湖南省野生莼菜原生環(huán)境調(diào)查

摘要：通過收集湖南省莼菜資源和實地考察，發(fā)現(xiàn)湖南省已證實的莼菜資源有安仁莼菜（1處）、桂東莼菜（3處）、茶陵莼菜（1處）和宜章莼菜（2處）。對莼菜資源原生水、土、氣候環(huán)境各項指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，并對水、土環(huán)境檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析、相關(guān)性分析和主成分分析。結(jié)果表明：根據(jù)顯著性差異分析，茶陵莼菜水環(huán)境中氨氮、鈣、鉻、鎂和鈉含量分別為0.508 7、

9.196 7、0.001 307、2.423 3和3.986 7 mg/L，土環(huán)境中全氮、全磷和有機質(zhì)含量分別為5.053 3、0.820 0和205.000 0 g/kg，水解氮和有效磷含量分別為482.000 0和2.666 7 mg/kg，在多項指標(biāo)上均高于其他原生境；通過相關(guān)性分析和主成分分析，了解項檢測指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)情況，并發(fā)現(xiàn)在水環(huán)境中pH值以及鋅、鉛、鉻、砷和鎂的含量是導(dǎo)致差異的主要因素，在土環(huán)境中pH值以及有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀和有效磷含量是主要的差異因素。

關(guān)鍵詞：莼菜；原生環(huán)境調(diào)查；顯著性；相關(guān)性；主成分；湖南

中圖分類號：S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-060X（2025）01-0045-08

Investigation on the Original Habitats of Brasenia schreberi J. F. Gmel. in Hunan Province

DONG Jia-wei1，WANG Duan-hua2，LIU Zhou-bin1，YANG Jian-guo2，CHEN Tian-xin2，

WU Shuang-hua2，LI Qian2，LIU Ying2

（1. College of Horticulture， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC; 2. Hunan Vegetable Research Institute，

Changsha 410125， PRC）

Abstract： The Brasenia schreberi J. F. Gmel. resources in Hunan Province were collected and investigated. The field investigation identified 7 original habitats of B. schreberi resources in Hunan Province， which were mainly in Anren （1）， Guidong （3）， Chaling （1）， and Yizhang （2） counties. Furthermore， the original water， soil， and climatic environment of B. schreberi resources were investigated. The significant difference test， correlation analysis， and principal component analysis were performed for the soil and water environmental data. The results showed that in Chaling， the content of ammonia nitrogen， calcium， chromium， magnesium， and sodium in the water environment of B. schreberi was 0.508 7， 9.196 7， 0.001 307， 2.423 3， and 3.986 7 mg/L， respectively. The content of total nitrogen， total phosphorus， and organic matter in the soil was 5.053 3， 0.820 0， and 205.000 0 g/kg， and that of hydrolyzed nitrogen and available phosphorus was 482.000 0 and 2.666 7 mg/kg， respectively. Multiple indicators in Chaling were higher than those in other original habitats. The correlation analysis and principal component analysis revealed the correlations between various detection indicators. The results suggested that pH and the content of zinc， lead， chromium， arsenic， and magnesium in the water environment， as well as pH and the content of organic matter， total nitrogen， total phosphorus， total potassium， and available phosphorus in the soil environment， were the main factors with differences among different habitats.

Key words： Brasenia schreberi J. F. Gmel.; original habitat investigation; significance; correlation; principal component; Hunan

2020年，中央經(jīng)濟(jì)工作會議明確提出要加強種質(zhì)資源保護(hù)和利用，加強種子庫建設(shè)，開展種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)。2021年、2022年的中央一號文件中也指出要打好種質(zhì)資源的翻身仗，一定要重視資源的保護(hù)和利用。莼菜（Brasenia schreberi J. F. Gmel）是莼菜科莼菜屬多年生水生草本植物。莼菜是藥食兩用植物，也是《國家重點保護(hù)野生植物名錄》中的一種珍貴水生植物（現(xiàn)為國家二級保護(hù)植物），其種質(zhì)資源的保護(hù)對于打好種源翻身仗有著重要意義[1-2]。我國莼菜主要分布在四川、重慶、湖北、江蘇、浙江、湖南、江西和云南等地[3]。當(dāng)前湖南省莼菜的資源正處于初步調(diào)查階段，內(nèi)容以信息搜集、資源原生境監(jiān)測、資源異地保存、資源表型多樣性分析為核心。筆者通過對湖南省莼菜分布情況調(diào)查，分析其原生水土環(huán)境，旨在調(diào)查莼菜適宜生長環(huán)境數(shù)據(jù)，為湖南莼菜研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 資源信息搜集

根據(jù)《水生蔬菜種質(zhì)資源野外考察收集方法》中所述的資源信息收集方法，筆者通過網(wǎng)絡(luò)檢索，針對湖南省有關(guān)莼菜的新聞報道、網(wǎng)絡(luò)中有關(guān)莼菜的文獻(xiàn)記載以及大部分自然保護(hù)區(qū)和濕地公園的植物保護(hù)名錄，進(jìn)行了大量的信息收集，并取得聯(lián)系確

認(rèn)實際情況，從而得到湖南省莼菜的大致分布情況。

1.2 研究材料

根據(jù)搜集到的資源信息，經(jīng)考察，湖南省共有4個縣市區(qū)有莼菜存在（表1），包括郴州安仁（1處）、郴州桂東（3處）、郴州宜章（2處）和株洲茶陵（1處），共7處原生境。

1.3 原生水土環(huán)境調(diào)查

1.3.1 調(diào)查方法 每處原生境以“S”性設(shè)置5個取樣點，每個點取1～2株莼菜，使用土壤采樣器在取樣點周圍分散采集20 cm×30 cm塑封袋的土樣1份，每次取樣深度為土下20～30 cm，使用水質(zhì)采樣器收集350 mL塑料瓶的水樣5份（每個取樣點的土樣和水樣的樣品量所測數(shù)據(jù)為一次重復(fù)）。原生境取樣的同時，使用GPS設(shè)備記錄原生境經(jīng)緯度和海拔信息，并對原生境進(jìn)行拍照記錄，條件允許的情況下可使用無人機進(jìn)行航拍，記錄原生境莼菜的分布情況。

1.3.2 檢測指標(biāo) （1）水環(huán)境檢測指標(biāo)及參照方法。pH值參照HJ 1147—2020[4]檢測；氨氮參照HJ 535—2009[5]測定；鉀、鈉、鈣、鎂和鋅采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法[6]。以上指標(biāo)是根據(jù)實地考察利川佛寶山莼菜保護(hù)地對水質(zhì)要求，依據(jù)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》指定[7]。

（2）土環(huán)境檢測指標(biāo)及參照方法。pH值參照NY/T 1121.2—2006[8]；全氮、全磷、全鉀、水解性氮、有效磷、速效鉀和有機質(zhì)含量分別參照NY/T

1121.24—2012[9]、NY/T 88—1988[10]、NY/T 87—1988[11]、LY/T 1228—2015[12]、NY/T 1121.7—2014 [13]、NY/T 889—2004[14]和NY/T 1121.6—2006[15]方法進(jìn)行測定。以上指標(biāo)是根據(jù)《瀕危植物扇脈杓蘭原生境土壤養(yǎng)分含量研究》[16]和《土壤及水質(zhì)條件與莼菜生長的關(guān)系》[17]中原生境土壤檢測指標(biāo)而定。

得到水、土環(huán)境檢測數(shù)據(jù)后，使用IBM SPSS Statistics 27進(jìn)行降維并進(jìn)行相關(guān)性分析，通過降維得到KMO系數(shù)、SIG值、各主成分特征值、貢獻(xiàn)率、累計貢獻(xiàn)率，判斷數(shù)據(jù)是否適合進(jìn)行進(jìn)一步主成分分析，后使用IBM SPSS Statistics 27對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel中計算得到主成分得分[18]。

據(jù)《廣西紅錐天然林原生境自然因子調(diào)查分析》和《湖南野生稻資源調(diào)查及其保護(hù)措施》中關(guān)于原生境所測氣候因子[19-20]，氣候環(huán)境調(diào)查指標(biāo)包括年均氣溫、年最高溫、年最低溫、年均日照、年均降雨量、年均相對濕度。其中，年均氣溫、年最高溫、年最低溫和年均相對濕度這4個指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于天氣網(wǎng)，年均日照和年均降雨量的數(shù)據(jù)來源于中國氣象網(wǎng)[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 資源調(diào)查

經(jīng)調(diào)查，在湖南省莼菜7處原生境中，桂東3處相距較近，經(jīng)緯海拔信息均以桂東第1處原生境為準(zhǔn)，且桂東-3由于受當(dāng)?shù)仄茐?，并未取得樣本；宜?處原生境相距較遠(yuǎn)，較近之處為宜章莽山拐湖，較遠(yuǎn)之處為宜章莽山浪伴湖，浪伴湖位于深山，調(diào)查隊伍未做足準(zhǔn)備的情況下難以調(diào)查。因此實際獲得數(shù)據(jù)的原生境為5處。

幾乎被莼菜覆蓋；茶陵原生境所在濕地面積約為13.33 hm2，但莼菜實際生長面積不足0.33 hm2（為估計值，受條件所限，未能完整統(tǒng)計整個濕地中莼菜面積），且分布稀疏，原生境面積幾乎被蓮所占據(jù)；桂東原生境面積約0.20 hm2，莼菜分布約占塘面的2/3；宜章莽山拐湖原生境面積約0.67 hm2，完全被莼菜覆蓋。實地考察結(jié)果顯示，茶陵莼菜的實際情況十分危機，為所有原生境中最差。

2.2 原生境調(diào)查

2.2.1 水環(huán)境指標(biāo)檢測結(jié)果 如圖1所示，5處原生境的水pH值沒有顯著差異，均在6.0上下；安仁氨氮含量最低，僅為0.038 3 mg/L，茶陵氨氮含量最高，為0.508 7 mg/L，5處原生境之間均存在明顯差異，且含量相差較大；宜章鈣含量過低，未測出數(shù)值，其余4處原生境之間鈣含量存在明顯差異，桂東2處原生境的鈣含量低于其他原生境，其中桂東-1更低，為0.584 0 mg/L，最高為茶陵，9.196 7 mg/L；

安仁的鉻含量過低，未測出數(shù)值，其余原生境中，茶

陵的鉻含量最高，為0.001 307 mg/L，桂東-1、桂東-2和宜章差異不大，含量分別為0.000 407、0.000 383和0.000 517 mg/L；鉀含量最低的是宜章，為0.193 7 mg/L，茶陵和桂東-2較高，分別為1.214 7和1.260 0

mg/L，各處原生境的鉀含量差異較為明顯；5處原生境的鎂含量相差較大，其中宜章最低，為0.016 9 mg/L，茶陵最高為2.423 3 mg/L；鈉含量差異與鎂含量類似，宜章最低為0.199 7 mg/L，茶陵最高為3.986 7 mg/L；宜章的砷含量過低，未測出具體數(shù)值，砷含量最低為茶陵（0.000 260 mg/L），最高為安仁（0.000 633 mg/L）。根據(jù)顯著性差異分析的結(jié)果可知，茶陵莼菜水環(huán)境的氨氮、鈣、鎂、鉀、鈉和鉻等多項指標(biāo)均遠(yuǎn)超其他原生境，其他原生境之間的各項水環(huán)境指標(biāo)均有著不同的高低差異，無法直接從顯著性差異分析上對各原生境的水環(huán)境做區(qū)分，需進(jìn)一步分析。

2.2.2 水環(huán)境指標(biāo)相關(guān)性分析 根據(jù)相關(guān)性分析的結(jié)果（表3），pH值與鋅、鉀和鉛呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，與其他指標(biāo)無顯著相關(guān)性；氨氮與鋅、鉛和砷指標(biāo)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，且與砷含量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，與鈉含量顯著相關(guān)，與鉻含量極顯著相關(guān)；鋅與所有指標(biāo)均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，其中與鉀、鉻指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)，與鈉、鈣和鎂指標(biāo)呈極顯著負(fù)相關(guān)；鈉與鉀為顯著相關(guān)，與鈣、鎂和鉻為極顯著相關(guān)，與鉛和砷為負(fù)相關(guān)；鉀與鈣、鎂、鉛、鉻和砷指標(biāo)無相關(guān)性；鈣與鎂和鉻呈極顯著相關(guān)，與鉛和砷呈負(fù)相關(guān)；鎂同樣與鉛和砷呈負(fù)相關(guān)，與鉻呈極顯著相關(guān)；鉛與鉻呈負(fù)相關(guān)，鉻與砷呈負(fù)相關(guān)。

2.2.3 水環(huán)境指標(biāo)主成分分析 通過對水環(huán)境的10項指標(biāo)進(jìn)行主成分分析（表4），根據(jù)特征值大于1的原則，篩選出了3個主成分，由于KMO檢驗系數(shù)未大于0.6，為0.499，不符合主成分分析要求[23]，而SIG值小于0.01，符合主成分分析要求的SIG值小于0.05的要求[25]，因此降維結(jié)果不一定理想，但仍具有一定的參考價值。如表4所示，第一主成分特征值為4.925，貢獻(xiàn)率為49.247%，其中pH值、鋅的主成分得分較高；第二主成分特征值為2.326，貢獻(xiàn)率為23.263%，其中鉛、鉻的主成分得分較高；第三主成分特征值為1.382，貢獻(xiàn)率為13.821%，其中砷、鉻、鎂的主成分得分較高。根據(jù)所得結(jié)果可知，主要的水環(huán)境差異因素是pH值和鋅含量，其次是鉛、鉻、砷和鎂含量。

2.2.4 土環(huán)境顯著性分析 由圖2可知，5處原生境的土pH值有著明顯差異，最高為桂東-2（5.44），

2.2.5 土環(huán)境相關(guān)性分析 通過Pearson相關(guān)性分析，了解土環(huán)境各項指標(biāo)之間的相關(guān)情況（表5）。土pH值與全鉀含量呈顯著相關(guān)，與速效鉀呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；有機質(zhì)與全氮、全磷、水解氮、有效磷呈現(xiàn)極顯著相關(guān)，與全鉀、速效鉀呈負(fù)相關(guān)；全氮與全磷、水解氮呈極顯著相關(guān)，與有效磷顯著相關(guān)，與全鉀、速效鉀呈負(fù)相關(guān)；全磷與水解氮、有效磷呈極顯著相關(guān)，與全鉀、速效鉀呈負(fù)相關(guān)；全鉀與水解氮、有效磷呈負(fù)相關(guān)；水解氮與有效磷呈顯著相關(guān)；有效磷與速效鉀呈負(fù)相關(guān)。據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果可知，僅pH值與全鉀呈顯著相關(guān)，水解氮與速效鉀無明顯相關(guān)性，其余所有指標(biāo)均與鉀元素相關(guān)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；氮元素指標(biāo)與磷元素指標(biāo)直接基本呈極顯著相關(guān)，全氮和水解性氮與有效磷顯著相關(guān)。

2.2.6 土環(huán)境主成分分析 土環(huán)境與水環(huán)境指標(biāo)的主成分分析結(jié)果相似，均是KMO系數(shù)不符合要求，為0.472，SIG值符合要求，小于0.01，因此分析結(jié)果也不一定理想，但仍具有一定的參考價值。如表6所示，以特征值大于1為原則，篩選出了3個主成分，第一主成分特征值為4.384，貢獻(xiàn)率為54.804%，其中全氮、全磷、全鉀得分較高，全磷最高（2.176）；第二主成分特征值為1.701，貢獻(xiàn)率為21.259%，其中水解氮和速效鉀得分較高，速效鉀最高（2.745）；第三主成分特征值為1.125，貢獻(xiàn)率為14.063%，其中pH值的得分最高，為0.115。由此可知，試驗中的所有土環(huán)境檢測指標(biāo)在土環(huán)境檢測中均有影響，而全氮、全磷、全鉀、水解氮和速效鉀是主要的差異因素。

2.3 氣候調(diào)查

如表7所示，湖南省莼菜所在的4個縣的氣候相似，年均溫度范圍在15.7～18.8℃，其中，桂東均溫最低，宜章均溫最高；當(dāng)?shù)刈罡邷囟葹榘踩首罡撸?5.0℃），當(dāng)?shù)刈畹蜏囟葹楣饢|最低（2.0℃）；茶陵的年均日照最多，為1 718.0 h，桂東的年均日照最低，為1 372.4 h；年均降雨量最高為桂東（1 670.1 mm），最低為茶陵（1 370.0 mm）；年均相對濕度最高為桂東（80.0%），最低為宜章（74.7%）。

3 討論與結(jié)論

3.1 地理氣候

目前相較于其他省份，湖南省的莼菜資源的數(shù)量較多，分布較集中，主要分布在郴州市（5處），國家地理標(biāo)志產(chǎn)品——利川莼菜均生長在海拔1 000～1 800 m的高山上，夏季最高溫30℃以下，年降水量1 378 mm，年日照時常1 518.9 h[24]，莼菜的生長海拔在2 000 m以內(nèi)[22]，與利川莼菜生長環(huán)境相比，湖南莼菜的海拔分布有高有低，安仁、宜章和茶陵的夏季最高溫較高，桂東夏季最高溫正好為30.0℃，湖南年降水量較多，年日照量相差不大。在朱雪珍等[25]的報道中，莼菜的適宜生長海拔在1 000～1 500 m，適宜年降水量在1 200～1 400 mm，適宜溫度在20～30℃，湖南莼菜的生長環(huán)境在年降水量和溫度上與其文中描述的相符，但湖南莼菜的海拔分布有所不同，湖南安仁、茶陵兩處原生境的海拔僅為161.51和108.43 m，海拔較低。在后續(xù)研究的過程中可探索低海拔原生境與高海拔原生境之間莼菜資源是否存在差異。

3.2 水土環(huán)境

根據(jù)對湖南省5處原生境的水、土環(huán)境的調(diào)查可知，各原生境之間水環(huán)境的酸堿度的差異不大，pH值基本在6上下，土環(huán)境pH值雖存在差異，但相差不大，土壤偏酸，范圍在4.37～5.44之間，鮑忠洲等[26]認(rèn)為適宜莼菜生長的土壤pH值在6～7，王昌全等[17]對適宜莼菜生長的土壤pH值范圍做了更細(xì)致的研究，其研究表明，pH值小于4則莼菜無法生長，pH值大于7.5則莼菜會發(fā)育不良，根據(jù)以上有關(guān)適宜莼菜生長的土壤pH值范圍的研究，可以得出湖南所有莼菜原生境的土壤pH均為偏酸，安仁原生境的土pH值已經(jīng)接近王昌全等[17]所得出的莼菜生長的土壤pH值下限，但安仁莼菜的實際生長情況并非湖南莼菜中最差的，相反的是，生長情況最差的茶陵莼菜，其土pH值（5.18），卻更接近鮑忠洲等[26]認(rèn)為的適宜生長土pH值范圍。董翔等[27]調(diào)查得到利川莼菜水體pH值后發(fā)現(xiàn)，pH值平均為7.03，莼菜生長良好，而湖南省原生境的水體pH值均低于7，最低為桂東-2約5.27，茶陵pH值為6.2。在其他水、土環(huán)境指標(biāo)上，茶陵的多項指標(biāo)均高于其他原生境，結(jié)合水土環(huán)境檢測結(jié)果與實地考察情況來看，茶陵土pH值在適宜生長莼菜的土pH值范圍內(nèi)，水體pH值較接近董翔等[27]調(diào)查的生長良好的利川莼菜水體pH值，但整個原生境所有地方都被蓮覆蓋，莼菜的生長范圍被嚴(yán)重限制，僅找到一片集中生長的區(qū)域，其他區(qū)域均為零星生長，導(dǎo)致茶陵莼菜的生長情況最差。

李陽等[28]對宜章莽山浪畔湖莼菜水、土因子對植物群落分布的研究得出，速效鉀是影響浪畔湖植物分布的主要土因子，水深、氨氮是影響植物分布的主要水因子。本試驗結(jié)果與其相符。

結(jié)合實地考察結(jié)果和原生環(huán)境數(shù)據(jù)，安仁莼菜的特殊性較為明顯。從土壤環(huán)境檢測結(jié)果來看，安仁除速效鉀外，所有指標(biāo)均為最低，而實際生長情況卻相對較好，由此可知速效鉀不僅是影響原生境植物分布的主要土因子，也可能是影響莼菜生長分布的主要土因子。安仁莼菜原生境不僅土環(huán)境檢測結(jié)果特殊，其海拔第二低（161.51 m）、土pH值最低（4.37），這2項數(shù)據(jù)與過往研究中對應(yīng)適宜莼菜生長的數(shù)據(jù)結(jié)果存在差異。根據(jù)此特殊性，可提出安仁莼菜是否已產(chǎn)生了環(huán)境適應(yīng)、是否為特殊變異品種等疑問，為后續(xù)湖南莼菜研究提供方向。

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