基于种子植物区系分析的滇中地区路域生态保护研究

钱正富， 江 洁，侯建伟，张 伟， 甄晓云

(1.云南楚姚高速公路有限公司,云南 楚雄 675000；2.楚雄彝族自治州生态环境科学研究所,云南 楚雄 675000；3.云南利鲁环境建设有限公司, 云南 昆明 650041)

云南是全球34个生物多样性热点地区中3个热点地区(喜马拉雅、印度-缅甸及中国西南山地)的交汇区[1]，植物种类位居全国之首[2]，区系起源古老、地理成分复杂、特有现象丰富，是很多第三纪孑遗植物的避难所[3-4].滇中地区的植物区系成分复杂，占有云南区系地理8个分区中的3个，是云南植物区系的重要组成部分[5].在植物区系上滇中有热带和温带过渡和交叉的特点，又是云南南北植物地形趋势上交流交汇的通道[5]，具有一定的复杂性[6-10].同时在植物区系的起源与演化上，滇中地区也是许多的特有属和特有种的分布环境[2,11].因此研究滇中植物区系一直是对其植被和植物实施保护的重要手段之一.

在建的楚雄至姚安高速公路地处滇中地区，具有滇中地区典型的区系特征：植物种类丰富、区系成分复杂、起源广泛、热带、亚热带成分突出[12].在建公路工程分别途经三峰山州级自然保护区、白马山州级自然保护区的实验区，该2个州级自然保护区均是以半湿润常绿阔叶林为保护对象的自然保护区，保护区范围内植被植物保存良好.随着公路的建设，工程占地会对工程涉及区域各类群植被和植物造成直接或间接的影响，从而对原本完整的生态系统进行了切割[13-14]，将区域完整的生态系统分割为2个甚至更多个相对独立的小生态系统，造成自然景观和生态系统结构的破碎化，干扰破坏了沿线生态系统的稳定性[15].

本文以楚姚高速公路沿线分布的路域植物为研究对象，以经典的植物区系理论为指导，系统分析该区域种子植物的区系类型，以及具有保护研究价值的植物类群，为进一步楚姚高速公路沿线生态系统的保护和恢复提供参考.

1 研究区概况

在建的楚姚高速公路经云南省楚雄州楚雄市、牟定县、姚安县及大姚县，地理坐标介于东经101°18′40″～101°30′45″，北纬25°03′45″～25°45′05″之间.该区域具有北亚热带季风气候的特征，总的气候特征为：冬无严寒，夏无酷暑，干湿季分明，雨热同季，常年光照充足，霜期短，夏季多雨而冬春干旱.主要的自然植被类型包括半湿润常绿阔叶林、暖性落叶阔叶林、暖温性针叶林、稀树灌木草丛等.

2 研究和统计方法

根据楚姚高速公路的地形地貌特点，结合地形图、林相图、林斑图等资料，对高速公路沿线 1 000 m 范围内的区域进行采集调查，采用线路调查和样地调查相结合的方法进行调查.科的分布区类型按照李锡文教授和吴征镒院士世界种子植物的分布区类型系统进行划分，属的分布区类型依据吴征镒院士中国种子植物属的分布区类型进行划分[16-18].

3 结果分析

3.1 楚姚高速公路路域种子植物类群的统计分析

统计结果表明，楚雄至大姚高速公路沿线路域共有种子植物118科384属649种，其中裸子植物2科3属4种，被子植物116科381属645种(见表1).

表1 楚姚高速公路路域种子植物类群的统计分析

由此可见，该路域野生的维管束植物中，裸子植物相对匮乏，无论从科属、属数还是种数都极少，分为占总数的1.69%、0.78%、0.62%；被子植物则极为丰富，在该路域所有植物种类中占据重要地位，其科、属、种数量分别占总数的98.31%、99.22%、99.38%.

3.2 科级水平上的统计分析

楚雄至大姚高速公路路域各科内所含属、种数差异较大(见表2)，其中含20种以上的科有5个，分别为菊科Compositae(34/65(属数/种数，下同))、禾本科Gramineae(42/57)、蔷薇科Rosaceae(17/38)、蝶形花科Papilionaceae(18/35)、唇形科Labiatae(16/31)，占总科数的4.24%，说明部分科植物的优势即为明显，这些科的植物时构成该区域植物的主要成分；含10～19种的科有7科38属102种，分别占总科、属、种数的5.93%、9.90%、15.72%，如鹃花科Ericaceae、蓼科Polygonaceae、毛茛科Ranunculaceae、壳斗科Fagaceae、茜草科Rubiaceae；含2～9种的科高达70科184属286种，分别占总科、属、种数的60.17%、47.92%、44.07%，如桦木科Betulaceae(2/2)、桔梗科Campanulaceae(5/9)、龙胆科Gentianaceae(2/8)、苋科Amaranthaceae(5/7)、鸭跖草科Commelinaceae(3/5)；只含1种的科有35科35属35种，分别占总科、属、种数的29.66%、9.11%、5.39%，如猕猴桃科Actinidiaceae、八角枫科Alangiaceae、石蒜科Amaryllidaceae、落葵科Basellaceae落葵科、仙人掌科Cactaceae、川续断科Dipsacaceae、茅膏菜科Droseraceae.

表2 楚姚高速公路路域种子植物科内属、种的组成

根据李锡文《中国种子植物区系统计分析》和吴征镒《世界种子植物科的分布区类型系统及其修订》，将该路域种子植物118科384属649种植物划分为9个分布型8个变型(见表3).

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

2) 热带分布 由表3 可见，该路域热带分布科有50科，占总科数(不含世界分布科，下同)的68.49%.其中，泛热带分布以及2个分布区变型的科共占该路域热带分布科的78.00%，包括爵床科Acanthaceae、鸭跖草科Commelinaceae、桃金娘科Myrtaceae、鸢尾科Iridaceae、大戟科Euphorbiaceae等；东亚(热带、亚热带)及热带南美间断分布的科6个，如五加科Araliaceae、仙人掌科Cactaceae、苦苣苔科Gesneriaceae、马鞭草科Verbenaceae等，占热带分布科的12.00%；旧世界热带分布科2科，占热带分布科的4.00%；热带亚洲至热带大洋洲分布及南非(主要是好望角)的科均含1科，占2.00%，包括姜科Zingiberaceae姜科和杜鹃花科Ericaceae.

表3 楚姚高速公路路域种子植物科的分布型及亚型

3) 温带分布 该路域温带分布科19科，占总科数的26.03%，包括小檗科Berberidaceae、忍冬科Caprifoliaceae、山茱萸科Cornaceae、川续断科Dipsacaceae、松科Pinaceae、壳斗科Fagaceae等，其中部分科(如松科、壳斗科)的植物是针叶林和常绿落叶阔叶混交林的主要组成树种.

4) 东亚及中国特有分布 本路域东亚及北美间断分布科共2科，包括木兰科Magnoliaceae、三白草科Saururaceae，占总科数的2.74%；东亚分布有猕猴桃科Actinidiaceae、旌节花科Stachyuraceae的2科，占总科数的2.74%；无中国特有分布科.

综上所述，该路域种子植物区系以热带成分为主.

3.3 属级水平上的统计分析

据表4可知该路域种子植物属内物种的组成，其中含10种及以上的属仅1属10种，分别占总属、种数的0.26%、1.54%；含5～9种的属有12种82属，分别占总属、种数的3.13%、12.63%；含2～4种的属有125属，种数达311种，分别达总属、种数的32.55%、47.92%；单种属达246属246种，占总属、种数的64.06%、37.90%.单种属和寡种数高达371属557种，分别占总属、种数的96.61%、85.82%，说明该路域种子植物所遭受的干扰较大，其分类群特征正处于变异过程.

根据吴征镒[17]对种子植物属的分布区类型划分标准，可将该路域种子植物384属划分为14个分布型及9个变型(见表5).

1) 世界分布这一类型的属共53属，包括苋属Amaranthus、繁缕属Stellaria、卫矛属Euonymus、金鱼藻属Ceratophyllum、藜属Chenopodium、蒿属Artemisia、鬼针草属Bidens、飞蓬属Erigeron、鼠麴草属Gnaphalium、千里光属Senecio、碎米荠属Cardamine、苔草属Carex、茅膏菜属Drosera、大戟属Euphorbia、龙胆属Gentiana、老鹳草属Geranium、马唐属Digitaria、羊茅属Festuca、早熟禾属Poa等，其中以草本植物居多，是组成森林群落草本层和灌木层的主要成分.

表4 楚姚高速公路路域种子植物属内种的组成

表5 楚姚高速公路路域种子植物属的分布区类型

2) 热带分布共166属，占总属数的50.15%.其中，以泛热带分布及其变型最多，共77属，占总属数的23.26%(不含世界分布属，下同)，其中变型(2-1)和变型(2-2)各1属，居所有分布区类型之首.这一类型所包含的物种习性多样，木本类有车桑子属Dodonaea、厚皮香属Ternstroemia、朴属Celtis、小石积属Osteomeles、柿属Diospyros、合欢属Albizia、羊蹄甲属Bauhinia等，草本类包括冷水花属Pilea、马鞭草属Verbena、积雪草属Centella、天胡荽属Hydrocotyle、猪屎豆属Crotalaria、牛膝属Achyranthes、莲子草属Alternanthera、杯苋属Cyathula、蔗茅属Erianthus、半边莲属Lobelia等，藤本类有菝葜属Smilax、崖豆藤属Millettia、薯蓣属Dioscorea、杯冠藤属Cynanchum等；热带亚洲(即热带东南亚至印度-马来西亚，太平洋诸岛)分布及其变型次之，共计27属，包括常绿阔叶林的组成属润楠属Machilus、含笑属Michelia、青冈属Cyclobalanopsis等；旧世界分布及其变型包括坡油甘属Smithia、山黑豆属Dumasia、香茶菜属Isodon、飞蛾藤属Dinetus、娃儿藤属Tylophora等22属，占总属数的6.65%；热带亚洲至热带大洋洲分布11属，如桉属Eucalyptus、梁王茶属Nothopanax、茅瓜属Solena、荛花属Wikstroemia、崖爬藤属Tetrastigma等；热带亚洲至热带非洲分布包括野茼蒿属Crassocephalum、鱼眼草属Dichrocephala、蓖麻属Ricinus、莠竹属Microstegium、铁仔属Myrsine、鸟足兰属Satyrium、锦鸡儿属Parochetus、紫雀花属Parochetus、沙针属Osyris、水麻属Debregeasia等16属.

3) 北温带分布及其变型共76属，占总属数的22.96%，仅次于热带分布属.其中，北温带分布属共61属，典型的分布属有泽泻属Alisma、慈姑属Sagittaria、小檗属Berberis、荚蒾属Viburnum、越橘属Vaccinium、野豌豆属Vicia、委陵菜属Potentilla等；北温带和南温带间断分布有11属，如景天属Sedum、圆柏属Sabina、獐牙菜属Swertia、蓼属Polygonum、柴胡属Bupleurum、茴芹属Pimpinella等；欧亚和南美洲温带间断分布有3属，包括胡桃属Juglans、虎耳草属Saxifraga、缬草属Valeriana；地中海、东亚、新西兰和墨西哥-智利间断分布仅含马桑属Coriaria1属.

4) 东亚及北美间断分布共18属，主要为木本植物，如：漆属Toxicodendron、菖蒲属Acorus、楤木属Aralia、十大功劳属Mahonia、梓属Catalpa、板凳果属Pachysandra、六道木属Abelia、珍珠花属Lyonia、马醉木属Pieris、栲属Castanopsis、石栎属Lithocarpus、乱子草属Muhlenbergia、木犀属Osmanthus、胡枝子属Lespedeza、勾儿茶属Berchemia、石楠属Photinia、蛇葡萄属Ampelopsis等.

5) 旧世界温带分布共29属，占总属数的8.76%，大部分是该路域草本植物群落的主要成分，如滇紫草属Onosma、附地菜属Trigonotis、沙参属Adenophora、牛繁缕属Myosoton、天名精属Carpesium、旋覆花属Inula、苦苣菜属Sonchus、蟹甲草属Parasenecio、须弥菊属Saussurea、川续断Dipsacus、香薷属Elsholtzia、野芝麻属Lamium、筋骨草属Ajuga、夏至草属Lagopsis、锦葵属Malva、苜蓿属Medicago、草木樨属Melilotus、荞麦属Fagopyrum、蛇床属Cnidium等.

6) 欧亚和南非(有时也在澳大利亚)间断包括大麻属Cannabis、黄鹌菜属Youngia、杭子梢属Campylotropis、狼毒属Stellera等4属，占该路域总属数的1.21%.

7) 地中海区、西亚至中亚分布共2属，包括黄连木属Pistacia、木犀榄属Olea，占该路域总属数的0.60%.

8) 无中亚分布属，但其变型——中亚东部至喜马拉雅和中国西南部含角蒿属Incarvillea1属.

9) 东亚和中国特有分布共计35属，占该路域种子植物总属数的10.57%.其中东亚分布28属，包括五加属Eleutherococcus、党参属Codonopsis、兔儿风属Ainsliae、泥胡菜属Hemisteptia、合耳菊属Synotis、粘冠草属Myriactis、紫金龙属Dactylicapnos、箭竹属Fargesia、玉山竹属Yushania、八月瓜属Holboellia、沿阶草属Ophiopogon、吉祥草属Reineckia、鞭打绣球属Hemiphragma、扁核木属Prinsepia、松蒿属Phtheirospermum等；中国特有分布7属，包括金铁锁属Psammosilene、子宫草属Skapanthus、地涌金莲属Musella、牛筋条属ichotomanthes、翅茎草属terygiella等.

综上所述，楚姚高速公路路域种子植物热带分布属比例达50.15%，温带49.85%，表明该路域植物的热带和温带相似，2种成分具有明显的交叉过渡性质.

3.4 具有保护和研究价值的类群

经调查，发现评价区范围包含了一些中国特有分布或地区特有分布的物种，如：地涌金莲(Musellalasiocarpa)、杜氏翅茎草(Pterygielladuclouxii)、龙棕(Trachycarpusnanus)等，极具保护和研究价值.

1) 中国特有分布 由表5可知，评价区包含了中国特有分布属7个，包括地涌金莲属Musella、牛筋条属Dichotomanthes、翅茎草属Pterygiella等.其中，牛筋条属为中国西南特有单型属，仅云南和四川有分布，牛筋条(Dichotomanthestristaniaecarpa)作为古老孑遗的特有属物种，其树形优美，花白而密集，果实鲜红色，结实量大，具有较高的观赏价值，是西南地区具有较高开发潜力的一种植物；评价区针阔混交林下分布有杜氏翅茎草，隶属玄参科翅茎草属，该属是中国西南地区特有的半寄生植物类群，资源分布较狭窄，具有很高的保护和研究价值；地涌金莲为中国特有的单属种植物，野生资源主要分布于云南生中部、南部、西北部等地区，一般生长于海拔1 450～2 500 m 的山坡、河谷地带，或人工种植于房前屋后、田间地头或庭院中，是滇中地区具有食用、观赏、水土保持、饲用等多种用途，同时也是佛教中的“五树六花”之一，极具有研究和发展价值.

2) 地区特有分布 龙棕为云南特有种，国家二级保护植物，仅分布于楚雄、大理、丽江等地州，其中以楚雄州分布最广、分布数量最多，一般生长在海拔1 700～2 600 m 的半湿润性常绿阔叶林或针阔混交林中.根据资料记载和实地调查发现，本次评价区包含的楚雄州大姚县、楚雄市、牟定县及姚安县等地均有龙棕分布，其树形优美，地下茎弯曲盘旋如龙状，科作盆景植物、观赏植物及园林绿化植物，极具研究和开发的潜质.但同时，由于过去对森林资源的掠夺性采伐，龙棕资源破坏严重，因此更加需要重视对龙棕的保护和研究.

4 讨论与讨论

1) 物种丰富度大，多样性较高 楚雄至大姚高速公路路域共有种子植物118科384属649种，其中裸子植物2科3属4种，被子植物116科381属645种.此外，在种子植物属的组成上，以寡种属和单种属居多，说明该路域受到较大的人为干扰，植物类群正在发生变异.因此，在高速公路沿线的建设中，应特别注意沿线的生态重建工作，减少外来物种的运用，保护当地生态系统的完整独立性.

2) 区系地理成分复杂，热带与温带交叉过渡 研究表明：从科级水平上，将该路域种子植物118科划分为9个分布型8个变型，其中以热带性质的科占主体，占总科数的68.49%，尤以泛热带成分居多，温带成分次之，占总科数的26.03%；这与该地区所处地理位置的区系形成因素相关.从属级水平上看，该路域种子植物384属科划分为14个分布型及9个变型，其中热带成分略占明显优势，占总属数的50.15%，热带与温带所占成分相似，又交叉过渡.这些充分说明了该区域地处低纬度和中高海拔的区系特点，这也表明该区域的区系地理成分复杂多样.在进行生态恢复重建时，应充分根据该路域的植物区系特点来考虑后期自然生态的恢复措施，如植物物种的选择上尽可能选择具有一定耐旱能力的植物，能够适应中高海拔和耐寒能力，这些措施无疑会极大提高植物群落的稳定性以及物种在该地区的适应性.

3) 因地制宜，选择生态重建和绿化物种 在公路沿线分布有2个省级自然保护区，以及若干现状良好的天然林.由于其区系成分的特点，这里也是诸如龙棕、地涌金莲、杜氏翅茎草、牛筋条等植物的天然栖息地.这些物种不仅具有重要的保护价值，也具有极高的观赏栽培价值，最为重要的是它们具有极好的在该地区的适应性，同时也是该区域植被群落中重要的组成物种或建群物种.在高速公路的生态恢复重建中，应该将它们作为重点的保护和繁育对象，并选择其中部分适合的作为公路绿化建设中进行运用.