张家口地区野生绶草生境的调查

张家口地区野生绶草生境的调查

 

摘要：为研究野生绶草的生境及根际土壤状况，采用野外实地调查的方法，以张家口地区20个野生绶草群落为研究对象，对野生绶草的生物学习性、生态学习性、群落特征和土壤理化性质进行调查分析。结果表明，张家口地区野生绶草多生长在海拔约为1185m的山坡阴面；张家口地区野生绶草平均株高为25cm，花色为紫红色，花呈螺旋状盘旋生长在细长的花茎上；张家口地区野生绶草周边的植物群落有10科13属，其中草本植物7科7属，木本植物3科6属；张家口地区野生绶草根际土壤的pH值平均为6.99，土壤速效氮含量平均值为37.31mg/kg，速效磷含量平均值为3.98mg/kg，速效钾含量平均值为99.61mg/kg，有机质含量平均值为10.03g/kg。张家口地区野生绶草根际土壤的养分与pH值差异较小，说明张家口地区野生绶草适合在大部分的中性土壤中生长。

 

兰科（Orchidaceae）植物是植物界中最进化、种类最丰富的科之一，广泛分布于除两极和沙漠之外的各种陆地生态系统中。兰科植物大多是濒危植物，野生兰科植物全部被列入濒危物种的范围内，占世界总保护植物的70%以上。研究野生兰科植物的生境为人工培育濒危兰科植物提供指导方向十分重要。

 

绶草又名盘龙草、盘龙参、猪鞭草等，为兰科绶草属珍贵的小型植物，其为总状花序，花较小，呈螺旋状盘旋生长在细长的花茎上。绶草植株矮小、花形奇特，观赏期长，被称为“世界上最小的兰花”，适合布置成花坛、小型盆栽、观赏地被等形式。同时绶草也是珍贵的药用植物，根部或整株植株都可用药，可有效地治疗糖尿病、失眠等疾病[1-2]，外用可治疗毒蛇咬伤的伤口[3-4]、有抗肿瘤[5-6]、抗癌[7-8]等功能，具有极高观赏价值和药用价值。

 

绶草的种子极小且萌发率很低，童期很长，一般需要5~10a才能开花结实，且生长繁殖需要真菌的共生和动物的帮助，对生长环境要求较严，再加上生态环境的恶化和人们的过度采集，使原本种群数量就很少的野生绶草数量变得越来越少[9-11]，严重制约了绶草的分布和开发利用，目前野生绶草已被列为国家Ⅱ级保护植物和国际濒危植物[12-13]，被收录在原国家林业部颁布的《野生植物保护名录》和《濒危野生动植物种国际贸易公约》中。现阶段我国的绶草研究主要是繁殖和栽培技术[14-17]、营养器官解剖结构[18]、分子生物学[19-22]、内生真菌[23]、药用成分与功能[24-25]等方面。绶草的开发利用前景极佳，具有很大的发展潜力。

 

每种兰科植物都有特定的分布空间，有些兰科植物只分布于特定的地域或生境范围内，而有些兰科植物分布在较大地域跨度的范围内。绶草（Spiranthessinensis）属于广域分布的兰科种类，在全球范围内广泛分布，包括俄罗斯、朝鲜半岛、阿富汗、缅甸、马来西亚、澳大利亚等地，在我国各省份地区也有零星分布[26]。绶草主要生长于海拔200~3400m的山坡林下、灌丛下、草地或河滩沼泽草甸中[27]。目前野生绶草只有零星散落地分布，且植株矮小，数量越来越少。本研究以张家口宣化常峪口野生绶草的生长环境为调查对象，通过调查该区域绶草群落生态环境、测定土壤的化学性状，可以为野生绶草种群的保护、濒危物种的繁衍奠定一定的科学依据，对野生绶草的有性繁殖、无性繁殖及大面积人工驯化栽培具有重要意义。

 

1材料与方法

 

1.1调查区域概况

 

常峪口位于张家口宣化区，在宣化以北20km之处。该区位于柳川河上游，边墙山南侧山脚下，海拔在1200m左右，属于中温带亚干旱气候。光照条件较好、水分充足，生长着大量野生草本植物，野生绶草主要分布在山北侧，紧邻一条河沟，常年有水流动，在该区域野生绶草生长状况良好。

 

1.2试验方法

 

1.2.1张家口地区野生绶草生境及习性调查。于2019年7月中旬在张家口地区常峪口进行实地调查，采用样地法对野生绶草进行生境调查，随机设置20个面积为5m2的正方形样地。详细调查记录样地内植物的名称、分布、生长海拔、数量等生境因子；并随机选取10株绶草植株进行测定记录。

 

重要值指标计算公式如下：

 

群落中物种的重要值=相对多度+相对频度+相对显著度（以相对高度代表相对显著度计算）；相对多度=某种植物的个体数/全部植物的个体数；相对频度（%）=某种植物的频度/全部植物种的总频度；相对高度=某种植物所有个体的高度之和/全部种的个体高度之和

 

1.2.2土壤取样及理化性质的测定。在20个样区内随机选取8个样区采集土壤，首先去除样区表面的枯枝落叶，后使用土钻采用S形取样法采集深度10cm土样，混合均匀用于理化性质测定。将0~10cm土层混合土样去杂，室内风干过2mm筛。其中土壤速效氮含量的测定采用扩散吸收法[28]；土壤速效磷含量的测定采用碳酸氢钠法[29]；土壤速效钾含量的测定采用乙酰胺提取-火焰光度计测定法[30]；土壤有机质含量的测定采用重铬酸钾溶液-外加热法[31]；土壤pH值的测定采用电位法[32]。

 

2结果与分析

 

 

2.1野生绶草生境调查

 

2.1.1绶草生物学习性调查。由表1可知，在观测区域内，10株野生绶草的平均株高25.09cm，其中花茎平均长度14.12cm，平均花序长度6.41cm，近基部叶片2~4枚。平均叶长和平均叶宽分别为5.33cm、7.22mm,长宽比约2︰3，呈宽线状披针形。花色紫红色，6月底初花期，7月中旬进入盛花期，7月底8月初，绶草花开始凋落。果实极小，在显微镜下测量其纵径平均长度为0.55cm，为蒴果类型。

 

2.1.2绶草生态学习性调查。经调查，张家口地区野生绶草生长在海拔较高的地区，海拔高度为1185m，常峪口的年平均日照时数为2784h[33]，日照时数相对较短，该区绶草也主要分布在山坡的阴面，为喜阴植物；土质为砂壤土，土壤颜色为黑色；因其临近有1条溪流，土壤含水量在60.3%；张家口地区白天和夜间的温差较大，白天的平均气温为16.3℃，夜间的平均气温为4.2℃[33]。综上所述，张家口地区常峪口野生绶草生长在高海拔、潮湿、昼夜温差大的山坡阴面。

 

 

2.1.3绶草周边植物群落调查。由表2可知，张家口地区常峪口野生绶草生境内植物种类丰富，常峪口海拔在1200m左右，该区位于柳川河上游，边墙山南麓，属于中温带亚干旱气候。光照条件较好、水分充足，在该海拔范围内适合多种植物生长，野生绶草通常与其他草本植物混生，处于群落下层，零星分布，组成生态群落。
 

 

常峪口野生绶草生境内生长较多的植物有10科13属15种。其中草本植物共7科7属8种，分别占总科、属、种的比例为63.6%、53.8%和53.3%。灌木植物共3科5属6种，分别占总科、属、种的比例为27.2%、38.5%和40%。乔木植物仅1种，为秋子梨。通过查阅资料和调查这些植物的生境可知，它们主要生长在山坡阴处、河岸和草甸等地。

 

 

2.1.4绶草周边植物群落重要值对比分析。由表3可知，在常峪口的20个野生绶草调查样地中，草本植物生长的数量远大于乔木和灌木植物，群落垂直结构以草本层为主，优势物种为多枝梅花草、疗齿草、狗娃草，密度较大。其次为灌木层结构，其中以土庄绣线菊、灰栒子、水栒子为优势品种。乔木层中仅有1株生长矮小的秋子梨。在野生绶草调查样地总植物物种中，多枝梅花草是生长优势最大的物种，重要值达到0.70；其次是疗齿草、秋子梨、灰栒子，重要度分别为0.38、0.23和0.20.。

 

2.2土壤理化性质的测定

 

 

表4为张家口宣化常峪口20个观测区域野生绶草根际土壤速效氮、速效磷、速效钾有机质含量及pH值的差异，变异系数越大表明数据越分散，说明数据的空间波动越强烈，差异性越大。观测区域土壤为中性，平均pH值为6.99，变动范围为6.81~7.31，变异系数为2.75%。土壤速效氮含量平均为37.31mg/kg，变动范围为32.90~48.34mg/kg，变异系数为12.74%；速效磷含量平均为3.98mg/kg，变动范围为3.43~4.74mg/kg；速效钾含量平均为99.61mg/kg，变动范围为82.05~119.08mg/kg，变异系数为12.05%；有机质含量平均为10.03g/kg，变动范围为8.22~13.20g/kg，变异系数为14.46%。综上所述，张家口地区野生绶草对土壤养分差异较小，养分含量中等，土壤为中性，说明野生绶草适合在大部分的中性土壤中生长，为绶草的人工栽培和繁育以及野生绶草资源的保护提供了基础数据。

 

3结论和讨论

 

通过对张家口地区野生绶草的生境和习性的调查可以观察到，张家口地区野生绶草分布在海拔1200m左右，生长在昼夜温差大、潮湿的山坡阴面，张家口地区野生绶草平均株高为25.09cm，花色为紫红色，花在花茎上盘旋生长，极具观赏价值；绶草在6月底进入初花期，7月中旬进入盛花期，在7月底8月初花开始凋落。

 

张家口地区野生绶草周边植物的种类丰富，与绶草共同构成协调生长的植物群落，分布较多的植物有10科13属15种，其中草本植物共7科7属8种，灌木植物共3科5属6种，乔木植物仅1种，这些植物多生长在山坡、山地草丛和河岸。其中生长优势较大的草本植物为多枝梅花草、疗齿草、狗娃草；生长优势较大的灌木植物为土庄绣线菊、灰栒子、水栒子等。受海拔、温度、光照情况和土质等因素影响，常峪口生境内的草本层和灌木层物种丰富度较高，乔木层的物种丰富度较低，且生长的植物多为喜阴喜湿植物。绶草的根在潮湿的土壤中长势好，可吸收较多的物质[16]，也因此所含水分较多，当干燥后绶草的根茎饱满度较差[34]。张家口地区常峪口野生绶草在pH值6.81~7.31的土壤上均能生长，适合在中性土壤中生长，对土壤养分的含量要求中等，土壤越肥沃绶草的长势越好。绶草是濒危植物，保护好绶草的遗传种质资源，具有重要的科学研究价值和经济价值。绶草对生长环境的要求较严，绶草的生长和周围植物群落的物种多样性分布与海拔、坡向、真菌和动物等因素具有显著的相关性。因此，绶草对周边环境变化十分敏感，是一种生态指示性植物，对生境进行保护是保护野生绶草及周边植物资源的有效措施。

 

近年来，随着人类活动的加剧，加之人们对生态环境保护的意识不到位，开垦荒地，将土地转为农田、居民区和工厂，张家口地区适合绶草生长的生境受到了极大威胁，导致本来数量就十分稀少的绶草种群变得越来越少，只在山区等人烟稀少的区域才有零星存在，且尚未落实保护措施。在此，建议加快对张家口地区野生绶草生境的保护，可先在张家口地区建立小面积的保护区，禁止放牧农垦等农牧业活动和其他活动，以保护绶草的生境，待效果显著，可逐步扩大保护区的面积，在生境受到影响而不再适合绶草生长时，必须对绶草进行迁地保护[16]。在实施迁地保护时，还需注意将绶草引种到符合它生态特征的生境去。在适当时候，还可以将其再移回原生长环境进行种植。

 

要逐步完善绶草的人工繁殖和栽培技术，通过组织培养技术，可有效地避免因绶草自身的缺陷造成繁殖慢的缺点[35]；在人工栽培绶草时要加强环境因子的调控，创造出适合绶草生长的环境，绶草为喜湿植物，土壤水分不足会影响种子萌发，所以必须选择土质肥沃、水分充足的土地，以提高人工栽培绶草的成活率。以上方法可作为保护张家口地区野生绶草的资源、增加绶草数量的预备方法进行贮备。

 

 

还应加强科普宣传工作，在野生绶草集中分布生长的区域周边，要针对当地群众的文化水平，充分利用各种方式，加强生态环境保护的宣传，普及生物多样性保护和生态环境保护知识[16]，使群众了解绶草珍稀濒危的现状及保护绶草的原因和意义，进而使群众自发爱护野生绶草，参与到野生绶草的保护活动中来。