系中含有5 个种以上的属为薹草属，有6 种植物；2～4 种的属有14 个，以2 个属居多，共有植物29 种；只有1 个种的属有43 个，占所有属数的74.1%。太白山南北坡太白米植物区系中，单种属丰富，构成了植物区系属的重要成分。植物种类分布较松散，分布于多个属，表现为不明显的属优势现象。

表2 太白米群落植物属的分布类型

根据吴征镒对中国种子植物属的分布区类型的划分方法，群落中植物又可划分为7 个分布区类型(表2)，除去世界分布类型（19），北温带分布类型（30）构成了植物区系的主要植物属，表明太白山南北坡太白米群落植物区系成分的多样性及温带性质。

4 结论

风毛菊和野草莓是太白米群落中常见植物种，在不同海拔区域占主体地位的植物均属于莎草科。太白米在太白山北坡的水平梯度上的重要值虽然较低，却处于优势地位；但在太白山南坡的水平梯度上的重要值虽然很高，其优势地位不是很明显。太白米在太白山南坡和北坡的垂直梯度上，其重要值虽然没有显著性差异，但是总体而言太白米在太白山南坡上的重要值要显著高于太白山北坡。太白山太白米群落植物区系中科的优势现象较为明显，而属的优势现象不明显。北温带分布类型构成了植物区系的主要植物属，太白山南北坡太白米群落植物区系是温带性质。