三峡库区野生荷叶铁线蕨生态环境调查

zoޛ)j馝چ乡镇发现有4处野生荷叶铁线蕨分布。荷叶铁线蕨生长环境具有海拔低、坡陡、土层薄、东北坡向、郁闭度高和气候温暖湿润等特征,分布区土壤有机质、有效氮、速效钾含量较高,而速效磷含量低。

[关键词]荷叶铁线蕨; 生态环境; 资源调查

[Abstract]The study aims at investigating the ecological environment Adiantum reniforme var sinense of in Three Gorges Reservoir region, and providing a reference basis for the protection of resources and artificial cultivation of A reniforme var sinense By using the method of investigation, field survey and experimental analysis, the vegetation, natural geographical environment, climate, soil nutrients of A reniforme var sinense were studied and analyzed The survey found that A reniforme var sinense distribution area reduced fast in Three Gorges region, a lot of distribution has diminished and vanished due to excessive digging, currently only in 3 towns of Wanzhou there exist 4 wild distribution areas The growth of A reniforme var sinense needs an environment with low altitude, steep slope and thin soil, northeast slope, canopy height and warm and humid climate characteristics, and the soil in distribution has the characteristics of high organic matter, available nitrogen, available potassium, and low available phosphorus content

[Key words]Adiantum reniforme var sinense; ecological environment; soil nutrients

荷叶铁线蕨Adiantum reniforme L var sinense Y X Lin又名荷叶金钱草、铁线草,为铁线蕨科Adiantaceae铁线蕨属下的一个中国特有种[1]。1984年《中国植物红皮书》将其列为二级稀有濒危植物[2],2001年《中國国家重点保护野生植物名录(第二批)》列为国家I级保护野生植物[3],仅零星分布于重庆市万州区长坪乡、燕山乡、新乡镇、武陵镇至重庆市石柱县西沱镇等狭长的长江沿岸。《长江三峡中草药资源》记载,荷叶铁线蕨有:“清热解毒,利尿通淋”之功效[4]。近年关于荷叶铁线蕨的研究多侧重于遗传性[5]、孢子繁殖[68]、种群特征[9]、等位酶分析[10]、抑菌实验[11]、保护对策[1214]等方面。本课题以野生荷叶铁线蕨的生长环境为研究对象,探究荷叶铁线蕨的生态环境特征,为荷叶铁线蕨野生资源的保护及人工栽培提供依据。

1材料与方法

11调查时间及地理区域

课题组在第四次全国中药资源普查重庆普查(试点)万州野外调查的基础上,于2013年10月—2016年12月,在重庆市万州区长坪乡、燕山乡、新乡镇、武陵镇至重庆市石柱县西沱镇走访调查、实地踏查。

12调查内容

通过实地踏查,在发现有荷叶铁线蕨分布的区域设置样方套,并将荷叶铁线蕨分布点放在2 m×2 m的草本样方中,每个样方套设置3套大小不同的样方,其中包括:1个10 m×10 m调查乔木的样方;1个5 m×5 m调查灌木的样方;4个2 m×2 m调查草本、蕨类的样方。调查蕨类、草本、灌木、乔木植物的名称及其高度、郁闭度、密度、频度。D(密度)=N(样地内某物种个数)/S(样地面积);F(频度)=n1(某物种出现的样方数)/N(样地总数)×100%;郁闭度是指林地树冠垂直投射面积与林地面积之比,以小数表示,1表示全部郁闭,见表1。

2结果

21资源分布

仅在万州区新乡镇三水村三岔河、新乡镇三水村龙泉电站、长坪乡弹子村百河沟和万州区燕山乡泉水村老鹰岩发现荷叶铁线蕨有极少量零星点状分布。

22伴生植物

经研究发现荷叶铁线蕨的伴生植物主要有:乔木以马尾松Pinus massoniana Lamb、柏木Cupresus funebris Endl、青冈 Cyclobalanopsis glauca (Thunb) Oerst、油桐 Vernicia fordii (Hemsl) Airy Shaw为主;灌木以胡颓子Elaeagnus pungens Thunb、杜鹃Rhododendron simsii Planch、火棘Pyracantha fortuneana (Maxim) Li、黄荆Vitex negundo L为主;藤本有香花崖豆藤Millettia dielsiana Harms、常春油麻藤Mucuna sempervirens Hemsl;草本植物以毛叶腹水草Veronicastrum villosulum (Miq) Yamazaki、秋海棠Begonia grandis Dry、野菊Dendranthema indicum(Linn)Des Moul;蕨类以角状耳蕨Polystichum alcicorne (Baker Diels)、海金沙Lygodium japonicum (Thunb) Sw、金粉蕨Onychium siliculosum Desv CChr等为主,其中乔木和灌木占主导地位。

23群落特征

荷叶铁线蕨植株矮小(5~20 cm),在调查样本中,荷叶铁线蕨所处环境总郁闭度高达071~089,繁殖力弱,以点状、丛状零星分布在其他植物之间,在植物相互生存竞争中处于弱势和伴生地位;荷叶铁线蕨伴生的草本、其他蕨类植物分布较稀疏、植株矮小,亦处于伴生地位,而乔木、灌木长势茂盛处主导地位,见表1。

24气候特征调查

241调查区域借助三峡库区蓄水前后的历史气象研究资料,对比三峡库区蓄水前1960—2002年和蓄水后 2003—2015年的主要气候资料[1518],见表2。

242三峡库区蓄水前后气候特征三峡库区蓄水后年均降雨量较蓄水前略偏少;三峡库区蓄水前后年均降雨量变化趋势不显著;三峡库区的年均降雨变化趋势与西南地区的变化趋势基本一致[19];三峡库区蓄水后年雾日数由蓄水前的38 d减少为213 d,变化显著[20];蓄水后库区年均气温略有增加,其中冬季增加021 ℃左右,这表明三峡工程蓄水后具有保温的效应[2123]。

243荷叶铁线蕨生长气候特征课题组于2014,2015,2016年,对荷叶铁线蕨生长的主要气候特征实地调查研究发现,荷叶铁线蕨区域年均降雨量1 080~1 150 mm,年日照时间1 360~1 458 h,年无霜期338~350 d,年空气相对湿度73%~78%,年均气温175~181℃,荷叶铁线蕨生长的适宜温度18~23 ℃,临界高温40 ℃,临界低温28 ℃,生长起点温度78 ℃。

25土壤地理特征及营养成分调查

251土壤地理特征调查在有荷叶铁线蕨分布的3个乡4个分布点(万州区新乡镇2个、万州区长坪乡1个、万州区燕山乡1个)分别进行了海拔、经纬度、坡度、坡向,土壤类型、土层厚度的调查。通过土壤样本采样点的自然断面及土壤特征的观察分析,3处成土母质是紫色泥岩,1处为砂岩和紫色泥岩伴生母质,经不断风化,分别形成棕紫色土壤和紫黑色土壤,见表3。

252土壤营养成分取万州区燕山乡泉水村老鹰岩野生荷叶铁线蕨植株根部附近(1 m×1 m)的土样,另取附近没有荷叶铁线蕨分布的一个土样(空白对照),分别于2016年的10月和2017年3月在样方内按梅花形确定5个具有代表性的点,清除土壤表层的植物、动物残留物和大的砾石,取0~10 cm的土层,将每个取样点采取的土样混合后约1 kg。将样品带回实验室自然风干,粉碎,完全过20目筛后,采用四分法抽取样品用于测定土壤速效氮(N)、磷(P)、钾(K);将20目样品粉碎,完全过60目筛用于测定土壤有机质。土壤有机质采用油浴加热K2Cr2O7容量法;有效氮含量采用碱解扩散法;速效钾采用乙酸铵浸提火焰光度计法;有效磷采用Olsen法,见表4。

由见表4可知:荷叶铁线蕨根部土壤有机质、速效钾平均含量处于全国土壤养分含量指标的中等水平,速效磷平均含量处于全国土壤养分含量指标的较低水平,而有效氮平均含量高于全国土壤养分含量指标;荷叶铁线蕨根部土壤有机质、有效氮、速效磷平均含量低于未有荷叶铁线蕨分布的土壤;荷叶铁线蕨的生长对速效磷的需求较低,对有机质、有效氮需求一般,对速效钾的需求较高。

3结论

31地理环境特征

坡陡:荷叶铁线蕨生长在坡度为60~90°的悬崖峭壁上,平地和缓坡没有发现荷叶铁线蕨的分布。

薄土层:荷叶铁线蕨生长的土层厚度为1~10 cm,部分直接生长在砂岩的苔藓上,利水透气性好。

东北坡向:调查发现野生荷叶铁线蕨的分布坡向均为东北坡向。

低海拔:调查发现野生荷叶铁线蕨分布点的海拔222~398 m。

32自然环境特征

荷叶铁线蕨分布区域雨量充沛,荫蔽度高,日照较少,年无霜期长,空气相对湿度73%~78%,年均气温175~181 ℃,最宜温度18~23 ℃,临界高温40 ℃,临界低温28 ℃,生长起点温度78 ℃。最近10年分布区0 ℃度以下气温只有1次,即2008年冬天,气温-2~3 ℃,持续时间3 d。

33土壤营养特征

荷叶铁线蕨生长土壤的有机质、有效氮、速效钾含量丰富,而速效磷含量相对缺乏。

4讨论

41坡向

在实地踏查荷叶铁线蕨分布区域的坡向均为东北坡向,原有报道为西南坡向[9],东北坡属于早阳山,下午日照时间短、有利于降低温度,提高湿度;而西南坡当西晒,温度高,湿度低,不利于荷叶铁线蕨生长繁衍。

42植被

经实地踏查发现荷叶铁线蕨生长的地表植物以乔木、灌木为主,草本、蕨类植物数量少、密度小,处于伴生地位,植物种类不具有显著的共性。荷叶铁线蕨在植物相互生存竞争中处于弱势或伴生地位,乔木、灌木高低搭配为荷叶铁线蕨提供了良好的荫蔽环境,郁闭度在071~089,荷叶铁线蕨既不喜欢生长在完全被遮蔽的环境,也不喜欢完成暴晒的环境,因此郁闭度是其生长的重要影响因素,可能与荷叶铁线蕨喜阴,不喜欢阳光直射有关。本次调研还在万州新乡三水村三岔河首次发现有较大面积的秋海棠伴生现象。

43土壤

431土薄荷叶铁线蕨生长在薄土上,这一方面说明荷叶铁线蕨比较耐旱,二其他杂草不耐旱,很容易死亡,为荷叶铁线蕨提供了生存空間;另一方面,土质疏松,有良好的透气性和透水性,荷叶铁线蕨为革质叶片,气孔分布较少,需要依靠根部与外界进行一部分气体交换有关,这需要进一步观察研究,分析荷叶铁线蕨生长是否与土壤厚度有关。

432土壤有机质含量高荷叶铁线蕨生长区域成土母质多属于紫色泥岩,少部分为砂岩夹杂泥岩,土壤颜色由紫色到黑色,弱酸性,由于母岩松疏,易于崩解,土层薄,土质疏松、黏性差、透水性和透气性良好,矿质养分含量丰富,肥力较高,经试验检测土壤有机质、有效氮、速效钾含量丰富,而速效磷含量相对缺乏,这为人工栽培荷叶铁线蕨提供了施肥参考。

44濒危特征

441种群减少过程本次野生荷叶铁线蕨的分布区域调查中,没发现成片分布,仅为小面积团块状、数株甚至单株分布。从原有资料及走访调查、实地踏查,在石柱西沱、万州武陵、燕山等区域有很多分布点已经绝迹,这些点基本上都经历了从成片分布—块状分布—点状分布—消失的变化历程。

442滥采滥挖是濒危的主要原因其中万州新乡三水村三岔河分布点原来种群分布较多,在三峡库区蓄水前有大片分布,并设立了保护点进行了资源保护,但在2016年8月23日实地踏查仅有3株,到2016年10月28复查时已经切底消失。在全国第四次普查发现的甘宁分布点这次也没有找到。资源消失的主要原因是近来一直有人在产区采挖,破坏严重。近2年甚至有远在成都的民间医生过来高价收购,说是用于治疗癌症,对资源破坏极大,亟待建立原产地保护基地,人工抚育,恢复野生种群。

[致谢]江西中医药大学钟国跃研究员、重庆市中医药研究院余再柏老师对本调研的指导和支持。

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[责任编辑吕冬梅]

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