影響冬蟲夏草分布的土壤理化因子分析

何淑玲等

摘要：采用樣方法研究土壤理化因子對冬蟲夏草分布的影響。結果表明：5～10 cm土壤中，土壤含水量顯著影響冬蟲夏草的分布，pH值、全鉀含量極顯著影響冬蟲夏草的分布，且蟲草數量最多，蟲體形態表征也最好；第一主成分中全磷含量是影響冬蟲夏草種群分布的主要土壤理化性質因子，第二主成分中pH值是影響冬蟲夏草種群分布的的主要因子。說明冬蟲夏草對土壤層、土壤酸堿性、全鉀含量和全磷含量有嚴格要求。

關鍵詞：冬蟲夏草；土壤環境；土壤層；理化因子；生境

中圖分類號： S567.3+50.1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）09-0395-04

冬蟲夏草[Cordyceps sinesis （Berk.） Sacc.]為麥角菌科真菌，是真菌寄生在蝙蝠蛾科昆蟲幼蟲后形成的子座和菌核的復合體[1]。冬蟲夏草性溫而味甘，藥用價值極高，具有補肺、益腎、補精髓及諸虛百損、止咳平喘、止血化痰、補肺益腎、抗白血病、抗抑郁癥、抗輻射、抗癌、防癌、提高人體免疫功能、造血能力和調節免疫系統之功效，主治久咳虛喘、勞嗽咳血、病后虛弱、消瘦失眠、陽痿遺精、腰膝酸痛等癥[2-4]。冬蟲夏草生活史極其復雜，必須經過相對獨立的分生孢子階段和子囊孢子階段的轉變。在自然條件下，其寄主綠蝙蝠蛾需要5～6年才能完成1個世代，其中85%以上的時間在地下生活，且對生境要求極其特殊[5]。隨著市場對蟲草需求日益增加，其野生環境被嚴重破壞，自然蟲草日益減少、面臨枯竭[6]，加強對冬蟲夏草野生環境的研究和保護已刻不容緩。

冬蟲夏草生長條件要求嚴格，在我國主要分布于青藏高原及邊緣地區，包括西藏、青海、四川、甘肅、云南等省份。一般生于海拔3 600～4 500 m的山地，高山灌叢、草甸和高山草甸中。分布呈明顯地帶性和垂直分布規律，且與寄主分布一致[7]。冬蟲夏草寄主對土壤生境依賴很強，近年來國內對其生境的研究主要集中在蝙蝠蛾幼蟲的伴生植物、海拔界限及食性等方面[8-9]。而關于甘南州合作地區冬蟲夏草（含寄主昆蟲，下同）分布區土壤微生境的研究還未見報道。本試驗對該區冬蟲夏草種群分布與土壤養分間的關系進行了研究，為保護冬蟲夏草生態環境，實現其野生資源可持續利用及半人工培養提供科學依據。

1研究區域概況

研究區域包括甘肅省合作市的4個街道、7個鄉（當周街道、伊合昂街道、堅木克爾街道、通欽街道、卡加曼鄉、卡加道鄉、佐蓋多瑪鄉、佐蓋曼瑪鄉、加茂貢鄉、勒秀鄉、那吾鄉）。合作市（102°47′51″～103°22′00″E，35°18′50″～35°66′29″N）地處甘南藏族自治州北部，東連卓尼，南靠碌曲，西接夏河，北倚臨夏州的和政、臨夏2縣。該區域地理位置獨特，區位優勢明顯，平均海拔3 000 m以上（表1），屬于高原氣候，晝夜溫差大，年均氣溫1.7 ℃，無絕對無霜期。境內植被主要是龍膽科、玄參科、菊科、木賊科、薔薇科、蓼科、禾本科，以嵩草、鵝絨委陵菜、問荊、圓穗蓼、珠芽蓼、金露梅等為主，植被覆蓋度為75%，土壤厚度為30～40 cm。土壤類型主要有濕黑草氈土、黑氈土、草氈土、薄草氈土、冷棕鈣、冷鈣土、暗寒鈣土。表1冬蟲夏草主要分布區環境特點

分布地區海拔

（m）平均降水量

（mm）年平均氣溫

（℃）植被類型土壤類型坡位卡加道鄉>3 4005160.5龍膽科、玄參科、菊科、木賊科、薔薇科濕黑草氈土上坡位卡加曼鄉3 2105102.8菊科、罌粟科、豆科、蓼科黑氈土上坡位佐蓋多瑪鄉3 8005300.3罌粟科、禾本科、薔薇科、菊科、蓼科草氈土上坡位佐蓋曼瑪鄉>3 2205902禾本科、薔薇科、木賊科、菊科薄草氈土上坡位加茂貢鄉2 8602508報春花科、禾本科、薔薇科、蓼科冷棕鈣土中坡位勒秀鄉2 70025012禾本科、菊科、薔薇科、蓼科冷鈣土中坡位那吾鄉3 0003401.6龍膽科、禾本科、薔薇科、菊科暗寒鈣土上坡位

2研究方法與內容

2.1樣地選擇、土壤樣品采集

通過當地藥農的向導在2011年、2012年、2013年、2014年冬蟲夏草采挖期的5月初至6月底，連續4年采用樣地樣方調查法，結合問卷走訪常年在當地采集冬蟲夏草的農牧民，他們對合作地區冬蟲夏草的分布區域相對熟悉。設置樣地和樣方時，選擇既能反映冬蟲夏草野生資源野外生存狀況，又能反映冬蟲夏草集中分布特點的區域進行樣方調查。調查區采用隨機抽樣的方法進行樣方選擇，調查時每年選取10個 10 m×10 m 典型大樣方，在每個大樣方中按五點法設置5個 1 m×1 m 小樣方，共50個小樣方。取樣時在選定的10個大樣方內采用五點法，記錄樣地特征及周邊環境信息，包括經緯度、海拔高度、坡度坡向、草地類型、主要植被等，并在樣方內取 0～5、5～10、10～15、15～20 cm土壤樣品，隨機取樣3次，并將每層土樣混合后作為該樣方的土壤樣品，共21個土壤樣品。記錄土壤類型，用對角線法縮樣并封閉土樣，編號后裝入保鮮袋帶回實驗室測定。

2.2冬蟲夏草數量的統計

調查并測定每個樣方內的冬蟲夏草株數、植被組成、植物蓋度、密度、高度、分布狀況、生長狀況、土壤類型、土壤理化性質等指標，在每個大樣方中采挖冬蟲夏草10株，稱量其生物量，測量蟲體長、子座長，并在烘箱中80 ℃下烘干至恒質量后稱干質量，根據樣株法計算其資源量。同時采集相應樣方中的土壤樣品1 kg。

在每個大樣方內隨機抽取1個小樣方，細挖土深至 50 cm，統計小樣方內冬蟲夏草和寄主昆蟲的數量。由于部分大樣方藥農采挖后破壞嚴重，無法精確統計冬蟲夏草數量，只能根據樣方中采挖后留下坑的數量代表冬蟲夏草的數量。

2.3土壤理化因子分析

土壤有機質含量（OM）采用電砂浴加重鉻酸鉀容量法測定；土壤全氮（TN）含量采用半微量凱氏定氮法測定；土壤全磷（TP）含量采用NaOH熔融法-鉬銻抗比色法測定；土壤全鉀（TK）含量采用氫氧化鈉熔融-火焰光度計法測定；土壤水解氮（HN）含量采用堿解擴散法測定；土壤速效磷（AP）含量采用碳酸氫鈉法測定；土壤速效鉀（AT）含量采用醋酸銨-火焰光度計法（1 mol/L 中性NH4OAc提取）測定；土壤含水量（WC）采用烘干法測定；土壤pH值采用電位法測定[10]。

2.4數據處理

應用DPS 7.5統計軟件分析處理數據并對數據進行主成分分析，取主成分后，主成分數據使用層次聚類方法進行聚類分析，確定冬蟲夏草土壤養分選擇的主要成分。利用逐步判別分析（discriminant analysis）法分析自由水、吸濕水、pH值、有機碳含量、有機質含量、全氮含量、水解氮含量、全磷含量和有效磷含量對冬蟲夏草種群分布的影響。

3結果與分析

3.1不同土壤層理化性質分析

對21個樣方中的土壤理化性質參數進行單因素方差分析法的結果（表2）表明，不同土壤深度的pH值、TN含量、TP含量和AP含量差異不顯著（P>0.05），所以在判別分析時利用4層土層深度的pH值、TN含量、TP含量和AP含量平均值進行統計。分析發現，WC、OM、TK含量和AK含量差異極顯著（P<0.01）。HN在0～5 cm層、10～55 cm 層、20～25 cm 層差異不顯著。

3.2土壤理化性質的主成分分析

對21個小樣方的WC、OM、pH值、TN含量、HN含量、TP含量、AP含量、TK含量和AK含量 9個參數進行主成分分析，得到不同土壤層的9個相關系數矩陣（表3）。表3表明，85%以上數據的絕對值大于0.30；各變量至少與1個以上的其他變量有較大的相關性，OM與WC、TN含量、HN含量、AP含量和AK含量之間顯著相關（α=0.05時，r=0950 0），TN含量與TP含量和TK含量之間顯著相關，TP含量與AK含量之間顯著相關，HN含量與AP含量和AK含量之間極顯著相關（α=0.01時，r=0.990 0），AP含量與AK含量之間顯著相關。

由表4可以看出，前2個主成分特征值K1=7.525 6>1000 0，K2=1.186 6>1.000 0，且貢獻率最高，累計貢獻率達96.802 3>85%。可見，前2個主成分基本包含了0～5、5～10、10～15、15～20 cm 不同土壤層中WC、OM、pH值、TN含量、HN含量、TP含量、AP含量、TK含量和AK含量9個參數的96.80%的總信息量，所以選前2個主成分。

3.4土壤理化性質因子旋轉分析

在主成分分析的基礎上，經方差最大旋轉后的因子矩陣提取前2個主成分計算各變量特征向量（表5），表5表明，第一主成分與TP含量相關系數最高，反映了影響冬蟲夏草種群分布的土壤理化性質的首要因子為TP含量。在第二主成分中，相關系數最高的為pH值，反映了冬蟲夏草對土壤酸堿性的嚴格要求。

表5土壤理化參數與主成分相關系數

變量第一特征向量第二特征向量WC0.804 20.587 0OM0.946 30.320 4pH值0.062 50.998 0TN含量0.979 30.142 2HN含量0.946 60.263 0TP含量0.993 5-0.056 8AP含量0.947 50.266 9TK含量0.920 50.059 1AK含量0.972 70.148 9

3.4不同土層深度對冬蟲夏草形態及數量的影響

調查區不同土壤深度冬蟲夏草形態和數量見表6。隨著土層的加深，冬蟲夏草數量呈先增加后減少的變化趨勢，大小、粗細也先增加后減少的變化態勢。不同土壤深度幼蟲數量差異極顯著，5～10cm土壤間的冬從夏草數量最多，平均達到2.10條，15～20 cm土壤間的冬從夏草數量較多，平均達到1.38條，20～25 cm土壤間的冬從夏草數量最少，平均達到0.21條。說明甘南州合作地區冬從夏草主要生活在 5～10 cm 的土壤中，20 cm 以下不適宜冬從夏草生存。幼蟲尸體長、幼蟲尸體直徑、子座長、子座直徑從大到小依次為 5～10 cm>15～20 cm>0～5 cm>20～25 cm。

3.5土壤理化性質對冬蟲夏草分布的影響

采用判別分析統計不同土壤深度理化性質參數對冬蟲夏草分布的影響，結果見表7。在0～5 cm土層中，pH值、TN含量顯著影響冬蟲夏草的分布，WC、TK含量極顯著影響冬蟲夏草的分布；在5～10 cm土層中，WC顯著影響冬蟲夏草的分布，pH值、TK含量極顯著影響冬蟲夏草的分布；在15～20 cm土層中，OM、TK含量顯著影響冬蟲夏草的分布，WC、pH值、TN含量極顯著影響冬蟲夏草的分布；在20～25 cm土層中，OM、pH值、TK含量顯著影響冬蟲夏草的分布，WC、TN含量極顯著影響冬蟲夏草的分布。HN含量、AP含量、AK含量在4層土壤中均不影響冬蟲夏草的分布。

4結論與討論

甘南高原合作地區冬蟲夏草主要分布在海拔為3 200 m表6不同土層深度的冬蟲夏草形態及數量土壤層以上的上坡位高山草甸或高山灌叢草甸植被類型的土層中，土壤主要是高山草甸土，部分亞高山草甸土也有分布。隨著土層的加深，冬蟲夏草數量、大小、粗細呈現先增加后減少的變化態勢；5～10 cm土壤間的冬從夏草數量最多；該地區土壤的pH值偏堿性，且4層土壤間的pH值差異不顯著，這與吳慶貴等的研究結果[5]相一致。土壤深度0～5 cm的平均含水量最高，這與該地區的降水量有關；15～20 cm的土壤含水量變化較大。蝠蛾幼蟲喜在高濕環境中（土壤濕度40～46%）感染萌發[6]。

冬幼蟲主要生活在5～10 cm的土壤中，寄主昆蟲主要是在土壤中度過其生命周期，作為其棲息環境的土壤直接影響著冬蟲夏草的種群分布。在0～5 cm土層中，WC、TK含量極顯著影響冬蟲夏草的分布；在5～10 cm土層中，pH值、TK含量極顯著影響冬蟲夏草的分布；在15～20 cm土層中，WC、pH值、TN含量極顯著影響冬蟲夏草的分布；在20～25 cm土層中，WC、TN含量極顯著影響冬蟲夏草的分布。HN含量、AP含量、AK含量在4層土壤中均不影響冬蟲夏草的分布。

土壤各層間的其他理化性質如pH值、TN含量、TP含量和AP含量所調查的4層土壤中差異不顯著，基本是恒定的，WC、OM、TK含量和AK含量 4層土壤中差異極顯著，HN含量在0～5、15～20、20～25 cm土層間差異不顯著。主成分分析結果表明，第一主成分中TP含量為影響冬蟲夏草種群分布的土壤理化性質的主要因子為TP含量，第二主成分中的主要因子為pH值反映了冬蟲夏草對土壤酸堿性的嚴格要求。

土壤理化因子對冬蟲夏草種群分布與生存影響較大，第一主成分中TP含量相關系數最高，是影響冬蟲夏草種群分布的土壤理化性質的主要因子，在第二主成分中，相關系數較高的為pH值，反映了冬蟲夏草對土壤酸堿性的嚴格要求。且在調查的4層土壤層中冬從夏草主要生活在5～10 cm土層中，pH值、TK含量極顯著影響冬蟲夏草的分布，且冬蟲夏草分布最多，蟲體形態表征也最好，20 cm以下不適宜冬從夏草生存。綜合所有分析得出，TP含量、pH值、TK含量是調查區土壤中影響冬蟲夏草分布的關鍵因子，而HN含量、AP含量、AK含量在4層土壤中均不影響冬蟲夏草的分布。

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