湖南德夯地质公园珍稀濒危种子植物优先保护等级定量研究

向晓媚,宋佳蓉,赵芯玲,陈功锡1,2,*

(1.吉首大学 植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室,湖南 吉首 416000;2.吉首大学 药学院,湖南 吉首 416000;3.吉首大学 医学院,湖南 吉首 416000; 4.江苏省中国科学院植物研究所,南京 210014;5.吉首大学 土木工程与建筑学院,湖南 张家界 427000)

植物多样性是生物多样性中最基本、最富有活力的成分,它构成了自然界和人类社会生存、发展的基础。近年来,随着经济快速发展,人类活动干扰加剧以及全球气候变化,植物面临着严重的生存危机,大量植物处于灭绝或濒临灭绝状态。世界自然保护联盟(International Union for Conservation of Nature,IUCN)在2019年更新的红色名录里收录了14.25万种生物物种,其中超过4万种濒临灭绝[1]。中国具有高等植物34 000多种,是世界上生物多样性最丰富的国家之一,但同时也是生物多样性受威胁最严重的国家之一[2],据统计目前中国约有4 000～5 000种植物处于濒危或受威胁状态,占我国植物种总数的15%～20%[3],因此加强对珍稀濒危植物的研究和保护工作刻不容缓。尽管国内外关于保护珍稀濒危植物的工作已经开展了40余年,但对于偏远地区的调查研究力度仍较小,珍稀濒危植物的现存状况尚不清楚,无法针对性地开展相关保护措施。加之偏远地区往往经济社会条件比较落后,人们文化程度总体不高,保护意识较为薄弱,目前仍有大量的植物正濒临灭绝。

德夯地质公园地处武陵山腹地,为世界罕见的地质公园、森林公园和湿地公园“三园”合一,亦是湘西世界地质公园的重要组成部分。园内溪流纵横,形成典型的河谷生境,由于其独特的地理位置和复杂多样的自然环境,境内植物多样性丰富[4]。近年来,全国各地都很重视珍稀濒危植物研究工作,并相继开展了相关研究[5-7],但目前尚未有关于该地珍稀濒危植物研究的报道。此外,由于该区旅游业迅速发展,当地植物多样性正遭受着大量的人为干扰,部分物种受到了严重威胁,因此了解该区珍稀濒危植物的濒危状况并进行科学优先保护评价,进而有针对性地采取相应保护措施是当务之急。本研究以德夯地质公园78种重点保护种子植物为对象,从物种构成、生活习性、地理成分以及优先保护评价等方面进行研究,揭示该区植物多样性特征及价值,对景区的建设、开发具有重要指导意义。

1 研究区域与研究方法

1.1 自然环境概况

德夯地质公园为武陵山脉重要组成部分,地处28°15—′28°43′N,109°30′—109°45′E,位于吉首市境内,与凤凰、花垣、保靖三县交界,总面积108.47 km2,最高海拔在莲台山为966 m,最低海拔在峒河下游为189 m,是湖南省著名的国家重点风景名胜区。公园境内溪流纵横,山峰伫立,多陡坡峭壁;多条溪流穿梭其间,常年水蒸气笼罩于两山之间,形成典型的喀斯特岩溶峡谷景观。公园年均气温16～17 ℃,无霜期215～286 d,全年日照1 400 h左右,年降雨量1 200～1 600 mm,属亚热带季风气候。土壤多为山地黄壤和青砂土,植被类型主要为中亚热带常绿阔叶林、暖性针叶林及竹林。生境复杂且分化明显使得各生境下的小气候极其多样化,为该区丰富的植物多样性的形成和维持提供了基础条件[4]。

1.2 研究方法

1.2.1 名录的确定

本研究采用样线调查法,根据植物生长的物候期特点,于春、夏、秋、冬不同季节近50余次前往德夯地质公园进行野外实地调查,重点记录德夯地质公园分布频度较低、分布数量较少、受威胁程度较高的植物的濒危状况。在此基础上,参考IUCN濒危物种红色名录(极危CR、濒危EN、易危VU和近危NT)[8]和《国家重点保护野生植物名录》(第1批)和(第2批)[9]等资料文献,确定德夯地质公园野生珍稀濒危保护种子植物名录和相应的濒危保护等级等基础数据。

1.2.2 评价体系建立

参考有关学者[10-12]对珍稀濒危植物优先保护分级指标的相关研究,并根据野外调查收集的资料实际情况制定出评价体系,基于四个评价准则,即濒危系数(Ct)、遗传价值系数(Cg)、物种价值系数(Cs)和繁殖系数(Cr),再细分13个次级评价指标(表1),制订每个评价指标具体的定量值,最后计算结果。

表1 珍稀濒危植物优先保护评价指标体系Table 1 Evaluation index system for priority protection of rare and endangered plants

(1)濒危系数

濒危系数(Ct)体现了某种植物在自然状态下种群的濒危程度。一般情况下,濒危物种的共性是物种数量少,分布范围狭窄,种群消逝速度快,物种对于自然灾害的抵抗力较低。根据国内分布频度、区域内分布频度、区域内现存多度、潜在的人为破坏、分布方式五个指标进行定量评分,具体指标值如表2所示。计算各物种濒危系数,计算公式如下:

表2 濒危系数定量评价指标Table 2 Quantitative evaluation index of threatened coefficient

其中,Xi为评价指标实际得分,Maxi为评价指标最高得分。

(2)遗传价值系数

遗传价值系数(Cg)取决于物种的遗传多样性,是衡量濒危植物潜在遗传价值的定量评价准则,依据种型情况、特有情况进行赋分,其定量评价值如表3所示。计算出各物种遗传价值系数,计算公式如下:

表3 遗传价值系数定量评价指标Table 3 Quantitative evaluation index of genetic value coefficient

其中,Xi为评价指标实际得分,Maxi为评价指标最高得分。

(3)物种价值系数

物种价值系数(Cs)价值系数以美学观赏价值、生态价值、学术价值、经济价值作为评价因子进行评价(具体评价值见表4),再进行计算,计算公式如下:

表4 物种价值系数定量评价指标Table 4 Quantitative evaluation index of species value coefficient

其中,Xi为评价指标实际得分,Maxi为评价指标最高得分。

(4)繁殖系数

繁殖系数(Cr)从繁殖的难易程度以及物种生长形态两方面进行赋分。繁殖难易主要指的是珍稀濒危植物迁地保护繁殖的难易程度,大致分为三个部分:繁殖难度高、难度中等、容易繁殖。植物的生长形态的不同,也会导致各珍稀濒危植物的受威胁程度不同。(具体赋分值见表5)。计算出繁殖系数,计算公式如下:

表5 繁殖系数定量评价指标Table 5 Quantitative evaluation index of reproduction coefficient

其中,Xi为评价指标实际得分,Maxi为评价指标最高得分。

(5)优先保护值

根据各评价指标的相对重要程度与相关研究资料,确定所采用的4类指标的权重分配:濒危系数为40%;遗传价值系数为30%;物种价值系数为15%;繁殖系数为15%[13]。累计相加得出优先保护值(Vs),并根据优先保护值的大小,确定优先保护序列。

优先保护值计算:Vs=40%Ct+30%Cg+

15%Cr+15%Cs

依据该计算结果划分德夯地质公园珍稀濒危种子植物的优先保护级别:

Ⅰ级优先保护:Vs=0.650 0～0.750 0;Ⅱ级优先保护:Vs=0.550 0～0.649 9;Ⅲ级优先保护:Vs=0.450 0～0.549 9;Ⅳ级优先保护:Vs≤0.449 9。

2 结果与分析

2.1 珍稀濒危种子植物的基本构成

通过野外实地调查并结合相关文献资料,确定德夯地质公园珍稀濒危种子植物共计78种,隶属35科60属(表6)。从类群构成来看,裸子植物共有3科、3属、3种,分别占该区珍稀濒危种子植物科、属、种总数的8.57%、5.00%、3.85%,被子植物有32科、57属、75种,分别占科、属、种总数的91.43%、95.00%、96.15%,各科植物中以兰科最多,共11属、18种,占总属、种数的比例高达18.33%、23.08%。

表6 德夯地质公园珍稀濒危种子植物种类统计Table 6 Statistics of rare and endangered plants in Dehang Geopark

德夯地质公园珍稀濒危种子植物中被INCU收录的有63种,占该区珍稀濒危种子植物总种数80.77%,含近危(NT)物种28种,占总种数的35.90%。易危(VU)物种包括22种,占总种数的28.21%。濒危(EN)物种有6种,占总种数7.69%,极危(CR)物种共计7种占总种数8.97%,德夯地质公园珍稀濒危种子植物中被《国家重点保护野生植物名录》收录的有35种,占该区濒危保护植物总数44.87%。其中Ⅰ级保护植物有5种,占总种数的6.41%。Ⅱ级保护植物共计30种,占总种数38.46%。

2.2 生活习性分析

由统计得出(表7),该区珍稀濒危种子植物,草本生活型共计50种,占德夯地质公园珍稀濒危种子植物总种数的64.10%,其中多年生草本47种占总种数60.26%,在各生活型中所含种数最多。木本植物包括24种,占总种数的30.77%。而藤本植物仅4种,占总种数5.13%,说明该区珍稀濒危种子植物以草本植物为主,木本植物和藤本植物数量均较少。

表7 德夯地质公园珍稀濒危种子植物生活习性统计Table 7 Statistics of life habits of rare and endangered plants in Dehang Geopark

2.3 区系地理成分分析

参照吴征镒对种子植物区系地理成分的划分标准[14],德夯地质公园珍稀濒危种子植物可划分为7个分布类型(表8)。其中中国特有分布种(15型)远高于其他分布种,共有44种,占总种数比例高达56.41%。其次为中国—喜马拉雅变型(14SH)分布种,共16种占总种数20.51%。而其他分布区类型物种分布较少,所含种数均在10种以下。

表8 德夯地质公园珍稀濒危种子植物分布区类型Table 8 Distribution types of rare and endangered plants in Dehang Geopark

2.4 优先保护次序分析

珍稀植物优先保护值(Vs)越大,其保护应越优先,优先保护级别越高。通过计算可知德夯地质公园珍稀濒危种子植物的优先保护值在0.326～0.727之间。优先保护级分为四个(见表9)。其中Ⅰ级优先保护一共有10种,占德夯地质公园珍稀濒危种子植物总种数的12.82%,如德夯栎QuercusdehangensisG.X.Chen, D.G.Zhang &B.Z.Wang、鄂西前胡PeucedanumhenryiH.Wolff、湘西过路黄LysimachiaxiangxiensisD.G.Zhang, C.Mou &Y.Wu等;属于Ⅱ级优先保护的有27种,占总种数的34.62%,如南方红豆杉Taxuswallichianavar.mairei、青牛胆Tinosporasagittata(Oliv.) Gagnep.、华重楼Parispolyphyllavar.chinensis(Franch.)Hara等;Ⅲ级优先保护的共有26种,占总种数的33.33%,如篦子三尖杉CephalotaxusoliveriMasters、红椿ToonaciliataM. Roemer、中华猕猴桃ActinidiachinensisPlanchon等;Ⅳ级优先保护共有15种,占总种数的19.23%,如金荞Fagopyrumdibotrys(D.Don) Hara、春兰Cymbidiumgoeringii(Rchb.f.) Rchb. F.、多花黄精PolygonatumcyrtonemaHua等。

表9 德夯地质公园珍稀濒危种子植物濒危等级Table 9 Distribution types of rare and endangered plants in Dehang Geopark

3 结 论

德夯地质公园共有珍稀濒危种子植物78种,隶属35科60属,其中被《国家重点保护野生植物名录》收录的有35种,被INCU收录的有63种,通过计算濒危系数、遗传价值系数、物种价值系数和繁殖系数确定物种优先保护等级为Ⅰ级的包括德夯栎等共10种,Ⅱ级优先保护的包括青牛胆等27种,Ⅲ级优先保护的包括篦子三尖杉等26种,Ⅳ级优先保护包括多花黄精等15种。主要特征如下:

(1)生活习性以草本为主。其原因可能是在进行景区开发时,草本植物较为矮小,容易被非专业人员忽视甚至被破坏,因此受威胁程度更大。相比之下,木本植物更为高大,在群落中通常为建群种或优势种,则更容易被管理人员注意到,加之其抗逆能力更强,受威胁程度较小。因此,在保护濒危物种时需要给予草本类群更多关注。

(2)东亚成分突出。德夯地质公园珍稀濒危种子植物7个分布类型中的中国特有、东亚及其中国—喜马拉雅变型种数均在5种以上,可见该区珍稀濒危种子植物区系成分以东亚成分为主。而中国特有分布种明显高于其他分布型,占总种数比例高达56.41%,一定程度上说明了植物分布区范围越狭窄,越容易受到威胁。

(3)优先保护等级与IUCN濒危等级存在差异。一般情况下,濒危等级越高,优先保护等级就越高,保护物种的紧迫性就越强。但实际情况并不完全如此。例如四川虎刺DamnacanthusofficinarumHuang、尾叶紫薇LagerstroemiacaudataChun et How ex S.Lee et L.Lau、鄂西前胡被IUCN收录为近危种,不属于国家重点保护植物,但在该地质公园内受到人为干扰严重,生境破碎化导致数量稀少,因此优先保护级别为Ⅰ级,急需加强保护措施。而被列入国家重点保护野生植物Ⅱ级的金荞麦,在当地数量较多,群落结构相对稳定,因此在本评价体系中优先保护级别为Ⅳ级。因此,某一植物的濒危情况需应参考国内和国际的保护标准的同时,更应结合当地的实际情况分析和评价,具体问题具体分析,才能使优先保护更科学更具针对性,优先保护对象更精准,这与宋满珍、万加武等人对野生珍稀植物的研究结果一致[12,15]。

4 保护建议

(1)加强保护,实施可持续管理。加强保护,一方面要加强生境保护。生物多样性保护中最重要也最容易被忽视的就是对生境的保护。德夯地质公园生境复杂多样[16],是典型的峡谷特殊生境,特殊生境为该区物种多样性分布创造了良好的条件[17]。近年由于园区旅游业发展,游道扩建等因素,生境遭到一定程度的破坏。例如属于极危物种的吉首蒲儿根由于九龙溪游道的开辟,生存环境受到了严重的影响,物种数量呈减少趋势[18],因此在进行游道开发建设时,应邀请专家进行评估,最大限度保护珍稀濒危植物所依赖的特殊生境。另一方面加强物种保护。在物种保护中,尤其需要特别关注那些具有重要价值的物种。例如具有重要药用价值的华重楼[19]、见血青Liparisnervosa等,应在合理保护规划的基础上考虑可持续利用,进行人工栽培并进行野外回归实验,不仅能够缓解人类对野生植物资源的过度开采和破坏,而且可为当地居民创造一定的经济效益。

(2)加强研究,为保护提供技术支撑。地质公园需要积极加强与科研单位交流合作,利用科研单位的人才和技术优势对本地的珍稀濒危植物开展相关科学研究,建立科学保护体系。德夯特有物种丰富,例如针对被列为Ⅰ级优先保护的德夯特有植物德夯栎,可开展专门野外和室内实验,建立动态监测体系,研究其生物学特性和生态适应机制,寻找它们濒危的原因,根据其致濒原因开展就地保护、迁地保护、野外回归以及人工培植等保护措施[20]。

(3)加强宣传,增强大众保护意识。由于当地村民对于珍稀濒危植物了解甚少,加之旅游业发展迅猛给大量的珍稀濒危植物带来了巨大压力,如柔毛阴山荠Yinshaniahenryi(Oliver) Y.H.Zhang、单花唇柱苣苔Chiritamonantha、青牛胆等草本植物数量正在急剧减少。因此要善于运用各种平台,媒体,采取多种方式进行宣传教育,如定期给当地居民发放植物科普宣传单,利用新媒体进行视频宣传,增强公众对植物多样性认识与保护和参与意识。需要注意的是,宣传的重心不应该放在经济价值层面上,否则容易形成非法开采和砍伐珍稀濒危植物有利可图的错误观念,反而忽略了对其保护的重要性。