张 玲 邱爱军 杨赵平 黄文娟 李志军*
蒺藜科白刺属(Nitraria L.)是一个争论已久的、古老的小属,属第三纪孑遗植物。白刺属植物全世界共有12个种,我国有8种,主要分布在西北和华北、东北[1-2],新疆有 6 个种[3-4],天山以南分布有5个种,分别是大白刺(Nitriaria roborowskii Kom.)、泡泡刺(Nitriaria sphaerocarpa Maxim.)、白刺 (Nitriaria tangutorum Bobr.)、小 果 白 刺(Nitriaria sibirica Pall.)和帕米尔白刺(Nitriaria pamirica Vassil.)。白刺属植物耐干旱、盐碱、抗风蚀沙埋,是优良的防风固沙先锋植物,常形成白刺灌丛沙堆,俗称“白刺包”,也是中亚荒漠植物区系灌木层中的优势种或建群种。白刺属植物不仅在生态环境的改善和恢复上有着重要意义[5]而且在药用价值方面也非常突出[6-11],甚至开发为饮料和酒[5-6]。为了更好的研究白刺植物资源,我们通过4年野外植物资源调查基本掌握和了解白刺属植物在天山以南的分布及生存概况。
室内调查主要是查阅标本和参考文献。其一是查阅塔里木大学标本室标本并记录标本信息。其二是查阅有关参考文献,主要通过《中国植物志》、《中国高等植物》等查阅白刺属植物在新疆天山以南的分布状况。
白刺属植物资源和分布状况的野外调查工作在新疆天山以南,包括塔里木盆地、天山南坡、昆仑山及两山交汇地区进行。同时在调查过程中还寻访当地百姓,以获得更多信息。
塔里木大学标本室原有少数标本,2005年后经过几年连续调查采集、鉴定四十多份白刺属标本,确定有白刺属植物五种,可以很确切的掌握白刺各个种及分布情况,下表为五种白刺的部分分布情况。
表1 五种白刺属植物的分布及基本情况
《中国植物志》和《中国高等植物》中记载泡泡刺(Nitriaria sphaerocarpa Maxim.)主要分布在新疆天山以北,少量在喀什地区;大白刺(Nitriaria roborowskii Kom.)主要分布在新疆巴音郭楞蒙古自治州、小果白刺(Nitriaria sibirica Pall.)分布在南疆巴音郭楞蒙古自治州、哈密地区,北疆少量;白刺(Nitriaria tangutorum Bobr.)南北疆均很少量;帕米尔白刺(Nitriaria pamirica Vassil.)的记录较少,《中国植物志》记载分布于阿克苏河上游。
2.3.1 五种白刺属植物分布调查结果
调查后,五种白刺属植物分布整体情况如图1:
泡泡刺(Nitriaria sphaerocarpa Maxim.),又称膜果白刺,《中国植物志》中记载其模式标本采自哈密,其果实果皮泡状化,从《中国高等植物》中泡泡刺的相关记录中发现主要分布在新疆的准噶尔盆地南缘,南疆主要分布在喀什地区,但是我们发现和硕县和柯坪县的山前戈壁、平原或洪积扇平原有分布。其次生存状况不理想,比如和硕县附近的泡泡刺长势差,结实率低可能因为生境非常干旱缺水,另修路和城镇扩建等均造成植被破坏也导致部分白刺生长受到破坏。
图1 天山以南白刺属植物的分布
白刺(Nitriaria tangutorum Bobr.),也称唐古特白刺。果实先端钝圆,果实较大,常药用。主要分布在和静县、和硕县、阿合奇县以及阿克苏地区甚至在帕米尔高原的塔什库尔干县也有分布,与《中国高等植物》记录分布范围相差甚大。调查发现白刺少见数量庞大的群落,有时和其它白刺属植物混生在一起,其生存状况良好。
大白刺(Nitriaria roborowskii Kom.),也称齿叶白刺,一般植株较高,果实较大,果实颜色和形态变化丰富,可药用。主要分布在喀什、阿克苏地区以及乌恰县,在阿克苏地区的新河县分布数量较多,为种群的优势种,而在其他地区分布数量较少,生存状况差。果实畸变率很高,最近几年有结实率低等现象,未发现病虫害现象,枝叶生长正常,也可能降水量减少所致,具体原因未知。
小果白刺(Nitriaria sibirica Pall.),又称西伯利亚白刺,果实小并且先端尖,形态变化较大。在天山以南分布最为广泛,沿天山南一带从和静县到昆仑山和天山交汇处的乌恰县均有分布,甚至在喀什地区阿克陶县都有分布,但《中国高等植物》记录天山以南仅分布在巴州地区。小果白刺在部分调查地区呈群落中的优势种,数量多,生存状况良好,结实率很高而且质量很好。
帕米尔白刺(Nitriaria pamirica Vassil.),矮灌木,果实先端尖或钝,果核淡灰黄色,较大。主要分布在阿克苏河上游,在叶城县、乌恰县,塔什库尔干县等都有分布,数量也较多。生存状况良好,结实率高且质优。
新疆天山以南五种白刺属植物分布范围广泛,海拔980~3143 m,经纬度跨度分别为:E38°、N75°~ E42°、N86°。生存环境多样化,包括山前戈壁、河漫滩、干旱山坡以及荒漠,跨天山南坡多达12个县均有分布,是天山以南典型的干旱区植物,具有重要生态价值。此次调查发现分布范围均有所扩大。
白刺属的果实除泡泡刺以外,均为浆果状核果。果实性状、果实颜色以及果汁颜色变化较为丰富。果实的形状最为典型,在单一群落中不明显,在实在混生的群落中,果实变化很微妙、比如乌恰县的群落出现了果实本来白刺果实先端较圆,小果白刺较尖,可是发现果实既有尖的又有介于两者之间的非圆似尖的果实,及中间过渡类型。这些在种的界定上出现了一定难度,亟待研究给出定论。
天山以南气候相对于北坡更加干旱,主要是降雨量稀少而蒸发量很大,气温变化剧烈;天山以南以沙漠和荒漠,植被相对单一和贫乏。调查发现,白刺属植物是天山以南戈壁、荒漠的主要建群种或优势种,白刺属植物根系发达,抗逆性强、耐干旱、耐盐碱,耐土埋或沙埋,形成白刺土包或沙包具有重要的生态价值。
所调查的地区群落特点:仅柯坪县和新河县分别有泡泡刺(Nitriaria sphaerocarpa Maxim.)和大白刺(Nitriaria roborowskii Kom.)的单一群落,仅有非常少禾本科、藜科等植物作为伴生种。其它白刺属植物群落分为灌木层和草本层,灌木层:优势种有霸王、喀什霸王等或不同种白刺,比如乌恰县样点为小果白刺(Nitriaria sibirica Pall.)和白刺(Nitriaria tangutorum Bobr.)的混生群落。草本层:细茎驼蹄瓣、驼蹄瓣、骆驼蓬、马蔺、准噶尔铁线莲、芦苇等。在乌恰县采样点草本层植物非常多,禾本科、菊科、藜科植物居多而在戈壁、干旱山坡等地方伴生种稀少。
新疆地处古地中海范围,自石炭纪、二迭纪已经成陆地,且从白垩纪尤其是新第三纪气候趋于干旱,故本地区的建群种和优势种大都属于白垩纪、老第三纪孓遗特有植物[12]。这类植物有古老性,是研究植物区系发生的有效证据之一。泡泡刺、唐古特白刺和白刺(Nitraia roborowiskii)就是非常典型的研究材料。白刺的果实具有很好的营养价值,不仅是历史悠久的中药也是新疆特色维药之一,而且一直以来分类学和生态学上研究的焦点。新疆自然生态环境丰富多样,白刺在长期适应环境的过程中形成了优良的生物学和生态学特性,具有潜在经济和生态价值的遗传基因,具有抗寒、旱、抗高温、抗风沙、贫瘠、盐碱等表型基因、优良观赏性基因和速生高产基因等,不仅可以研究其抗性机制、挖掘其抗性基因又可以防风固沙、保持水土为受损生态系统恢复重建、城市生态园林系统建设和乡土植物资源生态产业化提供了丰富的种质资源。
目前新疆很少有学者对白刺属植物进行研究,而且泡泡刺,大白刺和帕米尔白刺相关研究少之又少,因此还有很大研究的空间和领域。做好白刺属植物的科学研究、开发和利用将对天山以南乃至整个新疆的生态和经济发展起到一定促动作用。白刺的开发和利用在经济结构的调整和改善当地老百姓生活水平等方面都取得成效,这在甘肃、宁夏、青海等省都已得到见证[13],也希望将来在新疆的发展中有所贡献。
虽然白刺属植物分布非常广泛,抗性强,但是调查中发现缺水和人为破坏严重影响了白刺属植物的生存,这些在绿洲附近的戈壁表现的尤为明显。新疆尤其天山以南,戈壁和荒漠等占地面积很大,维持和改善好它们的生态系统也就维持了天山以南典型环境的平衡。
为了更好的研究和开发利用白刺属植物资源,应该对白刺属植物资源进行普查,摸清在新疆的分布和生存状况并进行必要性的、适当的保护,因此做白刺属植物种质评价也是很有意义的,这也为建立保护机制提供一定科学依据。白刺属植物对天山以南生态环境的改善和恢复有着非常重要的意义,亟待展开一直存在争议的有关基础分类的问题研究、生态学、遗传学乃至保护学的研究,为深入研究这个古老的、历来有争议的小属提供更多科学依据,也为改善新疆自然生态环境做出贡献。
[1] 潘晓云,曹琴东,尉秋实,王根轩.白刺属的系统进化和生物多样性研究进展[J].中国医学生物技术应用杂志.2002,(04):1 -7.
[2] 潘晓玲,沈冠冕、陈鹏.白刺属植物的分类学记系统学研究[J].云南植物研究.1999,21(3):287 -295.
[3] 中国植物志第三十五卷.
[4] 中国高等植物 第八卷:449-416.
[5] 祁迎林.唐古特白刺抗逆性与开发价值[J].柴达木开发研究.2003,5:48 -50.
[6] 常艳旭,苏格尔,王迎春.白刺属野生植物的开发利用价值[J].内蒙古科技与经济,2005(14):21-23.
[7] 索有瑞,王洪伦,汪汉卿.柴达木盆地唐古特白刺果实降血脂和抗氧化作用研究[J].天然产物研究与开发,2004,16(1):8 -10.
[8] Duan J A,Williams I D,Che C T,et al.Tangutorine:A Novelβ -Carboline Alkaloid from Nitraria tangutorum .Tetrahedron Letters,1999,40:2591 -2596.
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[12] 中国科学院新疆综合考察队,植物研究所.新疆植被及其利用[M].北京:科学出版社,1978.92,51-60.
[13] 朱莉华,方振堃,索有瑞.柴达木盆地白刺特点及其开发利用前景[J].青海科技,2005,6:13 -15.