天全縣光葉蕨人工種群適宜生境地選擇

余凌帆，何 讓，楊 梅，文智猷，吳世磊

(1.四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川成都 610081;2.天全縣林業(yè)局，四川天全 625500)

光葉蕨(Cystoathyrium chinensis Ching)為蹄蓋蕨科(Athyriaceae)、光葉蕨屬(Cystoathyrium)植物。多年生草本，披針葉，葉密生，葉柄短。孢子囊群圓形，每裂葉片一枚。屬國(guó)家Ⅰ級(jí)重點(diǎn)野生保護(hù)植物，瀕危物種?，F(xiàn)僅在四川天全縣二郎山團(tuán)牛坪發(fā)現(xiàn)。由于以往森林采伐和人類活動(dòng)等原因，導(dǎo)致光葉蕨生長(zhǎng)的環(huán)境條件被破壞。加之，2013年4.20蘆山地震造成的山體破壞，現(xiàn)該物種僅極少數(shù)存于溪溝邊的灌叢下，對(duì)其拯救保護(hù)迫在眉睫?，F(xiàn)有資源數(shù)量極少，分布區(qū)非常狹窄，這給光葉蕨人工種群的擴(kuò)育工作帶來(lái)了不小的難度:一方面由于原材料少，導(dǎo)致人工培育出的幼苗數(shù)量少，不能進(jìn)行大面積大范圍移栽;另一方面由于原生境條件的特殊性，若在未進(jìn)行任何篩選的條件下，將其栽植在與原生境環(huán)境條件差異較大的區(qū)域，很難保證其生存。為保證人工培育出的光葉蕨苗木能在野外生存，開展與光葉蕨現(xiàn)有生長(zhǎng)環(huán)境一致的生境選擇尤為重要。

1 調(diào)查研究方法

1.1 調(diào)查地點(diǎn)和調(diào)查對(duì)象

生境調(diào)查比選地點(diǎn)位于整個(gè)天全縣。調(diào)查對(duì)象為光葉蕨現(xiàn)有分布區(qū)和光葉蕨適宜的生境條件地。

1.2 調(diào)查方法

首先對(duì)光葉蕨原生境環(huán)境條件作詳細(xì)調(diào)查。植被調(diào)查采用常規(guī)的喬木層、灌木層、草本層垂直分層調(diào)查方法［1～3］;氣象因子如溫、濕度等，使用相關(guān)儀器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量;區(qū)域降雨量等查閱相關(guān)資料;土壤類型、土層厚度等信息現(xiàn)場(chǎng)觀察記錄;土壤理化性質(zhì)通過(guò)采集土樣，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)量理化性質(zhì)。由此得出光葉蕨原生長(zhǎng)區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)。根據(jù)與原生長(zhǎng)環(huán)境相似度，在天全縣境內(nèi)實(shí)施普選，初步篩選出相似度不低于0.6的20個(gè)地點(diǎn)作為生境比選候選點(diǎn)。因原光葉蕨生長(zhǎng)點(diǎn)主要分布在面積約為300 m2的區(qū)域，候選生境比選點(diǎn)的調(diào)查范圍擴(kuò)大至500 m2。

采用與原生境相同的調(diào)查方法，對(duì)20個(gè)初選比選點(diǎn)的生境現(xiàn)狀作進(jìn)一步詳細(xì)調(diào)查，再結(jié)合原生境調(diào)查結(jié)果，梳理出一套比選生境因子，邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家，對(duì)各比選因子進(jìn)行權(quán)重分配和各因子評(píng)分，最后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1.3 調(diào)查內(nèi)容

根據(jù)調(diào)查出原生境內(nèi)的植被、地形、氣候、土壤因子，結(jié)合對(duì)植物生態(tài)習(xí)性、資源分布等有影響的環(huán)境因素，確定出植被、地形、氣候、土壤四大要素，再將各大要素分解成若干個(gè)最具代表性的分因子，按照從屬關(guān)系自上而下分組形成有序的樹形層次結(jié)構(gòu)［4］。對(duì)各項(xiàng)因子作詳細(xì)調(diào)查記錄，具體詳見表1。

表1 比選因子分類表

1.4 比選因子及權(quán)重分配

根據(jù)實(shí)地調(diào)查的光葉蕨資源分布及生態(tài)環(huán)境條件狀況，邀請(qǐng)生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、野生動(dòng)植物保護(hù)學(xué)、土壤學(xué)等各領(lǐng)域?qū)＜夜餐懻摲治?，篩選出比選生境因子，進(jìn)行權(quán)重分配，確定權(quán)重值(W)。

采用層次分析法［4、5］，結(jié)合專家打分法確定權(quán)重值:首先對(duì)各大類影響因子進(jìn)行權(quán)重分配，再為各小類比選因子進(jìn)行權(quán)重打分，在權(quán)重值確定方面，邀請(qǐng)專家討論決定，主要方法為對(duì)給定的一個(gè)指標(biāo)體系，由專家根據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)按照指標(biāo)的主觀重要程度直接給出其權(quán)重值［6、7］。

1.5 比選因子的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

構(gòu)建各個(gè)比選因子的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)各因子的權(quán)重分配，由專家為各個(gè)比選因子評(píng)分，采用十分制;各個(gè)比選因子得分(G)與權(quán)重(W)的乘積的和即得該生境的綜合得分(T)。

計(jì)算公式如下:

T=G1*W2+G2*W2+G3*W3+……Gn*Wn

對(duì)原生境每一項(xiàng)比選因子評(píng)分為10分，綜合得分也為10分。各比選因子得分越高，與原生境越接相似，越適宜光葉蕨生存。根據(jù)生境因子權(quán)重分配結(jié)果，并參照原生境調(diào)查結(jié)果，確定具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)［8］，詳見表 2。

2 結(jié)果與分析

2.1 光葉蕨原生境現(xiàn)狀

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，并參考陳金發(fā)、朱大海等［9-10］的研究成果發(fā)現(xiàn)，光葉蕨位于溪溝兩側(cè)的石壁上，群落面積約 30 m2，地理坐標(biāo)為東經(jīng) 102°17′40″，北緯29°53′00″，海拔2 390 m。對(duì)光葉蕨生境內(nèi)各項(xiàng)因子 作詳細(xì)調(diào)查，具體結(jié)果見表3。

表2 比選因子評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

表3 光葉蕨原生境情況調(diào)查記錄表

2.2 比選因子及權(quán)重

參照原生境調(diào)查結(jié)果和相關(guān)生境研究文獻(xiàn)［11～14］，并結(jié)合各專家對(duì)生境因子權(quán)重分配的主觀意見，最終確定出一系列比選因子，再對(duì)各項(xiàng)比選因子進(jìn)行權(quán)重分配，具體結(jié)果見表4。

表4 光葉蕨原生境比選因子權(quán)重分配及評(píng)分表

由表4可知，境內(nèi)各要素的權(quán)重由高到低依次為氣候因子，植被因子，地形因子，土壤因子，所占權(quán)重分別為0.31，0.28，0.22和0.19，權(quán)重分配最大為氣候因子，最小為土壤因子，兩者相差0.12，可見在四大要素中，該區(qū)域內(nèi)特殊的氣候條件對(duì)光葉蕨的生態(tài)習(xí)性和分布起最重要的作用。各要素之間并不獨(dú)立，彼此之間相互影響、共同作用構(gòu)成光葉蕨羨現(xiàn)有的生長(zhǎng)分布環(huán)境——如氣候因素影響植被分布，而植被的郁閉度和蓋度反過(guò)來(lái)會(huì)影響光照等氣候條件。從各項(xiàng)分因子的權(quán)重分配結(jié)果可以看出，其權(quán)重分配不盡相同，表明各比選因子在構(gòu)成所屬要素上發(fā)揮的作用程度有所差異，其中構(gòu)成氣候要素的照度和濕度兩者權(quán)重差異最大，濕度所占權(quán)重分配高達(dá)0.18，兩者相差0.05，說(shuō)明濕度對(duì)光葉蕨生境條件的影響大于光照強(qiáng)度。

2.3 比選生境調(diào)查結(jié)果

調(diào)查的20個(gè)比選生境多位于密林區(qū)，溝谷旁，這些區(qū)域海拔在1 900 m～2 700 m范圍之間，區(qū)內(nèi)植物生長(zhǎng)繁茂，種類資源豐富。

20個(gè)比選生境中，有15個(gè)位于天全縣二郎山鴛鴦巖至團(tuán)牛坪之間的區(qū)域內(nèi)，5個(gè)位于喇叭河保護(hù)區(qū)的林區(qū)內(nèi)，這是因?yàn)槟壳鞍l(fā)現(xiàn)的光葉蕨生長(zhǎng)在二郎上的團(tuán)牛坪處，區(qū)內(nèi)生境條件與之相近的區(qū)域較多，相似生境容易判定，而喇叭河自然保護(hù)區(qū)距離二郎山較近，氣候差別小，物種豐富，種類和植被類型與二郎山的分布情況相似，與光葉蕨原生境相似的生境也較多。

2.4 比選結(jié)果

2.4.1 綜合得分

通過(guò)對(duì)20個(gè)比選生境的調(diào)查，對(duì)各項(xiàng)比選因子進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)均以原生境相應(yīng)的各項(xiàng)因子為參照，相似度越高，則分?jǐn)?shù)越高。各比選生境綜合評(píng)分及生境評(píng)價(jià)見表5。

表5 相似生境綜合評(píng)分統(tǒng)計(jì)表

2.4.2 最適宜生境

通過(guò)綜合評(píng)分結(jié)果(表5)分析，綜合評(píng)分排名越接近滿分(10分)者，即為最適宜生境。經(jīng)本次比選分析得出結(jié)論:綜合分?jǐn)?shù)在8分以上的5個(gè)生境與原生境條件最吻合，將其判定為最適宜生境，分別為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)和18號(hào)。5個(gè)處生境的各項(xiàng)比選因子條件與原生境相似度高，大多能達(dá)到原生境條件。各類因子與原生境的相似度多在80%～95%之間，物種、植被類型、濕度、地形特征等大部分比選因子均基本符合原生境條件，僅個(gè)別因子如土壤、坡位、溫度等略有差異，須經(jīng)過(guò)必要的人工改善措施，方可進(jìn)行光葉蕨人工繁育工作。

5個(gè)最適生境中，4個(gè)處位于天全縣二郎山上鴛鴦巖至木業(yè)棚之間的區(qū)域，1處位于喇叭河境內(nèi)，海拔多在1 800 m～2 400 m范圍，其中1號(hào)和2號(hào)兩處生境位于二郎山木葉棚境內(nèi)，海拔約2 400 m，最適宜面積分別為80 m2和50 m2;3號(hào)和4號(hào)兩處生境位于龍膽溪境內(nèi)，海拔約2 100 m，最適宜面積分別為100 m2和80 m2;18號(hào)生境位于喇叭河官坊溝境內(nèi)，海拔2 100 m，最適宜面積為50 m2。5處生境地形為近溪溝兩側(cè)巖壁或塊狀石壁結(jié)構(gòu)，濕度達(dá)80%以上，喬木郁閉度和灌木蓋度多達(dá)0.85以上，光照強(qiáng)度范圍為4 500 lx～5 000 lx，表層土壤多為腐殖土，有機(jī)營(yíng)養(yǎng)豐富且pH值偏酸性，草本層草本層植物種類為冷水花、樓梯草、球莖虎耳草、掌葉鐵線蕨、革葉耳蕨等。

2.4.3 較適宜生境

7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、11號(hào)、14號(hào)和17號(hào)6個(gè)比選生境的部分比選因子與原生境條件較吻合，屬于較適宜生境，欲達(dá)到較高的符合度，須實(shí)施多項(xiàng)人工改善修復(fù)措施。

6個(gè)較適宜生境中，5個(gè)位于二郎山區(qū)域，其余1個(gè)位于喇叭河區(qū)域，海拔在2 500 m～2 700 m范圍，其中7號(hào)、8號(hào)和9號(hào)3個(gè)生境位于團(tuán)牛坪光葉蕨原生境點(diǎn)附近，海拔約2 600 m，適宜面積分別為25 m2、48 m2和35 m2;11號(hào)生境位于龍膽溪境內(nèi)，海拔2 500 m，適宜面積為31 m2;14號(hào)生境位于鴛鴦巖附近，海拔2 600 m，適宜面積為56 m2;最后一個(gè)較適宜生境為17號(hào)生境，位于喇叭河磨坊溝，海拔2 600 m，適宜面積35 m2。6個(gè)較適宜生境多在溪溝兩邊，比選因子各有差異，與原生境相比，僅部分比選因子相似度較高。

2.4.4 不適宜生境

5號(hào)、6號(hào)、10號(hào)、12號(hào)、13號(hào)、15號(hào)、16號(hào)、19號(hào)、20號(hào)9處比選生境與原生境條件符合度較低，即使采用人工措施也很難達(dá)到光葉蕨原生境條件的基本要求，不宜作為光葉蕨人工繁殖區(qū)域的備選對(duì)象。

3 討論

3.1 存在問(wèn)題

3.1.1 野外調(diào)查工作本身的局限性

天全縣光葉蕨生境調(diào)查比選工作開展的范圍比較窄，野外調(diào)查僅局限于天全縣境內(nèi)，調(diào)查的光葉蕨分布面積較小，加之原生境僅有一處，比選所參考的數(shù)據(jù)資料只能依據(jù)唯一的原生境現(xiàn)狀條件，整個(gè)比選工作具有較大的局限性。比選所得出的光葉蕨適宜生境主要影響因子為氣候因子，其次為植被因子和地形因子，由于調(diào)查范圍的局限性，是否還存在其他影響因子，尚須通過(guò)擴(kuò)大調(diào)查范圍，進(jìn)一步進(jìn)行確定。

3.1.2 原生境的適宜性尚不明確

在調(diào)查比選過(guò)程中，為便于比較，原生境各項(xiàng)因子和綜合評(píng)分均為滿分10分，但這并不代表每一項(xiàng)比選因子均達(dá)到了光葉蕨最適的生長(zhǎng)條件，相反，其中一些比選因子現(xiàn)狀條件惡劣，甚至可能是導(dǎo)致光葉蕨瀕危的原因之一——如草本層的物種以掌葉鐵線蕨、樓梯草、冷水花等雜蕨類或雜草類占優(yōu)勢(shì)，目標(biāo)種光葉蕨分布稀少，這表明光葉蕨在生境內(nèi)的種間競(jìng)爭(zhēng)能力差，生存能力弱。原生境條件是否最適宜光葉蕨生長(zhǎng)，還有待進(jìn)一步研究確認(rèn)。

3.1.3 光葉蕨的致危原因尚未完全弄清

導(dǎo)致光葉蕨瀕危的原因主要表現(xiàn)在其自身生物學(xué)特點(diǎn)以及外因?qū)е律硱夯确矫妫?5］，而由于光葉蕨分布區(qū)域的唯一性，加之某些生境條件的惡化，是否存在其它瀕危原因，尚未完全弄清，這給調(diào)查比選工作帶來(lái)一定的難度。對(duì)于比選得出的適宜生境，其適宜性仍需進(jìn)一步證明。下一步工作即為通過(guò)人工培育出光葉蕨幼苗，并將其栽植到這些適宜生境，通過(guò)長(zhǎng)期觀察實(shí)踐來(lái)判斷這些生境是否適宜光葉蕨生長(zhǎng)，根據(jù)人工種群擴(kuò)散的成果，再結(jié)合光葉蕨原生境條件、瀕危原因等分析，得出關(guān)于光葉蕨適生生境條件準(zhǔn)確可靠的結(jié)論，從而更好地保護(hù)瀕危種現(xiàn)有資源并有效地?cái)U(kuò)大資源分布。

3.2 建議

評(píng)選出的5處最適宜生境，與原生境相比，均存在一定的差異，均需要經(jīng)過(guò)一定的人工改善處理，在生境原有條件的基礎(chǔ)上，通過(guò)整地覆土、修筑堡坎等改良修復(fù)措施營(yíng)造出適宜的生長(zhǎng)環(huán)境［16～19］。結(jié)合光葉蕨資源現(xiàn)狀，提出如下建議:

3.2.1 生態(tài)護(hù)坡與植苗造林

區(qū)域內(nèi)生態(tài)脆弱，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，調(diào)查途中發(fā)現(xiàn)多處滑坡和垮方，造成植被破壞，對(duì)生境破損嚴(yán)重。

對(duì)區(qū)內(nèi)可能會(huì)發(fā)生滑坡、泥石流等災(zāi)害的脆弱區(qū)域，及時(shí)采用生態(tài)護(hù)坡加以防護(hù)和加固。生態(tài)護(hù)坡設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注重與生態(tài)過(guò)程相協(xié)調(diào)，以尊重物種多樣性、減少對(duì)資源的剝奪、有助于改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的健康等為原則，盡量使其對(duì)環(huán)境的破壞影響達(dá)到最?。?0］。

對(duì)已出現(xiàn)的滑坡體、崩塌體、落石損毀林地等受損區(qū)域，可采用人工植苗造林措施進(jìn)行修復(fù)，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼卮胧┖?，選取當(dāng)?shù)剡m生的優(yōu)勢(shì)植被進(jìn)行栽植，植被恢復(fù)應(yīng)以喬灌草相結(jié)合，綜合搭配，使其盡可能與周邊環(huán)境融合自然，和諧一體。

3.2.2 限制人為活動(dòng)

農(nóng)民們?cè)诙缮缴洗竺娣e種植經(jīng)濟(jì)作物如山葵等，種植、管護(hù)、收割等人為活動(dòng)較為頻繁，對(duì)區(qū)內(nèi)生境破壞較大。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)光葉蕨原生境和多個(gè)比選生境區(qū)域內(nèi)均有山葵種植，調(diào)查途中在一些比選生境現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)人們正在進(jìn)行砍伐整地，欲將山葵種植到這些區(qū)域。

種植等人為活動(dòng)直接對(duì)生境造成了砍伐破壞，若光葉蕨被移栽到這些區(qū)域，頻繁的人為活動(dòng)不僅對(duì)管理養(yǎng)護(hù)工作增加難度，對(duì)光葉蕨正常生長(zhǎng)發(fā)育也存在一定的威脅影響［21］。應(yīng)限制或杜絕此類人為活動(dòng)。

3.2.3 搭建生態(tài)圍欄

圍繞生境適宜點(diǎn)搭建生物圍欄，減少人為禽畜等的外來(lái)干擾，對(duì)區(qū)域內(nèi)環(huán)境起到一定的保護(hù)作用。圍欄材料應(yīng)盡量選用生態(tài)型材料，如選取當(dāng)?shù)爻Ｒ妴坦嗄镜闹Ω珊椭窀偷?，也可利用活的植物體建植成墻狀永久性圍欄，即形成“有生命的圍欄”［22］。

3.2.4 補(bǔ)充光葉蕨資源調(diào)查

現(xiàn)有光葉蕨資源僅分布于溪溝兩邊低矮的巖石壁上，巖壁上部為難以攀附的密林灌叢。有人認(rèn)為可能是上部的光葉蕨孢子掉落傳播到此處，形成了這一小塊的光葉蕨極小種群，因此建議以溪溝兩邊原生境點(diǎn)上部的密林灌叢區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)對(duì)象，再對(duì)光葉蕨資源作一次詳細(xì)的補(bǔ)充調(diào)查，以期能發(fā)現(xiàn)更多的光葉蕨極小種群。

3.2.5 以分株繁殖技術(shù)為主

光葉蕨植株數(shù)量稀少，能育葉少，且能育葉上著生的孢子數(shù)量也很少，采用組織培養(yǎng)和孢子繁殖的材料有限。而光葉蕨多為叢生，平均為2株叢生，最多有6株叢生，建議以分株繁殖為主要方式進(jìn)行人工繁殖，繁殖地點(diǎn)以原生境點(diǎn)附近的相似生境為宜。此外，分株繁殖還應(yīng)選擇適宜的時(shí)間，這種方式具有存活率高和成苗快的優(yōu)點(diǎn)［23］。

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