（植物学专业论文）迁地保护生存障碍物种生物生态学特征及叶片化学元素含量研究.pdf

华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 是否保密 否如需保密，解密时问年月日 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研牲张甜狮手 帆：嘶年s 脚日 学位论文使用授权书 本人完全了解。华中农业大学关于保存。使用学位论文的规定”，即学生必 须按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印 刷版和电子版，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印，缩印或扫描等复制 手段保存汇编学位论文本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上 发表，传播学位论文的全部或部分内容 注：保密学位论文在解密后适用于本授权书 学位黼槲：引毛吁撇名：桐 签名e l 期：2 0 0 6 年6 月2 0e l签名日期：例锌6 月w 日 注：请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之问 摘要 由于人类活动的影响，当今世赛植物物种灭绝速度正在加快为延缓植物物种的 灭绝，许多国家和国际组织正在采取有效措施其中，迁地保护是植物保育的一种 重要手段由于保护地环境条件和原产地的存在差异，一些珍稀植物在保护地的生 长和繁殖存在很大问题 本文以九宫山自然保护区和武汉植物园两地1 4 种迁地保护植物为材料，研究了1 4 种植物的生存现状、叶片生理、叶片形态等，以及气候因子、土壤因子及它们之问 的关系，以期找出影响1 4 种珍稀植物生长繁殖的因子 生态调查结果显示，相同物种在不同地点生长状况不同，表现出物种对地点具有 选择性叶片形态分析表明，各地点的黄山木兰、夏蜡梅、长柄双花木等叶片形态 差异较小，其他物种差异较大；和模式标本相比，各物种叶片形态都有不同程度的 变化，生理指标分析显示，每种植物各地点间的生理特征因物种不同，差异显著或 极显著 所有叶样品元素含量分析表明，武汉植物园植物生长可能受n 含量限制，九宫山 3 个地点植物生长可能都受p 含量限制此外，武汉植物园植物叶片较富钙，金家田 c a 含量较高，但s 含量偏低，金鸡石和安平s 含量极低 各植物叶片元素含量分析显示，武汉植物园秃杉叶片n 含量较低；连香树n m g ，s 含量较低，而m n 含量较高；红花木莲s 和f e 含量较低；夏蜡梅c a 和s 含 量较高，m n 含量较低；天目木姜子m n 含量过高；山自树c u 和m n 含量较高，n 和p 含量较低；长柄双花木s 和m n 含量较低，f c 含量较高；银鹊树m n 含量较低； 珙桐n 、p 、m g 含量较其他地点低，b 含量较高；白辛树s 和b 含量较高金鸡石 秃杉f c 含量较低；巴东木莲f e 含量极低，m n 含量过高；红花木莲s 和f c 含量 较低；天日木姜子m n 含量较低；秤锤树p 、c a 、m g 、b 、f o 含量较低，m n 含量 较高金家田的巴东木莲f e 含量极低；红花木莲s 、f e 含量较低；天日木姜子h 缸 含量可能过高，而n 、k 、m g 含量较低安平秃杉f e 含量较低：秤锤树叶片p ， c a 、m g 、b 、f e 含量较低，m n 含量较高 生物吸收系数大小表明，武汉植物园土壤中p 和m g 迁移到秃杉叶片内较难；n 迁移到巴东木莲叶片内较难；p 、c a 、m g 、s 迁移到夏蜡梅叶片内较难；p 、k 、m g 3 元素迁移到长柄双花木叶片内较难；p 和b 两元素迁移到银鹊树的叶片内较难； n 、p 、k 、m g 等元素迁移到白辛树叶片内都较难金鸡石土壤中的n 迁移到长柄 双花木叶片中较难s 迁移金鸡田秃杉、巴东木莲、山白树等植物叶片中较难 灰色关联度分析显示，对1 4 种植物生长影响最大的气候因子有年降水量、有效积 温、年均温，土壤因子有土壤p h 值、速效l ，含量、速效p 含量，生物因子有郁闭度， 此外，一些物种还受年均总辐射、表土厚度及土壤有机质含量影响较大 综合考虑生长、繁殖、叶片形态变异等因素，各保护地点比较而言，连香树适 合保存在武汉植物园和金家田，秃杉和巴东木莲适合保存在金家田，天目木姜子和 长柄双花木适合保存在金鸡石，黄山木兰保存在武汉植物园、金鸡石和金家田3 地 均适合，夏蜡梅和山白树适合保存在武汉植物园和金鸡石，银鹊树比较适合在金家 田和金鸡石保存，天师栗适合保存在武汉植物园，金鸡石及金家田，秤锤树和白辛 树适合保存在金鸡石和金家田 关键词：珍稀植物迁地保护营养元素生物生态学特性限制因子 2 a b s t r a c t b e c a u s eo fh u m a na c t i v i t i e s , t h ee x t i n c t i o no fp l a n ts p e c i e si sa c c e l e r a t i n go nt h e e a r t hn o w a d a y s t os l o w e rt h ee x t i n c t i o n , m a n yc o u n t r i e sa n di n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o n s a r et a k i n ge f f e c t i v em e a s u r e s e x - s i t uc o n s e r v a t i o ni sr e g a r d e da sa ni m p o r t a n tw a yt o c o n 9 髓v ea n db r e e dt h ep l a n t s b e e a l l s et h es u r r o u d i n gf a c t o r so fc o n s e r v a t i o np l a c e sa l e d i f f r e n tt ot h o s eo f o r i g i n a lp r o d u c i n ga r e a , n o ta l le x s i t uc o n s e r v a t i o np l a n t sg r o w e da n d r e p r o d u c e dw e l li nc o n s e r v a t i o np l u s t h e1 4s p e c i e sw h i c hg l o w e di nj i u g o n g s h a na n dw u h a nb o t a n i c a lg a r d e nw e r eu s e d a sm a t e r i a l s , a n dt h es u r v i v a ls i t u a t i o n s , l e a v e s p h y s i o l o g i c a li n d e x e s ，l e a v e s m o r p h o l o g i c a lc h a r a c t e r so ft h e1 4s p e c i e sw e r es t u d i e di nt h ep a p e r , a l s ot h ec l i m a t e f a c t o r s ，s o i lf a c t o r s ，a n dt h ec o r r e l a t i o no f t h e m , t oi n v e s t i g a t et h el i m i t e df a c t o r so f t h e g r o w t ha n dr e p r o d u c t i o no f t h e1 4s p e c i e s e c o l o g i c a li n v e s t i g a t i o n s i n d i c a t e dt h a t t h eg a m es p e c i e sg r o w e dd i f f e r e n t l yi n d i f f e r e n tp l a c e s a n di ts h o w e dt h a to n e p l a c ew a s f i tf o re s p e c i a ls p e c i e st oa d e g r e e i t w a ss h o w e db yl e a v e sm o r p h o l o g i cc h a r a c t e r sa n a l y s i st h a tt h ev a r i a t i o n so fl e a v e s m o r p h o l o g i ec h a r a c t e r sf o rm a g n o l i ac y l i n d r i c a 、c a l y c a n t h u sc h t n e n a i s 、d i s a n t h u s c e r c i d i f o l i u sv 龇l o n g i p e sa n de t cw e r en o ts i g n i f i c a n ta m o n ga l lp l a c e s ，b u tt h eo t h e r s w s i g n i f i c a n t c o m p a r e d w i t ht h ep a r e ms p e c i m e n s , t h ev a r i a t i o n so fl e a v e s m o r p h o l o g i ec h a r a c t e r so fe v e r ys p e c i e sw e f es i g n i f i c a n ta m o n gd i f f e r e n tp l a c e st oa d e g r e e t h el e a v e sp h y s i o l o g i c a li n d e x e so ft h es 锄es p e c i e si nd i f f e r e n tp l a c e sw e r e s i g n i f i c a n to rv e r ys i g n i f i c a n ta l s o l e a v e se l e m e n t sa n a l y s i so fa l ls a m p l e si n d i c a t e dt h a tnc o n t e n tm a y b el i m i tt h e p l a n t sg r o w t hi nw u h a nb o t a n i c a lg a r d e n , a n dm a y b et h epc o n t e n tl i m i tt h ep l a n t s g r o w t hi nj i n g o n g s h a n f u r t h e r m o r e ，t h ec aa n dm gw e r er i c hi nw u h a nb o t a n i c a l g a r d e n sa n dj i n j i a t i a n ss a m p l e s ，a n dt h esc o n t e n tw a sr a r e l yl o wi nj i n j i s h i sa n d a n p i n g ss a m p l e s , t h es c o n t e n tw a s l o wi nj i n j i a t i a n ss a m p l e sa l s o t h ec h e m i c a le l e m e n t sc o n t e n tc h a r a c t e r sa n a l y s i so f t r e e sl e a v e si nw u h a nb o t a n i c a l g a r d e ni n d i c a t e dt h a tn c o n t e n to ft a i w a n i a f l o u s i a n aw a sl o w e r ；, n 、m g 、sc o n t e n to f c e m i d i p h y l l u mj a p o n i c u m ml o w e r , b u tb i nc o n t e n tw a sh i g h e r ；, sa n df ec o n t e n to f 3 m a g n o l i ai n s i g n i sw e r el o w e r ；, c aa n ds c o c u to fc a l y c a n t h u sc h i n e i sw e r eh i 出e r , b u tm nw a sl o w e r ；m nc o n t c u to f l i t s e aa u r i c u l a t aw a st o oh i 9 1 1 ；c ua n d b i nc o n t e n to f s i n o w i l s o n i ah e n r y iw e i eh i g h e r , b u tna n dpw e r el o w e r ；, sa n dm nc o n t e n to f d i s a n t h u a c e r c i d i f o l i u sv a r 1 0 n g f p e sw e r el o w e r , b u tf ew a sh i g h e r , m nc o n t e n to ft a p i s c i as i n e n s i s w a sl o w e r , n ，p 、m gc o n t e n to f d a v i d i ai n v o l u c r a t aw e r el o w e r , b u tbw a s h i g h e r , sa n d bc o n t e n to fp t e r o s t r y r a xp s i l o p h y l l u sw e r eh i g h e r f ec o n t e n to ft a i w a n i af l o u s i a n a l e a v e sw 船l o w e ri nj i n j i s h i ；f ec o n t e n to f m a g n o l i a p a t u n g e n s i sl e a v e sw a sr a r e l yl o w , b u tm nw a st o oh i g h ；sa n df ec o n t e n to fm a g n o l i ai 璐i g 硝sl e a v e sw e r el o w e r , c a c o n t e n to f l i t s e aa u r i e u l a t aw a sl o w e r ；p 、c a 、m g 、f ec o n t e n to f s i n o j a c k i ax y l o c a r p a l e a v e sw g l el o w e r , b u tm n 瑚h i g h e r f ec o m e u to f m a n g l i e t i a p a t u n g e n s i sw a sr a r e l y l o w ；, sa n df ec o n t e n to f m a g n o l i ai n s i g n i sw e r el o w e r ；, v l nc o n t e n to f l i t s e aa u r i e u l a t a m a y b et o oh i 出b u tn 、k 、m g c o n t e n tw e r el o w e r f ec o n t e n to ft a h c a n i af l o u s i a n a l e a v e s w a s l o w e r i n a n p i n g ；p 、c a 、m g 、b 、f e c o n t e n t o f s i n o j a c k i a x y l o e a r p a l e a v e s w a s l o w e r , b u tb i nw a sh i g h e r t h eb i o a v a i l a b i h t yi n d i c a t e dt h a tpa n dm gt r a n s f e r e dh a r df r o ms o i lt ot a i w a n i a f l o u s i a n al e a v e si nw u h a nb o t a n i c a lg a r d e n , nt r a n s f e r e dh a r df r o ms o i lt om a g n o l i a p a t u n g e n s i sl e a v e s tp 、c a 、m g 、st r a n s f e r e dh a r df r o ms o i lt oc a l y c a n t h u sc h i n e n s i s l e a v e s ，p ，k 、m gt r a n s f e r e dh a r df r o ms o i lt od i s a n t h u sc e r c i d i f o l i u s 挂如心癣榭l e a v e s ， pa n dbt r a n s f e r e dh a r df r o ms o i lt ot a p i s c l as i n e n m sl e a v e s , n 、p 、k ，m gt r a n s f e r e dh a r d f r o ms o i lt op t e r o s t r y r a xp s i l o p h y l l u sl e a v e s nt r a a s f 豇e dh a r df r o ms o i lt od i s a n t h u s c e r c i d i f o l i u sv a t 1 0 n g i p e sl e a v ei nj 蠲i s l l i sw a n s f e r e dh a r df r o ms o i lt ot a i w a n n i a f l o 痂n a 、m a n g l i e t i a p a t u n g e n s i sa n ds i n o w i l s o n i a h e m v il e a v e si nj i n j i a t i a m i tw a ss h o w e db yg r e yr e l a t i o n a la n a l y s i st h a tt h eb e s ti m p o r t a n tc l i m a t of a c t o r st ot h e g r o w t ho f1 4k i n d so f p l a n t si n c l u d e da n n u a la c c u m u l a t e dr a i n f a l l 、e f f e c t i v ea c c u m u l a t i v e t e m p e r a t u r e 、m e a na n n u a lt e m p e r a t u r e ，s o i lf a c t o r si n c l u d e dp h 、t h ec o n t e n to f a v a i l a l b e k 、a v a i l a l b ep ，t h eb i o l o g i cf a c t o r si n c l u d e dc a n o p yc o v e r f u r t h e r m o r e 。t os o m et r e e s , t h eg r o w t hw a si n f l u e n c e db yt h et o t a ls o l a r r a d i a t i o np e ry e a r 、t h es u l f a c es o i lt h i c k n e s s a n dt h ec o n t e n to f s o i lo r g a n i cm a t t e r s y n t h e t i z i n g f a c t o r ss u c ha s g r o w t h 、r e p r o d u c t i o n a n dv a r i a t i o n so fl e a v e s m o r p h o l o g i cd 培瑚帆c o m p a r e da l lc o n s e r v a t i o np l a c e s ，c e r c i d i p h y l l u mj a p o n i c u m c o u l db ec o n s e r v e dh aw u h a ab o t a j l i c a lg a r d e na n dj i n j i a t i a ns u i t a b l y , t a i w a n i a f l o u s i a n a a n dm a g n o l i ap a t u n g e n s i sc o u l db ec o n s e r v e di n 删i a a a n , l i t s e aa u r i c u l a t aa n d d i s a n t h u sc e r c i d i f o l i u sv a r 1 0 n g i p e sc o u l db ec o n s e r v e di nj 蠲i s h i ，m a g n o l i ac y l i n d r c a c o u l db ec o n s e r v e di nw u h a nb o t a n i c a lg a r d e n 、删i s h ia n dj 两i a t i a l l ，c a l y c a n t h u s c h i n e n s i sa n ds i n o w i l s o n i ah e n r y ic o u l db ec o n s e r v e di nw u h a nb o t a m c a lg a r d e na n d j 狮i s h j ，t a p i s c i as i n e n s i sc o u l db ec o n s e r v e di nj 珂i s h ia n dj 埘i 撕a n ，a e s c u l u sw i l s o n i l c o u l db ec o n s e r v e di nw u h a nb o t a n i c a lg a r d e n 、j t n j i s b ia n dj 坷i a t i a i l s i n o j a c l d a x y l o c a r p aa n dp t e r o s t r y r a x p s i l o p h y l l u sc o u l db ec o n s e r v e di nj i n j i s h ia n dj i n j i a t i a n k e yw o r d s ：r 撒p l a n e x - s i t uc o n s e r v a t i o n , n u t r i e n td e m e n t s ，b i o e e o l o g yc h a r a c t e r s , l i m i t e df o r c t o r s 5 1 前言 1 1 文献综述 3 0 亿年的进化历程使当代的生物多样性高于历史上任何地质年代生物多样性 是人类赖以生存和发展的基础而植物是全球生物多样性的核心组成部分，是维持 地球生态系统和动物、微生物多样性的基石，是人类赖以生存所需衣、食、住、行 资源需求的基本来源，也是其它动物、微生物生存繁衍的基本资源但同时由于人 口激增和社会经济的迅猛发展，地球上的生物多样性也正以空前的速度消失，世界 范围内许多具有潜在农业和经济价值、医疗价值以及尚未被开发利用和没有发现价 值的植物物种正迅速灭绝，地球上现存3 0 万- - 4 0 万种高等维管植物物种中约有l 3 。 即6 万- - 1 0 万种植物已濒临灭绝更多的植物物种正在步入濒危行列，到本世纪末将 有2 3 的维管植物可能会消失，人类活动使植物物种正以高于自然灭绝1 0 0 0 倍的速度 灭绝0 3 c ，c i , 2 0 0 0 ；2 0 0 3 ；i u c n , 2 0 0 1 ；p i t m a n & j o r g e n s e n , 2 0 0 2 ) 延缓物种的灭绝已刻不容缓，地方特有植物或正处于濒临灭绝植物的保育更显 紧迫，一旦某物种的个体从地球上消失，其携带的相关基因和其它信息也随之消亡， 带给人类的将是不可逆转的损失，甚至是灾难一个基因可能影响一个国家的兴衰， 一个物种可能左右一个国家的经济命脉( 李振声，1 9 9 6 ；许再富，1 9 9 8 ) 个国家 对植物资源的研究、认识与开发利用程度是国家综合实力的体现谁先拥有丰富的 植物资源并掌握保护、利用植物资源的新知识和新技术，谁就掌握了主动权( 中国 科学院植物园战略报告，2 0 0 2 ) 在我国的3 1 0 0 0 多种维管植物中，约有1 5 - - 2 0 的植物物种，即4 0 0 0 - - 5 0 0 0 种正处于濒危或受威胁状态( 国家环境保护局，1 9 9 8 ； 陈灵芝，1 9 9 3 ) 目前列入濒危名录的仅有3 8 8 种( 付立国和金鉴明，1 9 9 2 ) ，而目前 列入重点保护名录的一共约有1 , 7 0 0 种，但第一批仅公布了4 1 9 种( 于永福，1 9 9 9 ) 我国特有珍稀濒危植物的有效保育任重而道远 自上世纪3 0 年代已有部分生物学家开始认识到保护生物多样性的重要性，而近 二三十年来，科学界和许多国家对人类活动造成的环境污染和野生物种的加速灭绝 给予了高度重视。自1 9 7 3 年濒危动植物物种国际贸易公约) ( c i i e s ) 签定以来， 发达国家和部分发展中国家逐渐开展了珍稀濒危植物保育的理论研究与实践，并组 建了国际自然资源保护联盟( i u c n ) 、国际植物园保护协会( b g c i ) 等国际组织来 6 开展全球植物资源的保育工作 b o c i c 2 0 0 0 ) 在g r a nc a n a r i a 会议上提出了制定全球植物保育策略的宣言， c o u n c i lo f e u r o p ea n dp l a n t ae u r o p a ( 2 0 0 2 ) 于u n e p c b d c o p 第6 次会议上提出了欧 洲的全球植物保育策略，在此基础上，b g c i 于2 0 0 3 年出版发表了全球植物保育策 略( g s p c ) ，提出到2 0 1 0 年各类生态区域的有效保护面积应至少在1 0 以上i 到 2 0 1 0 年确保5 0 的植物多样性重要区域受到保护，最后确保所有植物多样性重要区 域受到保护；到2 0 1 0 年，6 0 的濒危或受威胁的植物物种应受到就地保护并在其原 产国家进行有效迁地保育，其中的1 0 要进行恢复重建自然居群；对植物多样性的 持续利用提出了日标( b g c l2 0 0 3 ) 中国科学院也提出了中国本土植物的1 5 年保 育目标，使我国的特有珍稀濒危植物和2 3 以上的本土植物均得到有效的迁地保育 ( h u a n g e ta l ，2 0 0 2 ) 珍稀濒危植物的保育主要有就地保护和迁地保护两种方式就地保护是在特有 珍稀濒危物种的自然生栖地和自然环境中进行保护，一般通过建立保护区或国家森 林公园进行保护管理世界上现已建自然保护区2 万余个，占地球陆地面积的6 左右我国内地现已建各类自然保护区1 2 7 2 个，国家森林公园3 8 0 余处，保护面 积约1 3 1 1 6 8 1 万h m 2 ，约占国土面积的1 3 1 ，达到了中国政府承诺到2 0 1 0 年中国 自然保护区发展到8 0 0 - - 1 0 0 0 个，达到国土面积的1 0 的目标( 国家林业局野生动 植物保护司，2 0 0 3 ) 但是，我国的保护区的质量不高，属国家级的仅1 5 4 个，保护 面积约4 9 7 2 0 4 万h m 2 ，占国土面积的5 ( 国家林业局野生动植物保护司，2 0 0 3 ) 。 迁地保护是全球生物多样性保护战略中十分重要的一个环节( b r i a n e ta 1 ，1 9 9 3 ) 是就地保护的有益补充，是确保植物居群或个体在野外生境消失、生境片段化、外 来物种入侵、污染或者其他人为活动导致物种灭绝的条件下，而得到有效保护的基 本途径迁地保护分为活植物整体的迁地保护、种子和组织的迁地保护、基因文库 保护( 康明等，2 0 0 0 ) 我国特有珍稀濒危植物的迁地保护，主要由植物园树木园和专类种质资源圃承 担我国的植物园树木园已从1 9 9 8 年的1 2 0 个增加到1 4 0 多个，植物活体迁地保 护物种从1 9 9 8 年的1 0 0 0 0 种左右增加到了1 7 0 0 0 多种，约占我国高等植物的6 0 首次列入中国植物红皮书的3 8 9 种稀有濒危植物物种中，有2 5 2 种迁地保护在植物 园，其中，收集保护于两个以上植物园有1 5 1 种但对于我国4 0 0 0 - - 5 0 0 0 种珍稀濒 危植物物种总数来说，仅仅只占6 - - 7 ( g l l 1 9 9 8 ；h e ，2 0 0 2 ) 。而且。对于已迁地 7 保护的大多数特有珍稀濒危植物物种来说，其迁地保护的群体数量严重不足，有的 甚至只有2 - - 3 株，远远不能满足保护生物学的要求，绝大多数物种迁地保护的取样 缺乏保育遗传学研究基础，难以覆盖濒危物种的遗传多样性 这些已经迁地保护的物种在保护地的生存状况如何呢? 这是一个值得关注的问 题在实际调查中发现，许多迁地保护植物的生存状况都存在很大的问题，甚至死 亡( 康明等，2 0 0 5 ；储蓉和郭鸿英，2 0 0 4 ：杨志斌等，2 0 0 0 ；许再富。1 9 9 8 ) 珍稀 物种迁地保护不成功，一方面是由于引入物种的某个生长阶段，在迁地保护群落中 的层片或生态位相对原生境变化太大，以致死亡或生长不良；另一方面则是由于相 应的管理跟不上导致( 许再富，1 9 9 8 ) 。当然，在气候大格局下，土壤作为小尺度影 响物种分布的作用是不可低估的毫无疑问，失败的迁地保护就等于是宝贵野生资 源的破坏，加上原本就有限的人力财力资源的浪费西双版纳热带植物园从1 9 8 5 年 以来引种保存了当地4 5 种列入国家第一批重点保护植物，其中生长势强的占总数的 5 3 3 ，生长势中等的占3 3 3 ，生长势弱的占1 3 3 ，仅从从种子到种子”这一标 准看，目前迁地保护的成功率并不高( 许再富，1 9 9 8 ) 。而且，在作这一统计时，只 将在迁地保护地成活的植物包括在内，而没有将死亡的物种计入这样的情况不是 个别现象武汉植物园设立的两个迁地保护基地( 武汉植物园和九宫山自然保护区) 共保存了2 4 4 种稀有濒危植物( 陈树森等，1 9 9 9 ) ，但是这些物种在保护地存在各种 问题，主要表现在；( 1 ) 死亡；( 2 ) 长势衰弱；( 3 ) 不开花；( 4 ) 开花却不结实； ( 5 ) 种子不育等同时，这些物种往往伴随着生物学性状的变异 国内外对迁地保护珍稀植物的研究，涉及的方面很多，但关于生理形态、元素含 量等方面的研究并多一些科研工作者对迁地保护的石山稀有濒危植物研究后，发 现这些植物发生了以下变化：( 1 ) 叶片变大变薄，有的种子或叶形有一定变化；( 2 ) 开花、结实、落叶期晚一周以上；( 3 ) 化学元素n 、z n 、b 、a i 含量增加2 0 以上， c a 含量减少l o ；( 4 ) a i 的含量虽增加，但仍远低于酸性土壤中的植物；c a 的含 量虽然减少，但仍高于酸性土壤植物；( 5 ) 元素k 、b 的生物吸收系数在石灰岩土 壤高于酸性土壤，其他元素n 、p 、c a 、m g 、f e 、a i 、m a 、z n 的生物吸收系数则 是酸性土壤高于石灰岩土壤( 黄世训等，2 0 0 1 ；l o v e l e s s , 1 9 6 1 ；a d a m sa n d a l l e n , 1 9 8 5 ； w r i g h te la l ，2 0 0 1 ；u l on i i n e m e t se t a l ，2 0 0 3 ) 植物的这些变化，除了受气候的影响 外，土壤状况也是不可忽略的因素不仅如此，土壤条件对植物的生殖也有影响 七子花( h e p t a c o d i u mm i c o n i o i d e s ) 在原生境扦插萌发率为9 5 ，在迁地保护地中仅为 5 ，而往迁地保护她的土壤中加入适量m n 和m o 后，萌发率明显增高( 刘鹏和徐 根娣，2 0 0 1 ) 1 2 本研究的目的与意义 探索和了解珍稀植物在保护地生长繁殖的限制因子，能做到适地迁入，适地保 护，对于迁地保护来说具有指导性意义基于此目的，笔者对所选1 4 个物种的生物 生态学特征以及叶片、土壤化学元素进行比较分析，同时考察其在各地点的生长环 境，并对武汉植物园物种进行物候观测，( 1 ) 明确这些物种迁地保护后酌性状变异； ( 2 ) 探明这些物种的营养特性；( 3 ) 初步探讨这些物种正常生长繁殖的限制因子； ( 4 ) 综合比较不同的保护地点，选出较好的迁地保护地 2 材料与方法 2 1 实验材料 2 1 1 各迁地保护地的概况 九宫山自然保护区 九宫山自然保护区位于湖北省咸宁市通山县南部，其南面与江西省武宁县接壤， 西面与崇阳县相交，北面与通山县的横石潭镇相连，东与通山县的太平山林场相接， 届幕阜山系九宫山脉中段，地理位置为东经1 1 4 0 2 3 3 5 一- - 1 1 4 0 4 3 * 2 4 ”，北纬2 9 0 1 9 2 7 一 - - 2 9 。2 6 5 2 ”，海拔1 1 7 - - 1 6 5 6 7 m ，鄂南第一峰老鸦尖海拔1 6 5 6 7 m ，为保护区最高 点 九富山自然保护区规划总面积2 0 1 0 5 h m 2 ，其中森林面积为1 8 2 2 4 h m 2 ，森林覆盖 率9 0 6 4 九宫山自然保护区地处中亚热带，气候类型属中亚热带季风气候，区内四季分明： 春季多变，阴晴不定；夏季湿热；秋高气爽；冬季干冷区内年平均气温由南向北 逐渐增加，年平均气温地区差异大，由南向北年平均气温由8 8 - 0 逐渐增加到1 6 7 ； 不同地形区的年平均气温亦有明显差异全年各月平均日较差均在1 0 - 0 左右，中低 山地偏高，7 、8 、9 、1 0 各月的平均日较差分烈为1 0 1 、l o 2 、9 9 0 、1 1 0 - 0 九宫山自然保护区内各地由于海拔高度不同，极端气温区域差异较大历年极端最 高气温通羊镇为4 0 5 - 0 ，九宫镇为3 3 9 ；历年极端最低气温为通羊镇- - 1 3 3 - 0 ， 9 九宫镇为- - 1 8 9 c 区内平常年份积温中高山低于平原河谷地区，日平均气温稳定 通过i o c 、1 5 c 、2 0 c 的初日随海拔增加推迟，海拔高度平均每上升l o o m ，初日 推迟3 4 d ；终日则随海拔高度平均每上升l o o m 提前4 d 左右 山地海拔高度平均每上升1 0 0 m ，无霜期一般缩短5 6 d 本区历年来初霜期最 早为l o 月2 3 日( 1 9 5 8 ) ，最晚1 2 月1 5 日( 1 9 5 7 ) ：终霜最早为2 月1 9 ( 1 9 6 1 ) ， 最晚日为4 月1 4 日( 1 9 8 0 ) 区内降水量由南向北呈现逐步递减的趋势区内年降水总量1 4 0 0 - - 2 0 0 0 r a m ( 1 9 5 7 1 9 8 5 ) ，山地降水量大于平地，且多暴雨，九宫山地区年平均降暴雨5 8 次 降水量年变化率与降水量具有相似的区内分布特征，南部山地年变化率小，北部降 水年变化率大降水量年变化，区内降水量年变化表现为春夏多，秋冬少春季降 水量占全年降水总量的3 6 ，夏季3 7 ，秋季1 4 ，冬季1 3 降水量最为集中 的是5 月和6 月，最少1 月和1 2 月 九宫山自然保护区内不同地形条件的地区及同一地区不同季节相对湿度不一 境内年平均相对湿度为8 2 ，最大8 6 ( 7 9 月) ，最小值( 1 2 一1 月) 7 0 区内日照偏少，中高山地区的日照时数及辐射量高于低山河谷地区平均年日 照时数为1 6 0 0 小时，平均日照率3 0 - - 4 7 0 a ，平均年总辐射量为4 2 x 1 0 6 】o m 2 九宫山自然保护区所属土壤地理分区为江南红壤、黄壤、水稻土区土壤分布 受各种成土条件的综合影响，呈现一定的规律性受经纬度变化影响，土壤分布呈 水平地带性；受海拔高度变化影响，土壤分布呈垂直地带性；受水文、地质、地形 变化以及生物作用影响，则表现为地域性九宫山自然保护区土壤可分为4 个土类， 8 个亚类，1 8 个土属 九宫山自然保护区有维管束植物2 0 9 科8 5 7 属1 9 8 3 种，种数占湖北省的3 2 7 ， 占全国的7 1 ，分布有国家珍稀濒危保护植物3 7 种，其中国家重点保护植物2 4 种， 国家珍贵树种1 5 种，国家珍稀濒危植物2 5 种，尤为重要的是该保护区内古老、孑 遗、珍稀植物极为丰富，是当之无愧的华中物种基因库 武汉植物园 武汉植物园位于北纬3 0 0 3 7 ，东经1 1 4 。0 8 ，地处武汉东湖之滨，磨山南麓，占 地面积7 0 h m 2 本园处于亚热带季风气候区，年均气温1 6 3 c ，最低气温- - 1 7 3 c ， 最高温4 2 2 c ，年均降水量1 2 1 4 - - 1 4 4 8 m m ，多集中于6 8 月，约占全年降水量的 4 0 左右年平均相对湿度7 9 年无霜期一般为2 1 1 2 7 2 d ，日照总时数1 8 1 0 1 0 2 1 0 0 h ，总辐射4 3 7 x 1 0 6 - - 4 7 6 x 1 0 6 k j m 2 近十年来，根据气象资料统计，每年最热月平均温度为3 3 1 ，日平均温度墅8 的有5 3 d ，其日平均温度为3 0 5 ，起止日期为5 月1 日- - 1 0 月1 日；冬季1 月日 平均温度为4 1 ，年日平均气温的日数为4 2 d ，其日平均温度为2 9 ，起止 日期为1 1 月1 6 日- - 3 月2 4 日，年日平均温气温叠的日数为9 3 d ，冬季寒潮可造 成剧烈降温最冷月平均空气相对湿度为7 5 4 ，最热月平均空气相对湿度为7 6 6 ， 年四季均处于高湿状态，日平均气温的的平均日照率为2 6 武汉植物园土壤为湖滨沉积物上发育的中性粘土( 沈泽吴等，1 9 9 9 ) 由于经纬度、海拔，土壤类型等的差异，武汉植物园和九宫山各地点主要的环 境因子有较大差异，具体见表1 表1 各地点主要环境因子 t a b l elm a i ns u r r o u n d i n gf a c t o r si ne v e r yp l a c e 2 1 21 4 种珍稀植物概况 1 4 种国家级保护植物或省级重点保护植物( 见附录1 ) ，于不同的时问分别栽种 在武汉植物园和九宫山自然保护区两地( 见表2 ) ，其中，在九宫山保护区内分不同 的地点保存不同植物由于各地点的环境条件不同，迄今，物种在各个地点的生长、 繁殖以及生理上差异比较明显( 表2 ，表3 ，表5 ) ，且一些物种的叶片在形态上已 经发生了较大的变异( 表4 ) 在营养生长方面，武汉植物园的银鹊树、珙桐、白辛 树等长势较差，而红花木莲、天日木姜子、长柄双花木、夏蜡梅和山白树呈现长势 衰弱的态势；金家田的天日木姜子长势较差；金鸡石的秃杉、连香树、巴东木莲长 势较差l 安平生长的各珍稀植物长势均较差和原产地相比，红花木莲和珙桐在几 个保护地点生长都较差在繁殖方面，所有地点的秃杉、巴东木莲、天目木姜子、 珙桐都不能开花结实；安平、金鸡石、金家田的连香树不能开花，武汉植物园的能 开花但不能结实；安平的黄山木兰、天师栗、秤锤树等不能开花结实；武汉植物园 的长柄双花木结实极少，白辛树不能开花结实；金鸡石的红花木莲不开花，武汉植 物园和金家田的红花木莲能开花但不能结实 表2 各保存地点珍稀植物概况 t a b l