周训康 杜 凡 周 幸 徐梦蔚 何程程 原日强 石 明
(西南林业大学林学院,昆明 650224)
生物多样性是人类赖以生存和发展的物质基础,生物多样性保护是全球关注的热点问题之一[1],对野生植物的研究和保护是保护生物学研究的重要内容,也是生物多样性保护工作成效的检测指标之一[2]。由于人类活动的加剧及全球环境的变化,生物多样性正以惊人的速度减少和丧失[3]。为此,中国颁布了《国家重点保护野生植物名录》[4]《中国珍稀濒危保护植物名录》[5]等,为保护重点野生动植物提供法律依据和保障。云南省作为我国生物多样性最为丰富的地区,先后颁布了《云南省第一批省级重点保护野生植物名录》[6]《云南省极小种群野生植物保护名录(2022 年版)》[7]《云南省各州市分布的国家重点保护野生动植物名录(2021 年)》[8]等。滇东南独特的地理位置和地势地形,造就了复杂多样的小生境,是生物的避难所和物种发育分化的重要区域[9]。文山州作为滇东南重要的组成部分,地处中—喜马拉雅区系和中—日区系及古热带植物地区的北部湾地区和我国泛北极植物区系交汇带[10],喀斯特岩溶地貌发育典型[11],生境类型多样,物种丰富度较高。
重点保护野生植物是优先保护的对象,对重点保护植物的优先保护序列的研究是制定保育策略的重要基础[12],受到越来越多研究者的关注,如郑伟成等[13]、周繇[14]、杨焱冰等[15]、文伟等[16]对不同区域重要植物的优先保护序列进行了研究。截至目前,针对文山州重点保护野生植物的研究仅有沐建华2011年和2012年的文章[17-18]。随着我国野生植物保护形势的变化,2021年颁布的《国家重点保护野生植物名录》取代了1999年的《名录》[19],其中有许多变动使原有研究不满足当前需要[20]。因此,对文山州重点保护野生植物的地理分布及优先保护等级研究十分必要。基于此,本研究拟解决以下科学问题:(1)探明文山州重点保护野生植物的组成;(2)分析文山州重点保护野生植物地理分布;(3)确定文山州重点保护野生植物的优先保护等级。
文山壮族苗族自治州(简称文山州)位于云南省东南部(22°40′~24°48′N,103°35′~106°12′E),海拔107.0~2 991.2 m,面积31 456 km2,其中喀斯特岩溶地貌占全州面积的53.4%。文山州跨越北回归线,属亚热带、暖温带气候,干湿季明显,年气温12.0~23.1 ℃,年降水量767.3~1 376.7 mm。州内保存了大面积的原始常绿阔叶林,先后建立了8个自然保护区(见表1),累计面积为90 602.27 hm2,占全州面积的3%。
研究对象仅包括《国家重点保护野生植物名录(2021年)》和《云南省第一批省级重点保护野生植物名录(1989)》中的重点保护野生植物。
2.1.1 实地调查
物种数据主要源于作者所在课题组承担的文山州植物植被多样性调查,在2021 年1 月至2022年12 月对文山州大部分的自然保护区、风景名胜区、森林公园和林场等区域进行了全面系统的调查,获得物种的分布地、生境、海拔和部分物种个体数量等基础数据;此外,课题组在1995~2020 年对文山州多次开展了植物植被调查,如云南文山国家级自然保护区科考项目、麻栗坡马关老君山省级自然保护区科考项目和文山州种子植物编目等,拥有较为丰富的一手资料。
主要保护对象Main objects of protection海拔Altitude range/m面积Area/hm2设立日期Establishment time所在县市County/City全称Full Name岩溶中山南亚热带季风常绿阔叶林、亚热带山地苔藓常绿阔叶林以及野生动植物Karst Nakayama Southsubtropicalmonsoonevergreenbroadleafforest,subtropical montanemossyevergreenbroadleafforest,and wildlife 1 200.0~2991.2 26867.00 2003文山市、西畴县Wenshan City,Xichou County云南文山国家级自然保护区YunnanWenshanNational Nature Reserve滇东南热带山地季风常绿阔叶林及珍稀动植物Tropicalmonsoonbroad-leaved evergreenforestsand rareplants andanimalsin theSoutheast YunnanProvince 107.0~2 288.5 20500.00 2005麻栗坡县Malipo County麻栗坡老山省级自然保护区MalipoLaoshanProvincial Nature Reserve季风常绿阔叶林、山地苔藓常绿阔叶林Monsoon broad-leaved evergreenforests,montane mossybroad-leaved evergreenforests 1 140.0~2579.3 4 509.00 1981麻栗坡县、马关县Malipo County,Maguan County麻栗坡马关老君山省级自然保护区MalipoandMaguan Laojun Mountain Provincial Nature Reserve热带季雨林、雨林、石灰山季雨林及热带野生动物Tropicalmonsoonrainforests,rainforests,limestone monsoonrainforestsandtropical wildlife 160.0~2 028.4 6 832.60 2002马关县Maguan County马关古林箐省级自然保护区MaguanGulinqingProvincial Nature Reserve野生动植物、高原湖泊Wildlife,plateau lakes 1 446.0~1860.0 10746.00 2002丘北县Qubei County丘北普者黑省级自然保护区Qubei Puzhehei Provincial Nature Reserve河谷峰丛峰林及岩溶地貌River ValleyCrests,PeakForestsandKarstLandscapes 930.0~1 520.0 5 232.00 2002广南县Guangnan County广南八宝省级自然保护区GuangnanBabaoProvincial Nature Reserve水域湿地及岩溶山地热区森林生态系统Watershed wetlands andforest ecosystems in karstmountain hotspots 140.0~1 330.0 15725.00 2002富宁县Funing County富宁驮娘江省级自然保护区FuningTuoniang RiverProvincial Nature Reserve南亚热带常绿阔叶林South subtropical broad-leaved evergreen forest 107.0~2 579.3 190.67 1982麻栗坡Malipo County下兴箐州级自然保护区Xiaxingqing State Nature Reserve
2.1.2 文献整理
利用《中国植物志》[21]《云南植物志》[22]《中国文山国家级自然保护区科学考察研究》[23]《云南马关县野生高等植物及植被多样性》[24]及近10 年发表的涉及文山州的植物新物种及新记录种等文献,并查阅NSII——中国国家标本资源共享平台(http://www.nsii.org.cn/2017/home.php)、中国数字植物标本馆(CVH,https://www.cvh.ac.cn/)和西南林业大学植物标本馆,完善物种的分布地、海拔范围和生境等数据。
由于不同阶段、不同文献中存在植物中文名不一致和拉丁名有异名等情况,利用Flora of China(http://www.iplant.cn/foc)和《中国植物物种名录2022 版》(http://www.sp2000.org.cn)统一名称,建立文山州重点保护野生植物数据库。
地理分布从县域分布和垂直梯度分布两个方面进行分析。县域分布根据调查数据和文献记载确定;垂直分布根据文山州海拔范围,从100 m 开始划分,按200 m 为1 个梯度,共划分为15 个海拔段,统计各海拔段重点保护野生植物物种数量,同一物种在不同海拔段可重复统计。利用ArcGIS制作物种在各县域的地理分布图,利用DEM 高程提取各海拔段的区间面积,用以分析海拔段的保护物种丰富度与该海拔段面积的关系。
评价指标是反映重点保护野生植物的重要参数。采用濒危系数(C濒)、遗传价值系数(C遗)、保护系数(C保)和利用价值系数(C利)4项指标确定物种优先保护等级(见表2)。其中濒危系数包括:(1)物种州内县域分布频度;(2)物种州内海拔分布跨度;(3)物种州内现存多度;(4)物种受采挖砍伐、采集种子、放牧和破坏生境等人为影响,共4个分项。遗传价值系数包括物种的特有性和极小种群物种。保护系数则是物种的保护级别。利用价值系数主要考虑物种的食用、药用、园林观赏等经济价值利用程度。各项指标系数采用公式(1)计算。参考他人对优先保护序列研究[13-16,25-26]并根据文山州重点保护野生植物的实际情况,经过多次测试,最终确定各评价指标的权重值:C濒乘以0.40,C遗乘以0.30,C保乘以0.15,C利乘0.15;利用公式(2)计算优先保护综合值(V综),V综取值为0~1,值越大说明其优先保护等级越高,保护的必要性和紧迫性越大。
表2 文山州重点保护野生植物优先保护等级赋值Table 2 Priority protection levels of key protected wild plants in Wenshan Prefecture
式中:Xi表示各指标分项得分值,maxi表示各指标分项所设最高赋分值,n为各指标分项个数,C表示各指标系数,V综表示优先保护综合值。
3.1.1 物种丰富度
统计结果表明,文山州分布重点保护野生植物387种,隶属93科186属。其中蕨类植物7科10属34 种,裸子植物7 科14 属26 种,被子植物79 科162属327种。在科的组成上,含10种以上的有兰科(Orchidaceae,114种)、樟科(Lauraceae,18种)和木兰科(Magnoliaceae,15 种)等8 科,共208 种,占总物种数量的53.75%。其中兰科植物(29.46%)是文山州重点保护野生植物物种数量最多的科;此外,单种科和含2~5 种的科所占比例较大,合计占总科数量的80.02%,反映了文山州重点保护野生植物多样性较复杂(见表3)。
表3 文山州重点保护野生植物科的组成Table 3 Composition of key protection families of wild plants in Wenshan Prefecture
3.1.2 保护类别和等级
文山州分布重点保护野生植物387种,国家重点保护野生植物295种,占国家重点保护野生植物的26.79%,占云南省分布的国家重点保护野生植物的54.63%。其中国家一级、二级重点保护野生植物分别是36 种、259 种,分别占云南省分布的国家一级、二级重点保护野生植物的63.16% 和53.62%。云南省重点保护野生植物102 种,占云南省重点保护野生植物的46.58%。在文山州未发现云南省Ⅰ级重点保护植物,云南省Ⅱ级、Ⅲ级重点保护野生植物分别是24 种和78 种,各占43.64%、49.06%。有10 种既是国家重点保护野生植物也是云南省重点保护野生植物(见表4)。
表4 文山州重点保护野生植物保护等级构成Table 4 Grade and composition of key protected wild plants in Wenshan Prefecture
3.2.1 县域分布
如图1A 所示,文山州重点野生保护植物以南部的麻栗坡县、马关县和西畴县最多,分别有228种、224 种和200 种;东部富宁县和西部文山市居中,分别是143 种和135 种;中部北部的广南县、丘北县和砚山则较少,依次是87种、68种和52种,物种丰富度地理分布由南到北呈递减规律。
图1 文山州重点保护野生植物分布情况A.县域分布;B.垂直分布与区间海拔的关系。Fig.1 Distribution of key protected wild plants in Wenshan Prefecture A.County distribution;B.The relationship of vertical distribution and interval elevation.
3.2.2 垂直分布
文山州重点保护野生植物垂直分布如图1B,海拔300 m 及以下有27 种,如望天树(Parashorea chinensis)、狭叶坡垒(Hopea chinensis)、滇南风吹楠(Horsfieldia tetratepala)、小叶红光树(Knema globularia)等典型的热带物种。随着海拔上升,物种丰富度逐渐增加,海拔1 301~1 500 m 是野生重点保护植物丰富度最高区域(301 种),占77.78%;之后物种丰富度开始下降,海拔2 900 m 以上物种丰富度最低,仅有13 种,如建兰(Cymbidium ensifolium)、独蒜兰(Pleione bulbocodioides)、滇重楼(Paris polyphyllavar.yunnanensis)、桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)等。整体来看,物种丰富度随海拔升高,呈先增加后减少的单峰分布规律,与各海拔段的区域面积变化一致。
根据评价指标体系,对文山州387种重点保护野生植物进行濒危系数、遗传价值系数、保护系数和价值系数计算,得到优先保护综合值(V综)是0.372~0.940,据综合评价值范围及参考他人研究[15,26],将文山州重点保护野生植物优先保护等级划分为4 级:Ⅰ级(0.700~0.940);Ⅱ级(0.600~0.699);Ⅲ级(0.500~0.599);Ⅳ级(0.372~0.499)(见表5)。
表5 文山州重点保护野生植物优先保护等级划分Table 5 Priority conservation levels of wild plants under key conservation in Wenshan Prefecture
Ⅰ级有39 种,占10.08%,均为国家重点保护野生植物,该类物种因物种个体数量较少、分布范围狭窄且价值高、受人为影响突出,是亟待拯救和保护的对象。如古林箐秋海棠(Begonia gulinqingensis,0.940)、囊花马兜铃(Aristolochia utriformis,0.896)、云南金花茶(Camellia fascicularis,0.853)、毛枝五针松(Pinus wangii,0.811)、滇南风吹楠(0.767)、华盖木(Pachylarnax sinica,0.746)、云南肉 豆 蔻(Myristica yunnanensis,0.753)和 望 天 树(0.755)等物种个体数量较少、生境遭受干扰且遗传价值系数和保护系数较高的物种和姜状三七(Panax zingiberensis,0.853)、西畴重楼(Paris cronquistiivar.xichouensis,0.788)等分布范围狭窄、药用价值高、易被偷挖采摘的物种,以及文山鹤顶兰(Phaius wenshanensis,0.896)、麻栗坡兜兰(Paphiopedilum malipoense,0.805)、格力兜兰(P.gratrixianum,0.805)、洛 氏 蝴 蝶 兰(Phalaenopsis lobbii,0.767)、丽江杓兰(Cypripedium lichiangense,0.767)和西畴石斛(Dendrobium xichouense,0.743)等16种个体数量不多、分布范围较窄且具有较高观赏价值、易被偷采偷挖的兰科植物。
Ⅱ级有142 种,占36.69%,是优先保护和重点关注的对象。主要是分布范围较窄、个体数量相对较少且具有较高的研究和保护价值的物种,是文山州重点保护野生植物的主要组成部分,应给予较高的关注。如东京龙脑香(Dipterocarpus retusus,0.697)、天伦兜兰(Paphiopedilum tranlienianum,0.695)、红马银花(Rhododendron vialii,0.692)、焕镛木(Woonyoungia septentrionalis,0.684)、富宁金花茶(Camellia mingii,0.682)、金铁锁(Psammosilene tunicoides,0.680)、黑籽重楼(Paris thibeticavar.thibetica,0.680)、华西蝴蝶兰(Phalaenopsis wilsonii,0.680)、叉苞苏铁(Cycas segmentifida,0.675)、西畴青冈(Cyclobalanopsis sichourensis,0.666)等。
Ⅲ级有123 种,占31.78%,需要采取一定的保护措施,其分布范围适中,人为干扰较小。如王氏观音座莲(Angiopteris wangii,0.599)、狭叶竹节参(Panax japnoicusvar.angustifolius,0.593)、带叶兜兰(Paphiopedilum hirsutissimum,0.593)、翅萼石斛(Dendrobium cariniferum,0.593)、珠子参(Panax japonicusvar.major,0.591)、西畴琼楠(Beilschmiedia sichourensis,0.591)、大叶风吹楠(Horsfieldia kingii,0.582)等。
Ⅳ级有83 种,占21.45%,需要持续监测,必要时采取相关保护措施,其分布范围较广,直接利用较少,个体数量较多。如金荞麦(Fagopyrum dibotrys,0.498)、水青树(Tetracentron sinense,0.493)、火桐(Firmiana colorata,0.493)、云开红豆(Ormosia merrilliana,0.493)、滇南马钱(Strychnos cheliensis,0.493)、董棕(Caryota obtusa,0.493)、云南莲座蕨(Angiopteris yunnanensis,0.493)、猴子木(Camellia yunnanensis,0.483)等。
文山州重点保护野生植物丰富多样,计387种,隶属93 科186 属,包含国家一级、二级重点保护野生植物36 种、295 种,云南省Ⅱ、Ⅲ级重点保护野生植物24 种、78 种。其中,以兰科植物最为突出。州内分布的295种国家重点保护中,兰科植物(112种)占38%,而在我国国家重点保护野生植物1 101种中,兰科植物(293种)占27%,可见文山州国家重点保护兰科植物明显高于全国平均水平,这与文山州所处的气候带——热带和亚热带是兰科植物分布最为广泛的地区有较大的关系[27]。
在地理分布上,文山州南部的马关县、麻栗坡县与越南接壤,是北部湾植物区系重要组成部分,地势地貌复杂、立体气候明显及保护区面积占比较高且受严格保护,为野生生物的生存发育和分化提供稳定环境,故重点保护野生植物较多;中部北部的砚山县、丘北县和广南县石漠化面积较大和农牧业用地占比较高,总物种偏少。从垂直分布情况看,海拔1 101~1 700 m 是重点保护野生植物分布的集中区域,呈“中间膨胀型”。这与该海拔区域面积较大(约21 380 km2,占68%)直接相关;而海拔500 m 及以下的面积约为707 km2,与其面积和较好的水热条件相比,保护物种丰富度明显偏低。分析原因,这与近40 年来低海拔区域大量开垦种植香蕉和橡胶等热带经济作物,导致以热带雨林为主的天然林面积急剧下降有密切关系;海拔2 300~2 991.2 m 区域的面积约85 km2,虽然开发利用程度较低,但面积偏小,故重点保护植物的丰富度也偏低。
栖息地的破坏和自然资源过度开发是生物多样性的主要威胁[28]。从重点保护野生植物的保护紧迫性来看,濒危系数是首要考虑的,原始生境减少和过度采挖会明显改变物种的分布范围和个体数量。在野外调查和文献的支持下,充分考虑和采访了当地群众对部分物种的药用、食用和观赏价值的利用程度,同时结合物种的保护等级、特有性和是否为极小种群野生植物,综合考虑不同系数对评价体系的影响,提高评价结果的准确性和可靠性。珍稀濒危植物作为生物多样性的重要组成部分,是保护生物学研究的核心内容之一。文山州387 种重点保护野生植物种,属于《中国生物多样性红色名录——高等植物卷(2020)》[29]的受威胁植物计174 种,占44.96%,包括极危种(CR)21 种,濒危种(EN)70 种,易危种(VU)82 种。本研究确定的Ⅰ级优先保护有极危种11 种、濒危种15 种和易危种6 种;Ⅱ级优先保护有极危种7 种、濒危种34 种和易危种37 种;Ⅲ级优先保护的有滇龙眼(Dimocarpus yunnanensis)和贵州山核桃(Carya kweichowensis)2 种极危、濒危种14 种和易危种31种;Ⅳ级优先保护的有藤枣(Eleutharrhena macrocarpa)1 种极危、濒危种7 种和易危种8 种。总体来看,本研究所评估的优先保护等级与上述红色名录受威胁物种数相吻合,但部分物种的评估优先保护等级与红色名录的受威胁等级有明显差距,如古林箐秋海棠、云南金花茶、滇南风吹楠、丘北冬蕙兰(Cymbidium qiubeiense)、光萼厚轴茶(Camellia crassicolumnavar.multiplex)、无 斑 兜 兰(Paphiopedilum henryanumvar.christae)、六角莲(Dysosma pleiantha)和绿花杓兰(Cypripedium henryi)8 种被评估为Ⅰ级,但未列为红色名录的受威胁物种。具体情况是该类植物主要为文山州特有或云南特有,在文山州分布个体数量较少、人为干扰强和保护价值高,所以评估保护等级较高,是亟需拯救和保护的对象。红色名录是针对全国植物进行评估的,在指导地方保护时应结合地方物种的实际情况进行调整。
致谢本研究的调查工作持续时间较长,先后参与其中的老师和同学较多,是他们艰苦卓越的工作,使本研究获得丰富的第一手资料。野外工作中得到相关保护区工作人员的大力支持与配合,在此一并致以衷心感谢!