摘要:為查清河南省禹州市大鴻寨山野生黃櫨種群的生態(tài)學(xué)特征,解決其種質(zhì)資源的有效保護(hù)和可持續(xù)利用問題,采用植物群落野外調(diào)查方法和地理信息系統(tǒng)技術(shù)研究了大鴻寨山野生黃櫨的種群類型、生態(tài)特性。結(jié)果表明,大鴻寨山野生黃櫨有3個(gè)變種;有5種植被型,其中1種為純林,4種為混生灌叢,經(jīng)種群數(shù)量特征量化分析,屬于大鴻寨山山地旱生生境的優(yōu)勢生態(tài)類群大多分布于山頂、緩坡上,具有耐土壤干旱、耐寒、種子萌發(fā)力強(qiáng)等特點(diǎn),既可以做山地次生林改造時(shí)的保留樹種,又可以當(dāng)園林綠化觀賞、藥用、化工原料等資源型植物,具有較大的綜合開發(fā)應(yīng)用價(jià)值,應(yīng)加快其野生引種技術(shù)的研究,兼顧保護(hù)與合理利用。
關(guān)鍵詞:黃櫨;種群;生態(tài)學(xué)特性;應(yīng)用;大鴻寨山
中圖分類號(hào):Q949.754.4;Q948.15;X173(614YZ) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2012)14-3031-05
Ecological Characteristics of Cotinus coggygria Resources in Dahongzhai Mountain and Its Application
DONG Dong-ping,JIANG Gang-cheng
(School of City and Environment, Xuchang University, Xuchang 461000, Henan, China)
Abstract: In order to find out the ecology characteristic of wild Cotinus coggygria Scop. population in Dahongzhai Mountain in Yuzhou city Henan province, provide references for effective protection and sustainable utilization of the germplasm resources, field survey method and geographic information system technology was adopted to study the population types and ecological characteristics. The results showed that there were 3 variations of wild C. coggygria in Dahongzhai Mountain; and 5 vegetation types, including 1 pure forest, 4 mixed shrub were find out. According to population quantitative analysis, the quantitative characteristics of C. coggygria population belonging to the dominate population in mountainous drought environment in Dahongzhai Mountain mostly distributing in top hill and gentle slope. The population was resistant to drought and cold, and with strong seed germination activity, thus could be the retention species for secondary forest, as well as resources plant for ornamental, medicinal, chemical raw materials, which was with great development value. The wild technology research, balanced protection and reasonable use of this plant should be pay attention to.
Key words: Cotinus coggygria Scop.; species; ecological characteristics; application; Dahongzhai Mountain
黃櫨(Cotinus coggygria Scop.)屬于漆樹科(Anacardiaceae)黃櫨屬[Cotinus(Tourn)Mill.]落葉灌木植物[1]。春花后,久留不落的不孕花花梗如粉紅色的羽毛搖曳在枝頭似云似霧;秋季紅葉似火、鮮艷奪目,是重要的觀賞紅葉樹種[2];其花、果以及木材不僅具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,也是良好的綠化造林樹種[3]。作者在2007~2009年的野外考察中發(fā)現(xiàn),河南省禹州市大鴻寨山的野生黃櫨種群類型多樣、自然分布面積大、耐寒耐旱,具有較大的開發(fā)利用潛力。在野外樣方調(diào)查和查閱前人研究資料[4-12]的基礎(chǔ)上,作者嘗試對大鴻寨山的野生黃櫨種群特征、生態(tài)分布及資源屬性等問題進(jìn)行了探討研究,以期為野生植物種質(zhì)資源保護(hù)、園林綠化應(yīng)用和綜合開發(fā)利用提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1研究區(qū)自然概況
大鴻寨山地處伏牛山余脈向豫東平原過渡地帶,位于河南省禹州市西北部鳩山鄉(xiāng)西10 km,西北接登封市,西南毗鄰汝州市;地理坐標(biāo)為北緯34°13′-34°16′, 東經(jīng)113°05′-113°08′,其主峰海拔1 156 m,有禹州市屋脊之稱,被稱為禹州市第一山。大鴻寨山屬于暖溫帶季風(fēng)氣候,年均氣溫為14.6 ℃,極端最高氣溫41.9 ℃,極端最低氣溫-19.6 ℃,年活動(dòng)積溫5 284.7 ℃,年無霜期218 d;年平均降水量685 mm,多集中于夏季;在土壤類型上,海拔300 m以上為山地棕壤,山下緩坡和平地分別為褐土和砂姜黑土及少量的潮土;土壤質(zhì)地為壤質(zhì)或沙壤質(zhì)[13],自然肥力較高。自然植被為暖溫帶落葉闊葉林、山地落葉闊葉林;主要有栓皮櫟(Quercus variabilis Bl.)林、化香(Platycarya strobilacea Sieb.et Zucc.)林、黃櫨灌叢、荊條[Vitex negundo L. var. heterophylla(Franch.)Rehd.]灌叢;林下優(yōu)勢草本類群主要有風(fēng)毛菊[Saussurea japonica(Thunb.)DC.]、紫花堇菜(Viola grypoceras A. Gray)、綿棗兒[Scilla scilloides(Lindl.)Druce]等植物。
1.2研究方法
2008年4~10月,采用植物群落野外樣方調(diào)查法和全球衛(wèi)星定位(Global positioning system,GPS)法[14,15],經(jīng)過春季花期和秋季紅葉期2次實(shí)地調(diào)查和3次線路勘查,把調(diào)查地點(diǎn)選在大鴻寨、摘星樓陰坡落葉林下和圪垃垛北坡灌叢;共取喬灌木樣方30個(gè),每個(gè)樣方面積10 m×10 m。樣方調(diào)查記錄喬灌木和草本的物種名、多度(Abundance,對物種個(gè)體數(shù)目在樣方中出現(xiàn)多少的一種估測指標(biāo),多用于野外群落調(diào)查)、蓋度(Coverage,指植物群落總體或各個(gè)體的地上部分垂直投影面積與樣方面積之比的百分率)、頻度(Frequency,指群落中某種植物出現(xiàn)的樣方數(shù)占整個(gè)樣方數(shù)的百分率)、高度(Hight,從植物立地的地表至植物主干最上面伸直的干尖的物理測量長度),并記錄樣方內(nèi)出現(xiàn)的各物種的個(gè)體數(shù)[16-18];經(jīng)過實(shí)地調(diào)查和訪問當(dāng)?shù)厝罕?、查閱?biāo)本圖鑒和前人研究資料[4-11],基本查清了大鴻寨山野生黃櫨種群的植物學(xué)特征、生態(tài)分布及自然繁殖特性。在此基礎(chǔ)上,對野生黃櫨資源的引種技術(shù)進(jìn)行了初步研究。
2結(jié)果與分析
2.1種群區(qū)系特征
黃櫨屬植物全球約有5種,主要分布于南歐、東亞和北美溫帶東區(qū)。中國有3種,河南省有3個(gè)變種[10],分別是紫葉黃櫨(C. coggygria Scop. var. purpurens Rehd.)、毛黃櫨(C. coggygria Scop. var. pubescens Engl.)和紅葉(C. coggygria Scop. var. cinerea Engl.),均在大鴻寨山有分布。依據(jù)吳征鎰[19]關(guān)于中國種子植物屬的分布區(qū)類型劃分方法,黃櫨屬應(yīng)為北溫帶分布類型,屬于廣泛分布于歐洲、亞洲和北美洲溫帶地區(qū)的植物;在大鴻寨山發(fā)現(xiàn)的3個(gè)變種中,紫葉黃櫨和紅葉為中國特有種,產(chǎn)于河南省境內(nèi)的大別山和伏牛山山區(qū),在中國的西南、華北和山東省也有分布;毛黃櫨為東亞種,廣布于河南省內(nèi)各大山區(qū),并在河北、山東、陜西、湖北、四川以及浙江等省均有分布,還可以分布至喜馬拉雅山地區(qū)、歐洲東南部和俄羅斯的東亞地區(qū)(表1)。
2.2植株鑒別特征
黃櫨屬植物在大鴻寨山均為落葉小喬木或灌木,樹冠圓形,高可達(dá)3~5 m,木質(zhì)部黃色,樹汁有異味;單葉互生,葉片全緣或具齒,葉柄細(xì),無托葉,葉倒卵形或卵圓形。圓錐花序疏松、頂生,花小、雜性,僅少數(shù)發(fā)育;不育花的花?;ê笊扉L,被羽狀長柔毛,宿存;苞片披針形,早落;花萼5裂,宿存,裂片披針形;花瓣5枚,長卵圓形或卵狀披針形,長度為花萼大小的2倍;雄蕊5枚,著生于環(huán)狀花盤的下部,花藥卵形,與花絲等長,花盤5裂,紫褐色;子房近球型,偏斜,1室1胚珠;花柱3枚,分離,側(cè)生而短,柱頭小而退化。核果小,干燥,腎形扁平,綠色,側(cè)面中部具殘存花柱;外果皮薄,具脈紋,不開裂;內(nèi)果皮角質(zhì);種子腎形,無胚乳?;ㄆ冢怠对拢冢贰冈拢郏玻埃玻常?。
2.3種群植被型
野外樣方統(tǒng)計(jì)了黃櫨屬種群在群落中的物種多度、蓋度、頻度、高度等數(shù)量特征,國內(nèi)多采用Drude多度制的七級制多度進(jìn)行劃分,分別是Soc(Socials),植株極多密閉,形成背景;Cop3(Copiosae 3),植株數(shù)量很多;Cop2(Copiosae2),植株數(shù)量多;Cop1(Copiosae 1),植株數(shù)量尚多;Sp(Sparsal),植株數(shù)量不多而分散;Sol(Solitariae),植株數(shù)量很少而稀疏;Un(Unicurn),個(gè)別或單株[16-18]。黃櫨屬3變種植物在群落中大多以優(yōu)勢種或亞優(yōu)勢種出現(xiàn)(表2)。據(jù)此,大鴻寨山野生黃櫨種群確定有5種植被類型[15]。
2.3.1黃櫨灌叢該群落分布在大鴻寨山南坡海拔800 m以上的坡頂或峰谷處,呈優(yōu)勢分布。林下植物有紫花地?。ǎ郑椋铮欤?philippica Cav.)、地榆(Sanguisorba officinalis L.)、西伯利亞遠(yuǎn)志(Polygala sibirica L.)、甘遂(Euphorbia kansui T.N. Liou ex S. B. Ho)等。
2.3.2黃櫨-紅柄白鵑梅林 該群落在海拔600~800 m之間出現(xiàn),由于當(dāng)?shù)厝罕娫诩t柄白鵑梅(Exochorda giraldii Hesse)展葉期大量采食,使該植被型發(fā)育有減少的趨勢。林下野青茅[Deyeuxia arundinacea(L.)Beauv.]、寶蓋草(Lamium amplexicaule L.)生長發(fā)育優(yōu)勢大而成背景,北細(xì)辛[Asarum heterotropoides Fr. Schmidt var. mandshuricum(Maxim)Kitag]偶見。
2.3.3黃櫨-牡荊群叢 黃櫨-牡荊[Vitex negundo L. var. cannabifolia(Siebold & Zucc.)Hand.-Mazz.]群叢分布在海拔800 m以下、人類干擾(砍柴、采藥、農(nóng)耕)等活動(dòng)比較頻繁的陽坡,常見伴生草本植物有瓜子金(Polygala japonica Houtt.)、何首烏[Fallopia multiflora(Thunb.)Harald.]、白頭翁[Pulsatilla chinensis(Bunge)Regel]等。
2.3.4黃櫨-歐李灌叢黃櫨-歐李[Cerasus humilis(Bunge)Sokoloff]群落廣泛分布在大鴻寨山陽坡海拔800~1 000 m范圍內(nèi),為優(yōu)勢群落?;恪滋矗ǎ樱恚穑欤铮悖铮?paniculata Miq.)、白蠟樹(Fraxinus chinensis Roxb.)、流蘇樹(Chionanthus retusus Lindl. et Paxt.)等資源樹種在林中偶見。林下有華北烏頭(Aconitum soongaricum Stapf var. angustius W.T.Wang)、藍(lán)翠雀花(Delphinium caeruleum Jacquem.)、杏葉沙參(Adenophora humanensis Nannf.)、東風(fēng)菜[Doellingeria scaber(Thunb.)Nees]、兔兒傘[Syneilesis aconitifolia(Bunge)Maxim.]等草本植物。
2.3.5黃櫨-野山楂灌叢黃櫨-野山楂(Crataegus cuneata Siebold & Zucc.)群落在大鴻寨山南坡海拔600 m以下范圍呈優(yōu)勢分布,與千金榆(Carpinus cordata Bl.)、黃連木(Pistacia chinensis Bunge)、山胡椒[Lindera glauca(Sieb.et Zucc.)Bl.]、柿樹(Diospyros kaki Thunb)、君遷子(D. lotus L.)、烏桕[Sapium sebiferum(L.)Roxb.]、酸棗[Ziziphus jujuba Mill. var. spinosa(Bunge)Hu ex H.F.Chow]等組成雜木林。
2.4種群生態(tài)特性及自然繁殖特點(diǎn)
經(jīng)野外調(diào)查,大鴻寨山野生黃櫨多生長于光照充足、地勢較高、土壤肥沃、排水良好的壤土或沙壤土上,耐干旱耐寒耐瘠薄,可做山地次生林改造時(shí)保留的樹種。黃櫨在大鴻寨山廣布于海拔600~
1 000 m之間的山坡、峰谷,常與紅柄白鵑梅、千金榆、化香、栓皮櫟等組成雜木林群落(表3)。林下伴生的草本植物有澤蘭(Eupatorium L.)、烏蘞莓(Cayratia Juss.)、翠雀花(Delphinium L.)、白頭翁(Pulsatilla Adans.)、蒼術(shù)(Atractylodes DC.)等屬植物,黃櫨屬內(nèi)3個(gè)變種同在一個(gè)地段出現(xiàn)的情況很常見。
在自然環(huán)境下,野生黃櫨通常以種子或分蘗苗進(jìn)行繁殖。由于種子結(jié)實(shí)率較高,并且大多萌發(fā)力強(qiáng),所以生長迅速。當(dāng)年成熟的種子落到母樹周圍后,經(jīng)過短暫休眠,在次年春經(jīng)過春化作用就開始萌發(fā),一個(gè)生長季即可發(fā)育長成實(shí)生苗。
3黃櫨的應(yīng)用
調(diào)查結(jié)果得知,野生黃櫨種群在大鴻寨山分布范圍廣,野外居群數(shù)量大,居群更新能力強(qiáng),適應(yīng)山區(qū)干旱寒冷的氣候和瘠薄的土壤環(huán)境。對山地生態(tài)環(huán)境改善具有積極作用,是大鴻寨山主要的生態(tài)護(hù)山林,也是當(dāng)?shù)刂娘L(fēng)景林。但黃櫨林大多分布在山頂和緩坡等生態(tài)環(huán)境脆弱地帶,由于黃櫨枝干易于燃燒,當(dāng)?shù)鼐用穹Q其“黃櫨柴”,會(huì)在秋季對其進(jìn)行大肆砍伐,致使黃櫨種群更新速度參差不齊,破壞了黃櫨林良好的林相,長此下去,容易引起黃櫨種群退化為灌叢,失去觀賞價(jià)值。建議在積極加強(qiáng)對野生黃櫨進(jìn)行保護(hù)的同時(shí),也要加強(qiáng)引種培育,以恢復(fù)黃櫨良好的種群特性。
3.1引種技術(shù)
3.1.1種子繁殖可于6月下旬至7月上旬黃櫨果實(shí)成熟變?yōu)辄S褐色時(shí),選擇結(jié)果早、品質(zhì)優(yōu)良的健壯母樹及時(shí)采收種子。種子采下后及時(shí)風(fēng)干、精選,存放到干燥陰涼處備用。由于黃櫨的果皮有堅(jiān)實(shí)的柵欄細(xì)胞層,能阻礙水分的滲透,因此必須在春播前40~50 d對種子進(jìn)行處理。一般于1月上旬放入清水中浸泡,反復(fù)洗去種皮上的黏著物,3 d后撈出,摻入2倍的細(xì)沙混勻,貯藏于背陰處,待其自然結(jié)冰后進(jìn)行低溫處理[24,25]。至2月中旬選背風(fēng)向陽、地勢高且干燥處挖深約40 cm、長和寬約60~80 cm的催芽坑,然后將種沙混合物移入坑內(nèi),上覆10 cm左右的細(xì)沙,中間插草束通氣,坑的四周挖排水溝,以防積水。在催芽過程中應(yīng)注意經(jīng)常翻倒,并保持一定的濕度,使種子接受的外界條件均勻一致,促使發(fā)芽整齊,同時(shí)防止種子腐爛。3月下旬種子吸水膨脹、開始萌芽時(shí)即可播種。3月底出苗后,根據(jù)幼苗生長的不同時(shí)期對水分的需求確定合理的澆水量和澆水時(shí)間[26]。一般在苗木生長的前期澆水要足,但在幼苗出土后20 d以內(nèi)嚴(yán)格控制澆水,在不致產(chǎn)生旱害的情況下,盡量減少澆水,間隔時(shí)間視天氣狀況而定,一般10~15 d澆水1次;后期應(yīng)適當(dāng)控制澆水,以利蹲苗,便于越冬;在雨水較多的秋季,應(yīng)注意排水,以防積水導(dǎo)致根系腐爛[27]。由于黃櫨幼苗主莖常向一側(cè)傾斜,故應(yīng)適當(dāng)密植;間苗一般分2次進(jìn)行:首次間苗在幼苗長出2~3片真葉時(shí)進(jìn)行;第二次間苗在葉片相互重疊時(shí)進(jìn)行,留優(yōu)去劣,除去發(fā)育不良、有病蟲害、有機(jī)械損傷和過密的苗,同時(shí)使苗間保持一定距離,株距以7~8 cm為宜;可結(jié)合間苗進(jìn)行補(bǔ)苗,最好在陰天或傍晚進(jìn)行;在當(dāng)年的4~5月可移栽1次。需要注意的問題是在野生種子進(jìn)行人工育種過程中,由于野生黃櫨種子的萌發(fā)需要春化作用,如果對不經(jīng)過自然休眠的種子進(jìn)行人工繁育,則要采用低溫沙藏法處理種子才能成功完成種子的萌發(fā)繁育[28]。值得注意的是在整個(gè)育苗期間,要加強(qiáng)對白粉病、枯萎病的防治[29-32]。
3.1.2萌蘗移栽野生黃櫨實(shí)生苗能產(chǎn)生許多萌蘗,可將母株四周萌發(fā)的萌蘗苗連根挖出來,作為引種材料,挖掘時(shí)注意根部適當(dāng)帶些土團(tuán),并對植株地上部分進(jìn)行修剪,只留下少量葉片,移栽到造林地定植,成活率可達(dá)95%以上,而且能大大減少種植成本[33];如果在秋季或冬初移栽,要注意保暖,以提高成活率[34]。
3.2園林綠化
黃櫨在園林綠化中屬于秋色葉樹,秋色葉樹景觀在園林里是最重要的季相性特征景觀[35]。黃櫨樹冠渾圓,樹姿優(yōu)美,莖、葉、果都有較高的觀賞價(jià)值,特別是深秋葉片經(jīng)霜變紅時(shí),色彩鮮艷、美麗壯觀;其果形別致,成熟果實(shí)顏色鮮紅,艷麗奪目。另外在夏初,不育花的花梗伸長呈粉紅色羽毛狀,簇生于枝梢,留存很久,遠(yuǎn)望宛如萬縷羅紗繚繞樹間,故又有“煙樹”之稱。因此野生黃櫨作為極具觀賞價(jià)值的園林樹種,近年來日益受到人們的重視[36-38]。黃櫨葉片在秋天之所以會(huì)變色,是因?yàn)辄S櫨葉片里除含有葉綠素外,還含有黃色的葉黃素和能顯出紅色的花青素[37-40];在春季、夏季由于天氣暖和,葉綠素大量生成,其他色素相對較少,所以黃櫨葉片為綠色;入秋后隨著氣溫逐漸下降,葉綠素生成不斷減少,到天冷時(shí)基本不再生成,并在陽光下發(fā)生分解;這時(shí)葉片內(nèi)其他色素就顯露出來,于是含有葉黃素的葉片就變黃了,含有花青素的葉片就變紅了(花青素在溫度低時(shí)反而容易生成[41]),所以深秋時(shí)含有花青素的黃櫨葉會(huì)變得一片火紅。
根據(jù)黃櫨的生態(tài)習(xí)性,黃櫨在園林造景中最適合在城市大型公園、森林公園、半山坡上、山地風(fēng)景區(qū)內(nèi)群植成林,可以單種成林,也可與其他紅葉或黃葉樹種混交成林,群體景觀特征非常明顯,可為大面積園林增添秋色美景[14]。還可以在城市街頭綠地、單位專用綠地、居住區(qū)綠地以及庭園中孤植或叢植于草坪一隅、山石之側(cè)、常綠樹樹叢前或單株混植于其他樹叢間以及常綠樹群邊緣,從而體現(xiàn)其獨(dú)特的個(gè)體美和色彩美。黃櫨在夏季可賞花霧,秋季能觀紅葉,這完全符合現(xiàn)代人的審美情趣,從而極大地豐富了園林景觀的色彩,形成令人賞心悅目的畫面。在北方由于氣候等原因,園林樹種相對單調(diào),色彩比較缺乏,黃櫨可謂是北方園林綠化或山區(qū)綠化的首選樹種[40]。園林引種有實(shí)生苗移栽、種子繁育、枝條扦插等方法,從應(yīng)用兼保護(hù)的角度出發(fā),枝條扦插具有較大的應(yīng)用前景。另外,根據(jù)黃櫨耐寒、耐土壤干旱、種子萌發(fā)力強(qiáng)等生活習(xí)性,可作為荒山造林的后期選擇樹種和山地次生林改造時(shí)的保留樹種[41,42]。也可原地設(shè)置保護(hù)區(qū),在秋季有計(jì)劃地對游人開放。著名的北京“西山紅葉”就是以黃櫨為主的植物群落形成的自然景觀[33]。
3.3綜合經(jīng)濟(jì)開發(fā)
野生黃櫨是利用價(jià)值較大的資源型植物。其木材黃色,可提取黃色的工業(yè)染料,樹皮和葉片還可提栲膠,在化工方面已有將其作為鞣化劑的研究報(bào)道[43],木材還是制作家具或用于雕刻的原料;葉片含有芳香油,可做調(diào)香原料,并且黃櫨葉片中豐富的花青素含量正在逐漸引起人們的重視,越來越多的學(xué)者已經(jīng)開始進(jìn)行黃櫨色素方面的研究[44,45],有望開發(fā)為新的天然食用色素。野生黃櫨的枝葉可入藥[46,47],能清濕熱、鎮(zhèn)痛疼、活血化瘀[48],可抗凝血、溶血栓、抗疲勞[49-53],具有抗菌消炎、退熱消腫等功效[54],可治療感冒、齒齦炎、高血壓[55]等病癥,對黃疸型肝炎具有不錯(cuò)的療效[56,57]。
4小結(jié)
研究結(jié)果表明,禹州市大鴻寨山野生黃櫨種群有紫葉黃櫨、毛黃櫨和紅葉3個(gè)變種;存在黃櫨灌叢、黃櫨-紅柄白鵑梅林、黃櫨-牡荊群叢、黃櫨-歐李灌叢、黃櫨-野山楂灌叢5種植被類型;多分布在山頂、緩坡,它們耐干旱、耐寒,萌發(fā)力強(qiáng);是珍貴的山地生態(tài)林和野外風(fēng)景林造林樹種;既可以在園林綠化中進(jìn)行引種栽培,也可對其木材、枝葉、樹皮進(jìn)行藥用、化工等綜合開發(fā)。但在對野生黃櫨林進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)的過程中,特別要注意生態(tài)保護(hù);進(jìn)行人工引種技術(shù)的研究是恢復(fù)和保護(hù)野生黃櫨種群的關(guān)鍵,應(yīng)引起重視。
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