基于種子植物區(qū)系分析的滇中地區(qū)路域生態(tài)保護(hù)研究

錢正富， 江 潔，侯建偉，張 偉， 甄曉云

(1.云南楚姚高速公路有限公司,云南 楚雄 675000；2.楚雄彝族自治州生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究所,云南 楚雄 675000；3.云南利魯環(huán)境建設(shè)有限公司, 云南 昆明 650041)

云南是全球34個生物多樣性熱點地區(qū)中3個熱點地區(qū)(喜馬拉雅、印度-緬甸及中國西南山地)的交匯區(qū)[1]，植物種類位居全國之首[2]，區(qū)系起源古老、地理成分復(fù)雜、特有現(xiàn)象豐富，是很多第三紀(jì)孑遺植物的避難所[3-4].滇中地區(qū)的植物區(qū)系成分復(fù)雜，占有云南區(qū)系地理8個分區(qū)中的3個，是云南植物區(qū)系的重要組成部分[5].在植物區(qū)系上滇中有熱帶和溫帶過渡和交叉的特點，又是云南南北植物地形趨勢上交流交匯的通道[5]，具有一定的復(fù)雜性[6-10].同時在植物區(qū)系的起源與演化上，滇中地區(qū)也是許多的特有屬和特有種的分布環(huán)境[2,11].因此研究滇中植物區(qū)系一直是對其植被和植物實施保護(hù)的重要手段之一.

在建的楚雄至姚安高速公路地處滇中地區(qū)，具有滇中地區(qū)典型的區(qū)系特征：植物種類豐富、區(qū)系成分復(fù)雜、起源廣泛、熱帶、亞熱帶成分突出[12].在建公路工程分別途經(jīng)三峰山州級自然保護(hù)區(qū)、白馬山州級自然保護(hù)區(qū)的實驗區(qū)，該2個州級自然保護(hù)區(qū)均是以半濕潤常綠闊葉林為保護(hù)對象的自然保護(hù)區(qū)，保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)植被植物保存良好.隨著公路的建設(shè)，工程占地會對工程涉及區(qū)域各類群植被和植物造成直接或間接的影響，從而對原本完整的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了切割[13-14]，將區(qū)域完整的生態(tài)系統(tǒng)分割為2個甚至更多個相對獨立的小生態(tài)系統(tǒng)，造成自然景觀和生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的破碎化，干擾破壞了沿線生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[15].

本文以楚姚高速公路沿線分布的路域植物為研究對象，以經(jīng)典的植物區(qū)系理論為指導(dǎo)，系統(tǒng)分析該區(qū)域種子植物的區(qū)系類型，以及具有保護(hù)研究價值的植物類群，為進(jìn)一步楚姚高速公路沿線生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和恢復(fù)提供參考.

1 研究區(qū)概況

在建的楚姚高速公路經(jīng)云南省楚雄州楚雄市、牟定縣、姚安縣及大姚縣，地理坐標(biāo)介于東經(jīng)101°18′40″～101°30′45″，北緯25°03′45″～25°45′05″之間.該區(qū)域具有北亞熱帶季風(fēng)氣候的特征，總的氣候特征為：冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，干濕季分明，雨熱同季，常年光照充足，霜期短，夏季多雨而冬春干旱.主要的自然植被類型包括半濕潤常綠闊葉林、暖性落葉闊葉林、暖溫性針葉林、稀樹灌木草叢等.

2 研究和統(tǒng)計方法

根據(jù)楚姚高速公路的地形地貌特點，結(jié)合地形圖、林相圖、林斑圖等資料，對高速公路沿線 1 000 m 范圍內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行采集調(diào)查，采用線路調(diào)查和樣地調(diào)查相結(jié)合的方法進(jìn)行調(diào)查.科的分布區(qū)類型按照李錫文教授和吳征鎰院士世界種子植物的分布區(qū)類型系統(tǒng)進(jìn)行劃分，屬的分布區(qū)類型依據(jù)吳征鎰院士中國種子植物屬的分布區(qū)類型進(jìn)行劃分[16-18].

3 結(jié)果分析

3.1 楚姚高速公路路域種子植物類群的統(tǒng)計分析

統(tǒng)計結(jié)果表明，楚雄至大姚高速公路沿線路域共有種子植物118科384屬649種，其中裸子植物2科3屬4種，被子植物116科381屬645種(見表1).

表1 楚姚高速公路路域種子植物類群的統(tǒng)計分析

由此可見，該路域野生的維管束植物中，裸子植物相對匱乏，無論從科屬、屬數(shù)還是種數(shù)都極少，分為占總數(shù)的1.69%、0.78%、0.62%；被子植物則極為豐富，在該路域所有植物種類中占據(jù)重要地位，其科、屬、種數(shù)量分別占總數(shù)的98.31%、99.22%、99.38%.

3.2 科級水平上的統(tǒng)計分析

楚雄至大姚高速公路路域各科內(nèi)所含屬、種數(shù)差異較大(見表2)，其中含20種以上的科有5個，分別為菊科Compositae(34/65(屬數(shù)/種數(shù)，下同))、禾本科Gramineae(42/57)、薔薇科Rosaceae(17/38)、蝶形花科Papilionaceae(18/35)、唇形科Labiatae(16/31)，占總科數(shù)的4.24%，說明部分科植物的優(yōu)勢即為明顯，這些科的植物時構(gòu)成該區(qū)域植物的主要成分；含10～19種的科有7科38屬102種，分別占總科、屬、種數(shù)的5.93%、9.90%、15.72%，如鵑花科Ericaceae、蓼科Polygonaceae、毛茛科Ranunculaceae、殼斗科Fagaceae、茜草科Rubiaceae；含2～9種的科高達(dá)70科184屬286種，分別占總科、屬、種數(shù)的60.17%、47.92%、44.07%，如樺木科Betulaceae(2/2)、桔?？艭ampanulaceae(5/9)、龍膽科Gentianaceae(2/8)、莧科Amaranthaceae(5/7)、鴨跖草科Commelinaceae(3/5)；只含1種的科有35科35屬35種，分別占總科、屬、種數(shù)的29.66%、9.11%、5.39%，如獼猴桃科Actinidiaceae、八角楓科Alangiaceae、石蒜科Amaryllidaceae、落葵科Basellaceae落葵科、仙人掌科Cactaceae、川續(xù)斷科Dipsacaceae、茅膏菜科Droseraceae.

表2 楚姚高速公路路域種子植物科內(nèi)屬、種的組成

根據(jù)李錫文《中國種子植物區(qū)系統(tǒng)計分析》和吳征鎰《世界種子植物科的分布區(qū)類型系統(tǒng)及其修訂》，將該路域種子植物118科384屬649種植物劃分為9個分布型8個變型(見表3).

1) 世界分布 該路域共有世界分布科45科，主要包括菊科Compositae、禾本科Gramineae、薔薇科Rosaceae、蝶形花科Papilionaceae、唇形科Labiatae等大科.

2) 熱帶分布 由表3 可見，該路域熱帶分布科有50科，占總科數(shù)(不含世界分布科，下同)的68.49%.其中，泛熱帶分布以及2個分布區(qū)變型的科共占該路域熱帶分布科的78.00%，包括爵床科Acanthaceae、鴨跖草科Commelinaceae、桃金娘科Myrtaceae、鳶尾科Iridaceae、大戟科Euphorbiaceae等；東亞(熱帶、亞熱帶)及熱帶南美間斷分布的科6個，如五加科Araliaceae、仙人掌科Cactaceae、苦苣苔科Gesneriaceae、馬鞭草科Verbenaceae等，占熱帶分布科的12.00%；舊世界熱帶分布科2科，占熱帶分布科的4.00%；熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布及南非(主要是好望角)的科均含1科，占2.00%，包括姜科Zingiberaceae姜科和杜鵑花科Ericaceae.

表3 楚姚高速公路路域種子植物科的分布型及亞型

3) 溫帶分布 該路域溫帶分布科19科，占總科數(shù)的26.03%，包括小檗科Berberidaceae、忍冬科Caprifoliaceae、山茱萸科Cornaceae、川續(xù)斷科Dipsacaceae、松科Pinaceae、殼斗科Fagaceae等，其中部分科(如松科、殼斗科)的植物是針葉林和常綠落葉闊葉混交林的主要組成樹種.

4) 東亞及中國特有分布 本路域東亞及北美間斷分布科共2科，包括木蘭科Magnoliaceae、三白草科Saururaceae，占總科數(shù)的2.74%；東亞分布有獼猴桃科Actinidiaceae、旌節(jié)花科Stachyuraceae的2科，占總科數(shù)的2.74%；無中國特有分布科.

綜上所述，該路域種子植物區(qū)系以熱帶成分為主.

3.3 屬級水平上的統(tǒng)計分析

據(jù)表4可知該路域種子植物屬內(nèi)物種的組成，其中含10種及以上的屬僅1屬10種，分別占總屬、種數(shù)的0.26%、1.54%；含5～9種的屬有12種82屬，分別占總屬、種數(shù)的3.13%、12.63%；含2～4種的屬有125屬，種數(shù)達(dá)311種，分別達(dá)總屬、種數(shù)的32.55%、47.92%；單種屬達(dá)246屬246種，占總屬、種數(shù)的64.06%、37.90%.單種屬和寡種數(shù)高達(dá)371屬557種，分別占總屬、種數(shù)的96.61%、85.82%，說明該路域種子植物所遭受的干擾較大，其分類群特征正處于變異過程.

根據(jù)吳征鎰[17]對種子植物屬的分布區(qū)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，可將該路域種子植物384屬劃分為14個分布型及9個變型(見表5).

1) 世界分布這一類型的屬共53屬，包括莧屬Amaranthus、繁縷屬Stellaria、衛(wèi)矛屬Euonymus、金魚藻屬Ceratophyllum、藜屬Chenopodium、蒿屬Artemisia、鬼針草屬Bidens、飛蓬屬Erigeron、鼠麴草屬Gnaphalium、千里光屬Senecio、碎米薺屬Cardamine、苔草屬Carex、茅膏菜屬Drosera、大戟屬Euphorbia、龍膽屬Gentiana、老鸛草屬Geranium、馬唐屬Digitaria、羊茅屬Festuca、早熟禾屬Poa等，其中以草本植物居多，是組成森林群落草本層和灌木層的主要成分.

表4 楚姚高速公路路域種子植物屬內(nèi)種的組成

表5 楚姚高速公路路域種子植物屬的分布區(qū)類型

2) 熱帶分布共166屬，占總屬數(shù)的50.15%.其中，以泛熱帶分布及其變型最多，共77屬，占總屬數(shù)的23.26%(不含世界分布屬，下同)，其中變型(2-1)和變型(2-2)各1屬，居所有分布區(qū)類型之首.這一類型所包含的物種習(xí)性多樣，木本類有車桑子屬Dodonaea、厚皮香屬Ternstroemia、樸屬Celtis、小石積屬Osteomeles、柿屬Diospyros、合歡屬Albizia、羊蹄甲屬Bauhinia等，草本類包括冷水花屬Pilea、馬鞭草屬Verbena、積雪草屬Centella、天胡荽屬Hydrocotyle、豬屎豆屬Crotalaria、牛膝屬Achyranthes、蓮子草屬Alternanthera、杯莧屬Cyathula、蔗茅屬Erianthus、半邊蓮屬Lobelia等，藤本類有菝葜屬Smilax、崖豆藤屬Millettia、薯蕷屬Dioscorea、杯冠藤屬Cynanchum等；熱帶亞洲(即熱帶東南亞至印度-馬來西亞，太平洋諸島)分布及其變型次之，共計27屬，包括常綠闊葉林的組成屬潤楠屬Machilus、含笑屬Michelia、青岡屬Cyclobalanopsis等；舊世界分布及其變型包括坡油甘屬Smithia、山黑豆屬Dumasia、香茶菜屬Isodon、飛蛾藤屬Dinetus、娃兒藤屬Tylophora等22屬，占總屬數(shù)的6.65%；熱帶亞洲至熱帶大洋洲分布11屬，如桉屬Eucalyptus、梁王茶屬Nothopanax、茅瓜屬Solena、蕘花屬Wikstroemia、崖爬藤屬Tetrastigma等；熱帶亞洲至熱帶非洲分布包括野茼蒿屬Crassocephalum、魚眼草屬Dichrocephala、蓖麻屬Ricinus、莠竹屬Microstegium、鐵仔屬Myrsine、鳥足蘭屬Satyrium、錦雞兒屬Parochetus、紫雀花屬Parochetus、沙針屬Osyris、水麻屬Debregeasia等16屬.

3) 北溫帶分布及其變型共76屬，占總屬數(shù)的22.96%，僅次于熱帶分布屬.其中，北溫帶分布屬共61屬，典型的分布屬有澤瀉屬Alisma、慈姑屬Sagittaria、小檗屬Berberis、莢蒾屬Viburnum、越橘屬Vaccinium、野豌豆屬Vicia、委陵菜屬Potentilla等；北溫帶和南溫帶間斷分布有11屬，如景天屬Sedum、圓柏屬Sabina、獐牙菜屬Swertia、蓼屬Polygonum、柴胡屬Bupleurum、茴芹屬Pimpinella等；歐亞和南美洲溫帶間斷分布有3屬，包括胡桃屬Juglans、虎耳草屬Saxifraga、纈草屬Valeriana；地中海、東亞、新西蘭和墨西哥-智利間斷分布僅含馬桑屬Coriaria1屬.

4) 東亞及北美間斷分布共18屬，主要為木本植物，如：漆屬Toxicodendron、菖蒲屬Acorus、楤木屬Aralia、十大功勞屬Mahonia、梓屬Catalpa、板凳果屬Pachysandra、六道木屬Abelia、珍珠花屬Lyonia、馬醉木屬Pieris、栲屬Castanopsis、石櫟屬Lithocarpus、亂子草屬Muhlenbergia、木犀屬Osmanthus、胡枝子屬Lespedeza、勾兒茶屬Berchemia、石楠屬Photinia、蛇葡萄屬Ampelopsis等.

5) 舊世界溫帶分布共29屬，占總屬數(shù)的8.76%，大部分是該路域草本植物群落的主要成分，如滇紫草屬Onosma、附地菜屬Trigonotis、沙參屬Adenophora、牛繁縷屬Myosoton、天名精屬Carpesium、旋覆花屬Inula、苦苣菜屬Sonchus、蟹甲草屬Parasenecio、須彌菊屬Saussurea、川續(xù)斷Dipsacus、香薷屬Elsholtzia、野芝麻屬Lamium、筋骨草屬Ajuga、夏至草屬Lagopsis、錦葵屬Malva、苜蓿屬Medicago、草木樨屬Melilotus、蕎麥屬Fagopyrum、蛇床屬Cnidium等.

6) 歐亞和南非(有時也在澳大利亞)間斷包括大麻屬Cannabis、黃鵪菜屬Youngia、杭子梢屬Campylotropis、狼毒屬Stellera等4屬，占該路域總屬數(shù)的1.21%.

7) 地中海區(qū)、西亞至中亞分布共2屬，包括黃連木屬Pistacia、木犀欖屬Olea，占該路域總屬數(shù)的0.60%.

8) 無中亞分布屬，但其變型——中亞東部至喜馬拉雅和中國西南部含角蒿屬Incarvillea1屬.

9) 東亞和中國特有分布共計35屬，占該路域種子植物總屬數(shù)的10.57%.其中東亞分布28屬，包括五加屬Eleutherococcus、黨參屬Codonopsis、兔兒風(fēng)屬Ainsliae、泥胡菜屬Hemisteptia、合耳菊屬Synotis、粘冠草屬Myriactis、紫金龍屬Dactylicapnos、箭竹屬Fargesia、玉山竹屬Yushania、八月瓜屬Holboellia、沿階草屬Ophiopogon、吉祥草屬Reineckia、鞭打繡球?qū)貶emiphragma、扁核木屬Prinsepia、松蒿屬Phtheirospermum等；中國特有分布7屬，包括金鐵鎖屬Psammosilene、子宮草屬Skapanthus、地涌金蓮屬Musella、牛筋條屬ichotomanthes、翅莖草屬terygiella等.

綜上所述，楚姚高速公路路域種子植物熱帶分布屬比例達(dá)50.15%，溫帶49.85%，表明該路域植物的熱帶和溫帶相似，2種成分具有明顯的交叉過渡性質(zhì).

3.4 具有保護(hù)和研究價值的類群

經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)評價區(qū)范圍包含了一些中國特有分布或地區(qū)特有分布的物種，如：地涌金蓮(Musellalasiocarpa)、杜氏翅莖草(Pterygielladuclouxii)、龍棕(Trachycarpusnanus)等，極具保護(hù)和研究價值.

1) 中國特有分布 由表5可知，評價區(qū)包含了中國特有分布屬7個，包括地涌金蓮屬Musella、牛筋條屬Dichotomanthes、翅莖草屬Pterygiella等.其中，牛筋條屬為中國西南特有單型屬，僅云南和四川有分布，牛筋條(Dichotomanthestristaniaecarpa)作為古老孑遺的特有屬物種，其樹形優(yōu)美，花白而密集，果實鮮紅色，結(jié)實量大，具有較高的觀賞價值，是西南地區(qū)具有較高開發(fā)潛力的一種植物；評價區(qū)針闊混交林下分布有杜氏翅莖草，隸屬玄參科翅莖草屬，該屬是中國西南地區(qū)特有的半寄生植物類群，資源分布較狹窄，具有很高的保護(hù)和研究價值；地涌金蓮為中國特有的單屬種植物，野生資源主要分布于云南生中部、南部、西北部等地區(qū)，一般生長于海拔1 450～2 500 m 的山坡、河谷地帶，或人工種植于房前屋后、田間地頭或庭院中，是滇中地區(qū)具有食用、觀賞、水土保持、飼用等多種用途，同時也是佛教中的“五樹六花”之一，極具有研究和發(fā)展價值.

2) 地區(qū)特有分布 龍棕為云南特有種，國家二級保護(hù)植物，僅分布于楚雄、大理、麗江等地州，其中以楚雄州分布最廣、分布數(shù)量最多，一般生長在海拔1 700～2 600 m 的半濕潤性常綠闊葉林或針闊混交林中.根據(jù)資料記載和實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，本次評價區(qū)包含的楚雄州大姚縣、楚雄市、牟定縣及姚安縣等地均有龍棕分布，其樹形優(yōu)美，地下莖彎曲盤旋如龍狀，科作盆景植物、觀賞植物及園林綠化植物，極具研究和開發(fā)的潛質(zhì).但同時，由于過去對森林資源的掠奪性采伐，龍棕資源破壞嚴(yán)重，因此更加需要重視對龍棕的保護(hù)和研究.

4 討論與討論

1) 物種豐富度大，多樣性較高 楚雄至大姚高速公路路域共有種子植物118科384屬649種，其中裸子植物2科3屬4種，被子植物116科381屬645種.此外，在種子植物屬的組成上，以寡種屬和單種屬居多，說明該路域受到較大的人為干擾，植物類群正在發(fā)生變異.因此，在高速公路沿線的建設(shè)中，應(yīng)特別注意沿線的生態(tài)重建工作，減少外來物種的運用，保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的完整獨立性.

2) 區(qū)系地理成分復(fù)雜，熱帶與溫帶交叉過渡 研究表明：從科級水平上，將該路域種子植物118科劃分為9個分布型8個變型，其中以熱帶性質(zhì)的科占主體，占總科數(shù)的68.49%，尤以泛熱帶成分居多，溫帶成分次之，占總科數(shù)的26.03%；這與該地區(qū)所處地理位置的區(qū)系形成因素相關(guān).從屬級水平上看，該路域種子植物384屬科劃分為14個分布型及9個變型，其中熱帶成分略占明顯優(yōu)勢，占總屬數(shù)的50.15%，熱帶與溫帶所占成分相似，又交叉過渡.這些充分說明了該區(qū)域地處低緯度和中高海拔的區(qū)系特點，這也表明該區(qū)域的區(qū)系地理成分復(fù)雜多樣.在進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)重建時，應(yīng)充分根據(jù)該路域的植物區(qū)系特點來考慮后期自然生態(tài)的恢復(fù)措施，如植物物種的選擇上盡可能選擇具有一定耐旱能力的植物，能夠適應(yīng)中高海拔和耐寒能力，這些措施無疑會極大提高植物群落的穩(wěn)定性以及物種在該地區(qū)的適應(yīng)性.

3) 因地制宜，選擇生態(tài)重建和綠化物種 在公路沿線分布有2個省級自然保護(hù)區(qū)，以及若干現(xiàn)狀良好的天然林.由于其區(qū)系成分的特點，這里也是諸如龍棕、地涌金蓮、杜氏翅莖草、牛筋條等植物的天然棲息地.這些物種不僅具有重要的保護(hù)價值，也具有極高的觀賞栽培價值，最為重要的是它們具有極好的在該地區(qū)的適應(yīng)性，同時也是該區(qū)域植被群落中重要的組成物種或建群物種.在高速公路的生態(tài)恢復(fù)重建中，應(yīng)該將它們作為重點的保護(hù)和繁育對象，并選擇其中部分適合的作為公路綠化建設(shè)中進(jìn)行運用.