極小種群浙江安息香的物候觀測

傅國林 李婷婷 張曄華 文香英 馬學(xué)初 吳初平*

（1. 建德市建德林場，建德 311600；2. 浙江省林業(yè)科學(xué)研究院，杭州 310023；3. 中國科學(xué)院華南植物園，天河 510650）

浙江安息香（Styrax zhejiangensis），灌木或小喬木，為安息香科（Styracaceae）安香屬（Styrax）下的一個(gè)種，是浙江省特有的極小種群野生植物，具有較高的藥用價(jià)值和觀賞價(jià)值［1］。目前僅發(fā)現(xiàn)于浙江建德林場瀧江林區(qū)桃花塢，由于其分布區(qū)域極為狹窄，數(shù)量稀少，瀕臨滅絕，2011 年調(diào)查數(shù)量僅為37叢，屬極其瀕危，已被列為浙江省珍稀瀕危野生植物及省級重點(diǎn)監(jiān)測物種［2］。目前，國內(nèi)外對于浙江安息香保護(hù)方面的研究大多處于資源現(xiàn)狀調(diào)查階段。植物物候包括植物的發(fā)芽、展葉、開花、葉變色和落葉等，是植物長期適應(yīng)氣候與環(huán)境的季節(jié)性變化而形成的生長發(fā)育節(jié)律，關(guān)系到植物體本身的生存繁衍和群落生物多樣性的維持［3～5］。鄭義等［6］對4 種常見薔薇科植物進(jìn)行物候期觀測，謝秋蘭等［7］對湛江市野生線柱蘭開花物候觀測，羅建華等［8］對鐵冬青的形態(tài)特征、生物學(xué)特性、物候規(guī)律及生長規(guī)律等進(jìn)行觀測研究，對植物資源的保存和利用起到了積極的作用。因此，本文對浙江安息香進(jìn)行物候觀測，了解其開花、結(jié)實(shí)和種子生物學(xué)特征等情況，旨在更好地解析該物種的瀕危原因。

1 研究地概況

研究所在地浙江建德林場是國家級森林公園，地處錢塘江上游的富春江水庫兩岸，擁有經(jīng)營面積12.5 萬多畝，森林蓄積65 萬多立方米，森林覆蓋率95%以上。境內(nèi)分布的木本植物有642種，隸屬91 科、276 屬。在僅有的分布點(diǎn)瀧江林區(qū)，以現(xiàn)有37 叢浙江安息香所在的區(qū)域?yàn)橹行?，已建設(shè)保護(hù)小區(qū)面積3 000畝，核心區(qū)面積500畝，118°54′～119°48′E，29°14′～29°47′N，海拔300 m，土層較深厚，為植物群落豐富的山坡溝谷地帶。

2 研究方法

2.1 物候觀測

選擇3 株浙江安息香（地徑5.1±0.2 cm，樹高3.1±0.4 m），于2018 年和2019 年分別進(jìn)行物候觀測，對其芽膨大期、芽開放期、展葉期、花蕾或花序出現(xiàn)期、開花期、種子成熟期、種子脫落期等進(jìn)行常年連續(xù)觀測。

2.2 花形態(tài)及花粉微觀結(jié)構(gòu)

采用掃描電鏡制片觀測花粉形態(tài)，用棉簽將花粉均勻地粘在黑色雙面導(dǎo)電膠上并黏附于圓形金屬臺上，放置在E104S 型離子濺射儀中噴金，噴金完成后移入熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡樣品室，在5 kV加速電壓下觀察并拍照記錄?；ǚ廴后w放大200～400倍，花粉個(gè)體放大1 800～2 000倍，花粉外壁放大7 800～8 000 倍。觀察記錄花粉極軸長P，赤道軸長E，并計(jì)算極軸與赤道軸的比值［9］。

2.3 種子基本生物學(xué)特征

2018 年共收集362 粒種子，觀察各種子的形狀、顏色、有無毛等特征，并用游標(biāo)卡尺測定種子的長度、寬度和厚度。千粒重采用百粒法測定，即隨機(jī)選取8 個(gè)種子重復(fù)，每個(gè)重復(fù)100 粒種子或種仁，用電子天平分別稱量，計(jì)算千粒重。

取浙江安息香風(fēng)干種子和種仁30 粒，3 次重復(fù)，分別稱量后放入培養(yǎng)皿中，加蒸餾水浸泡。在25℃恒溫條件下吸水，每3 h取出1次，用濾紙吸干表面水分，電子天平稱量，再放入培養(yǎng)皿中繼續(xù)吸水，直至種子質(zhì)量恒定為止，計(jì)算吸水率，并將其平均值為透水性指標(biāo)，再觀察種仁吸水前后顏色變化。

3 結(jié)果與分析

3.1 物候期觀測

物候觀測結(jié)果發(fā)現(xiàn)（見表1），浙江安息香的花期和葉期基本同時(shí)開始，為花葉同期樹種。2018和2019 年3 月平均氣溫分別為9.5～18.8℃和8.4～14.9℃，2018 年氣溫比2019 年高1.1～3.9℃，但其萌發(fā)期兩年時(shí)間相差不大，說明該樹種的生長對溫度條件不是很敏感。從始花期到落花期，可以維持25 d 左右，盛花期能維持10 d 左右，落花期持續(xù)7 d 左右。果實(shí)增長較為緩慢，一般都需要4 個(gè)月左右。2018和2019年物候期基本類似。

如表2 所示，記錄了2018 和2019 年浙江安息香的開花數(shù)和座果樹，并計(jì)算出相應(yīng)年份的結(jié)實(shí)率。其中2018 年平均結(jié)實(shí)率達(dá)32.7%，而2019 年浙江安息香平均結(jié)實(shí)率為21.6%。另外2019 年的氣溫比2018 年低了1.1～3.9℃，加上2019 年3、4 月連續(xù)的陰雨導(dǎo)致開花率下降了14.9%和17.5%，結(jié)實(shí)率下降11.1%和6.19%。說明溫度以及連續(xù)的降雨，可能對開花有一定影響，也加重浙江安息香落花落果。

3.2 花形態(tài)及花粉微觀結(jié)構(gòu)

從表3 可知，浙江安息香花柱平均長度為2.31±0.47 cm，經(jīng) 統(tǒng) 計(jì) 花 柱 長 度 在2～2.5 cm 占64%，大于2.5 cm 占27%，小于2 cm 占9%。雄蕊平均長度為1.44±0.32 cm，單花中雄蕊數(shù)量以13枚和14 枚居多，占63.3%?；ūP平均直徑為6.47±0.55 cm。花瓣的平均長度為3.35±0.2 cm，平均寬度 為1.61±0.1 cm，長 寬 比 為2.12±0.21，為 長 橢圓形。

表1 浙江安息香2018和2019年物候觀測（月/日）Table 1 Observation of phenological stage of S. zhejiangensis in 2018 and 2019（Month/Day）

表2 浙江安息香結(jié)實(shí)率Table 2 The fruit setting percentage of S.zhejiangensis

雄蕊的一個(gè)重要組成部分花藥位于花絲頂部，膨大呈囊狀形（圖1a，b）。花藥在成熟時(shí)具有兩個(gè)花粉囊，中間以藥隔相連，左右對稱分開（圖1b）?；ǚ勰矣蓛蓪蛹?xì)胞構(gòu)成，囊壁較薄，囊腔內(nèi)有大量花粉粒（圖1c）?；ǚ勰冶砻娉手笭钔蛊穑蛊鸨砻嬗休^多褶皺（圖1d）。在花粉成熟時(shí)，花粉囊縱向開裂，散出花粉（圖1a）?；ㄋ巸?nèi)含有大量花粉，有三角形、四角形（圖1e），但以三角形居多。花粉粒平均極軸長（P）為54.16±0.585μm，平均赤道長27.32±0.505 μm，P/E≈1.98，極軸大于赤道軸，花粉呈長球型?；ǚ郯l(fā)育過程中存在一些發(fā)育不良花粉比正?；ǚ埏@得要?。▓D1e）。

表3 浙江安息香花器官形態(tài)特征Table 3 Morphological characteristics of floral organs of S. zhejiangensis

3.3 種子基本生物學(xué)特征

浙江安息香的果實(shí)為蒴果，一般內(nèi)含1～2 粒種子，偶有3粒種子。種子近似卵形，深褐色，表面有小瘤狀凸起。如圖2 所示，種子頂端喙?fàn)?，有種臍。種子由內(nèi)外種皮、胚乳、胚根、胚軸、子葉和胚芽組成。外種皮較為堅(jiān)硬成木質(zhì)化，內(nèi)種皮粗糙附有毛，用手較為難以分離，胚乳為乳白色，富含油脂，有利于為種子萌發(fā)提供相應(yīng)的能量，胚軸長條圓柱狀，子葉扁平橢圓狀。

對浙江安息香種子形態(tài)特征進(jìn)行測定（見表4），平均長度為14.18±1.42 mm，平均寬度為8.74±1.38 mm，長寬比平均值為1.65±0.24，寬度變異系數(shù)較大，而長度較為穩(wěn)定。種子的千粒重通常用來說明種子飽滿程度，對后期在生產(chǎn)過程中確定播種量、準(zhǔn)備計(jì)算出苗率具有實(shí)際意義［9～10］。浙江安息香種子千粒重平均值為563.48±91.31 g，最大值為668.50 g，最小值為323.50 g，變異系數(shù)較大，說明浙江安息香種子千粒重較為不穩(wěn)定。

測定種子吸水性能結(jié)果表明（見圖2），完整和去殼的種子在0～6 h 吸水最快，分別為7.37%和8.69%。但在6～12 h，完整的種子吸水率只上升到了9.85%，而去殼的種子吸水率持續(xù)上升16.28%。在84 h 后種子達(dá)到基本飽和狀態(tài)，完整和去殼種子的吸水率分別為34.74%和72.60%，達(dá)到最終吸水率的94.43%和96.08%。種子吸水96h 后達(dá)到飽和狀態(tài)，完整和去殼種子吸水率分別為41.84%和79.35%。比較完整和去殼的種子，0～6 h 時(shí)，完整種子和去殼種子吸水率基本相同，而在6 h 后去殼的種子在吸水速度上和吸水量上顯著高于完整種子，說明浙江安息香種子外種皮致密堅(jiān)硬、透水性差，是種仁吸收水分的一大阻礙。

表4 浙江安息香種子形態(tài)特征Table 4 Seed morphological features of S.zhejiangensis

4 討論

植物在一年的生長中，隨著季節(jié)性的變化會發(fā)生萌芽、抽枝、展葉、開花、結(jié)果及落葉、休眠等規(guī)律性的變化，而與之相適應(yīng)的樹木器官的動態(tài)時(shí)期稱為生物氣候?qū)W時(shí)期，簡稱為物候期［11］。本研究發(fā)現(xiàn)，浙江安息香為花葉同期樹種，這與許多植物的生長相類似，如桃樹、紫藤、櫻花等［12］。浙江安息香的花期可以維持近一個(gè)月，但是盛花期只能維持一星期左右，溫差存在差異時(shí)，也會對期花期存在一些影響。另外，當(dāng)有連續(xù)降雨時(shí)，會加重其落花落果現(xiàn)象，縮短其開花時(shí)間。

花器官是植物從生殖發(fā)育到營養(yǎng)生長過程中十分重要且關(guān)鍵的功能器官，目前對浙江安息香花器官尤其花的微觀結(jié)構(gòu)幾乎沒有相關(guān)資料，而花器官的研究以及花粉是否存在敗壞現(xiàn)象對其是否能正常生殖繁育有直接影響［13～14］。浙江安息香花器官形狀與安息香屬的大部分植物類似［15］，花粉特征與吳君等［9］和徐麗萍等［16］報(bào)道的越南安息香（Styrax tonkinensis），以及同屬植物中華安息香（S.chinensis）等安息香屬的花粉形態(tài)較為相似［17］。而且浙江安息香的結(jié)實(shí)率在21%～32%，與同屬的越南安息香［9］的結(jié)實(shí)率較為一致，說明浙江安息香結(jié)實(shí)率并不是導(dǎo)致其瀕危的主要原因。

浙江安息香果實(shí)為蒴果，種子千粒重平均值為563.48±91.31 g，最大值為668.50 g，最小值為323.50 g，變異系數(shù)較大，存在形態(tài)變異，飽滿度不足等現(xiàn)象。種子胚乳為乳白色，富含油脂，但外種皮木質(zhì)化較為堅(jiān)硬，完整和去殼的種子吸水性能在前6 h 的吸水率基本相同，而在6 h 后去殼的種子在吸水速度上和吸水量上顯著高于完整種子?？梢娬憬蚕⑾惴N子形態(tài)變異，飽滿度不足等現(xiàn)象，以及外種皮致密堅(jiān)硬導(dǎo)致其透水性差有可能影響其萌發(fā)。

綜述所述，浙江安息香花葉同期，溫差及連續(xù)降雨雖然會加重其落花落果，但21%～32%的結(jié)實(shí)率保證了一定的種子量，所以導(dǎo)致其瀕危的原因需要關(guān)注種子著地和萌發(fā)、幼苗生長和存活困難上面。