叶尔羌河流种子植物区系特点及其资源多样性研究

布美热木·克力木，高思美，哈里布努尔，张凯，艾沙江·阿不都沙拉木*

(1. 喀什大学 生命与地理科学学院，新疆 喀什 844006； 2. 新疆帕米尔高原生物资源与生态重点实验室，新疆 喀什 844006)

植物区系指一特定自然区域或国家、地区所有植物种类的总称[1-2]，它是在地球地貌不断变化过程中植物自身发展演化的结果[2-3]。植物区系往往受到环境变化、生态系统变迁、人类活动、海陆演变等因素的影响；其中人类对自然环境及资源的盲目开发导致生态失衡、环境恶化、物种多样性的降低、物种灭绝，最后改变了原有的植物区系[1,3-4]。因此，对自然区域的植物区系的研究，揭示该区域演化过程具有重要的意义。据相关研究报道，国外的植物区系研究较早，大多数发达国家已经完成了植物区系本底调查。我国植物学研究胡先骕于1926年至1936年最早系统的研究了中国东部森林植物区系和全国植物区系的性质、成分和中国植物区系分区的问题，并比较研究了中国和北美东部木本植物区系的关系等[5]。而刘慎谔于1934～1944年，对我国西北、西南及东北植物区系特点进行研究，并分为8个区[6-7]。吴征镒院士对中国种子植物进行更深入的研究(属为15个分布区类型及31个变型)，奠定了现代中国植物区系的理论基础[8]。

我国作为全球植物多样性最丰富的国家，特别重视植物区系及自然环境演变有关的研究[3-9]，并取得了较好的研究成果。叶尔羌河流的植物区系、植物资源和植被的相关研究为该区域的生态环境和生物多样性研究与保护提供了基础性资料，为区域规划提供了重要的科学依据。但现在大多是在前期植物区系调查结果的基础上进行区系质量评估以及群落学结合的研究[5]。西北地区的植物区系研究比较薄弱，发展比较缓慢，尤其是新疆南部区域的植物区系方面很少有报道。

叶尔羌河流在南疆具有非常重要的地位[10]，该流域分布着许多的药用植物，但这些药用植物的分布区系也未见报道。近年来我国大力开展一带一路发展战略，叶尔羌河流的经济地位尤为重要。因此，本研究以叶尔羌河流选为研究区域，对该区域的植物资源多样性、药用植物种类、濒危情况以及植物区系特征、地理分布和结构开展了研究。本研究为该流域植物种质资源的保护和开发提供理论依据，同时为以后中国植物区系的研究提供了参考价值。

1 材料与方法

1.1 研究概况

叶尔羌河流(含叶尔羌河、提孜那甫河、柯克亚河和乌鲁克河)是我国南疆最重要的流域之一[11]。发源于喀喇昆仑山的乔戈里峰， 由南向北流经塔什库尔干、叶城、泽普、莎车、麦盖提及巴楚等六个县，河流长达1 000 km，最后在阿克苏地区的阿瓦提县与和田河汇合后注入塔里木河。该区域光热资源充足，干旱少雨，蒸发强烈，具有典型的内陆干旱气候特点。叶尔羌河流流域面积1.08×104km2，平均年径流6.43×1010m3[11]；因其特殊的地理位置，孕育了丰富的野生动植物资源，其中包含许多珍贵的药用植物资源，具有开发保护价值[9-12]。

1.2 研究方法

本研究中叶尔羌河流的植物种类通过2016～2017年度对叶尔羌河流的植物资源进行调研及查阅相关资料整理鉴定。借助中国植物数字标本馆中《中国植物志》[13]、《新疆植物志》[14]等相关工具书的描述和最新的研究进行鉴定[15]。药用植物类群按《新疆药用植物志》和《新疆中草药》等图书中描述的植物类群来确定。濒危植物类群种类参考覃海宁等[16]的濒危等级名录来确定。特有种的鉴定借鉴了《新疆塔里木盆地特有和珍稀维管植物》中的记录。对于本地区植物资源类别鉴定按照《中国种子植物区系地理》和《中国植物区系与植被地理》等工具书[1,3]。

2 研究结果

2.1 叶尔羌河流种子植物的组成结构

叶尔羌河流的种子植物共有56科266属759种，其中裸子植物有3 科3属8种，被子植物共有53科263属751种。该区域的药用植物共有44科 104属222种，其中双子叶植物有 34 科83属186种，而单子叶植物有9科20属35种。该区域的被子植物在该区药用植物中占的比例最大(占所有植物的99.5%)。药用植物科属种数占所有植物类群的78.57%，39.09%及29.25%，以上结果表明该区域的药用植物种类较丰富(表1)。

表1 叶尔羌河流种子植物科属种数量统计Table 1 Statistics of families, genera and species of seed plants on Yarkand River

2.2 优势科属的组成结构

叶尔羌河流种子植物中，含20种以上的科有菊科Compositae(149种，19.6%)、禾本科Poaceae(96种，12.6%)、豆科Fabaceae (93种，12.3%)、十字花科Cruciferae (48种，6.3%)、莎草科Cyperaceae (33种，4.3%)、藜科Chenopodiaceae (26种，3.4%)、石竹科Caryophyllaceae (26种，3.4%)、毛茛科Ranunculaceae (25种，3.3%)及唇形科Labiatae (22种，2.9%)。以上9科的种类占该区域植物类群的68.25%(518种)，而其他9优势科的118种占15.55%(表2)。该区域分布药用植物中，含10种以上的科有菊科Compositae(45种，20.3%)、豆科Fabaceae (29种，13.1%)、毛茛科Ranunculacea(14种，6.3%)、禾本科Poaceae(12种，5.4%)及唇形科Labiatae (12种，5.4%)。以上5大科的种类占该区域植物类群的50.45%(112种)，其他7个优势科的46种占20.72%。该区域的优势科种类与药用植物种类间存在显著的正相关性(r=875, P<0.001)，这说明植物种类是影响该区域药用植物多样性的主要因素。双子植物类群的蔷薇科Rosaceae、杨柳科Salicaceae、紫草科Boraginaceae、龙胆科Gentianaceae、茄科Solanaceae、景天科Crassulaceae、蓼科Polygonaceae及百合科Liliaceae等科种数上虽不占优势，但却构成该区域群落结构的重要类群。

表2 叶尔羌河流植物区系的优势科属组成Table 2 Dominant families and genus in total and medicinal species richness across in Yarkand River

叶尔羌河流种子植物中，种类多于15种以上的属有豆科的棘豆属Oxytropis(35种，4.6%)和黄耆属Astragalus(23种，3.0%)、菊科的蒲公英属Taraxacum(22种，2.9%)和蒿属Artemisia(19种，2.5%)以及禾本科的苔草属Carex(16种，2.1%)和早熟禾属Poa(15种，2.0%)。以上6个大属的种类(130种)占该区域植物类群的17.1%，而其他9个优势属的83种占10.94%。该区域分布药用植物中，种类多于5种以上的属有菊科的蒿属Artemisia(11种，5.0%)和蒲公英属Taraxacum( 6种，2.7%)、豆科的棘豆属Oxytropis(5种，2.3%)和黃属Rheuml(5种，2.3%)、百合科的葱属Allium(5种，2.3%)。以上5个属的种类(32种)占该区域植物类群的14.4%，而其他19个优势属的54种占24.3%。该区域的优势属种类与药用植物种类间未存在明显的相关性。优势属中虽然禾本科的属数较多，但却药用植物里菊科的属数较多。

2.3 植物区系特点

叶尔羌河流种子植物区系主体上以北温带和地中海、西亚至中亚分布为主。除去世界分布的55属159种外，北温带分布的属，种比例最高，有77(36.5%)属316(52.6%)种。其次是地中海、西亚至中亚分布，有43(20.4%)属78(13%)种。然后依次是旧世界温带分布、泛热带分布、中亚分布、温带亚洲分布、东亚和北美洲间断分布、东亚分布及旧世界热带分布。叶尔羌河流植物区系中北温带分布的属种的比例最高，东亚分布和旧世界热带分布所占的比例最低。从药用植物的地理成分看，除去世界分布的25属45种外，北温带分布属，种比例最高，有31(39.3%)属78(44.1)种。其次是旧世界温带分布，有14(17.7%)属，37(20.9%)种。然后依次是泛热带分布、地中海、西亚至中亚分布、温带亚洲分布、中亚分布、东亚分布、东亚和北美洲间断分布，叶尔羌河流植物区系中北温带分布的属种的比例最高。该区域优势属种与药用植物属种的分布规律很相似(表3)。

表3 叶尔羌河流种子植物及药用植物区系科属种的分布区类型Table 3 Areal-types at family, genus and species level of the flora of total and medicinal seed plants in Yarkand River

2.4 特色和濒危物种现状

叶尔羌河流种子植物中，在我国仅分布于该区域的特有种有35科96属151种；其中种类多于10种以上的科有菊科Compositae(25种，16.56%)、豆科Fabaceae(14种，9.27%)、禾本科Poaceae(12种，7.95%)、十字花科Cruciferae(11种，7.28%)、毛茛科Ranunculaceae(11种，7.28%)及唇形科Labiatae(11种，7.28%)。以上六大科的种类(84种)占该区域分区特有植物类群的55.62%，而其他13优势科的51种占33.78%。药用植物类群中菊科、毛茛科、蓼科、豆科及唇形科的种类最多；特有种类的科属种分别占该区总种子植物科、属和种的62%、36%和20%。从分析结果来看，特有种中北温带、地中海及中亚分布区的成分最多。特有种里古地中海和中亚分布的毛茛科、杨柳科及蓼科的种类较多。

叶尔羌河流的濒危种子植物有22科32属41种，分别占该区总种子植物科、属及种的39%、12%及5.4%；而药用植物中的濒危物种有20科24属27种，分别占该区药用植物科、属及种的45%、23%及12%。濒危植物中，种类多于2种的科有禾本科等10科，而在药用植物中有蓼科等6科。濒危植物中有较古老的杨柳科Salicaceae、麻黄科Ephedraceae、毛茛科Ranunculaceae及蓼科Polygonaceae等类群的种类，禾本科Poaceae及菊科Compositae等进化类群的濒危情况较严重。

3 讨论与结论

3.1 物种多样性及药用植物类群

叶尔羌河流作为南疆的最大河流之一，由于境内地貌复杂和气候特点，形成明显的区域性气候差异，由此孕育了较丰富的植物资源。该区域共有种子植物共有56科266属759种，药用植物共有44科104属222种。该区域的植物种类主要是以草本为主，种子植物资源从帕米尔高原到塔里木盆地边缘逐渐递减[12,17]。由于靠近塔克拉玛干沙漠边缘，条件比较恶劣，所以分布的植被相对较少。帕米尔高原与塔里木盆地之间的环形地貌对该区域植物种类的分布格局产生了影响。此外，该区域不同地理位置的环境胁迫导致了群落组成和植被类型的变化，进而形成独特的植物区系。该区域是古老植物及进化植物类群交叉区，古老的毛茛科、杨柳科、石竹科及藜科等类群的药用植物种类较多，药用植物科、属、种数分别占所有植物类群78.57%，39.09%及29.28%。同时，药用植物多样性与物种多样性间存在相关性，且该区域优势科属种与药用植物科属种的分布规律很相似。由此可见，叶尔羌河流物种多样性是影响该区域药用植物多样性的主要因素。因此，我们要加强对该区域植物多样性的保护力度及措施。

3.2 植物区系特点

该区域植物类群中有热带(泛热带及旧世界热带分布)、温带(北温带分区、旧世界温带分布、温带亚洲分布)、亚洲(东亚和及北美洲间断分布、东亚分布、中亚分布)、地中海分布及世界分布的植物成分。但叶尔羌河流种子植物植物区系主体上以北温带分布为主，药用植物中北温带和旧世界温带分布的植物类群多，属于温带植物区系。由于叶尔羌河流经的县市较多，加上河流上中下游的流经量不同，它的植物区系虽主要属于北温带分布类型，区系分布较为明显，但河流沿边生长的植物因受气候及人为等各种因素的影响，生态环境存在着很大的差异[1,18]。因此，该区域靠近昆仑山的边缘有北温带分布区的植物类群，而在靠近塔里木盆地的沙漠环境中古老的地中海和中亚植物类群最多，展现植物交汇的特点。该区域中裸子植物和古老的双子叶植物类群较丰富，在进化生物学研究具有独特的地理优势。

珍稀植物的保护是生物多样性保护的重点工作之一[19]。叶尔羌河流的濒危植物共22科32属41种，药用濒危植物20科24属27种；濒危植物中有较古老的杨柳科、麻黄科、毛茛科及蓼科等类群的种类，这些类群的种类比其他类群少。禾本科、菊科等进化类群的濒危情况较严重，这可能与过度放牧、草原退化、自然环境的片段化以及气候变化有关[2,19-20]。因此我们在对该地区合理开发的同时应加强保护，要建立自然保护区和植物资源库；实施圈地保护及控制牧民过度放牧，合理管理畜牧业的发展；应制定相应的法律法规，加大宣传力度； 同时加强濒危植物有关濒危机制的研究力度。该区域植物生物多样性的保护不仅关系到植物多样性的分布，同时对药用植物的合理开发与利用也至关重要。

总之，叶尔羌河流植物区系及资源多样性方面具有以下特点：该区域的植物种类较丰富，地理成分以北温带和地中海、西亚至中亚分布为主；药用植物资源多，所含药用植物、濒危和特有物种种类较多。因此，应该建立药用植物种子资源库，同时应该加强对濒危物种的保护；对该区域植物种质资源合理开发利用的同时提出相应的措施，保护物种的多样性。