天津地區(qū)高等植物統(tǒng)計(jì)與天津自然博物館館藏天津植物分析

李三青，高 凱，李 勇

(天津自然博物館，天津 300201)

天津自然博物館始建于1914年，館藏包括大量動(dòng)物、植物和古生物標(biāo)本，其中植物標(biāo)本9萬余件。其中包括天津地區(qū)植物標(biāo)本6 300余件，采集地遍布天津各個(gè)地區(qū)。2004年出版的《天津植物志》所記錄的種類大部分基于該館多年的收藏，可以說天津自然博物館是天津植物的自然資源庫(kù)。目前，該館館藏標(biāo)本中有一批《天津植物志》及其他相關(guān)文獻(xiàn)并未記錄的植物，同時(shí)在《天津植物志》已記錄的植物中尚存一批該館未收集到的標(biāo)本。綜述了天津地區(qū)植物研究概況，結(jié)合《天津植物志》《天津八仙山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生物多樣性考察》和《天津水生維管束植物》等重要研究成果，對(duì)天津自然博物館館藏的天津植物標(biāo)本進(jìn)行整理核對(duì)和統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，館藏天津植物標(biāo)本總計(jì)6 348件，隸屬于4門150科621屬1156種(含種下等級(jí))。其中，天津地區(qū)未記錄過的植物種類(該館收藏)總計(jì)62科128屬149種，以往有記錄但該館沒有收藏的植物有572種(包括263種栽培種)。該研究增加天津地區(qū)植物種類，為天津地區(qū)植物區(qū)系及多樣性分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時(shí)，進(jìn)一步完善了天津自然博物館這一“天津植物自然資源庫(kù)”，也為該館今后在天津地區(qū)的采集和收藏指明了方向。

1 天津市自然概況

天津市位于華北平原東北部，東臨渤海，北依燕山，介于116°43′～118°03′ E、38°34′～40°15′ N。全市地處海河流域的五河下梢，地勢(shì)低洼，土質(zhì)鹽堿，并在濱海地帶近海區(qū)域，土壤鹽分顯著上升，且形成廣闊灘涂。天津市地貌分為山地丘陵、平原、海岸帶和淺海四大類型，北部與燕山南側(cè)接壤之處為山地，薊州北部為低山丘陵；中、南部屬華北平原；東部瀕臨渤海灣屬海岸帶。陸上最高峰九山頂?shù)暮０螢? 078.5 m，最低處為濱海帶大沽口，海拔為零，整體海拔由北向南逐漸下降[1]?？傮w來看，天津市內(nèi)生境復(fù)雜，生物種類繁多，其中植物資源尤為豐富。由北往南依次劃分為落葉闊葉林、針闊葉混交林、針葉林、灌草叢、雜草草地、沙生植被、鹽生植被、沼澤植被和水生植被9種植被型[2]。

2 天津植物研究概況

劉家宜[2]從1957年開始就對(duì)天津各地的植物種類進(jìn)行全面、系統(tǒng)的野外調(diào)查。1976年完成《天津植物名錄》，共記錄天津市野生和常見栽培的蕨類植物、裸子植物和被子植物148科620屬1 141種(包括種下階元)。之后又不斷地完善和補(bǔ)充，1995年《天津植物名錄》正式出版，共記錄157科737屬1 477種，其中蕨類植物18科20屬35種；裸子植物7科11屬17種；被子植物132科706屬1 425種(均含種下階元)[3]。2004年《天津植物志》正式出版，該書共記錄苔蘚植物、蕨類植物、裸子植物和被子植物4門163科748屬1 365種6亞種127變種及18變型[2]。該書所記錄植物絕大部分基于天津自然博物館的收藏(劉家宜本人多年采集入藏)，可以說天津自然博物館所收藏的標(biāo)本是天津植物的自然資源庫(kù)。2006—2008年，天津自然博物館業(yè)務(wù)人員對(duì)天津八仙山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)生物資源進(jìn)行考察，于2009年出版《天津八仙山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生物多樣性考察》，其中記錄苔蘚植物22科37屬43種，維管植物98科309屬524種(其中蕨類植物12科13屬24種，裸子植物2科2屬2種，被子植物84科294屬498種)[4]。2009年，沙汀等[5]在《天津市種子植物區(qū)系成分分析》中記錄天津地區(qū)有種子植物140科720屬1 471種(包括種下階元)，其中裸子植物7科10屬16種，被子植物133科710屬1 455種(含栽培種)。隨后出版的《天津水生維管束植物》中記錄28科45屬75種(其中蕨類植物3科3屬4種，被子植物25科42屬71種)[6]。2014年，姜世平等主編《天津園林草本植物》[7]和《天津園林樹木》[8]，共記錄天津園林常用的草本植物52科149屬434種(含變種、栽培變種)以及園林樹木52科107屬270種(含變種、栽培變種)，鑒于這些種類均為栽培種，該研究未統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。2015年，叢明旸等[9]報(bào)道了12種天津新記錄植物。2017年，莫訓(xùn)強(qiáng)等[10]報(bào)道天津3種外來植物新紀(jì)錄。截止該研究前，據(jù)筆者統(tǒng)計(jì)，天津市已記錄高等植物種類為180科780屬1 608種(含種下階元、栽培種)。

3 館藏植物統(tǒng)計(jì)分析

3.1館藏植物來源與統(tǒng)計(jì)方法該研究數(shù)據(jù)均來自對(duì)現(xiàn)有天津植物分類學(xué)的文獻(xiàn)和天津自然博物館館藏植物標(biāo)本的整理。通過整理鑒定，已知館藏天津地區(qū)高等植物標(biāo)本共計(jì)6 348件，采集地遍布天津各地(圖1)。這些標(biāo)本主要分為2部分：一是北疆博物院(天津自然博物館前身)時(shí)期的收藏，共計(jì)622件，由法籍神甫黎桑(E.Licent)和俄籍自然科學(xué)家科茲洛夫(I.Kozlov)等于1914—1934年間采集，采集點(diǎn)主要分布于武清區(qū)楊村和北疆博物院植物園等地。二是解放后天津自然博物館的收藏，共計(jì)5 726件，由館內(nèi)植物學(xué)專業(yè)人員于1949年之后采集。采集工作主要分為3個(gè)階段：第1次大規(guī)模采集于1961年前后進(jìn)行，主要集中在薊州區(qū)(原薊縣)山區(qū)，采集植物標(biāo)本300余件；第2次于1973—1983年進(jìn)行，主要集中在市區(qū)及近郊，采集植物標(biāo)本4 300余件；第3次于2004—2008年進(jìn)行，主要是對(duì)薊州區(qū)八仙山自然保護(hù)區(qū)和天津主要濕地區(qū)域，采集植物標(biāo)本1 000余件。館內(nèi)藏品的鑒定工作由俄籍自然科學(xué)家科茲洛夫(I.Kozlov)、奧地利植物學(xué)家韓馬迪(Hand.-Mazzet.)以及我國(guó)植物學(xué)家劉家宜等共同完成。

文中分類系統(tǒng)以《天津植物志》[2]為準(zhǔn)，即蕨類植物門采用秦仁昌(1954)《中國(guó)蕨類植物分類系統(tǒng)》；裸子植門和被子植物門采用恩格勒和笛卡爾(Engler-Diels)1936年出版的《Syllabus der pflenzenfamilien》(第11版)。物種信息的核定以《中國(guó)植物志》(電子版http：//frps.eflora.cn/)[11]為準(zhǔn)，同時(shí)參考中國(guó)自然標(biāo)本館數(shù)據(jù)庫(kù)(http：//www.cfh.ac.cn/default.html)[12]和Species 2000(http：//www.catalogueoflife.org/col/search/all)[13]。

圖1 采集地點(diǎn)分布Fig.1 Sampling site distribution

珍稀瀕危植物界定依據(jù)參考《中國(guó)珍稀瀕危植物名錄(匯總)》[14][主要包括國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)植物第一批、第二批(討論稿)]；國(guó)際保護(hù)公約規(guī)定的保護(hù)物種；狹域分布的物種；孑遺種類；極小種群等)。

3.2館藏植物統(tǒng)計(jì)分析

3.2.1天津有文獻(xiàn)記錄的高等植物統(tǒng)計(jì)分析。依據(jù)已有文獻(xiàn)資料，對(duì)天津市已記錄高等植物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示天津植物共計(jì)180科780屬1 608種(含種下階元、栽培種)，其中苔蘚植物22科37屬43種，蕨類植物18科20屬38種，裸子植物7科10屬16種，被子植物133科718屬1 511種。

從圖2可以看出，在科級(jí)階元，被子植物占整個(gè)植物科的73.9%，其次是苔蘚植物12.2%，裸子植物3.9%，蕨類植物10.0%；在屬級(jí)階元和種級(jí)階元，被子植物均占91.0%以上，而苔蘚植物、蕨類植物和裸子植物都不到5.0%?？傮w來說，無論在科級(jí)階元、屬級(jí)階元還是種級(jí)階元，天津植物均以被子植物為主導(dǎo)，苔蘚、蕨類和裸子植物則非常少，這與整體自然分布的植物類群相一致。

圖2 天津已記錄植物分析Fig.2 Analysis of recorded plants in Tianjin Region

單從被子植物來看，存在很大差別，其中菊科種類最多為73屬154種，禾本科植物67屬109種；其次是豆科40屬95種、薔薇科21屬76種、百合科30屬65種，這3科植物均超過50種；介于20～50種的植物有莎草科、唇形科、十字花科等15科，介于10～20種的植物有莧科、楊柳科等20科，剩余的93科均為10種以下，而這93科植物占整個(gè)被子植物的22.0%。表明天津植物區(qū)系屬典型的北溫帶性質(zhì)，木本植物區(qū)系不發(fā)達(dá)，草本植物區(qū)系占據(jù)優(yōu)勢(shì)。這與天津山地面積較少、平原面積廣大、受人類長(zhǎng)期開發(fā)影響相關(guān)。

3.2.2館藏高等植物統(tǒng)計(jì)分析。經(jīng)過核查比對(duì)，天津自然博物館館藏的天津地區(qū)植物標(biāo)本共有1 156種(含種下等級(jí)、栽培種)，隸屬于150科621屬。其中苔蘚植物2科2屬2種，蕨類植物17科19屬34種，裸子植物6科9屬14種，被子植物125科591屬1 106種?？傮w來說，天津自然博物館館藏的苔蘚植物很少，而蕨類植物和裸子植物量和天津已記錄植物基本一致，就被子植物而言，各科所含種數(shù)差異較大，但同樣是以菊科、禾本科為主，其次是豆科、薔薇科和百合科。125科被子植物中，含10種以上的科共有30個(gè)，共計(jì)798種，雖然只占總科數(shù)的24.0%，但占總種數(shù)的72.1%；含2～9種的科有71個(gè)284種，占總科數(shù)的56.8%，但卻僅占總種數(shù)的25.7%；含1種的科為24個(gè)，占總科數(shù)的19.2%，僅占總種數(shù)的2.2%。

通過對(duì)比天津已記錄植物發(fā)現(xiàn)，館藏有但以前并未記錄的天津植物共149種，隸屬于62科128屬。天津有記錄但館內(nèi)無收藏的共計(jì)572種(包括栽培種263種)，其中野生種類共計(jì)309種，隸屬于80科216屬。

圖3 館藏天津植物與天津已記錄植物對(duì)比Fig.3 Comparation of recorded plants in Tianjin region and plants collected in Tianjin Natural History Museum

整體來看，在科級(jí)水平除叢蘚科、球子蕨科、黑三棱科等33科植物該館未收集到標(biāo)本外，其他的類群均有收藏。在這33科中，苔蘚植物占20科，被子植物10科。相對(duì)來說，科下種類越多的類群，未收集的種類越多。這種現(xiàn)象應(yīng)該與植物本身分布狀態(tài)密切相關(guān)，尤其是部分非廣布種或者水生植物。

同時(shí)，對(duì)北疆時(shí)期收藏的標(biāo)本與建國(guó)后天津自然博物館收藏的標(biāo)本進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)北疆博物院收藏標(biāo)本共計(jì)622件281種，隸屬于75科209屬。建國(guó)后收藏的標(biāo)本共計(jì)5 726件1 078種，隸屬于149科603屬。北疆時(shí)期的收藏與建國(guó)后的收藏相比較，共有種203種，隸屬于67科164屬。經(jīng)比較分析發(fā)現(xiàn)，這些種類(如華黃芪Astragaluschinensis、虎尾草Chlorisvirgata、刺兒菜Cirsiumsetosum等)大多屬于豆科Leguminosae、禾本科Gramineae和菊科Compositae等適應(yīng)性較強(qiáng)的類群，以致其歷經(jīng)多年仍有分布且資源量變化不大。北疆博物院有記錄而解放后未采集到的標(biāo)本共計(jì)78種，隸屬于40科69屬，包括37種天津地區(qū)有記錄但沒有采集到的，41種天津地區(qū)無記錄的(其中含22種栽培種)。

薊州山區(qū)是天津市生態(tài)環(huán)境最優(yōu)越的地區(qū)，天然次生林植被保存完整，主要包括八仙山、九龍山、梨木臺(tái)等國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。其地形復(fù)雜，氣候濕潤(rùn)，生境復(fù)雜多樣，動(dòng)植物資源豐富多樣，是天然的物種基因庫(kù)。館藏植物標(biāo)本中采集于薊州山區(qū)的共計(jì)2 508件，隸屬116科368屬602種，占總種數(shù)的52.1%。無論從物種的多度還是豐富度上，都充分地體現(xiàn)出薊州山區(qū)是天津市植物分布的集中區(qū)域。許多稀有植物(如軟棗獼猴桃Actinidiaarguta、野大豆Glycinesoja等)在這里仍有分布。據(jù)統(tǒng)計(jì)，館藏天津植物中共有珍稀瀕危植物標(biāo)本82件，隸屬15科19屬19種(表1)。

3.3結(jié)論與討論

(1)經(jīng)過研究確定，天津高等植物種類共有4門183科812屬1 757種(包括該研究新增加的149種)。其中苔蘚植物22科37屬43種，蕨類植物19科21屬46種，裸子植物7科11屬19種，被子植物135科748屬1 649種。整體從科級(jí)階元水平來看，近75.0%的種類集中在25.0%的科內(nèi)，即較少的科含有較多的種，77.0%的科少于10種，61.2%的科少于5種。這一現(xiàn)象充分表明天津地區(qū)植物區(qū)系具有較高的復(fù)雜性和多樣性。

(2)天津地區(qū)植物以菊科、禾本科占主導(dǎo)地位。其中菊科最多170種，約占種總數(shù)的10.0%。這主要是由于菊科植物在繁殖結(jié)構(gòu)和適應(yīng)性方面均具有明顯的優(yōu)越性。如其高生育力，生命周期短，具發(fā)達(dá)的地下莖、頭狀花序、果實(shí)及葉片常具尖刺、冠毛或腺毛等特點(diǎn)。另外，禾本科是主要的經(jīng)濟(jì)物種，具極長(zhǎng)花絲，可將花藥托出花外，柱頭羽毛狀具有較大受粉面積等特征決定其在天津地區(qū)植物區(qū)系中的重要地位。

(3)天津自然博物館可以說是一個(gè)“天津植物自然資源庫(kù)”，總計(jì)收藏天津植物共150科621屬1 156種。據(jù)統(tǒng)計(jì)，天津有記錄但天津自然博物館無收藏的植物種類共計(jì)80科216屬309種(不考慮栽培種)。標(biāo)本信息不但是歷史記錄的憑證，更已成為研究植物與生態(tài)環(huán)境寶貴的數(shù)據(jù)資源。同時(shí)，館藏的植物標(biāo)本也為陳列展覽提供基本素材和內(nèi)容。該研究為天津自然博物館下一步的植物標(biāo)本征集指明了方向，同時(shí)也為天津地區(qū)乃至全世界全國(guó)的植物標(biāo)本信息庫(kù)建設(shè)提供基本的資料和材料。

表1 館藏的天津地區(qū)的中國(guó)珍稀瀕危植物

(4)在天津自然博物館的天津植物標(biāo)本收藏中，北疆博物院時(shí)期收藏為75科209屬281種，除去重復(fù)的203種外，尚有78種為天津自然館后期未采集到的。事實(shí)上較北疆博物院時(shí)期，天津自然博物館解放后的野外采集范圍、力度明顯增大，究其原因，一是人為因素。改革開放以來，經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，大量的農(nóng)田、荒地被占用，部分植物資源減少甚至喪失。二是采集力度和范圍可能還存在一定的局限，尚需進(jìn)一步深入地采集。三是氣候變化。天津地區(qū)近50年來的降水量呈減少趨勢(shì)，尤其在20世紀(jì)90年代以后，進(jìn)入顯著的降水減少期[15]。另外，大霧出現(xiàn)的頻次、范圍與強(qiáng)度也都明顯地增加，這些因素也強(qiáng)烈地影響地區(qū)內(nèi)的植物資源變化。

[1] 仲小敏，李兆江.天津地理[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011.

[2] 劉家宜.天津植物志[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2004.

[3] 劉家宜.天津植物名錄[M].天津：天津教育出版社，1995.

[4] 李慶奎.天津八仙山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生物多樣性考察[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

[5] 沙汀，張文輝，劉新成．天津市種子植物區(qū)系成分分析[J].植物研究，2009，29(1)：96-102．

[6] 劉家宜.天津水生維管束植物[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[7] 姜世平，袁東升，李玉軍.天津園林草本植物[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

[8] 姜世平，袁東升，李玉軍.天津園林樹木[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2014.

[9] 叢明旸，官樂，張玉婷，等.天津市植物資源新紀(jì)錄Ⅰ[J].南開大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，48(3)：13-18.

[10] 莫訓(xùn)強(qiáng)，孟偉慶，李洪遠(yuǎn).天津3種外來植物新紀(jì)錄——長(zhǎng)芒莧、瘤梗甘薯和鉆葉紫菀[J].天津師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2017，37(2)：36-38，56.

[11] 中國(guó)科學(xué)院中國(guó)植物志編輯委員會(huì).中國(guó)植物志(電子版)[M/OL].[2017-12-05].http：//frps.eflora.cn/.

[12] 中國(guó)自然標(biāo)本館數(shù)據(jù)庫(kù)[DB/OL].[2017-12-05].http：//www.cfh.ac.cn/default.html.

[13] Species 2000[EB/OL].[2017-12-05].http：//www.catalogueoflife.org/col/search/all.

[14] 中國(guó)珍稀瀕危植物名錄(匯總)[EB/OL].[2017-12-05].http：//rep.iplant.cn/protlist.

[15] 高潤(rùn)祥，司鵬，宋明，等.近50年天津地區(qū)局地氣候變化特征分析[J].氣候與環(huán)境研究，2011，16(2)：159-168.