摘要:紅花玉蘭(Magnolia wufengensis L.Y.Ma et L.R.Wang)為2004年發現的新種,僅分布于湖北五峰西部海拔1 400~2 000 m的高山地帶,居群內個體數量僅2 000余株。從地理分布、種子萌發特性、種群結構現狀及人為因素影響等方面分析了該物種的瀕危原因;從掛牌保護、封山育林、遷地保育等方面闡述了該物種目前的保護現狀;在開發利用方面指出了該物種具有較高的科研價值、觀賞價值和經濟價值,同時,從科研推廣、產業發展等方面提出了紅花玉蘭種質資源開發利用對策和建議。
關鍵詞:紅花玉蘭;種質資源;保護;開發利用
中圖分類號:S324文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2011)08-1564-03
Protection Status and Utilization Countermeasure of Germplasm Resources of the Magnolia wufengensis in Wufeng County
SANG Zi-yang1,MA Lü-yi1,CHEN Fa-ju1,ZHANG Ping2,ZHU You-chun3
(1.The Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China;
2.China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038, China;
3.Forest Enterprise of Wufeng County in Hubei Province, Wufeng 443400, Hubei, China)
Abstract: Magnolia wufengensis, only about 2000 individuals in the wild, was a new-discovered species of Magnolia in 2004, which was found only in the alpine belts elevating from 1400 m to 2000 m of the west of Wufeng county, Hubei province. The endangered reasons were analyzed from some aspects, such as the geographical distribution, the seeds germination characteristics, the present population structure status, the effect of the human beings’ activity, etc. And the protection status was expounded from license protection, closed forest, ex-situ conservation and so on. Then, the high scientific, ornamental and economic values of Magnolia wufengensis was pointed out, and some exploitation strategies and seggestions were mentioned.
Key words: Magnolia wufengensis; germplasm resources; protection; exploitation
紅花玉蘭野生類群(Magnolia spp.)是2004年在湖北五峰調查玉蘭種質資源時發現的一個類型十分豐富的玉蘭類群,先后采集到9~25、32、46 瓣等標本,經過系統的分類和研究, 9 瓣紅花玉蘭在植物分類等方面的特殊價值已被正式定名為紅花玉蘭新種(Magnolia wufengensis)[1], 而將與紅花玉蘭花色相近、花被片數目增多的類群定名為多瓣紅花玉蘭新變種(Magnolia wufengensis var. multitepala)[2],文章中紅花玉蘭為二者之統稱。該物種是玉蘭家族中僅有的花被片內外全紅的類型,觀賞價值和科研價值較高,在城市園林綠化美化中有廣闊的推廣應用前景,具有重要的開發和利用價值。
1紅花玉蘭種質資源的形態特征及分布現狀
1.1形態特征
紅花玉蘭系高大落葉喬木,樹皮灰褐色,葉寬倒卵狀或倒卵狀橢圓形,先端有小突尖,比白玉蘭葉平展、光滑,葉上面綠色,反面灰白色,有一層白粉,聚合果,圓柱形;種子黃褐色,斜卵形或寬卵形。野生紅花玉蘭種群花部存在豐富的變異類型,包括花型、花被片數目、花被片顏色、花被片形狀及其他變異等。花被片為色澤均勻的紅色,但其花色類型較豐富,有深紅、紅與淺紅的不同表現;花被片的形狀大小變異更多樣,有闊倒卵狀匙形、匙形與條形;花被片數目變異很大,目前已經發現的單花花被片數目的表現有9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、32等,多者可達46瓣,這種花被片數目的變異,存在于不同株間,也存在于同一株內。花期一般3月中下旬至4月中旬,展葉期4月下旬至5月下旬,果期9月中旬至10月上旬,落葉期10月中旬至11月中旬。
1.2分布現狀及規律
紅花玉蘭主要分布在五峰西部五峰鎮黃糧坪村、長樂坪鎮橋坪村、采花鄉栗子坪村等地海拔
1 400~2 000 m二高山至高山的山坡上,接近80%的紅花玉蘭大樹生長在次生林中,其次是生長在沒有植被保護的房前屋后和農田道路附近等環境中,其胸徑大部分在20~35 cm之間,其中最大一株胸徑達106 cm,資源極其有限,總數量不足2 000株,處于極度瀕危狀態。分布地屬北亞熱帶季風性氣候,溫暖濕潤,年平均氣溫在13.1℃,年降雨量1 400~
1 700 mm,夏季無炎熱,一般氣溫在24℃ ,濕度較大,冬季無嚴寒,最低氣溫在2~4℃,土壤為黃棕壤和山地黃棕壤,這類土壤淋溶淀積性明顯,土層較為深厚,層次發育較為明顯,pH值5.2~6.8。伴生樹種有白玉蘭(Magnolia denudata)、銀鵲(Tapiscia sinensis Oliv)、燈臺樹(Bothrocaryum controversum Pojark)、杜鵑(Rhododendron)、莢蒾(Viburnum dialtatum)等。
2紅花玉蘭種質資源瀕危原因及保護現狀
2.1瀕危原因
大部分研究表明,造成物種瀕危的原因主要來自兩個方面:一是物種自身的生物學特性及其對環境的適應性;二是外界各種干擾對物種生存的影響[3,4]。紅花玉蘭的瀕危原因亦可從這兩個方面來分析。
2.1.1對生境要求嚴格,地理分布存在一定局限性野外調查發現,紅花玉蘭分布區域極其有限,僅分布于五峰西部海拔1 400~2 000 m的次生林中,在其周圍1 000 m以下的低海拔地區未見自然分布,即使個別植株也是當地居民從高山移栽的野生苗經人工培育而成長起來的大樹,可見紅花玉蘭對水分、溫度、光照和土壤等生境要求較為嚴格,其地理分布具有較強的局限性和特有性,這一特性在某種程度上限制了紅花玉蘭種群數量的增加和物種空間分布的有效拓展[5]。
2.1.2種子難于萌發,自我更新困難紅花玉蘭成熟種子萌發前需要經過長時間的休眠沉積催芽并保持一定的濕度,種子成熟后灑落于地表面,一方面易失水而使種子生活力下降,另一方面易受到微生物的侵染而遭受霉爛,從而造成種子萌發率極低,自我更新困難,在紅花玉蘭生長群落中很難找到更新的紅花玉蘭幼苗
2.1.3種群呈集群狀分布,遺傳資源脆弱種群大小和分布格局是物種的生存形式,不僅能在一定程度上反映出物種與環境的相互適應效果,而且能體現物種的發展動態[6,7]。對紅花玉蘭種群結構特征調查表明,紅花玉蘭種群呈集群分布,各個等級的個體分布格局均呈集群分布。過小的種群規模和種群分布空間不僅限制了種群的自然更新,還在一定程度上影響著種群的遺傳多樣性[8,9]。調查發現,大部分生境斑塊中僅存紅花玉蘭單株個體,且這些單株樹齡較長,一旦該植株死亡,該植株所保有的遺傳資源將全部喪失,使紅花玉蘭對環境的應對能力下降。因此,紅花玉蘭的種群規模及分布現狀表明其遺傳資源仍然是十分脆弱的。
2.1.4人為干擾毀壞嚴重,生境破碎化首先,紅花玉蘭樹干通直,是良好的用材樹種,在20世紀末期天然林保護工程實施前由于其材質優良而被大量砍伐,在調查過程中就能看到大量被砍伐而從側部萌生出來的紅花玉蘭個體,直接造成紅花玉蘭個體數量的銳減,由此可見,在紅花玉蘭種群發展過程中,人類過度的砍伐起到了較強的抑制作用,加大了紅花玉蘭種群恢復的難度;其次,紅花玉蘭樹形優美,花色鮮艷,其花蕾、樹皮均可入藥,是珍貴的綠化觀賞和用材樹種,是人們直接采摘或采挖的對象,尤其是作為綠化觀賞樹種流失嚴重;再者,毀林開荒破壞了紅花玉蘭的適宜生境,造成紅花玉蘭種群面積縮小且被分割成不同的生境片段,形成破碎化的生境,從而導致紅花玉蘭種群結構走向衰退狀態。
2.2保護現狀
2.2.1制定了相關的保護措施一是成立了紅花玉蘭保護與研究開發中心,通過宣傳等手段強化人們的保護意識;二是將紅花玉蘭資源列為縣內重點保護的珍稀植物資源,禁止以任何形式采挖、毀壞紅花玉蘭種質資源;三是為防止該資源流失,當地林業主管部門要求縣內所有的玉蘭屬植物在辦理出口時必須由專業技術人員鑒定簽字確定不是紅花玉蘭后方可辦理出口手續。
2.2.2實行掛牌保護對全縣范圍內紅花玉蘭種質資源中胸徑在25 cm以上的原生資源實行掛牌保護,禁止任何人以任何形式采種采枝條以及一切破壞該樹的行為,目前共掛牌保護1 000余株,并建立了相應的電子檔案。
2.2.3封山育林管護為保護紅花玉蘭居群生境不被進一步破壞,將保護棲息地與保護植株個體并重,對分布比較集中的區域實施封山育林,全縣范圍內封育總面積800 hm2,適時進行撫育、去雜、疏伐、剪枝整形等,保持其良好生長環境條件,逐漸恢復居群自然更新能力,促進天然更新。
2.2.4遷地保護該資源被發現后,采用嫁接方法將該物種從高海拔地區引種至低海拔平原地區并成功擴繁,實行異地保護,目前在該地嫁接繁育苗木1萬余株,并且部分已開花,同時在原產地五峰建立種質資源保存林3個,保存植株3萬余株。
2.2.5積極申報建立省級自然保護小區對于遺傳多樣性水平高,野生分布密度大、數量多的居群,如黃糧坪紅花玉蘭野生群落,當地林業部門向上級林業主管部門申報了建立省級自然保護小區,核心區面積400hm2,目前正在審批中。
雖然在紅花玉蘭資源保護管理上增添了一些輔助措施,但由于紅花玉蘭暫未列入《國家重點保護野生植物名錄》,管理法律依據缺乏,管理人員少等,資源保護工作尚未走上科學化、規范化的軌道,現有紅花玉蘭種質資源流失現象仍時有發生,保護管理工作有待進一步加強。
3紅花玉蘭種質資源開發利用價值
3.1科研價值
紅花玉蘭新種及其原生資源分布區的發現對研究木蘭屬的起源、進化和地理分布具有重要的學術價值;紅花玉蘭作為一個新的類群,分布區域有限、變異類型十分豐富,從分布的地理區域看、從花粉的超微構造上看,從花部變異上看,均具有重要的科研價值。
3.2園林綠化觀賞價值
紅花玉蘭不僅材質優良,是很好的用材樹種,而且樹形優美、花大艷麗、芬芳襲人,是城市園林綠化和山地景觀皆宜樹種,具有很高的觀賞價值,作為觀賞樹種開發和利用價值潛力巨大。
3.3經濟價值
當地群眾曾把紅花玉蘭花蕾作為辛夷花蕾,其樹皮作為厚樸樹皮進行采摘采挖,若紅花玉蘭的花蕾和樹皮的成分分別與辛夷、厚樸一致,說明紅花玉蘭的花蕾、樹皮均可以入藥,是很好的藥材樹種,則具有極大的經濟開發價值。
4紅花玉蘭種質資源開發利用對策
4.1 進一步加強紅花玉蘭資源保護
五峰為少數民族自治縣,建議人大機關對紅花玉蘭保護進行單獨立法,以指導和加強紅花玉蘭的保護和合理開發利用;盡快將紅花玉蘭列入《國家重點保護野生植物名錄》,讓保護管理人員以及林業干警在行使保護管理職責時有法可依。
根據對森林生態系統及物種的生物學、繁殖機制、林學特性、遺傳背景等現狀與認知程度,確定適宜的保存方式與保存策略,有計劃、有步驟地進行收集保存利用[10]。由于自然或人為的原因,僅對紅花玉蘭進行就地保護還不能完全維護其生存,這就需要變被動保護為積極保護,實行就地保護和遷地保護相結合的原則,就地或就近引種栽培,建立紅花玉蘭遷地保護中心,進行集中保護,進一步讓其人工引種變為歸化植物,這樣才能更有效地保存植物種質資源;對需要異地保存的樹種,主要是生長在房前屋后、公路沿線、半高山等地人為破壞較為嚴重的優良品種,通過播種育苗、扦插、嫁接、組織培養等方式培育良種壯苗,建立新的種質資源保存林,實行異地保存;對一些生長環境較差且資源量極少的品種如9瓣紅花玉蘭,需離體保存的,要采集種子、穗條、根、芽、花粉等繁殖材料,送交省或國家林木種質資源貯藏庫,在特定條件下保存其活力。
4.2積極開展紅花玉蘭引種馴化和品種選育研究工作,建立紅花玉蘭推廣技術體系
自國家林業局重點科研項目《紅花玉蘭種質資源收集保護、遺傳測定與開發》立項以來,雖然在紅花玉蘭種群生物學研究、形態特征、遺傳多樣性研究、生殖生物學研究、播種育苗研究等方面[11-14]取得了初步成效,但在紅花玉蘭繁殖技術體系以及引種推廣、品種選育等方面的研究工作還存在一些薄弱環節,若要開發利用好這一珍稀資源,必須把它作為綠化樹種在全國推廣,作為一項產業來發展,而推廣工作還未展開,推廣體系不完善,必須對紅花玉蘭進行基因資源挖掘、定向選育、引種推廣與種質創新研究。
4.2.1開展紅花玉蘭苗木繁殖技術體系研究突破無性繁殖技術難關,建立整套苗木繁殖技術體系,開展組織培養、體細胞胚發生技術研究,建立紅花玉蘭再生體系,實現快速繁殖。解決突破扦插生根難、嫁接不親和性等技術難關,通過播種育苗、扦插、嫁接和組織培養等繁殖手段,大量繁殖優良品種,推進苗木產業化、規?;藴驶?/p>
4.2.2大力培育紅花玉蘭新品種在種質資源分布地建立良種繁育基地,主要采取高科技措施,篩選出優良品系,建立高級采穗圃,進行無性繁殖,從而不斷地推出新品種[15]。
紅花玉蘭作為一個新的類群,類型多樣,花瓣、花色、花形復雜,品種繁多,種間雜交可獲得明顯的雜種優勢,應積極開展紅花玉蘭種間及種內雜交育種工作,充分發揮雜種優勢,進而培育優良無性系。需要進一步進行選優,單系采種,通過扦插、嫁接、組織培養等繁殖手段大量培育成品種,選育一批生長迅速、花形好、適應性強的優良無性系在不同地區推廣。對培育出來的新品種,要申請新品種認定、登錄,組織有關專家進行鑒定與統一命名,并將其列入《國家重點保護野生植物名錄》[16]。
4.2.3開展紅花玉蘭引種馴化及抗性篩選研究進行紅花玉蘭不同品種的苗木多性狀選擇指標觀測與比較,研究苗木生長、適應性及抗逆性(如抗旱、抗寒及耐瘠薄能力),特別是紅花玉蘭對各種生態因子的極端耐性進行研究評價,進行區域化推廣試驗,提出紅花玉蘭的適宜引種推廣區域和條件,篩選出適于不同地區城市綠化的紅花玉蘭優良品種,并在不同區域推廣應用。
4.3合理開發紅花玉蘭種質資源,形成規?;a業
由于紅花玉蘭為五峰特有,具有極高的科學研究、觀賞和藥用價值,作為城市綠化樹種在全國乃至世界范圍內推廣,意義十分重大,市場前景廣闊,必須率先做好紅花玉蘭種質資源的開發利用工作。
4.3.1以商品苗為主體的苗木資源開發隨著研究、推廣的深入,在觀賞栽培方面種苗需求量將會越來越大且供不應求,做好紅花玉蘭商品苗的開發,是解決紅花玉蘭供應問題的一條有效途徑。堅持以種為本,把林木種苗基地建設作為合理利用紅花玉蘭種質資源的一項長期戰略措施來抓。積極爭取種苗基地建設項目,重點建設良種繁育中心、良種基地、采種基地,完善種苗加工、貯藏、質量監督檢驗、信息化等基礎設施建設,加大紅花玉蘭良種選育推廣應用等種苗基礎性工作的投入,提高良種壯苗生產能力;苗木生產供應要以市場為導向,建立起多種所有制共同發展的苗木生產供應體系,加快種苗產業發展。
4.3.2以城市綠化樹種為主體的觀賞資源開發紅花玉蘭樹形優美、枝葉茂密、花艷色香、果實奇特,鮮紅奪目,為城市園林綠化和山地景觀樹種。為充分開發利用這一資源,可在植物園、公園、風景區、自然保護區、居住環境區等綠地廣泛種植,在保護資源、豐富園林景觀、改善生態環境等方面具有獨到的作用,應重點選擇樹冠開闊、樹干通直、花色艷麗的品種培育大苗,滿足綠化觀賞的景觀需求。
4.3.3以藥用經濟林為主體的藥用資源開發紅花玉蘭藥用價值較高,建立紅花玉蘭藥用經濟林,是其生態效益、社會效益和經濟效益并舉的一條有效途徑;與當地天保造林、退耕還林、長防林造林、四旁植樹、城鎮綠化、庭院經濟等工程相結合,增加紅花玉蘭造林綠化比例,充分發揮紅花玉蘭在經濟建設和生態環境建設方面的雙重效益。
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