天山東部木本植物區(qū)系分析

王志芳，尹林克，陳艷鋒，蔣 靖

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學，新疆烏魯木齊 830052；2.中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆烏魯木齊 830011；3.中國科學院大學，北京 100049)

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天山東部木本植物區(qū)系分析

王志芳1，尹林克2*，陳艷鋒2，3，蔣 靖1

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學，新疆烏魯木齊 830052；2.中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆烏魯木齊 830011；3.中國科學院大學，北京 100049)

摘要[目的]明確天山東部木本植物區(qū)系成分。[方法]通過實地調(diào)查和查閱參考文獻分析天山東部木本植物區(qū)系科、屬的組成和地理成分。[結(jié)果]天山東部共有木本植物31科57屬145種。天山東部木本植物區(qū)系成分以世界分布科為主，共13科，占總科數(shù)41.94%，所占比例較高，說明該區(qū)域在地理成分組成方面具有強烈的過渡性。屬的分布類型以北溫帶分布為主，占總屬數(shù)29.82%。單屬科21科，寡種科7科，這種現(xiàn)象與天山獨特的生態(tài)地理有關(guān)，表明該研究區(qū)木本植物區(qū)系具有復雜性。[結(jié)論]研究結(jié)果為天山東部木本植物分布區(qū)類型和資源的保護提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞天山東部；木本植物；植物區(qū)系；分布區(qū)類型

植物區(qū)系是某一地區(qū)，或者某一時期，某一分類群，某類植被等所有植物種類的總稱[1]。植物區(qū)系是自然形成物，它是植物界在一定自然地理環(huán)境，特別是自然歷史條件綜合作用下長期發(fā)展演化的結(jié)果。天山山脈是亞洲內(nèi)陸中部的著名山系，世界干旱區(qū)域的多雨山地之一[2]。在我國境內(nèi)，緯向橫亙于新疆維吾爾自治區(qū)中部，天山的自然地理在歷史上幾經(jīng)變遷，不同的植物區(qū)系互相交融，致使天山的植物區(qū)系變得復雜、多樣。天山是森林、草原資源的集中地，在地球科學、生物與生態(tài)學和景觀美學方面具有獨特價值。

天山東部區(qū)域是新疆天山北弧的東延部分，山系狹隘，受地質(zhì)構(gòu)造控制，地勢東南高西北低，形成了水氣入侵的天然缺口，造就了典型的溫帶大陸性干旱氣候[3]。已有學者對新疆植物區(qū)系[4-8]和天山局部地區(qū)的植物區(qū)系[9-14]進行了研究，但關(guān)于該地區(qū)木本植物區(qū)系的研究鮮見報道。為此，筆者通過實地調(diào)查和查閱參考文獻對該地區(qū)的植物區(qū)系進行了初步研究，分析了該地區(qū)木本植物科屬種的區(qū)系類型，以期為該區(qū)域木本植物分布區(qū)類型和資源的保護提供理論依據(jù)。

1研究區(qū)概況與方法

1.1研究區(qū)概況研究區(qū)位于新疆天山東部，行政單元包括哈密市(天山東段南麓)、巴里坤哈薩克自治縣(天山東段與東準噶爾斷塊山系之間)、伊吾縣(天山東段北麓)，地理坐標96°23′～ 91°06′ E，40°52′～45°05′ N。區(qū)域總面積約13萬km2，其中高山占總面積的4.50%，沙漠占1.50%，平原戈壁占27.90%，未被利用的戈壁、沙漠、高山約占總面積的70.65%。天山南北坡植被類型差異明顯，南坡干燥少雨，晝夜溫差大，日照時間長，主要是荒漠、干旱山地草原植被。北坡降水多、較溫涼，主要是山地草甸草原、針葉林；年平均氣溫-2.5～5.0 ℃，年平均降水僅有202 mm[15]，屬典型的溫帶大陸性干旱氣候；土壤具有山地垂直地帶性，南坡以干旱的草甸草原土和草原土為主，北坡以黑鈣土、棕鈣土為主。

1.2研究方法

1.2.1調(diào)查方法。①采用知情人訪談、踏查、樣地調(diào)查、線路調(diào)查等方法，于2015年5～8月進行3次野外實地調(diào)查和標本采集。依據(jù)群落大小將標準地面積設在50～400 m2，記錄包括植物的種植類型、生境、經(jīng)緯度、海拔、坡向、土壤類型等，采集植物標本請專家鑒定。②查閱《新疆植物志》[16]、《新疆高等植物檢索表》[17]、《新疆樹木志》[18]等，結(jié)合實地調(diào)查數(shù)據(jù)，建立木本植物名錄。

1.2.2布區(qū)類型統(tǒng)計。結(jié)合木本植物名錄，查閱吳征鎰等的《中國被子植物科屬綜述》[19]、《中國種子植物區(qū)系地理》[20]和《中國種子植物屬的分布區(qū)類型》[21]，王荷生的《植物區(qū)系地理》[1]等文獻統(tǒng)計天山東部木本植物科、屬、種的分布區(qū)類型。

2結(jié)果與分析

2.1天山東部木本植物的組成由表1可知，該區(qū)域共有野生木本植物31科57屬145種(變種)，其中裸子植物3科4屬11種；被子植物28科53屬134種(變種)。研究區(qū)內(nèi)植物科、屬、種分別占新疆木本植物科、屬、種[22]的83.78%、54.29%、33.33%。

含5屬及以上的科有3科，分別是藜科(8屬)、豆科(7屬)和薔薇科(5屬)，共計20屬，占研究區(qū)域植物總屬數(shù)的35.08%。2～4屬的科有7科，分別是菊科(3屬)、檉柳科(3屬)、楊柳科(2屬)、虎耳草科(2屬)、蓼科(2屬)、唇形科(2屬)和松科(2屬)，占總屬數(shù)的28.07%。有1屬的科共計21科，占總屬數(shù)的36.84%。

種數(shù)大于10種的科有藜科(17種)、豆科(22種)、薔薇科(14種)、檉柳科(11種)和楊柳科(12種)，共計5科76種，占研究區(qū)域植物總種數(shù)的52.41%。種數(shù)在6～10的有蓼科(7種)、毛茛科(6種)和麻黃科(6種)，共計3科19種，占總種數(shù)的13.10%。種數(shù)在2～5的共計16科45種，占總種數(shù)的31.03%。含1種的科共計7科7種，占總種數(shù)的4.83%。

2.2分布區(qū)類型

2.2.1科的分布區(qū)類型。在植物區(qū)系分類中科是最大的自然單元，各科之間有區(qū)別他科的十分明顯的結(jié)構(gòu)特征，且一定的氣候條件使植物科分布有受遺傳控制對不同氣候的忍耐力，這表明它們可能有共同的起源，所以具有比較穩(wěn)定的分布區(qū)[1]。

根據(jù)吳征鎰等[19]對世界種子植物科的綜述，統(tǒng)計天山東部木本植物31科劃分為6個分布區(qū)類型(表2)。

(1)世界分布科：松科、柏科、蓼科、藜科、十字花科、薔薇科、豆科、菊科、 唇形科、旋花科、茄科、杜鵑花科、毛茛科。指在世界各大洲幾乎都有分布的科。

(2)泛熱帶分布科：蘿摩科。指廣泛分布于美洲、非洲至馬達加斯加、亞洲至澳大利亞等熱帶地區(qū)的科。

(3)熱帶至亞熱帶分布科：夾竹挑科、馬鞭草科。指分布在熱帶至亞熱帶范圍內(nèi)的科。

(4)熱帶亞洲至溫帶分布科：麻黃科、榆科、裸果木科、旋花科、茄科。指分布于印度—馬來西亞(舊大陸熱帶)至歐洲、亞洲溫帶的科。

(5)亞熱帶至溫帶分布科：楊柳科。指分布于亞熱帶至歐洲、亞洲和北美洲溫帶地區(qū)的科。

(6)溫帶分布科：胡桃科、樺木科、毛茛科、小檗科、虎耳草科、蒺藜科、檉柳科、胡頹子科、忍冬科。指廣泛分布于歐洲、亞洲、北美洲中高緯度的溫帶地區(qū)的科。

2.2.2屬的分布區(qū)類型。王荷生認為屬是最重要且最能說明問題的，因為屬的大小在分類學和地理學上不如科大，屬的分布區(qū)是其組成種的分布區(qū)的總和，以“屬”作為劃分植物區(qū)系地區(qū)的標志或依據(jù)[1]。

表2研究區(qū)木本植物科的分布區(qū)類型

Table 2The areal-types of the woody plants families in the study area

根據(jù)吳征鎰對中國種子植物屬的分布區(qū)類型[21]，統(tǒng)計天山東部木本植物的53屬分劃為8個分布類型和4個變型(表3)。其中，北溫帶分布有17屬，占總屬數(shù)的29.82%，地中海、西亞、至中亞分布有14屬，占24.56%。

(1)世界分布：黃耆屬(Astragalus)、豬毛菜屬(Salsola)、鐵線蓮屬(Clematis)、旋花屬(Convolvulus)等。

(2)泛熱帶分布：麻黃屬(Ephedra)、山柑屬(Capparis)、蒺藜屬(Tribulus)等。

(3)北溫帶分布及其變型：楊屬(Populus)、柳屬(Salix)、樺木屬(Betula)、小檗屬(Berberis)、栒子屬(Cotoneaster)、薔薇屬(Rosa)、巖黃芪屬(Hedysarum)、棘豆屬(Oxytropis)、忍冬屬(Lonicera)等。

(4)舊世界溫帶分布：木蓼屬(Atraphaxis)、檉柳屬(Tamarix)、水柏枝屬(Myricaria)等。

(5)溫帶亞洲分布：錦雞兒屬(Caragana)、亞菊屬(Ajaia)。

(6)地中海、西亞、至中亞分布及其變型：沙拐棗屬(Calligonum)、假木賊屬(Anabasis)、駝絨藜屬(Certoides)、鹽節(jié)木屬(Halocnemum)、梭梭屬(Haloxylon)、鹽爪爪屬(Kalidium)、駱駝刺屬(Alhagi)、霸王屬(Zygophyllum)、琵琶柴屬(Reaumuria)、白刺屬(Nitraria)等。

(7)中亞分布：戈壁藜屬(Iljinia)、紫苑木屬(Asterothamnus)。

(8)東亞分布：蕕屬(Caryopteris)。

2.3特有成分研究區(qū)域內(nèi)無中國特有屬[23]，特有屬貧乏的重要原因是由于中國特有屬均以云南或西南諸省為分布中心，向東北、東、西北方向輻射并逐漸減少，且主要分布于秦嶺—山東以南的亞熱帶和熱帶地區(qū)[24]。

我國特有植物7種，分別是灌木紫菀木(Asterothamnusfruticosus)、木本豬毛菜(Salsolaarbuscula)、天山豬毛菜(Salsolajounatovii)、小沙拐棗(Calligonumpumilum)、甘肅檉柳(Calligonumchinense)、唐古特白刺(Nitrariatangutorum)、哈密錦雞兒(Caraganahamiensi)。

3討論

獨特的自然地理環(huán)境造就了區(qū)域內(nèi)特殊的植物區(qū)系特征，天山東部是東西走向的活動帶，結(jié)構(gòu)類型屬于西北干旱型垂直帶結(jié)構(gòu)類型。在上新世期間，由于亞洲中部的造山運動，改變了天山植被的進一步演化和植被地帶的分化[2]。研究區(qū)內(nèi)共有木本植物31科57屬145種(變種)，其中裸子植物3科4屬11種；被子植物28科53屬134種(變種)?？频姆植碱愋椭惺澜绶植加?3科，占總科數(shù)的41.94%，溫帶分布有9科，占總科數(shù)的29.03%，熱帶成分占有比例較低，與研究區(qū)域的氣候帶分布相一致。

屬的分布類型中北溫帶分布有17屬，占總屬數(shù)的29.82%，地中海、西亞、至中亞分布有14屬，占24.56%，溫帶成分占優(yōu)勢，該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境干旱。與新疆中天山野生植物區(qū)系[12]相比，該研究區(qū)植物種類相對貧乏，這與該區(qū)的干旱型垂直帶結(jié)構(gòu)類型和溫帶大陸性干旱氣候有很大關(guān)系。

張海燕等[11]分析了東天山喀爾力克山北坡—淖毛湖植物區(qū)系，他們認為區(qū)域內(nèi)多年生草本在全部植物中占多數(shù)，物種形成是年輕的進化類型。然而他們把草本和木本植物結(jié)合在一起分析，并未著重分析木本植物的區(qū)系特征。該研究分析了天山東部木本植物區(qū)系，結(jié)合崔大方等[22]對新疆木本植物區(qū)系的研究，為天山東部木本植物的研究提供了理論依據(jù)。

4結(jié)論

(1)天山東部區(qū)域共有木本植物31科57屬145種(變種)，其中藜科、豆科、薔薇科和楊柳科，共計76種，占研究區(qū)域植物總種數(shù)的52.41%，優(yōu)勢科非常明顯。藜科、豆科和薔薇科都是世界分布科，只有生態(tài)幅度大的植物才能在嚴酷的環(huán)境下長久生存，世界分布科在該區(qū)占優(yōu)勢，說明該區(qū)嚴酷的環(huán)境因素。

(2)屬的分布類型以北溫帶分布為主，有17屬，占總屬數(shù)29.82%，這與該地區(qū)溫帶大陸性干旱氣候相符合，說明該區(qū)域植物的旱生性質(zhì)。旱生植物區(qū)系年齡較山地的中生區(qū)系和高山區(qū)系為古老，反映了該植物區(qū)系的性質(zhì)是既古老又年輕。

(3)研究區(qū)內(nèi)有1屬的科共計21科21屬，占總屬數(shù)的36.84%。含1種的科總計7科7種，分別占總科數(shù)的22.58%、總種數(shù)的4.83%，單屬科和單屬或寡種屬的比例較高，該現(xiàn)象在我國其他地區(qū)植物區(qū)系中很少見，這與天山東部的緯度和水熱條件有關(guān)。

(4)研究區(qū)植物區(qū)系中缺乏中國特有屬，中國特有種7種，占研究區(qū)域內(nèi)總種數(shù)的4.83%，特有成分在該研究區(qū)域占有比例較低。

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Analysis on the Woody Flora in Eastern Tianshan Mountains

WANG Zhi-fang1, YIN Lin-ke2*, CHEN Yan-feng2,3et al

(1. Xinjiang Agricultural University, Urumqi, Xinjiang 830052; 2. Xinjiang Institute of Ecology and Geography, Chinese Academy of Sciences, Urumqi, Xinjiang 830011; 3.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049)

Key wordsEastern Tianshan Mountains; Woody plants; Flora; Areal-types

Abstract[Objective] The aim was to determine woody plants flora in Eastern Tianshan Mountains. [Method] Through field investigation and literature reviewing, families, genera and geographical elements of woody plants in Eastern Tianshan Mountain was analyzed. [Result] The results showed that there were 145 species belonging to 31 families and 57 genera of woody plants in Eastern Tianshan Mountain, 13 families in the world distribution, accounting for 41.94% of the total, which reflected a high ratio and had a strong transition in the areal-types composition. The main geographical composition of these genera was the north temperate, and they accounted for 29.82% of the total. Among the composition, there was 21 families of one-seeded genera and 7 families of depauperate genera, this phenomenon was related to the unique ecological geography of the Tianshan Mountains and indicated a complexity of flora in the study area. [Conclusion] The results provide theoretical basis for areal-types of woody plants and resource protection in Eastern Tianshan Mountains.

基金項目新疆維吾爾自治區(qū)林業(yè)廳項目(新林計字[2015]208號)。

作者簡介王志芳(1989- )，女，河南商丘人，碩士研究生，研究方向：園林植物和觀賞園藝。*通訊作者，研究員，從事荒漠植物種質(zhì)資源多樣性保護研究。

收稿日期2016-02-07

中圖分類號S 184

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)07-011-03