湘西北典型河谷生境植物区系特征与物种适应性
湘西北地处湘、鄂、渝、黔交汇处，以武陵山为主体，属我国中部东西、南北过渡的区域，植物区系成分复杂多样，古老、孑遗种众多，对华中、我国乃至整个东亚植物区系均具有重要意义。本文在大量前期调查、标本采集及文献查阅基础上，对该地区小溪典型河谷生境区的植物种类组成、区系性质进行统计分析，并探讨河谷特殊生境下不同河谷梯度、代表群落、不同小生境的植物区系特征和性质变化规律。同时对河谷特殊生境与物种多样性之间的相互关系进行了初步研究，进一步证实了河谷生境在湘西北植物区系形成与多样性保护过程中的重要性。主要研究结果如下： 1、小溪共有种子植物174科、803属、2252种，其中裸子植物7科16属20种；被子植物167科787属2232种，特有种和珍稀濒危种丰富；本区植物属包括14个地理分布类型，温带成分稍占优（368属，占45.94％），热带成分丰富（334属，占41.60％），表现出从温带向热带过渡的性质；种的地理成分中，中国特有分布占据绝对优势（占56.85％），温带区系成分得到进一步发展，华中区、武陵山区、小溪地区特有种分别为194种、94种、10种；与其相邻地区相比，小溪的综合系数在武陵山是最高的，聚类分析表明小溪与壶瓶山、武陵源的关系最近，与神农架的关系最远。 2、根据河谷谷坡与谷底的夹角、谷底宽度和径流量，首次将河谷划分为“U”（猛洞河）、“V”（德夯）和“”（小溪）3种梯度；不同河谷梯度下植物种类组成差异较大，科属间的相似性系数分别达80％、70％以上，而种的相似性系数仅为50％左右；随着河谷梯度的减弱，植物区系热带成分所占比例呈逐步减少趋势，依次为50.63％、41.83％和41.61％；而温带成分却逐步增加，依次为37.11％、45.71％和45.82％；研究地三个河谷虽然存在一定的梯度和差异，但它们都既是古老成分的避难所，又是孕育新生成分的摇篮。 3、不同群落物种的组成、结构和多样性均存在较大差异，常绿落叶阔叶混交林的物种最多，达74种；常绿落叶阔叶林的乔木种类最为丰富，有20种；次生竹林的物种多样性指数最高，Shannon-Wiener指数和均匀度分别为6.70、3.83；科层次上，各群落内热带分布科数量明显高于温带分布科；属层次上，温带分布成分进一步发展，各个群落内均以温带性质为主。 4、河谷特殊生境的异质性较高，不同类型小生境含水量和元素组成差异较大；石土坡混合生境的物种多样性最高，共735种，占河谷植物总数的62.8％，岩溶洞穴植物多样性最低，仅6种，占0.5％；分布辐射1个小生境的物种有724种，占总种数的61.8％，说明河谷特殊生境物种分布生境较为专一，抗干扰能力较差，不利于物种多样性的长期维持；不同小生境的植物区系研究表明，各小生境在科、属的区系变化规律基本一致，即：科的区系成分以热带性质为主，属的区系成分以亚热带性质为主；环境因子对植物区系的组成有着显著的影响，且在科、属层次上的影响程度不一样，RDA排序中12个变量共解释的信息量分别为75.9％、88.9％，不同化学元素与区系成分呈正相关或负相关，说明生境异质性在一定程度上影响植物区系成分的变化。 5、河谷专性种的代表——吉首蒲儿根仅生于海拔300-370 m的瀑布下或溪沟边，群落为草丛、灌丛或次生灌丛；种群生境土壤含水量较为丰富，约为34.28％， pH值为8.51-8.60，有机质含量为10.75％-14.33％，全氮含量为0.28％-0.35％，土壤含水量、有机质、氮素的缺乏及铜含量的增加可能是影响该种群扩展的重要因素。仅有的3个吉首蒲儿根种群的分布格局均呈集群分布，但聚集程度有所差异，方差/均值比率分别为6.68、14.39、11.53，t检验差异显著。流沙瀑布种群的斑块聚集尺度为64 m2，夯峡瀑布种群为8 m2，无法判定雷公洞种群的斑块大小；自然种群的开花状态及繁育系统研究表明：其种群花期一般为45-50 d，有不明显的二次开花现象，单株花期为10-22 d，单个头状花序花期约为3-5 d；散粉时柱头高于花药筒，形成花冠、药筒、柱头三者在空间上的分离。杂交指数=5，判断繁育类型属于异交，部分自亲和，需要传粉者；P/O值为3188±394.50，判定繁育类型属于专性异交；套袋实验证明其为异花授粉为主，需要昆虫传粉；克隆构型研究发现：吉首蒲儿根地上平均含有3.61±0.23个分株和4.74±0.30个根茎数；根茎间的分枝角度以30°为主；地下根茎构筑型归属于密集型；从内部结构上看，根状茎断裂是由于组织破碎引起的。 6、河谷内外分布的接骨草除棱数、侧枝数、节数、最长节间长和小叶数目无明显差异外，不孕花数目、小叶长/宽、果实颜色和托叶形状均存在显著差异；河谷内外分布的接骨草上、下表皮细胞形状和垂周壁式样均呈无规则和浅波状；河谷内居群的气孔密度为37.6±7.47个/mm2，明显大于河谷外居群的26.8±5.81个/mm2，但气孔指数河谷外居群（31.38％）略高于河谷内（29.17％）；河谷内外接骨草的体细胞染色体数目为2n=36，二倍体，与之前的报道的染色体数目不一致；河谷内居群核型公式为2n=36=16m＋14sm＋2st＋4t，河谷外为2n=36=22m+14sm，均属于“2B”型，但核型不对称系数却相差较大，河谷内为 Ask=67.76％，河谷外为Ask=61.97％，表明前者更为进化。
湘西北地;河谷生境;植物区系;物种适应性
吉首大学
硕士
生态学
陈功锡
2012
中文
Q948.5
118
2012-11-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）