四川格西沟国家级自然保护区兰科植物多样性与分布格局研究

郑 炜，晏 启，施要强，伍小刚，李 刚，刘胜祥，李八斤，张 惠，谢贵模，杨绍平

四川格西沟国家级自然保护区兰科植物多样性与分布格局研究

郑 炜1，晏 启2，施要强1，伍小刚3，李 刚4，刘胜祥5*，李八斤4，张 惠4，谢贵模2，杨绍平1

1. 四川水利职业技术学院资源环境工程学院，四川成都 611231；2. 武汉市伊美净科技发展有限公司，湖北武汉 430070；3. 中国科学院成都生物研究所，四川成都 610041；4. 雅江县林业和草原局，四川雅江 627450；5. 华中师范大学，湖北武汉 430079

为了解四川格西沟国家级自然保护区兰科植物多样性与分布特征，于2020和2021年采用样线样方结合法，在保护区内进行系统性调查，共设置了17条总长95 km的样线，涵盖保护区各功能区、生境类型以及海拔范围。结果表明：（1）保护区内调查到兰科植物20属34种。其中珍稀濒危物种有10种，包括5种国家二级保护野生种类；四川省新记录种2种[褐花羊耳蒜（）、齿突羊耳蒜（）]；生活型以地生兰为主，属的地理成分以北温带分布占绝对优势。（2）34种兰科植物共调查到6703株，分布于290个点位，以二叶盔花兰（）数量最多，大花鸟巢兰（）最少，火烧兰（）分布点位最多。紫点杓兰（）植株高度与海拨呈极显著负相关性，其余种类在同物候期的种间高度变化轻微。（3）保护区3100～3300 m内的兰科植物种属数最多，其次是2900～3100 m区间，3900～4100 m内的兰科植物数量最多。（4）头蕊兰（）数量与坡度因子呈显著的中度正相关，二叶盔花兰数量与海拔呈显著的强正相关，叉唇角盘兰（）数量与植被呈显著的强正相关，角盘兰属（）数量与海拨呈显著的中度负相关。综上，在四川省内，格西沟自然保护区的兰科植物资源相对丰富，分布格局符合“中间高度膨胀型”，大部分种类的数量与环境因子不显著相关，与历史上对该保护区的调查相比，本次调查到的兰科植物种属数量大幅增加，但有3种国家重点保护且观赏价值高的杓兰属植物未调查到，1种杓兰属植物在调查期间种群数量下降。因此，对保护区的兰科植物保护、宣传、执法等刻不容缓。

兰科；数量；分布；环境

兰科是世界上被子植物中的第三大的科[1]，全世界兰科植物约有736属28 000种[2]。《中国植物志》中共收录中国野生兰科植物171属1247种[3]；2000—2019年间，研究人员发现并正式发表中国兰科植物共376种，使中国兰科植物增至1677种[4]；而正在进行的全国野生兰科植物资源专项调查项目阶段性成果中又报道了43个新种和新记录种[5]；中国兰科植物合计达1720种。兰科植物又是世界上最受威胁的类群之一[6]，在全球濒危物种数据库中有超过600种兰科植物[7]，《野生动植物濒危物种国际贸易公约》（CITES）中，将所有兰科植物纳入保护范围[8]，2021年中国调整后的《国家重点保护野生植物名录》中，也新增了兰科植物中的兜兰属大部分植物作为国家一级保护野生植物，兰属大部分、杓兰属大部分等作为国家二级保护野生植物[9]。兰科植物作为一个亟须重点保护的类群，其野外种群容易受到自身及外界因素的影响从而产生巨大的变化。因此，本研究针对格西沟国家级自然保护区的兰科植物种类、区系地理及分布格局进行初步研究，为保护区决策部门制订野生兰科植物保护策略提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

四川格西沟国家级自然保护区（以下简称格西沟自然保护区）在1993年成立，于2012年晋升为国家级。保护区位于四川省甘孜藏族自治州雅江县河口镇，距县城3 km，地处雅砻江中游右岸、青藏高原东南部横断山脉地带，地理位置为东经100°46′51″～101°02′32″，北纬29°47′52″～30°05′30″，南北长23.56 km，东西宽15.29 km，总面积22 896.8 hm2（图1）。海拔幅度在2600～4702 m之间，东部雅砻江河谷海拔较低。属大陆性季风高原型气候特征，年均气温2～10 ℃，平均降水量约705 mm，有明显的旱季（11—翌年4月），植被和土壤类型丰富[10]。

图1 格西沟自然保护区地理位置

1.2 方法

采用样线和样方法对保护区兰科植物开展野外调查。于2020年8月和2021年6—7月选择兰科植物的主要开花期开展调查。在考虑可达性的前提下，尽量将样线均匀布设于核心区、缓冲区和实验区，涵盖不同海拔带、沟谷、山坡、山顶生境。考察样线合计17条，总长度95 km，海拔区间介于2700～4300 m之间，生境以沟谷和山坡为主，山顶相对较少（图2）。

图2 兰科植物调查样线与样点图

对样线上所有兰科植物进行调查，记录种类、数量、高度、物候、地理坐标、坡度、坡向等，对每种兰科植物设置典型样方了解其植被类型信息。每种兰科植物的分布有时具有成丛性，如黄花杓兰（）、山西杓兰（），有时具有明显的连续性，连续分布于同一植被类型、坡向和坡度的生境内，将这些成丛分布以及连续（不超过20 m）分布的个体于同一个分布点位，统计每种兰科植物的分布点位和分布数量。

1.3 数据处理

调查数据录入Excel 2010软件，并在SPSS 19软件中进行相关性分析；用Shapiro-Wilk软件对数据进行正态性检验，不符合正态分布的数据先进行正态转换后，用Pearson相关系数分析相关性；对转换后仍无法满足正态分布的数据，用Spearman相关系数分析相关性。调查路线采用ArcGIS 10. 8软件进行制图。

2 结果与分析

2.1 格西沟自然保护区兰科植物种类与区系

通过野外调查累积调查到兰科植物20属34种[其中1种未知属种，物种分类系统参照中国植物志英文版（Flora of China），表1]。其中，国家二级重点保护野生植物5种：黄花杓兰、紫点杓兰（）、山西杓兰、西南手参（）和独蒜兰（）。根据《中国物种红色名录》，有濒危种1种：紫点杓兰；易危种3种：黄花杓兰、山西杓兰、西南手参；近危种5种：西藏玉凤花（）、扇唇舌喙兰（）、角盘兰（）、宽萼角盘兰（）、川西兜被兰（）。四川省兰科种类新记录种2种，分别是褐花羊耳蒜（）、齿突羊耳蒜（）（图3）。

34种兰科植物中，腐生兰有3种（7.9%）：高山鸟巢兰（）、尖唇鸟巢兰（）、大花鸟巢兰（），附生兰仅有独蒜兰（2.6%），其余均为地生兰（89.5%）。

除去1种不知属种的兰科植物，20属中，鸟巢兰属有4个种，杓兰属、角盘兰属、兜被兰属、舌喙兰属均有3个种，羊耳蒜属、舌唇兰属、玉凤花属有2个种，其余12个属内均只含1种。在属级水平上，将格西沟的兰科植物20属划分为7个类型2个变型（表2）。热带分布占20%，温带分布占65%。说明保护区内兰科植物属以温带分布占优势，尤其是北温带分布，达8属，占40%。中国-喜马拉雅分布有1属。

图3 四川省兰科植物2个新记录种

2.2 格西沟自然保护区兰科植物数量、物候、高度特征

所有样线的2次调查合计34种6703株兰科植物。各兰科植物的分布点位和数量如图4所示，其中二叶盔花兰（）最多，达1972株，大花鸟巢兰最少仅1株；超过100株的有13种，10～100株之间的有14种，10株之内的有8种。所有兰花共分布于290个点位，其中火烧兰（）点位最多，达到45个点位，分布点位大于等于10个的有9种，小于10个的有26种，有5种只分布于1个点位。

表2 格西沟自然保护区兰科植物分布区类型

图4 兰科植物分布数量与点位

由于调查月份在6—8月，是该地区大多兰科植物的主花期。植株高度在3～40 cm之间，对同样物候的同种兰科植物而言，不同植株之间高度变化很小。比较特殊的是紫点杓兰，同样是花期，其最大个体高达30 cm，最小个体高度仅5 cm，海拔越高，个体越小。Pearson相关系数也表明，其个体高度与海拔之间呈极显著负相关关系（= –0.968，<0.01）。

2.3 格西沟自然保护区兰科植物整体分布

在垂直分布上，自然保护区海拔区间为2700～ 4702 m，本次调查海拔为2700～4300 m，出现兰科植物的海拔区间为2823～4055 m。以200 m为梯度，制作保护区兰科植物分布海拔图（图5）。在3100～3300 m内的兰科植物种属数最多，有14属23种，其次是2900～3100 m区间。而3900～4100 m内的兰科植物数量最多，远高于其他海拔区间。

图5 保护区不同海拔区间的兰花种类和数量

在水平分布上，格西沟自然保护区的核心区有16属21种合计2336株兰科植物，缓冲区有8属9种合计202株兰科植物，实验区有17属25种合计4165株兰科植物。北部（格西沟流域）有14属21种1822株兰科植物，中部（G318及无名河及两侧）有12属15种合计2941株兰科植物，南部（下独沟流域）有15属19种合计1940株兰科植物。

2.4 属/种内分布与环境因素关系

本次调查中记录了各兰科植物分布点位的植被类型、坡向和坡度，记录的植被类型有自然保护区科学考察集[10]中提到的针叶林（21种2730株）、针阔叶混交林（26种2039株）、落叶阔叶林（2种12株）、常绿阔叶林（2种11株）、落叶阔叶灌丛（7种247株）、常绿阔叶灌丛（6种1159）、高山草甸（1种7株）、流石滩（1种17株）。并根据实际情况，新增了杂草草地和裸地这2个次生植被/土地类型，种类数量均较少，其中杂草草地中仅有绶草和宽萼角盘兰，裸地中有火烧兰、二叶舌唇兰和扇唇舌喙兰。坡度按0°、30°以下和30°以上分3类，平地上有12种271株，缓坡上有28种4294株，陡坡上则有20种2138株，尤以扇唇舌喙兰分布区坡度最大，部分区域接近垂直，落地金钱和西藏玉凤花次之。坡向按北、北偏东、东偏北、东等依次划分的12种坡向，其中，北向有14种1833株，北东向12种1056株，东北向5种36株，东南向13种854株，南东向7种139株，南向3种70株，南西向10种170株，西南向5种46株，西向14种758株，西北向18种1295株，北西向9种125株，其余为无坡向。

此外，对分布点位大于等于10的物种或多种的属[包括头蕊兰（23点位184株）、杓兰属（23点位284株）及紫点杓兰（18点位230株）、火烧兰（45点位209株）、二叶盔花兰（13点位1972株）、西南手参（10点位41株）、舌喙兰属（11点位493株）、角盘兰属（45点位824株），叉唇角盘兰（25点位393株），宽萼角盘兰（18点位373株）、鸟巢兰属（13点位50株），鸟足兰（原变种）（10点位374株）、绶草（37点位585株），进行分布数量与环境因素的相关性分析。结果表明：仅头蕊兰数量与坡度因子呈显著正相关；二叶盔花兰的数量与海拔呈极显著正相关；叉唇角盘兰数量与植被呈极显著正相关；角盘兰属数量与海拨呈显著负相关（表3）。

3 讨论

3.1 格西沟自然保护区兰科植物资源相对丰富

西南地区是中国兰科植物最为突出的地区之一[11]，据记载，四川有兰科植物450余种[12]，2020年至今，又报道了十余种兰科植物四川省新记录种[13～16]，四川兰科植物有近460种。格西沟自然保护区内的38种兰科植物占四川省兰科植物的8.44%，占全国1720种兰科植物的2.21%。与邻近的栗子坪国家级自然保护区[17]（102°10′33″E～ 102°29′07″E，28°51′02″N～29°08′42″N）和卧龙国家级自然保护区[18]（102°52′E～103°25′E，30°45′N～31°25′N）相比，格西沟保护区虽然兰科植物种属最少，但其单位面积上的兰科植物种数是其他保护区的4～114倍。此外，从兰科植物株数来看，格西沟自然保护区内调查到的株数达到6703株，远高于栗子坪保护区的1800株（表4）。加上2种四川省兰科种类新记录，说明在四川省内，该保护区的兰科植物资源相对丰富。

表3 兰科植物种内数量分布与环境因子的相关系数

注：阴影数据为Pearson相关系数，其余为Spearman相关系数；**表示在0.01水平（双侧）上极显著相关，*表示在0.05水平（单侧）上显著相关。

Note: Shaded data are Pearson’s correlation coefficients, and others are Spearman’s correlation coefficients;**indicateextremelysignificant correlation at 0.01 level (two-sided),*indicates significant correlation at 0.05 level (one-sided).

表4 格西沟与相邻区兰科植物比较

3.2 格西沟自然保护区兰科植物分布格局

保护区内兰科植物的种类丰富度在水平分布上比较平均，北部略多于南部，中部最少，这与3个区域大环境无论海拔高度还是与雅砻江的距离都类似有关，因此没有很大的差异。在垂直分布上，3100～3300 m区间的兰科植物种属最多，物种多样性最高，符合“中间高度膨胀型”，与贵州佛顶山国家级自然保护区的兰科植物分布[19]相似。

调查到的34种6703株兰科植物，主要处于针叶林、针阔叶混交林和高山灌丛植被类型中，3种生境下数量比例达到88%，这3种植被类型大多是原生植被类型，适应兰科植物生长。而裸地和杂草草地是由保护区内道路影响形成，绶草、宽萼角盘兰、火烧兰、二叶舌唇兰、扇唇舌喙兰等已扩张到这些次生生境，说明其适应性较好、生境广泛。兰科植物主要分布于缓坡上，陡坡上常见的扇唇舌喙兰、落地金钱和西藏玉凤花大多生长于多石基质，靠苔藓或石缝即可存活。在不同坡向上的数量排序中，排名前5位的坡向中，阴坡半阴坡占4位，比例达73%，说明北坡、西北、北东和西坡等阴坡半阴坡是兰科植物的主要生境，阳坡出现的有火烧兰、头蕊兰、绶草、广布小红门兰、宽萼角盘兰、绶草、叉唇角盘兰、小斑叶兰等。

从不同兰科植物种/属分布数量与环境因子的相关性分析结果来看，大部分物种/属的分布数量与环境因子无显著相关关系，二叶盔花兰和角盘兰属的数量都与海拔显著相关。二叶盔花兰在高海拨区成片集群分布，最大集群量达到504株，已成为杜鹃常绿阔叶灌丛的草本层优势物种。而角盘兰属则倾向于成群分布于低海拔区域，它们个体间间距常常很近。头蕊兰的数量则与坡度因子呈显著正相关，在平坦地段数量少，在陡峭崎岖之处生长更多。叉唇角盘兰的数量与植被呈极显著正相关，在针阔叶混交林下分布明显，较针叶林下更多。

4 展望

受保护区地形地貌及空间可达性制约，本研究对山顶区域的调查不甚充足，尤其是高海拔的4300～4700 m区域，还应对其进行详细调查。建议对保护区内一些兰科种类集中分布的区域设立保护点并进行监测，对那些数量和点位均较少的兰科植物尤其是珍稀濒危植物开展保育与繁殖生态学研究。

本研究历时2年，在前后2次同路线的调查中，有4株丛生于低海拔且靠近国道318的紫点杓兰消失。此外，与前人在该保护区内兰科植物调查[10, 20]相比，虽然本次调查获得的兰科植物种属数大幅增加，但也失去了毛杓兰（），无苞杓兰（）和西藏杓兰（）的踪迹。这几种杓兰都是国家保护种类，也是观赏价值较高的种类，花期很容易被发现，因此推测是人为破坏带来的种类消失和减少。如今川西旅游热度持续上涨，318线自驾人车逐年增多，加强对保护区内观赏兰科植物的宣传保护及森林执法刻不容缓。

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Diversity and Distribution Pattern of Orchids in Gexigou National Nature Reserve, Sichuan, China

ZHENG Wei1, YAN Qi2, SHI Yaoqiang1, WU Xiaogang3, LI Gang4, LIU Shengxiang5*, LI Bajin4, ZHANG Hui4, XIE Guimo2, YANG Shaoping1

1. College of Resources and Environment, Sichuan Water Conservancy College, Chengdu, Sichuan 611231, China; 2. Wuhan Imagination Science and Technology Development Co. Ltd., Wuhan, Hubei 430070, China; 3. Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu, Sichuan 610041, China; 4.Yajiang County Forestry and Grassland Administration, Yajiang, Sichuan 627450, China; 5. Central China Normal University, Wuhan , Hubei 430079, China

In order to understand the diversity and distribution characteristics of orchids in Gexigou National Nature Reserve in Sichuan province, a systematic survey was conducted using the line transect combined with sample sampling method from 2020 to 2021. A total length of 95 km including 17 lines were set up, covering various function, habitat and elevation of the reserve. 34 species of Orchidaceae in 20 genera were investigated. Among them, 10 were rare and endangered species, five were wild species under second-class national protection; and two (and) were new record species in Sichuan province. Most of them were mainly in terrestrial orchid of life type and absolutely dominant in north temperate zone of geographical. A total of 6703 orchids of 34 species were investigated and distributed in 290 sites.andwere the most and least abundant species respectively, andwas the most widely-distributed. Among them, the height ofshowed a significant negative correlation with elevation, while there was a slightly correlation in other species. Most of Orchidaceae genera were distributed in 3100-3300 m, followed by 2900-3100 m, while the maximum number of individuals were distributed in 3900-4100 m. The number ofwas positively correlated with slope significantly, the number ofwas positively correlated with elevation significantly, the number ofwaspositively correlated with vegetation significantly, the number of whole genus ofwas positively correlated with elevation moderately. In general, the orchid resources in Gexigou Nature Reserve are relatively rich, and more distribute in the middle elevation. The number of some species is significantly correlated with environmental factors. Compared with the previous investigations in this reserve, the number of orchid species is significantly increased. However, three national protected species ofwith high ornamental value were not found, and the population of one species ofdecreased. Therefore, it is urgent to protect, publicize and enforce the law on orchids in the reserve.

Orchidaceae; quantity; distribution; environment

Q948

A

10.3969/j.issn.1000-2561.2023.11.008

2022-09-08；

2022-11-07

格西沟国家级自然保护区兰科资源调查项目（No. 0703-1941CNIITC2027）；雅江县生物物种（植物）调查评估服务项目（No. N5133112022000016）；四川水利职业技术学院科研项目（No. 2021SCSZYD-04）。

郑 炜（1985—），女，博士，教授，研究方向：植物资源调查与生态环境保护。*通信作者（Corresponding author）：刘胜祥（LIU Shengxiang），E-mail：1612066112@qq.com。