安西自然保護區(qū)木本植物區(qū)系特征

丁謙誼，孔楊云，蒲 訓，于應文

(1.草地農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學草地農業(yè)科技學院，甘肅 蘭州730020；2.中國科學院西雙版納熱帶植物園 熱帶植物資源可持續(xù)利用重點實驗室 植物功能基因研究組，云南 昆明 650223；3.蘭州大學生命科學學院，甘肅 蘭州 730000)

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安西自然保護區(qū)木本植物區(qū)系特征

丁謙誼1,2，孔楊云1，蒲 訓3，于應文1

(1.草地農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學草地農業(yè)科技學院，甘肅 蘭州730020；2.中國科學院西雙版納熱帶植物園 熱帶植物資源可持續(xù)利用重點實驗室 植物功能基因研究組，云南 昆明 650223；3.蘭州大學生命科學學院，甘肅 蘭州 730000)

摘要：探究安西自然保護區(qū)木本植物區(qū)系特征，能為該區(qū)木本植物資源的保護和利用提供科學依據。本研究在相關文獻和網絡資料查閱和收集以及野外調查基礎上，對甘肅省安西自然保護區(qū)木本植物種類構成、區(qū)系地理特征和特有種分布進行系統(tǒng)分析。結果表明，1)該區(qū)共有木本植物21科48屬120種；其中，裸子植物兩科兩屬5種，被子植物19科46屬115種；喬木3科4屬7種，灌木14科19屬55種，半灌木9科24屬58種。2)植物區(qū)系地理成分較復雜，在科級水平有5個分布類型兩個變型，屬級水平有9個分布類型及4個變型，中國特有種33種。3)木本植物起源較古老，溫帶和地中海性質明顯，與泛熱帶有一定關系。4)該區(qū)木本植物更能體現地中海性質，而草本植物更能體現世界分布和熱帶分布性質。

關鍵詞：安西自然保護區(qū)；木本植物；科/屬構成；區(qū)系分析；特有種

植物區(qū)系是指一定地區(qū)或國家所有植物種類的總和，是植物界在一定自然歷史地理條件下發(fā)展演化的結果[1]。開展植物區(qū)系研究，可為植物界的起源和演化奠定基礎，也為植物引種、馴化和生物多樣性保護提供科學依據。安西極旱荒漠國家級自然保護區(qū)地處甘肅省西北部，是我國目前唯一以保護極旱荒漠生態(tài)系統(tǒng)及其生物多樣性為主的多功能綜合性自然保護區(qū)，其荒漠生態(tài)系統(tǒng)在整個古地中海區(qū)域具有一定典型性和代表性[2]。以往甘肅荒漠區(qū)植物區(qū)系或植物地理學研究集中在省內較大范圍的植物區(qū)系分析[3-4]，或對甘肅植物區(qū)系中特有植物種及其分布進行分析[5]。自安西自然保護區(qū)成立以來，1987-1990年張鵬云等和2002-2004劉廼發(fā)和楊增武[6]，以及2012-2014年蘭州大學等先后3期對該區(qū)種子植物進行科考，整理出該區(qū)種子植物名錄，但未對其植物區(qū)系特征進行系統(tǒng)分析；郝小玲等[7]雖對安西保護區(qū)種子植物區(qū)系進行整體分析，但未對其木本植物區(qū)系特征進行系統(tǒng)闡述。本研究在相關學者前期研究基礎上[6-7]，對安西自然保護區(qū)木本植物區(qū)系分布及構成特征進行系統(tǒng)分析，以期填補安西木本植物區(qū)系的研究空白，并為安西木本植物資源利用和荒漠動植物棲息地保護等提供科學依據。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

安西極旱荒漠國家級自然保護區(qū)地處亞洲中部溫帶荒漠、極旱荒漠和典型荒漠交匯處的甘肅省瓜州縣境內，地理坐標94°45′-97°00′ E，39°52′-41°53′ N，分為南北兩片，總面積8×105hm2。屬典型大陸性氣候，年均溫7.8～10 ℃，冬季最冷月均溫-10 ℃以下，極端最高氣溫42.8 ℃，極端最低氣溫-29.1 ℃；年均降水量52.0 mm以下，集中在夏季，年相對濕度39%～41%，無霜期138～146 d。年蒸發(fā)量2 754.9 mm。總體氣候特征：降水極少，蒸發(fā)量大，濕度低，日照時間長，晝夜溫差大，全年溫差大，風大沙多。區(qū)內有種子植物61科208屬453種，特殊固沙、藥用和各類保護植物物種資源豐富，是荒漠地區(qū)重要的物種基因庫[2]；其中木本占種子植物總數的36.5%，是保護區(qū)種子植物重要組分[7]。

1.2資料收集與分析

安西自然保護區(qū)木本植物種類資料，主要來自野外調查、文獻資料及標本查閱?！鞍参髂颈局参锩洝敝饕獊碓从?012-2014年劉廼發(fā)等對安西保護區(qū)第3次綜合考察的安西荒漠區(qū)科考資料和張志達等[8]建立的甘肅省野生維管植物數據庫資料，并在參考《甘肅河西地區(qū)維管植物檢索表》[9]、《甘肅植物志》[10]、《中國沙漠植物志》[11]和《中國植物志》[12]等文獻和網絡資料的基礎上，整理并建立出安西自然保護區(qū)木本植物名錄數據庫。

依據吳征鎰等[13-14]對世界種子植物科的分布區(qū)類型系統(tǒng)和中國種子植物屬分布區(qū)的劃分標準，對安西木本植物科級和屬級區(qū)系成分進行分析。參照郝小玲等[7]對安西自然保護區(qū)種子植物特有種的劃分標準，將未在國外分布的植物種定位為中國特有種，對研究區(qū)的中國特有種進行統(tǒng)計；并將該區(qū)木本植物與郝小玲等[7]統(tǒng)計的該區(qū)全部種子植物區(qū)系數據進行對比。

2結果與分析

2.1木本植物種類構成

除栽培物種外，安西自然保護區(qū)共有木本植物21科48屬120種；其中，裸子植物兩科兩屬5種，被子植物19科46屬115種，被子植物在安西木本植物中占絕對優(yōu)勢。以生活型劃分，研究區(qū)共有喬木3科4屬7種，灌木14科19屬55種，半灌木9科24屬58種。其中，喬木主要為楊柳科(5種)的胡楊(Populuseuphratica)、二白楊(P.gansuensis)、小葉楊(P.simonii)、旱柳(Salixmatsudana)和白柳(S.alba)，胡頹子科的沙棗(Elaeagnusangusifolia)和藜科的梭梭(Haloxylonammodendron)；半灌木在菊科、藜科和毛茛科等科較集中；灌木在許多科均存在。

2.2科的大小構成

以科內所含木本植物種數為依據，將研究區(qū)木本植物的科分為：大科(≥20種)、較大科(10～19種)、中小科(2～9種)和單屬種科(1種)(表1)。其中，20種以上的大科有兩個，為菊科(24種)和藜科(21種)，占保護區(qū)木本植物總種數的37.5%，構成保護區(qū)木本植物區(qū)系重要成分。10～19種的較大科只有豆科(10種)，占保護區(qū)木本植物總種數的8.3%。2～9種的中小科共13科60種，占保護區(qū)木本植物總種數的50.0%。單屬種科共5科5種，占保護區(qū)木本植物總種數的4.2%。說明，木本植物科級構成中，中小科比例大，植物區(qū)系成分構成較復雜。

2.3屬的大小構成

按屬內所含木本植物種數為依據，將屬分為大屬(≥10種)、中等屬(6～9種)、小屬(2～5種)和單種屬(1種)(表2)。其中，10種以上的大屬僅為蒿屬(Artemisia)，共13種，占木本植物的10.8%。6～9屬的中等屬為檉柳屬(Tamarix)、鹽爪爪屬(Kalidium)、枸杞屬(Lycium)和錦雞兒屬(Caragana)共27種，占木本植物的22.5%。2～5種的小屬共20屬57種，占木本植物總種數的47.5%。單種屬共23屬，占木本植物的19.2%。說明，小屬是木本植物屬級區(qū)系構成中最突出的成分。此外，該區(qū)屬種比達40.0%；說明，木本植物屬級構成中，屬的分化程度高，區(qū)系組成較復雜。

表1　安西自然保護區(qū)木本植物科的大小構成

表2　安西自然保護區(qū)木本植物屬的大小構成

2.4科級區(qū)系成分

安西自然保護區(qū)木本植物區(qū)系科的分布型有5個類型和兩個變型(表3)。其中，世界分布占47.6%；將2和3歸于熱帶分布，占19.0%；將8、8-4、8-5和10歸于溫帶分布，占33.3%。說明，科分布型中，世界分布在安西木本植物區(qū)系中占優(yōu)勢，該區(qū)系與北溫帶和泛熱帶區(qū)系均有一定聯(lián)系。

表3　安西自然保護區(qū)科的地理區(qū)系

2.5屬級區(qū)系成分

安西自然保護區(qū)木本植物屬的分布型有9個類型和4個變型(表4)。其中，世界分布3屬，占總屬數的6.2%；將該區(qū)分布型8、8-4、9、10、10-1、11和14歸于溫帶分布，有24屬，占總屬數的50.0%；將該區(qū)分布型12、12-1、13和13-1歸為地中海分布，有19屬，占總屬數的39.6%；將該區(qū)分布型2歸為熱帶分布，有兩屬，占總屬數的4.2%(表5)。依照該區(qū)屬的數量，各分布型依次為，北溫帶(12屬)，地中海區(qū)、西亞至中亞(11屬)，舊世界溫帶和中亞(4屬)，世界分布、溫帶亞洲和中亞東部(亞洲中部中)(3屬)，泛熱帶(2屬)，東亞及北美洲間斷,東亞、北溫帶和南溫帶(全溫帶)間斷,地中海區(qū)、西亞和東亞間斷,地中海區(qū)至中亞和南非洲、大洋洲間斷均為1屬。

與中國同類型屬數相比，高于平均值(3.6%)的分布型有北溫帶分布(8),地中海區(qū)、西亞(或中亞)和東亞間斷分布(10-1),溫帶亞洲分布(11),地中海區(qū)西亞至中亞分布(12),地中海至中亞和南非洲、大洋洲間斷分布(12-1),中亞分布(13)和中亞東部(亞洲中部)分布(13-1)。

說明，安西木本植物屬級區(qū)系成分上，溫帶性質和地中海性質明顯。

2.5.1世界分布世界分布(1)共3屬，占總屬數6.2%，為鐵線蓮屬(Clematis)、豬毛菜屬(Salsola)和旋花屬(Convolvulus)(表5)。這些屬中許多種類在保護區(qū)中非常重要。

2.5.2溫帶分布該區(qū)共7個類型及變型24屬，占總屬數的50.0%(表5)。其中，北溫帶(8)共12屬，為艾蒿屬(Artemisia)、絹蒿屬(Seriphidium)、楊屬(Populus)、忍冬屬(Lonicera)、柳屬(Salix)、栒子屬(Cotoneaster)、委陵菜屬(Potentilla)、小檗屬(Berberis)、圓柏屬(Sabina)、巖黃芪屬(Hedysarum)、胡頹子屬(Elaeagnus)和薔薇屬(Rosa),主要為灌木和喬木類型。北溫帶和南溫帶(全溫帶)間斷(8-4)共兩屬，為枸杞屬(Lycium)和地膚屬(Kochia)。東亞及北美洲間斷(9)僅1屬，為羅布麻屬(Apocynum)。舊世界溫帶(10)共4屬，為檉柳屬(Tamarix)、水柏枝屬(Myricaria)、丁香屬(Syringa)和沼委陵菜屬(Comarum)。地中海區(qū)、西亞和東亞間斷(10-1)僅1屬，為針枝蓼屬(Atrapharis)。溫帶亞洲分布(11)共3屬，為錦雞兒屬(Caragana)、亞菊屬(Ajania)和軸藜屬(Ceratoides)。東亞(14)僅1屬，為蕕屬(Caryopteris)。

表4　安西自然保護區(qū)屬的分布型

注：“*”表示該值>平均值(3.6)，說明保護區(qū)內該分布型突出。

Note: “*” show that this data > the average(3.6), and this areal types is obvious in the reserve.

表5　安西自然保護區(qū)屬的分布型概括

安西木本植物區(qū)系中，溫帶分布占總屬數的50.0%，說明該區(qū)溫帶分布特征明顯。其中，如艾蒿屬(Artemisia)、委陵菜屬(Potentilla)、檉柳屬(Tamarix)、錦雞兒屬(Caragana)和亞菊屬(Ajania)等屬中的一些種類，是安西自然保護區(qū)的優(yōu)勢種和常見種。該分布中除艾蒿屬(Artemisia)、絹蒿屬(Seriphidium)和巖黃芪屬(Hedysarum)外，多為灌木和喬木類型。

2.5.3地中海分布該區(qū)共4個類型或變型19屬，占總屬數的39.6%(表5)。其中，地中海區(qū)、西亞至中亞(12)共11屬，為鹽爪爪屬(Kalidium)、白刺屬(Nitraria)、沙拐棗屬(Calligonum)、假木賊屬(Anabasis)、駱駝刺屬(Alhagi)、鈴鐺刺屬(Halimodendron)、鹽節(jié)木屬(Halocnemum)、鹽穗木屬(Halostachys)、裸果木屬(Gymnocarpos)、梭梭屬(Haloxylon)和琵琶柴屬(Reaumuria)。地中海區(qū)至中亞和南非洲、大洋洲間斷(12-1)僅1屬，為霸王屬(Zygophyllum)。中亞(13)共4屬，為白麻屬(Poacynum)、喀什菊屬(Kaschgaria)、木紫菀屬(Asterothamnus)和短舌菊屬(Brachanthemum)。中亞東部(亞洲中部中)(13-1)共3屬，為戈壁藜屬(Iljinia)、櫛葉蒿屬(Neopallasia)和合頭草屬(Sympegma)。

安西木本植物區(qū)系中，地中海分布占總屬數的39.6%，說明地中海分布也是該區(qū)木本植物區(qū)系中非常突出的分布型，體現該區(qū)地中海分布的性質。地中海分布的許多屬耐旱耐鹽，體現出保護區(qū)地處西北具極荒極旱特征。

2.5.4熱帶分布該區(qū)含泛熱帶分布(2)1個類型2屬，占總屬數的4.2%，為麻黃屬(Ephedra)和槌果藤屬(Capparis)(表5)。這些泛熱帶成分在保護區(qū)植被中的地位不顯著，但暗示該區(qū)與泛熱帶區(qū)系有深遠的歷史聯(lián)系。

2.6中國特有種的組成

保護區(qū)木本植物中，共有中國特有種33種，占保護區(qū)木本植物總種數的27.5%(表6)。

在特有種分布型構成上，沒有安西保護區(qū)特有[15-(1)]的中國特有種。中國特有種有18種，分布在荒漠區(qū)[15-(2)]的占該區(qū)木本植物特有種的54.5%。另有15種中國特有種與我國其它地區(qū)共有[15-(3)]，占該區(qū)木本植物特有種的45.5%(表6)。

在特有種種類構成上，33種特有種隸屬于14科18屬，其中錦雞兒屬和枸杞屬各含5種，皆為灌木；沙拐棗屬含4種；地膚屬含3種；蒿屬、絹蒿屬、鐵線蓮屬和小檗屬各含兩種；含1種的為檉柳屬、圓柏屬、巖黃芪屬、白刺屬、丁香屬、委陵菜屬、忍冬屬和楊屬。其中灌木23種，半灌木9種，僅二白楊為喬木，說明特有種中灌木占優(yōu)勢。

3討論與結論

安西自然保護區(qū)木本植物區(qū)系成分復雜。安西自然保護區(qū)共有木本植物21科48屬120種，以灌木和半灌木為主，被子植物占優(yōu)勢；屬種分化程度大，植物優(yōu)勢現象不明顯，中小科植物占木本總種數50.0%，小屬占木本總種數的47.5%，屬種比40.0%。

從地理成分看，安西自然保護區(qū)木本植物極旱、荒漠性質顯著；與較濕潤地區(qū)[15]相比，前者地理性質較簡單。從屬的分布型與植被建群種、優(yōu)勢種和常見種組成看，安西保護區(qū)木本植物區(qū)系的溫帶性質和地中海性質明顯，這與該區(qū)所處地理位置和氣候帶相符合。

本研究中，安西保護區(qū)有兩個單種屬(麻黃屬和槌果藤屬)屬于泛熱帶分布，可能是因其自第三紀起，氣候逐漸變干旱而發(fā)展演化來的，這暗示出該區(qū)植物區(qū)系與泛熱帶區(qū)系有一定內在聯(lián)系。據此認為，安西木本植物區(qū)系起源具有古老性。

本研究安西保護區(qū)木本植物中，中國特有種共有33種，隸屬14科17屬，分別占保護區(qū)木本植物總種數和種子植物特有種的27.5%和40.7%；而郝小玲等[7]等報道，安西保護區(qū)種子植物中特有種比例僅為17.9%；據此認為，該區(qū)木本植物中中國特有種比例高，推測可能是因為第三紀氣候變干旱，而第四紀變化相對不大，故相較于草本，更能適應極端干旱環(huán)境的木本植物得以保存得更多，所留下的特有種比例也就更高。在本研究各分布亞型中，出現木本植物與種子植物種數比值>100%的情況，這可能是因為郝小玲等[7]植物名錄上的木本植物種類統(tǒng)計不全或者分布區(qū)資料來源不同而產生。此外，在查閱相關文獻和網絡資源統(tǒng)計中國特有種時發(fā)現，本研究區(qū)大部分木本植物的分布區(qū)與蒙古、前蘇聯(lián)或者新疆周邊各國共有[9-12]，這與其地處溫帶荒漠、極旱荒漠和典型荒漠交匯處，氣候相似有關，也暗示出安西木本植物分布與上述地區(qū)木本植物的起源具有一定關聯(lián)。

表6　安西保護區(qū)木本植物中國特有種的分布亞型

另外，在比較本研究木本植物區(qū)系分布與郝小玲等[7]報道的該區(qū)種子植物區(qū)系分布時發(fā)現，保護區(qū)木本植物的地中海性質較草本植物更突出。這是由于木本植物占該區(qū)種子植物的23.1%，而該區(qū)木本植物的地中海分布占種子植物的36.5%；這說明，該區(qū)木本植物與地中海分布比草本植物具有更緊密的聯(lián)系。但從世界分布和熱帶分布看，草本植物與地中海分布的聯(lián)系比木本植物更緊密；而從溫帶分布看，該區(qū)木本植物和草本植物與其之間的比例相近。這說明該區(qū)木本植物更能體現地中海性質，而草本植物更能體現世界分布和熱帶分布性質。這些情況暗示著木本植物較草本植物更能適應地中海性質所體現的干旱、寒冷的氣候環(huán)境。

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(責任編輯武艷培)

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0292

*收稿日期：2015-05-22接受日期：2015-09-09

基金項目：教育部“草地農業(yè)系統(tǒng)耦合與管理”創(chuàng)新團隊項目(IRT13019)

通信作者：于應文(1969-)，男，甘肅永登人，副教授，博士，主要從事草地生態(tài)學研究。E-mail:yuyw@lzu.edu.cn

中圖分類號：Q948.15+6

文獻標識碼：A

文章編號：1001-0629(2016)3-0400-08* 1

Corresponding author:Yu Ying-wenE-mail: yuyw@lzu.edu.cn

The floristic characteristics of woody plants in Anxi Nature Reserve, Gansu

Ding Qian-yi1,2, Kong Yang-yun1, Pu Xun3, Yu Ying-wen1

(1.State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China；2.Plant Function Genomic Group, Key Laboratory of Tropical Plant Resources and Sustainable Use, Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, Chinese Academy of Science, Kunming 650223, China；3.College of Life Science, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China)

Abstract:The exploration of the floristic geographical characteristics of woody plants in Anxi Nature Reserve will provide some scientific basis for the protection and utilization of woody plants resources in this area. In the present study, the woody plants species composition, floristic geographical characteristics and endemic species distribution in Anxi National Nature Reservation were analyzed combining the related documents, web data and the field investigation. The results showed that the woody plants species in the study area were very rich, where had 120 species of woody plants belongs to 47 genera in 21 families. There were 5 species of gymnosperms belonged to 2 genera in 2 families and 115 species of angiosperms belonged to 45 genera in 19 families; 7 species of arbor belongs to 4 genera in 3 families, 55 species of shrub belonged to 19 genera in 14 families. The floristic geographical composition of this area was complex which had 5 distributional types and 2 subtypes in the family level, 9 distributional types and 4 subtypes in the genera level, and 33 species of Chinese endemic species of woody plants. Woody plant in Anxi National Nature Reservation had an ancient origin, with some obvious the temperate component and the Mediterranean Sea component, which had a contact with the pantropic component. The woody plants in this area reflected the Mediterranean characteristics more obviously, while the herbaceous plants reflected the cosmopolitan characteristics and temperate characteristics more obvious.

Key words:Anxi Nature Reservation; woody plant; flora analysis; the composition of family/genus; endemic species

丁謙誼,孔楊云,蒲訓,于應文.安西自然保護區(qū)木本植物區(qū)系特征.草業(yè)科學,2016,33(3)：400-407.

Ding Q Y,Kong Y Y,Pu X,Yu Y W.The floristic characteristics of woody plants in Anxi Nature Reserve，Gansu.Pratacultural Science，2016,33(3)：400-407.

第一作者：丁謙誼(1993-)，女，浙江臺州人，在讀本科生，主要從事植物資源學研究。E-mail:angelqianyi@sina.com