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(jié)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(shù)量最多，蟲體形態(tài)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(zhì)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(guān)鍵詞：冬蟲夏草；土壤環(huán)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(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)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(jīng)過相對獨立的分生孢子階段和子囊孢子階段的轉(zhuǎn)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(huán)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(huán)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(qū)，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(guī)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(nèi)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(guān)于甘南州合作地區(qū)冬蟲夏草（含寄主昆蟲，下同）分布區(qū)土壤微生境的研究還未見報道。本試驗對該區(qū)冬蟲夏草種群分布與土壤養(yǎng)分間的關(guān)系進行了研究，為保護冬蟲夏草生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)其野生資源可持續(xù)利用及半人工培養(yǎng)提供科學依據(jù)。

1研究區(qū)域概況

研究區(qū)域包括甘肅省合作市的4個街道、7個鄉(xiāng)（當周街道、伊合昂街道、堅木克爾街道、通欽街道、卡加曼鄉(xiāng)、卡加道鄉(xiāng)、佐蓋多瑪鄉(xiāng)、佐蓋曼瑪鄉(xiāng)、加茂貢鄉(xiāng)、勒秀鄉(xiāng)、那吾鄉(xiāng)）。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(qū)域地理位置獨特，區(qū)位優(yōu)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(nèi)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(qū)環(huán)境特點

分布地區(qū)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(xiāng)>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(xiāng)3 2105102.8菊科、罌粟科、豆科、蓼科黑氈土上坡位佐蓋多瑪鄉(xiāng)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(xiāng)>3 2205902禾本科、薔薇科、木賊科、菊科薄草氈土上坡位加茂貢鄉(xiāng)2 8602508報春花科、禾本科、薔薇科、蓼科冷棕鈣土中坡位勒秀鄉(xiāng)2 70025012禾本科、菊科、薔薇科、蓼科冷鈣土中坡位那吾鄉(xiāng)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(nèi)容

2.1樣地選擇、土壤樣品采集

通過當?shù)厮庌r(nóng)的向?qū)г?011年、2012年、2013年、2014年冬蟲夏草采挖期的5月初至6月底，連續(xù)4年采用樣地樣方調(diào)查法，結(jié)合問卷走訪常年在當?shù)夭杉x夏草的農(nóng)牧民，他們對合作地區(qū)冬蟲夏草的分布區(qū)域相對熟悉。設(shè)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(qū)域進行樣方調(diào)查。調(diào)查區(qū)采用隨機抽樣的方法進行樣方選擇，調(diào)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(shè)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(nèi)采用五點法，記錄樣地特征及周邊環(huán)境信息，包括經(jīng)緯度、海拔高度、坡度坡向、草地類型、主要植被等，并在樣方內(nèi)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(shù)量的統(tǒng)計

調(diào)查并測定每個樣方內(nèi)的冬蟲夏草株數(shù)、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(zhì)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(zhì)量后稱干質(zhì)量，根據(jù)樣株法計算其資源量。同時采集相應(yīng)樣方中的土壤樣品1 kg。

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

2.3土壤理化因子分析

土壤有機質(zhì)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(shù)據(jù)處理

應(yīng)用DPS 7.5統(tǒng)計軟件分析處理數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行主成分分析，取主成分后，主成分數(shù)據(jù)使用層次聚類方法進行聚類分析，確定冬蟲夏草土壤養(yǎng)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(zhì)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(jié)果與分析

3.1不同土壤層理化性質(zhì)分析

對21個樣方中的土壤理化性質(zhì)參數(shù)進行單因素方差分析法的結(jié)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(tǒng)計。分析發(fā)現(xiàn)，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(zhì)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(shù)進行主成分分析，得到不同土壤層的9個相關(guān)系數(shù)矩陣（表3）。表3表明，85%以上數(shù)據(jù)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(guān)性，OM與WC、TN含量、HN含量、AP含量和AK含量之間顯著相關(guān)（α=0.05時，r=0950 0），TN含量與TP含量和TK含量之間顯著相關(guān)，TP含量與AK含量之間顯著相關(guān)，HN含量與AP含量和AK含量之間極顯著相關(guān)（α=0.01時，r=0.990 0），AP含量與AK含量之間顯著相關(guān)。

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(shù)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(zhì)因子旋轉(zhuǎn)分析

在主成分分析的基礎(chǔ)上，經(jīng)方差最大旋轉(zhuǎn)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(guān)系數(shù)最高，反映了影響冬蟲夏草種群分布的土壤理化性質(zhì)的首要因子為TP含量。在第二主成分中，相關(guān)系數(shù)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(shù)與主成分相關(guān)系數(shù)

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(tài)及數(shù)量的影響

調(diào)查區(qū)不同土壤深度冬蟲夏草形態(tài)和數(shù)量見表6。隨著土層的加深，冬蟲夏草數(shù)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(tài)勢。不同土壤深度幼蟲數(shù)量差異極顯著，5～10cm土壤間的冬從夏草數(shù)量最多，平均達到2.10條，15～20 cm土壤間的冬從夏草數(shù)量較多，平均達到1.38條，20～25 cm土壤間的冬從夏草數(shù)量最少，平均達到0.21條。說明甘南州合作地區(qū)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(zhì)對冬蟲夏草分布的影響

采用判別分析統(tǒng)計不同土壤深度理化性質(zhì)參數(shù)對冬蟲夏草分布的影響，結(jié)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(jié)論與討論

甘南高原合作地區(qū)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(tài)及數(shù)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(shù)量、大小、粗細呈現(xiàn)先增加后減少的變化態(tài)勢；5～10 cm土壤間的冬從夏草數(shù)量最多；該地區(qū)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(jié)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(qū)的降水量有關(guān)；15～20 cm的土壤含水量變化較大。蝠蛾幼蟲喜在高濕環(huán)境中（土壤濕度40～46%）感染萌發(fā)[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(huán)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(zhì)如pH值、TN含量、TP含量和AP含量所調(diào)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(jié)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(zhì)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(guān)系數(shù)最高，是影響冬蟲夏草種群分布的土壤理化性質(zhì)的主要因子，在第二主成分中，相關(guān)系數(shù)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(diào)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(tài)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(diào)查區(qū)土壤中影響冬蟲夏草分布的關(guān)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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