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塔里木盆地西南山区药用植物资源调查及其多样性分析

2020-03-14杨淑萍成晶晶阎平姜洁马占仓

关键词:红景天药用植物荒漠

杨淑萍,成晶晶,阎平,姜洁,马占仓

(1 石河子大学师范学院,新疆 石河子 832003;2 石河子大学生命科学学院,新疆 石河子 832003)

塔里木盆地位于新疆维吾尔自治区南部,核心区为塔克拉玛干沙漠,外围为戈壁和绿洲组成的复合系统,四周则被环形山链所环绕。其西南缘为帕米尔—喀喇昆仑山—西昆仑弧形山链,山链内地域广阔、险峰叠嶂、冰峰耸立。特殊的地理位置、多样的地形地貌及复杂多变的气候条件使它孕育了丰富的药用、观赏、饲用及抗性等植物种质资源。群落与植被类型多样,独具特色,自然景观完整,部分地区末受外界干扰与破坏。作为新疆特有种的重要分布中心,西伯利亚、天山、中昆仑山以及羌塘之间物种交流的桥梁,它是资源植物及生物多样性研究的关键区域,倍受关注。

早期,武素功等[1]对研究区内的喀喇昆仑山综合科考,分析了植物区系的形成、演化及特征并提出了资源植物保护与开发的原则。费勇等[2]在采集该区植物标本的基础上初步鉴定整理50余种药用植物。杨淑萍等[3]报道了该区帕米尔高原药用植物种类。王慧[4]整理了西昆仑山药用植物资源名录。但上述资源调查仅限零星区域、个别种类、部分科属。研究区所属大部分区域未有深入,药用植物资源缺乏系统性普查。药用植物种类、区系性质、生态地理分布、物种多样性特征等基础性研究资料匮乏,一定程度上限制了该区药用植物资源的合理利用与可持续发展,不利于经济建设和生态环境保护。基于此,本文对塔里木盆地西南山区药用植物资源进行系统的野外实地考察,以实物标本为依据,结合相关文献资料,深入分析研究区药用植物特征和多样性特点并提出保护对策,结果可为研究区药用植物资源的保护、利用和合理规划管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

图1 塔里木盆地西南山区的地理位置

塔里木盆地西南山区地处盆地西南缘,主要包括帕米尔高原、喀喇昆仑山和西昆仑山,是中国与塔吉克斯坦、阿富汗、巴基斯坦和克什米尔地区的界山,北起新疆乌恰县境内的克孜勒河,南至西藏阿里地区日土县,西临塔吉克斯坦,东到新疆民丰县东部的安迪尔河流域。考察区海拔集中在3500~5000 m,面积约18.9万km2(图1)。因研究区地处欧亚大陆腹地,受西伯利亚-蒙古反气旋控制,加之高大山体的阻挡与屏障,故极端大陆性气候特点非常突出,气候呈现高寒干旱的特征。如地处海拔4000 m的塔什库尔干县全年平均温度2.7 ℃,1月份均温为-1 ℃,7月份均温为16.2 ℃。地处海拔5500 m的天文点年均温-9.8 ℃,1月份均温-21 ℃,7月份均温为3 ℃。全年蒸发量高,空气稀薄,气压低,辐射强烈。高寒干旱的气候加之强烈的寒冻风化致使本区山地裸露,自然环境恶劣,植被为典型的高寒荒漠类型[5]。

1.2 研究方法

近10年多次对研究区实地考察,标本采集并GPS定位,记录采集地点、时间、主要形态特征及生境条件,拍摄图片。依据石河子大学植物标本室(SHI)、中国科学院植物所植物标本馆(PE)、西北高原生物研究所植物标本馆(HNWP)、西北农林科技大学植物标本馆(WUK)、新疆生态与地理研究所植物标本馆(XJBI)等的研究区药用植物标本,鉴定分类。

依据《中国植物志》[6]《西藏植物志》[7]《新疆植物志》[8]《新疆药用植物志》[9]《维吾尔药志》[10]等鉴定植物种类。借助中国珍稀濒危植物信息系统[11]判定是否被中国物种红色名录收录、是否属国家重点保护珍稀濒危药用植物种;依据新疆维吾尔自治区重点保护野生植物名录[12]确定是否为新疆重点保护的野生药用植物种;依据吴征镒等[13]对中国种子植物属的分布区类型划分方法进行区系地理成分分析。

2 结果

2.1 药用植物多样性构成及其科属分布

研究区共有药用植物43科118属187种,其中裸子植物2科2属5种,被子植物41科116属182种,被子植物中双子叶植物37科103属167种,单子叶植物4科13属15种。从研究区生境来看,山前带的荒漠、戈壁、绿州、盐盆,低山及中山带的荒漠、半荒漠,亚高山带的草原、草甸以及高山带的高寒荒漠中均有药用植物分布。药用植物的丰富度随海拔变化而不同。1500 m以下的山前带分布约15种药用植物,如低地湖盆中的问荆Equisetumarvense、节节草Equisetumramosissimum、宽叶红门兰Orchislatifolia,冲积平原中的罗布麻Apocynumvenetum、大叶白麻Poacynumhendersonii、西伯利亚蓼Polygonumsibiricum,以及砾质荒漠中的骆驼刺Alhagisparsifolia、西藏麻黄Ephedratibetica、白刺Nitrariatangutorum等。1500~3500 m的山地荒漠、半荒漠带仅分布少量的典型旱生超旱生药用植物,如黑果小檗Berberisheteropoda、沙棘Hippophaerhamnoides、锁阳Cynomoriumsongaricum等。3500~4500 m的亚高山草甸-草原物种丰富度明显上升,有毛茛科的钟萼白头翁Pulsatillacampanula、圆叶乌头Aconitumrotundifolium、囊距翠雀花Delphiniumbrunoniatrum,唇形科的异叶青兰Dracocephalumheterophyllum、全叶青兰Dracocephalumintegrifolium、密花香薷Elsholtziadensa,景天科的柱花红景天Rhodiolasemenovii、狭叶红景天Rhodiolakirilowii、小苞瓦松Orostachysthyrsiflor等近90种药用植物集中出现,天山大黄Rheumwittrockii、甘草Glycyrrhizauralensis也分布于此。4500~5600 m的高寒荒漠及冰原带上有生态幅较广的帕米尔红景天Rhodiolapamiro-alaica、喀什红景天Rhodiolakaschgarica、黄萼红景天Rhodiolalitwinowii等植物,部分耐高寒干旱的物种如轮叶棘豆Oxytropismicrophylla、轮生叶野决明Thermopsisinflata、鼠麴雪兔子Saussureagnaphalodes、青藏雪灵芝Arenariaroborowskii等零星分布。生活型的分析表明,研究区药用植物中有乔木6种,灌木17种,草本164种,占总种数的3.21%、9.09%、87.80%。

研究区药用植物各科、属所含种数见表1和表2。其中,科的类型以单种科和寡种科为主,中等科及较大科占一定比例,含20种以上的大科仅为1科。属的类型则以单种属占绝对优势,在118属中单种属有91属,占总属数的77.12%,所含种数为药用植物总种数的48.67%;含11~20种较大的属有2属,占总属数的1.69%,占药用植物总种数的13.37%;本区无大属,优势属为景天属和蒿属,分别含14种、12种。

表1 塔里木盆地西南山区药用植物不同科所含种数的统计

表2 塔里木盆地西南山区药用植物不同属所含种数的统计

2.2 被相关名录收录情况

依据中国植物红色名录[11],研究区被收录植物17种,隶属6科6属。其中景天科景天属13种植物被收录。统计发现,除去3种因数据缺乏无法定级的植物外,研究区有濒危种4种,易危种1种,极危种1种。其中,国家II级保护物种软紫草Arnebiaeuchroma、大花红景天Rhodiolacrenulata、异齿红景天Rhodiolaheterodonta、长鳞红景天Rhodiolagelida为濒危等级,锁阳Cynomoriumsongaricum为易危等级,喀什红景天呈极危状态。按照IUCN的标准,极危种即其野生种群面临即将绝灭的机率非常高,濒危易危种意味着物种在其分布的全部或显著范围内有随时灭绝的危险。可见,研究区6种珍稀濒危植物其野生种群面临较高绝灭的危险,是研究区急需保护的物种。

依据《国家重点保护野生植物名录》,研究区拥有国家Ⅱ级重点保护植物20种隶属7科7属,其中双子叶植物6科6属18种,单子叶植物1科1属2种。拥有新疆保护植物30种,隶属18科20属,占新疆重点保护野生植物种的22.07%。其中I级保护植物11种,如西藏麻黄Ephedratibetica、盐生肉苁蓉Cistanchesalsa、锁阳等,II级保护植物18种,如尖果沙枣Elaeagnusoxycarpa、宽叶阿魏Ferulateterrima、新疆枸杞Lyciumdasystemum等,III级保护植物1种,为胡杨Populuseuphratica。从保护植物所属的科属来看,景天科、麻黄科、夹竹桃科有较多种的分布,尤其是景天科景天属有13个种分布于此,其全草、花、根或根茎等不同部位均可入药。保护种集中分布于山前荒漠、戈壁及中山带的山坡石缝和高寒草甸、草原。

2.3 药用植物药用部位的多样性

依据徐国钧等[15]对药用植物入药部位划分的标准,研究区药用植物的药用部位(每种植物仅选最重要的1个部位)可分为以下8种类型(表3)。其中以全草入药的占绝对优势,共有26科52属90种,分别占本区药用植物科、属、种数的60.47%、44.07%、48.13%。

表3 塔里木盆地西南山区药用植物药用部位的统计

2.4 药用植物药用功能的多样性

依据雷载权等[16]对药用植物在临床应用上划分的标准,研究区药用植物(每种植物仅选最重要的1种功能)可分为13种类型(表4)。其中占比最高的为清热类,共16科32属44种,占总种数的23.53%,其次为补益类的有10科18属28种,占总种数的14.97%,解表类的位居第3位,共8科16属26种,占总种数的13.9%。

表4 塔里木盆地西南山区药用植物药用功能的统计

2.5 药用植物区系地理成分的多样性

按照吴征镒等[17]关于中国种子植物属所划分的15个分布区类型31个变型。研究区药用植物地理成分包括其中的9个分布区类型和10个变型(表5)。除去世界分布类型的属,研究区隶属北温带分布区类型及其变型的属有40个,占总属数的33.90%。代表性的属有女娄菜属、翠雀花属、唐松草属等;其次为旧世界温带分布及其变型,共21属,占总属数的17.80%。代表性的属有风毛菊属、橐吾属、麻花头属等;地中海、西亚至中亚及其变型位居第3位,共15属,占总属数的12.71%。代表性的属有沙拐枣属、苦马豆属等;占比最低的为东亚分布类型属,仅2属,占总属数的1.69%,如党参属等。

表5 塔里木盆地西南山区药用植物属的分布区类型

分布区类型世界分布泛热带分布北温带分布及变型东亚和北美洲间断及其变型旧世界温带分分布及变其变型温带亚洲分布地中海、西亚至中亚及其变型中亚分布东亚合计属14440621415122118占总属数/% 11.863.3933.905.081.803.3912.7110.171.69100

3 结论与讨论

近10年的野外实地调查、标本采集、鉴定归类、综合分析发现,研究区共分布有药用植物43科118属187种,其中裸子植物2科2属5种,被子植物41科116属182种。药用植物中的部分草药为珍稀濒危物种,其中被中国物种红色名录收录17种,国家重点保护野生植物名录收录20种,新疆维吾尔自治区重点保护野生植物名录收录30种。研究区部分药用植物不仅被《中药大词典》[18]、《中华人民共和国药典(2015版)》[19]收录,而且一直被视为民族药业的重要组成部分,如维吾尔药中的尖果沙枣、沙棘、锁阳、黄花补血草、新疆党参等,藏药中的尼泊尔黄堇、红景天、西藏麻黄、斜升秦艽等。部分种类为新疆或西藏的道地药材如甘草、罗布麻、麻黄、肉苁蓉、阿魏、龙胆、秦艽、红景天等。可见,尽管研究区地处藏北高寒荒漠区,植被垂直自然带自基带起分布有山地荒漠、山地半荒漠、亚高山草甸草原、高山荒漠及冰雪芜原带,但高寒、干旱、强紫外线、昼夜温差大等造就了一批遗传上适应高寒多变恶劣环境、特殊、高品质的药用植物种质资源。另外,高寒干旱的生存环境意味着本区属典型的生态敏感脆弱区,任何超限的扰动都可能导致窄域性药用植物种分布区进一步缩小甚或濒危。调查发现研究区有国家重点保护的II级野生药用植物20种,新疆重点保护的I级野生药用植物11种、II级野生药用植物18种、III级野生药用植物1种。种的受威胁程度显示,6种珍稀濒危药用植物其野生种群面临较高绝灭风险。可见,研究区作为塔里木盆地荒漠带重要的绿岛山地系统,是药用植物的庇护所,为特有种质的基因库,是科学研究的重要基地,也应成为药用植物种质资源保护的核心区域。

从县域分布看,塔什库尔干县南部和叶城县西南,即帕米尔高原、喀喇昆仑山与西昆仑的交汇区为多种药用植物的集中分布区域,约105种。自此向北、向东药用植物种类渐少;垂直分布以海拔3500~4500 m的亚高山草甸-草原为种源的分布中心,且蕴藏量丰富,是大宗药材的主要产区。向下随山地荒漠半荒漠带、山前带的更替。向上随高寒荒漠带及冰原带的出现药用植物种类依次渐少、储量渐低,但却是研究区诸多珍稀、濒危、特有药用植物的主要分布带,如山前带的罗布麻、大叶白麻、西藏麻黄、中麻黄,山地荒漠半荒漠带的锁阳,高寒荒漠带及冰原带的帕米尔红景天、喀什红景天、喜马红景天、黄萼红景天等。因此,依据生态地理分布特征,建议创建以塔什库尔干县南部和叶城县西南山区为中心的药用植物保护区,具体范围:塔什库尔干境内的红其拉甫及沿喀拉其库尔河流域的明铁盖、托克满苏、科克吐鲁克、吐拉等。沿塔什库尔干流域的达布达尔、萨热吉勒尕、提孜那甫、塔合曼、喀拉苏道班。沿瓦恰河流域的马尔洋、瓦恰、新迭以及河流东部的大同及库科西鲁格;叶成县境内库拉那古河及库兰阿古山地。沿巴什却普河流域的博隆、尤隆、亚尔阿格孜、阿亚格却普,219线两侧的西合休、莱迪、麻扎、提热艾力、二五二道班、黑恰道班等。加大海拔3500~4500 m的亚高山草甸-草原带大宗药材生产区的管控,封育、抚育山地荒漠半荒漠带、山前带、高寒荒漠带及冰原带的濒危珍稀药用植物种类。构建水平方向上突出药用植物物种多样性的监管,垂直方向上突出珍稀濒危种的封育的立体保护模式,实现药用植物资源的可持续利用,实现偏远山区以最少投入保护大多数药用植物资源的愿景。

区系地理成分分析表明,研究区温带性质极其明显,且与地中海、西亚至中亚分布及其变型联系紧密,泛热带及东亚分布类型有微弱渗入。形成这种区系特征的原因在于:⑴研究区地处藏北高寒荒漠区,属温带大陆性气候带,因此温带起源的属自然有较多的分布。⑵从地貌单元来看,研究区由古老地层组成,是帕米尔高原、喀喇昆仑山、西昆仑山的集结地。受西伯利亚-蒙古反气旋控制,处焚风效应区,故研究区为典型高寒荒漠区。于是起源于地中海、西亚至中亚具有荒漠属性的属便可分布于此,这一结论与吴征镒等[21]的研究一致。⑶研究区在第三纪前为热带、亚热带气候,晚第三纪以来青藏高原强烈隆升,海拔升高,第四纪经历了多次冰期,气候普遍变得干冷,部分生态幅广、抗逆性强的泛热带及东亚特有的孑遗类群存留并分布于此。一定比例的泛热带及东亚分布类型,丰富了区系成分,使区系构成趋向多元。总之,区系性质表明,研究区温带及地中海、西亚至中亚及其变型广泛分布,泛热带及东亚成分微弱渗入,说明展开隶属于泛热带及东亚成分属种的药用植物资源生长分布、生物量与蕴藏量、资源评价等研究更加紧迫。

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