伏牛山大型真菌資源群落生態(tài)學(xué)研究

魯 鐵，尚浩樂(lè)，李 寒，孫琳萱，徐海江，王 源，陳懷中，劉基業(yè)，劉 宇，謝朝暉

（1.河南城建學(xué)院 生命科學(xué)與工程學(xué)院，河南平頂山467036；2.魯東大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山東 煙臺(tái)264025）

真菌群落生態(tài)學(xué)是大型真菌種類(lèi)分布規(guī)律和區(qū)域差異的表現(xiàn)，是進(jìn)化、演化與環(huán)境變遷的結(jié)果，與大型真菌的生物學(xué)特性、植被類(lèi)型和地理環(huán)境密切相關(guān)［1-2］。對(duì)伏牛山真菌群落生態(tài)學(xué)進(jìn)行研究，探明該區(qū)域生態(tài)環(huán)境與大型真菌的關(guān)系、制定該區(qū)域的保護(hù)策略、對(duì)瀕危物種進(jìn)行相應(yīng)的人為干預(yù)、降低物種滅亡的可能性，同時(shí)對(duì)具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的大型真菌資源進(jìn)行合理利用，為該區(qū)域資源的集約化開(kāi)發(fā)提供支撐。

伏牛山是長(zhǎng)江、黃河、淮河的分水嶺，北亞熱帶和暖溫帶的氣候分區(qū)線(xiàn)，是河南省的重要山脈。該山脈地處華北、華中、西南地區(qū)交界處，植物種類(lèi)豐富、群落關(guān)系復(fù)雜，是暖溫帶落葉闊葉林向北亞熱帶常綠落葉混交林的過(guò)渡帶。伏牛山脈森林植被保存完好，平均覆蓋率達(dá)到88%，豐富的植被為真菌生長(zhǎng)提供了良好的光照、溫度、濕度和營(yíng)養(yǎng)條件。

我國(guó)大型真菌資源區(qū)域性研究不平衡，大型真菌研究主要集中于東北和西南地區(qū)，中部和北部大型真菌的資源調(diào)查和多樣性研究相對(duì)較少［3］。圖力古爾等［4］的研究表明，在內(nèi)蒙古大青溝自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的真菌區(qū)系具有鮮明的溫帶區(qū)系特征。河南省伏牛山脈地處氣候濕潤(rùn)與半濕潤(rùn)、暖溫帶和北亞熱帶的過(guò)渡帶，大型真菌資源豐富。杜敏華等［5］對(duì)伏牛山自然保護(hù)區(qū)大型真菌多樣性進(jìn)行了初步調(diào)查，增補(bǔ)了3種河南新記錄菌種。Hawksworth［6］于1991年預(yù)估全球菌類(lèi)物種近150萬(wàn)種，目前人類(lèi)對(duì)菌物的認(rèn)識(shí)十分有限，到2008年被全世界認(rèn)可的真菌有97 861種，占預(yù)估總數(shù)的6.5%。由于大型真菌出菇時(shí)間短，研究受季節(jié)限制，伏牛山大型真菌具有進(jìn)一步的研究?jī)r(jià)值。

歐洲真菌保育學(xué)會(huì)在2005年聯(lián)合亞美尼亞、奧地利、比利時(shí)、保加利亞等26個(gè)國(guó)家編目了紅色名錄［7］。F.Richard［8］通過(guò)研究以冬青櫟樹(shù)為主的地中海森林樣地，發(fā)現(xiàn)外生菌根菌與腐生真菌的多樣性和子實(shí)體類(lèi)型與冬青櫟植物的密度顯著相關(guān)，強(qiáng)調(diào)了森林結(jié)構(gòu)和大面積木本植物對(duì)保護(hù)大型真菌的重要性。Jacob Heilmann-Clausen［9］等對(duì)丹麥毛櫸森林保護(hù)區(qū)的木生真菌進(jìn)行研究，在含有281株腐木的地帶劃分14個(gè)樣方，共紀(jì)錄319種真菌。Angelini P［10］等對(duì)意大利中部某森林的大型真菌群落及其多樣性進(jìn)行了調(diào)查，共確定341個(gè)物種，并對(duì)真菌物種的豐富度和多樣性進(jìn)行了全面的空間及季節(jié)性分析。

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)的影響越發(fā)嚴(yán)重，伏牛山大型真菌群落的生存環(huán)境也遭到了破壞。目前關(guān)于伏牛山大型真菌多樣性的調(diào)查并不多，通過(guò)調(diào)查可及時(shí)發(fā)現(xiàn)瀕危大型真菌并有效阻止當(dāng)?shù)卮笮驼婢鄻有缘臏p少，為當(dāng)?shù)卮笮驼婢Y源的開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)，同時(shí)對(duì)調(diào)查中出現(xiàn)的具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的大型真菌加以利用，進(jìn)而促進(jìn)當(dāng)?shù)厥秤镁a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

供試大型真菌子實(shí)體于2019年7～9月在伏牛山系林地采集。

1.2 調(diào)查方法

1.2.1 樣地設(shè)置

標(biāo)本采集地點(diǎn)：舞鋼市劉山公園（經(jīng)度113.51°，緯度33.28°）簡(jiǎn)寫(xiě)WG；魯山縣四棵樹(shù)鄉(xiāng)文殊寺（經(jīng)度112.52°，緯度33.66°）簡(jiǎn)寫(xiě)SKS；魯山縣堯山鎮(zhèn)龍?zhí)秿{（經(jīng)度112.33°，緯度33.71°）簡(jiǎn)寫(xiě) LTX；嵩縣車(chē)村木札嶺（經(jīng)度112.24°，緯度33.759°）簡(jiǎn)寫(xiě)MZL；欒川縣廟子鎮(zhèn)逍遙谷（經(jīng)度111.74°，緯度33.7°）簡(jiǎn)寫(xiě)XYG。

1.2.2 調(diào)查記錄

標(biāo)本采集方案：7～9月對(duì)選取的5個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，對(duì)采集樣品的地點(diǎn)、生境、氣候、采集時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)的記錄。

1.2.3 標(biāo)本的鑒定方法

（1）宏觀形態(tài)觀察

野外采集過(guò)程中對(duì)子實(shí)體進(jìn)行原生態(tài)拍照并詳細(xì)記錄新鮮子實(shí)體生境及宏觀特征。采用傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)對(duì)標(biāo)本進(jìn)行鑒定，通過(guò)觀察其形態(tài)特征并同書(shū)籍資料做對(duì)比，確定其種屬。參考書(shū)籍有大型真菌名錄、云南真菌圖鑒等［11］。

（2）微觀形態(tài)觀察

對(duì)標(biāo)本進(jìn)行微觀形態(tài)學(xué)觀察，以5%KOH溶液為浮載劑在光學(xué)顯微鏡下觀察，數(shù)量以2～5個(gè)子實(shí)體為依據(jù)，隨機(jī)測(cè)量大約20個(gè)成熟孢子及其他微觀特征，進(jìn)行尺寸測(cè)量、性狀、內(nèi)含物等特征的記錄［12］。

（3）分子生物學(xué)鑒定

對(duì)于少數(shù)難以鑒定的真菌采用分子生物學(xué)的方法進(jìn)行鑒定［13-14］。利用試劑盒提取真菌中的DNA（使用生工B518229真菌DNA提取試劑盒進(jìn)行提?。捎谜婢ㄓ靡颕TS（5’-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3’）和 ITS4（5’-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3’）擴(kuò)增 ITS序列，擴(kuò)增體系如表 1所示（引物由蘇州金唯智生物科技有限公司合成），將自測(cè)序列輸入分子數(shù)據(jù)庫(kù)GenBank進(jìn)行BLAST比對(duì)并進(jìn)行同源序列的檢索，確定真菌標(biāo)本的種類(lèi)。

表1 PCR反應(yīng)體系

2 統(tǒng)計(jì)與分析

2.1 標(biāo)本科屬種的鑒定

調(diào)查共采集樣品326個(gè)，鑒定出159種，隸屬于2門(mén)3綱9目42科88屬159種?？茖俜N統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2，樣地間真菌分布關(guān)系見(jiàn)圖1。

表2 伏牛山大型真菌科屬種統(tǒng)計(jì)

圖1 樣地間真菌分布關(guān)系圖

由圖1可以直觀地觀察到樣地之間的親緣關(guān)系。兩樣地之間的共有屬數(shù)分別是龍?zhí)秿{和木札嶺42種，龍?zhí)秿{和舞鋼17種，龍?zhí)秿{和逍遙谷18種，龍?zhí)秿{和四棵樹(shù)14種，木札嶺和舞鋼15種，木札嶺和逍遙谷16種，木札嶺和四棵樹(shù)13種，逍遙谷和舞鋼8種，舞鋼和四棵樹(shù)9種，逍遙谷和四棵樹(shù)10種。在進(jìn)行完樣地間的種數(shù)關(guān)系之后，對(duì)樣地間的相似性系數(shù)S進(jìn)行計(jì)算，龍?zhí)秿{和木札嶺32.89%，龍?zhí)秿{和舞鋼34.67%，龍?zhí)秿{和逍遙谷28.57%，龍?zhí)秿{和四棵樹(shù)30.77%，木札嶺和舞鋼17.70%，木札嶺和逍遙谷20.90%，木札嶺和四棵樹(shù)19.30%，逍遙谷和舞鋼37.84%，舞鋼和四棵樹(shù)43.24%，逍遙谷和四棵樹(shù)30%。從親緣性方面來(lái)看，劉山公園和逍遙谷相似性系數(shù)為37.84%，劉山公園和四棵樹(shù)文殊寺相似性系數(shù)為43.24%。結(jié)果表明：樣地間的相似性系數(shù)比較高，親緣性也相對(duì)較高。

伏牛山大型真菌資源豐富，三次實(shí)地采集回的326份標(biāo)本中，通過(guò)宏觀形態(tài)、微觀形態(tài)、分子層面的鑒定，共鑒定出159種。其中食用菌52種，藥用菌48種，有毒菌25種。伏牛山大型真菌資源的優(yōu)勢(shì)科（≥6種）共計(jì)8科71種，分別占總科數(shù)、總種數(shù)的19.0%和44.6%［15-16］。數(shù)量從多到少排列，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

除優(yōu)勢(shì)科之外，皺孔菌科Meruliaceae、絲蓋傘科Inocybaceae、光柄菇科Pluteaceae也是本地區(qū)真菌資源的重要組成部分。共含有34科，占總科數(shù)的81%；含有88種，占總種數(shù)的63.4%，在本區(qū)系中屬于從屬地位。

表3 伏牛山大型真菌優(yōu)勢(shì)科（≥6種）的統(tǒng)計(jì)

伏牛山大型真菌資源的優(yōu)勢(shì)屬（≥5種）有6個(gè)（詳見(jiàn)表4），共計(jì)36種，占總種數(shù)的22.6%，而屬數(shù)占總屬數(shù)的6.8%。種數(shù)最多的3個(gè)屬分別為離褶傘屬M(fèi)arasmius 8種、小菇屬M(fèi)ycena 7種、小脆柄菇屬Psathyrella 6種，分別占總種數(shù)的5%、4.4%、3.7%。另外，除優(yōu)勢(shì)屬之外的鵝膏屬Amanita、牛肝菌屬Boletus、粉褶菌屬Entoloma、靈芝屬Ganoderma、絲蓋傘屬I(mǎi)nocybe、環(huán)柄菇屬Lepiota、乳牛肝菌屬Suillus均各占總種數(shù)的2.5%，其余（≤3種）杯傘屬Clitocybe、地星屬Geastrum等共76屬占總屬數(shù)的86.4%，占總種數(shù)的62.4%，同在本區(qū)系中屬于從屬地位。

表4 伏牛山大型真菌優(yōu)勢(shì)科屬（≥5種）的統(tǒng)計(jì)

2.2 食用菌、藥用菌、有毒菌的分類(lèi)

本實(shí)驗(yàn)共采集標(biāo)本326份，共鑒定出159種。其中食用菌包括36屬共52種，藥用菌包括42屬共48種，有毒菌包括19屬共25種［17］。常見(jiàn)的食用菌有田野蘑菇Agaricus arvensis、白林地蘑菇Agaricus silvicola、毛木耳 Auricularia cornea、牛肝菌 Boletus edulis、白香蘑 Lepista caespitosa、銀耳 Tremella fuciformis等。常見(jiàn)的藥用菌有牛肝菌Boletus edulis、頭狀馬勃Calvatia craniiformis、樹(shù)舌靈Ganoderma applanatum、靈芝猴頭Hericium erinaceus、光硬皮馬勃Scleroderma cepa、云芝栓孔菌Trametes versicolor、銀耳Tremella fuciformis、血耳Tremella sanguinea等。常見(jiàn)的有毒菌有烏白鱗鵝膏Amanita castanopsidis、淡玫瑰紅鵝膏Amanita pallidorosea、黃蓋鵝膏Amanita subjunquillea、灰鵝膏菌Amanita vaginata、白霜杯傘Clitocybe dealbata、晶粒鬼傘Oprinusmicaceus、橙黃小皮傘Marasmius aurantiacus等。其中既是食用菌又是藥用菌又是有毒菌的有淡色香蘑Lepista irina、紫丁香蘑Lepista nuda、潔小菇Mycena pura、光硬皮馬勃Scleroderma cepa、乳白口蘑Tricholoma album。

2.3 多樣性、豐富度、均勻度、相似性系數(shù)的分析

測(cè)度方法，多樣性分析采用Simpson的多樣性指數(shù)D（馬克平和劉玉明1994）和Shannon-Weaver指數(shù)H’（Shannon＆Weaver 1971）相結(jié)合，采用Menhinick的豐富度指數(shù)R和Pielou的均勻度指數(shù)E（馬克平1994），對(duì)樣地進(jìn)行生態(tài)學(xué)研究和分析，計(jì)算結(jié)果如表5所示。

式中：Pi表示第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)占所在植被區(qū)所有物種個(gè)體總數(shù)的比例；S為植被區(qū)內(nèi)總物種數(shù)；N為植被區(qū)內(nèi)個(gè)體總數(shù)，i=1，2，3，……S。

采用D.Szymkiewicz的計(jì)算公式進(jìn)行相似性比較:S（相似性系數(shù)）=2a/（b+c）×100%。

式中：a代表兩地共有屬數(shù)；b、c為各區(qū)屬數(shù)，兩地共有屬數(shù)越多，其相似性就越大，反之越小。

表5 伏牛山不同樣地真菌多樣性指數(shù)

樣地物種多樣性、豐富度、均勻度的大小與樣地的環(huán)境、植被、氣候等因素息息相關(guān)［18］?；谶@一出發(fā)點(diǎn)對(duì)樣地特點(diǎn)進(jìn)行深入調(diào)查。

龍?zhí)秿{樣地植被數(shù)量眾多，大量枯枝落葉進(jìn)入土壤后可轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，為真菌的生長(zhǎng)提供了優(yōu)良的環(huán)境；木札嶺樣地位置特殊，坐落于伏牛山中心地帶，覆蓋大量原始森林，是北溫帶到亞熱帶的過(guò)渡地帶，氣候主要為雨熱同期，非常適合大型真菌的生長(zhǎng)，大面積的原始森林為動(dòng)植物以及真菌的生長(zhǎng)提供了合適的溫度、營(yíng)養(yǎng)以及濕度條件，這也是木札嶺樣地真菌數(shù)量眾多的主要原因；舞鋼劉山公園植被豐富、森林茂密，是典型的人為開(kāi)發(fā)公園，但仍然保留了一些原始自然風(fēng)貌，適合作為人文和自然相結(jié)合的樣本進(jìn)行研究；逍遙谷自然風(fēng)光保存較好，人為改造面積較小，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，白晝時(shí)間長(zhǎng)，從熱帶海洋吹來(lái)的東南季風(fēng)帶來(lái)豐沛的降水，森林資源豐富，為真菌的生長(zhǎng)提供了環(huán)境、濕度和光照條件；四棵樹(shù)鄉(xiāng)地處暖溫帶，平均海拔800 m以上，氣候溫暖濕潤(rùn)，年平均氣溫14.8℃，土壤為棕壤、沙壤，適合多種動(dòng)植物生長(zhǎng)，動(dòng)植物種類(lèi)繁多，森林覆蓋率達(dá)76%，樹(shù)木多為松樹(shù)、野生灌木等。年降雨量為1 050 mm，水資源以降雨地表徑流為主，主要河流有大沙河等30多個(gè)支流，含沙量少，河水清冽，水質(zhì)純凈，為真菌生長(zhǎng)提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境、光照以及水分條件。

從樣地環(huán)境、氣候、植被與多樣性、豐富度、均勻度計(jì)算的結(jié)果對(duì)比，可以得出：在氣候適宜的前提下，林木、植被覆蓋率越高，真菌的多樣性和豐富度也就越高，均勻度與林木、植被覆蓋率關(guān)系不太明顯。龍?zhí)秿{、木札嶺樹(shù)木覆蓋率極高，受人類(lèi)干涉程度較小，尤其是木札嶺幾乎一半以上區(qū)域被原始森林覆蓋。兩地氣候均為雨熱同期，為真菌生長(zhǎng)提供了良好的營(yíng)養(yǎng)和水分條件，極大地促進(jìn)了大型真菌的生長(zhǎng)，因此兩地的多樣性系數(shù)和豐富性系數(shù)明顯高于劉山公園、逍遙谷、四棵樹(shù)等三個(gè)樣地。從均勻度指數(shù)E的計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)看，五個(gè)樣地均勻度指數(shù)差別不大，說(shuō)明這五個(gè)樣地的環(huán)境對(duì)真菌生長(zhǎng)的影響相差不大。

3 結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)共采集到標(biāo)本326份，鑒定出159種，隸屬于2門(mén)3綱9目42科88屬，其中食用菌52種、藥用菌48種、有毒菌25種。伏牛山大型真菌資源的優(yōu)勢(shì)科（≥6種）共計(jì)8科，71種，分別占總科數(shù)、總種數(shù)的19.0%和44.6%，其中占比最大的是多孔菌科Polyporaceae包含12種，占總種數(shù)的7.5%；牛肝菌科Boletaceae包含11種，占總種數(shù)的6.9%；傘菌科Agaricaceae包含10種，占總種數(shù)的6.3%。其余科雖然所占比例不大，但是依然是伏牛山菌種資源組成的重要部分。伏牛山大型真菌資源的優(yōu)勢(shì)屬（≥5種）有6屬，共計(jì)36種，分別占總屬數(shù)、總種數(shù)的6.8%和22.6%。其中所占比例最多的屬為離褶傘屬M(fèi)arasmius8種，占伏牛山真菌總種數(shù)的5.0%，小菇屬M(fèi)ycena 7種，占總種數(shù)的4.4%。

伏牛山大型食用藥用真菌資源豐富，在三次實(shí)地采集回的326個(gè)標(biāo)本中，通過(guò)宏觀形態(tài)、微觀形態(tài)、分子層面的鑒定，共鑒定出159種。通過(guò)中國(guó)食用菌名錄對(duì)比，其中食用菌包括36屬共52種。通過(guò)中國(guó)食藥用有毒真菌物種對(duì)比，其中藥用菌包括42屬共48種。通過(guò)中國(guó)毒蘑菇名錄對(duì)比，其中有毒菌包括19屬共25種。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，樣地的環(huán)境、氣候會(huì)直接影響到菌種資源的多樣性。此次選取的五個(gè)樣地龍?zhí)秿{、木札嶺、劉山公園、逍遙谷、四棵樹(shù)氣候分布相似，皆為雨熱同期。不同的是龍?zhí)秿{、木札嶺的森林，灌木覆蓋面積大、郁閉度較高、地表腐殖層厚、土質(zhì)肥沃、相對(duì)濕度大，為大型真菌的生長(zhǎng)提供了有利條件，因此樣地內(nèi)真菌的多樣性和豐富度都比較大。而劉山公園、逍遙谷、四棵樹(shù)等地由于人為干擾較為嚴(yán)重，植被覆蓋面積迅速減小，導(dǎo)致大型真菌的生存環(huán)境遭到破壞，真菌多樣性、豐富度逐漸下降。

分析可知，中國(guó)真菌資源豐富，各種食、藥用菌分布廣泛，但真菌資源現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。以本次實(shí)驗(yàn)研究的舞鋼市劉山公園、欒川縣廟子鎮(zhèn)逍遙谷、魯山縣四棵樹(shù)鄉(xiāng)文殊寺為例，受人類(lèi)活動(dòng)的影響，生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，真菌的多樣性、豐富度都逐漸下降，因此對(duì)真菌生長(zhǎng)的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)刻不容緩。