高校博物馆馆藏陕西高等植物标本区系组成及海拔分布格局分析——基于西北大学植物标本收藏名录、西北大学博物馆馆藏名录

罗彩云

(西北大学博物馆，陕西 西安 710069)

植物区系指一定地区或国家所有植物种类的总和，是植物界在一定的自然地理条件下，特别是在自然历史条件综合作用下发展演化的结果[1]。海拔因素对物种丰富度组成和生物功能模式的影响也是相当大的，海拔不同，其温度、湿度、光照等各种环境因子也不同，且不同海拔高度分布的植被不同。目前，学者们对于植物区系、植物区系结合海拔分布的研究也较多，王国宏等[2]对祁连山北坡植物区系做了研究；乔曾鑑等[3]就北京植物区系进行了初步分析；王育鹏[4]、刘彬[5]、杨正斌[6]分别对安徽牯牛降种子植物、南天山种子植物、西双版纳兰科植物的特征及沿海拔梯度的分布格局进行了分析；还有学者[7-9]就陕西地区诸多植物区系与海拔关系做了研究分别对维管、种子、“七药”植物的物种丰富度与种域海拔梯度格局进行了分析；国外学者们也研究了喜马拉雅地区[10]、喀麦隆高地[11]、韩国[12]等地植物多样性与海拔高度分布的关系。

本文研究对象为西北大学植物标本室、西北大学博物馆馆藏高等植物标本，标本主要来源为历届生科院师生野外采集获得，缺乏详细信息的标本数据、无确定海拔高度的标本数据、陕西省外采集的标本数据均被排除在本研究之外，利用标本鉴定方法，参照《中国植物志》[13]、《陕西维管植物名录》[14]、《秦岭植物志》[15]对植物标本中文、拉丁文进行校对、参照《中国维管植物科属词典》[16]、《中国自然地理——植物地理上册》[1]、《世界种子植物科的分布区类型系统》[17]对维管植物区系成分进行分析、最后对标本数据进行重新统计整理分析，建立《西北大学陕西省维管植物名录》，并进行科、属、种的统计。

对馆藏标本进行分析探讨，具有非常重要的意义。首先，馆藏植物标本是上世纪50年代以来生命科学学院师生在秦巴山区、黄土高原区域进行教学科研活动中长期积累的精美植物标本，通过对馆藏标本的植物区系及结合海拔梯度研究，有助于为深入研究陕西省植被特点提供素材与理论依据；其次，通过对不同海拔梯度植物标本分析，可以了解不同海拔的物种多样性的状况以及地理区域内高等植物的优势特点，对普及陕西省特有珍稀濒危保护植物的知识及其科学内涵具有指导意义。最后，研究馆藏标本植物区系可以探讨本地区植物区系组成的丰富程度、特点，了解这一地区自然地理特征，为该区域内生物资源的保护、生态恢复等提供有价值的素材资料。

1 研究区域概况

1.1 陕西省自然概况

陕西省简称“陕”或“秦”，处于我国地理腹地，南部有中国地理最重要的南北分界线—秦岭山脉，北部有中国四大高原之一的黄土高原。陕西地处东经105°29′～111°15′和北纬31°42′～39°35′之间，地域狭长，地势南北高、中间低，有多种地形地貌，由南向北依次为秦巴山地、关中平原、陕北黄土高原三个地貌区。跨越北亚热带、暖温带、温带三个气候带及湿润、半湿润、半干旱三个水文区[15]；全省年平均气温13.7℃，年平均降水量340-1240毫米，降水南多北少，气候特点可以概括为：春季温暖干燥；夏季炎热多雨；秋季凉爽较湿润；冬季寒冷干燥。全省海拔段主要分布在500米到2000米之间，面积约占全省的90%，平均海拔为1127米。

2 研究方法

2.1 维管植物区系组成与海拔梯度的划分

参照吴征镒等[18]种子植物分布区划分方法将维管植物属的区系进行分析，并根据获得的物种海拔信息，将其划分为13种海拔段，其中海拔1000 m-3000 m按每200 m海拔依次划分为10种区间，500 m以下为一区间，501-1000 m为一区间，3000 m以上为最后区间，所有区间表示为：Ⅰ(≤500 m)、Ⅱ(501-1000 m)、Ⅲ(1001-1200 m)、Ⅳ(1201-1400 m)、Ⅴ(1401-1600 m)、Ⅵ(1601-1800 m)、Ⅶ(1801-2000 m)、Ⅷ(2001-2200 m)、Ⅸ(2201-2400 m)、Ⅹ(2401-2600 m)、Ⅺ(2601-2800 m)、Ⅻ(2801-3000 m)、ⅰ(≥3000 m)，并统计各海拔梯度内维管植物属的不同分布区类型及数量。

2.2 数据处理方法

采用Excel2010对各海拔区间内维管植物的区系成分进行分析。

3 馆藏植物统计分析结果

3.1 馆藏维管植物区系的基本组成

收藏地共统计有维管植物114科、365属、643种。其中单子叶植物有17科、118属、213种；双子叶植物有74科、195属、302种(表1)。在科、属及种的水平上，裸子植物处于劣势，所占百分比最低，分别为7.02%、4.66%、5.29%，而被子植物在科、属、种的水平上占绝对优势，这种优势在双子叶植物中表现尤为突出。收藏地濒危植物、国家Ⅰ级、Ⅱ级植物共47种，代表种类主要有银杏(GinkgobilobaL.)、红豆杉(TaxusChinensisRehd)、苏铁(CycasrevoluteThunb)、大果青杄(Piceaneoveichwiymast)、大花杓兰(CypripediummaeranfhosSw.)、舌唇兰(Platantherajaponica(Thumb.)Lindl.)、杜仲(Eucommiaulmoides.Olw)等。

3.2 维管植物科的级别数量分析

将收藏地维管植物每一科中的种的数量划分4种等级，依次为：大科(≥30个种的科)、较大科(10～29个种的科)、中等科(2～9个种的科)、单科(1个种的科)，较大科与大科定为收藏地的优势科(表2)，代表科为水龙骨科(polypodiaceae)、卷柏科(selaginellaceae)、禾本科(Poaceae)、百合科(Liliaceae)、兰科(Orchidaceae)等。14个优势科共有182属392种，分别占收藏地维管植物科、属、种总数的12.28%、49.86%、60.96%。单科种植物共40科、40属、40种，代表种类主要有瓶尔小草科(Ophioglossaceae)、紫萁科(Boraginaceae)、鳞始蕨科(Lindsaeaceae)、苏铁科(Cycadaceae)、银杏科(Ginkgoaceae)、金缕梅科(Hamamelidaceae)、海桐花科(Pittosporaceae)等。

表2 维管植物科的级别统计

3.3 收藏地维管植物属的分布区类型分析

根据收藏地365属的地理分布特点，将属的分布区类型进行统计划分，分析出15种(T1—T15)类型(表3)，其中世界分布属34属、含92种植物类型；热带—亚热带(T2—T7)分布属114属、含164种植物类型；温带(T8—T14)分布属208属、含377种植物类型；中国特有分布属9属、含10种植物类型。

世界分布属占总属数比例的9.32%，所含种数占总种数比例的4.31%，代表属主要有蹄盖蕨属AthyriumRoth(11种)、卷柏属SelaginellaP. Beauv(10种)、鳞毛蕨属DryopterisAdans(8种)等；热带—亚热带(T2—T7)中泛热带分布属最多，占总属数比例的17.53%，所含种数98种，占总种数比例的15.24%，代表属主要有凤了蕨属ConiogrammeFee(6种)、画眉草属EragrostisWolf(5种)等；温带(T8—T14)成分占绝对优势，其中北温带分布属最多，占总属数比例的24.93%，所含种数占总种数比例的30.48%，代表属主要有山羊草属AegilopsL.(17种)、委陵菜属PotentillaL.(11种)等；中国特有分布处于劣势，所含比例较低，代表属主要有藤山柳属Clematoclethra(Franch)Maxim(2种)、金钱槭属DipteroniaOliv(1种)等。

3.4 各海拔区间内维管植物区系成分的数量分布

各海拔区间内维管植物的物种数与其相对应的区系成分(表4)看出，海拔Ⅰ—Ⅴ梯度内维管植物的物种总数达到最多，合计占维管植物的物种总数的79.46%。即收藏地维管植物绝大多数在1600 m以下的海拔采集得到。T2—T7成分中，物种种数排前三位的均是T2(泛热带分布)，分别在海拔Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ段内达到最大； T8—T14成分中，物种种数排前三位的均是T8(北温带分布)，分别在海拔Ⅲ、Ⅱ、Ⅳ段内达到最大，为44种、42种、35种，海拔在2200 m以上(Ⅸ—ⅰ)的物种数普遍偏低，且“0”物种数达到52个，Ⅹ海拔段内物种总数最低，共7种。

表3 收藏地维管植物属的分布区类型

表4 各海拔区间内维管植物区系成分

注：Ⅰ：≤500 m；Ⅱ：501-1000 m；Ⅲ：1001-1200 m；Ⅳ：1201-1400 m；Ⅴ：1401-1600 m；Ⅵ：1601-1800 m；Ⅶ：1801-2000 m；Ⅷ：2001-2200 m；Ⅸ：2201-2400 m；Ⅹ：2401-2600 m；Ⅺ：2601-2800 m；Ⅻ：2801-3000 m；ⅰ：≥3000 m

3.4.1 植物区系沿海拔梯度分布格局分析

热带—亚热带成分区域中，除T3(热带亚洲和热带美洲间断)物种数为先减小后增加趋势外(图1)，其余多为先增加后减小趋势，在所有分布区成分中，T2(泛热带分布)物种数占绝对优势，在海拔Ⅱ段内物种数达到最大，T5、T6沿海拔梯度变化趋势不大，T3、T4在海拔Ⅱ段内物种数达到两个极端，在对应趋势内出现最大与最小。海拔在2200 m以上时，几乎所有分布区成分的物种数趋于“0”或“1”。

温带成分除T13(中亚分布东亚分布)物种数为先减小后增加趋势外(图2)，其余多为先增加后减小趋势，在所有成分中，T8(北温带分布)贡献最大，物种含量远远超出其他分布，在海拔Ⅲ段内物种数达到最大，T11沿海拔梯度变化趋势不大，T12和T13分别在在海拔Ⅲ和海拔Ⅳ段内物种数达到最大。

收藏地维管植物的区系成分中(图3)，温带成分﹥热带—亚热带成分﹥世界分布成分﹥中国特有成分，温带成分占有绝对优势，符合收藏地植物标本来自陕西地区即温带性质的特征。海拔区间内，T8—T14、T2—T7、T1、T15的物种种数均出现先增加后减少的现象，且物种种数集中在1600 m以内的海拔段内，在Ⅱ段内，温带成分、热带—亚热带成分、世界分布成分均达到了物种种数的最大值。

图1 热带—亚热带(T2—T7)分布格局Fig. 1 Tropical-subtropical (T2-T7) distribution pattern

图2 温带(T8—T14)分布格局Fig. 2 Temperate (T8—T14) distribution pattern

图3 总体分布格局Fig. 3 Overall distribution pattern

4 结论

收藏地共有维管植物在科、属及种的水平上，被子植物占绝对优势，这种优势在双子叶植物中表现尤为突出。优势科共14种，濒危植物、国家Ⅰ、Ⅱ级植物约50种左右。收藏地维管植物的区系成分中，温带成分占有绝对优势，故符合收藏地植物标本来自陕西地区即温带性质的特征。收藏地属的分布区类型中，北温带分布属的贡献最大，其次为泛热带分布。收藏地维管植物绝大多数在1600 m以下的海拔采集得到。