葉爾羌河流種子植物區系特點及其資源多樣性研究

布美熱木·克力木，高思美，哈里布努爾，張凱，艾沙江·阿不都沙拉木*

(1. 喀什大學 生命與地理科學學院，新疆 喀什 844006； 2. 新疆帕米爾高原生物資源與生態重點實驗室，新疆 喀什 844006)

植物區系指一特定自然區域或國家、地區所有植物種類的總稱[1-2]，它是在地球地貌不斷變化過程中植物自身發展演化的結果[2-3]。植物區系往往受到環境變化、生態系統變遷、人類活動、海陸演變等因素的影響；其中人類對自然環境及資源的盲目開發導致生態失衡、環境惡化、物種多樣性的降低、物種滅絕，最后改變了原有的植物區系[1,3-4]。因此，對自然區域的植物區系的研究，揭示該區域演化過程具有重要的意義。據相關研究報道，國外的植物區系研究較早，大多數發達國家已經完成了植物區系本底調查。我國植物學研究胡先骕于1926年至1936年最早系統的研究了中國東部森林植物區系和全國植物區系的性質、成分和中國植物區系分區的問題，并比較研究了中國和北美東部木本植物區系的關系等[5]。而劉慎諤于1934～1944年，對我國西北、西南及東北植物區系特點進行研究，并分為8個區[6-7]。吳征鎰院士對中國種子植物進行更深入的研究(屬為15個分布區類型及31個變型)，奠定了現代中國植物區系的理論基礎[8]。

我國作為全球植物多樣性最豐富的國家，特別重視植物區系及自然環境演變有關的研究[3-9]，并取得了較好的研究成果。葉爾羌河流的植物區系、植物資源和植被的相關研究為該區域的生態環境和生物多樣性研究與保護提供了基礎性資料，為區域規劃提供了重要的科學依據。但現在大多是在前期植物區系調查結果的基礎上進行區系質量評估以及群落學結合的研究[5]。西北地區的植物區系研究比較薄弱，發展比較緩慢，尤其是新疆南部區域的植物區系方面很少有報道。

葉爾羌河流在南疆具有非常重要的地位[10]，該流域分布著許多的藥用植物，但這些藥用植物的分布區系也未見報道。近年來我國大力開展一帶一路發展戰略，葉爾羌河流的經濟地位尤為重要。因此，本研究以葉爾羌河流選為研究區域，對該區域的植物資源多樣性、藥用植物種類、瀕危情況以及植物區系特征、地理分布和結構開展了研究。本研究為該流域植物種質資源的保護和開發提供理論依據，同時為以后中國植物區系的研究提供了參考價值。

1 材料與方法

1.1 研究概況

葉爾羌河流(含葉爾羌河、提孜那甫河、柯克亞河和烏魯克河)是我國南疆最重要的流域之一[11]。發源于喀喇昆侖山的喬戈里峰， 由南向北流經塔什庫爾干、葉城、澤普、莎車、麥蓋提及巴楚等六個縣，河流長達1 000 km，最后在阿克蘇地區的阿瓦提縣與和田河匯合后注入塔里木河。該區域光熱資源充足，干旱少雨，蒸發強烈，具有典型的內陸干旱氣候特點。葉爾羌河流流域面積1.08×104km2，平均年徑流6.43×1010m3[11]；因其特殊的地理位置，孕育了豐富的野生動植物資源，其中包含許多珍貴的藥用植物資源，具有開發保護價值[9-12]。

1.2 研究方法

本研究中葉爾羌河流的植物種類通過2016～2017年度對葉爾羌河流的植物資源進行調研及查閱相關資料整理鑒定。借助中國植物數字標本館中《中國植物志》[13]、《新疆植物志》[14]等相關工具書的描述和最新的研究進行鑒定[15]。藥用植物類群按《新疆藥用植物志》和《新疆中草藥》等圖書中描述的植物類群來確定。瀕危植物類群種類參考覃海寧等[16]的瀕危等級名錄來確定。特有種的鑒定借鑒了《新疆塔里木盆地特有和珍稀維管植物》中的記錄。對于本地區植物資源類別鑒定按照《中國種子植物區系地理》和《中國植物區系與植被地理》等工具書[1,3]。

2 研究結果

2.1 葉爾羌河流種子植物的組成結構

葉爾羌河流的種子植物共有56科266屬759種，其中裸子植物有3 科3屬8種，被子植物共有53科263屬751種。該區域的藥用植物共有44科 104屬222種，其中雙子葉植物有 34 科83屬186種，而單子葉植物有9科20屬35種。該區域的被子植物在該區藥用植物中占的比例最大(占所有植物的99.5%)。藥用植物科屬種數占所有植物類群的78.57%，39.09%及29.25%，以上結果表明該區域的藥用植物種類較豐富(表1)。

表1 葉爾羌河流種子植物科屬種數量統計Table 1 Statistics of families, genera and species of seed plants on Yarkand River

2.2 優勢科屬的組成結構

葉爾羌河流種子植物中，含20種以上的科有菊科Compositae(149種，19.6%)、禾本科Poaceae(96種，12.6%)、豆科Fabaceae (93種，12.3%)、十字花科Cruciferae (48種，6.3%)、莎草科Cyperaceae (33種，4.3%)、藜科Chenopodiaceae (26種，3.4%)、石竹科Caryophyllaceae (26種，3.4%)、毛茛科Ranunculaceae (25種，3.3%)及唇形科Labiatae (22種，2.9%)。以上9科的種類占該區域植物類群的68.25%(518種)，而其他9優勢科的118種占15.55%(表2)。該區域分布藥用植物中，含10種以上的科有菊科Compositae(45種，20.3%)、豆科Fabaceae (29種，13.1%)、毛茛科Ranunculacea(14種，6.3%)、禾本科Poaceae(12種，5.4%)及唇形科Labiatae (12種，5.4%)。以上5大科的種類占該區域植物類群的50.45%(112種)，其他7個優勢科的46種占20.72%。該區域的優勢科種類與藥用植物種類間存在顯著的正相關性(r=875, P<0.001)，這說明植物種類是影響該區域藥用植物多樣性的主要因素。雙子植物類群的薔薇科Rosaceae、楊柳科Salicaceae、紫草科Boraginaceae、龍膽科Gentianaceae、茄科Solanaceae、景天科Crassulaceae、蓼科Polygonaceae及百合科Liliaceae等科種數上雖不占優勢，但卻構成該區域群落結構的重要類群。

表2 葉爾羌河流植物區系的優勢科屬組成Table 2 Dominant families and genus in total and medicinal species richness across in Yarkand River

葉爾羌河流種子植物中，種類多于15種以上的屬有豆科的棘豆屬Oxytropis(35種，4.6%)和黃耆屬Astragalus(23種，3.0%)、菊科的蒲公英屬Taraxacum(22種，2.9%)和蒿屬Artemisia(19種，2.5%)以及禾本科的苔草屬Carex(16種，2.1%)和早熟禾屬Poa(15種，2.0%)。以上6個大屬的種類(130種)占該區域植物類群的17.1%，而其他9個優勢屬的83種占10.94%。該區域分布藥用植物中，種類多于5種以上的屬有菊科的蒿屬Artemisia(11種，5.0%)和蒲公英屬Taraxacum( 6種，2.7%)、豆科的棘豆屬Oxytropis(5種，2.3%)和黃屬Rheuml(5種，2.3%)、百合科的蔥屬Allium(5種，2.3%)。以上5個屬的種類(32種)占該區域植物類群的14.4%，而其他19個優勢屬的54種占24.3%。該區域的優勢屬種類與藥用植物種類間未存在明顯的相關性。優勢屬中雖然禾本科的屬數較多，但卻藥用植物里菊科的屬數較多。

2.3 植物區系特點

葉爾羌河流種子植物區系主體上以北溫帶和地中海、西亞至中亞分布為主。除去世界分布的55屬159種外，北溫帶分布的屬，種比例最高，有77(36.5%)屬316(52.6%)種。其次是地中海、西亞至中亞分布，有43(20.4%)屬78(13%)種。然后依次是舊世界溫帶分布、泛熱帶分布、中亞分布、溫帶亞洲分布、東亞和北美洲間斷分布、東亞分布及舊世界熱帶分布。葉爾羌河流植物區系中北溫帶分布的屬種的比例最高，東亞分布和舊世界熱帶分布所占的比例最低。從藥用植物的地理成分看，除去世界分布的25屬45種外，北溫帶分布屬，種比例最高，有31(39.3%)屬78(44.1)種。其次是舊世界溫帶分布，有14(17.7%)屬，37(20.9%)種。然后依次是泛熱帶分布、地中海、西亞至中亞分布、溫帶亞洲分布、中亞分布、東亞分布、東亞和北美洲間斷分布，葉爾羌河流植物區系中北溫帶分布的屬種的比例最高。該區域優勢屬種與藥用植物屬種的分布規律很相似(表3)。

表3 葉爾羌河流種子植物及藥用植物區系科屬種的分布區類型Table 3 Areal-types at family, genus and species level of the flora of total and medicinal seed plants in Yarkand River

2.4 特色和瀕危物種現狀

葉爾羌河流種子植物中，在我國僅分布于該區域的特有種有35科96屬151種；其中種類多于10種以上的科有菊科Compositae(25種，16.56%)、豆科Fabaceae(14種，9.27%)、禾本科Poaceae(12種，7.95%)、十字花科Cruciferae(11種，7.28%)、毛茛科Ranunculaceae(11種，7.28%)及唇形科Labiatae(11種，7.28%)。以上六大科的種類(84種)占該區域分區特有植物類群的55.62%，而其他13優勢科的51種占33.78%。藥用植物類群中菊科、毛茛科、蓼科、豆科及唇形科的種類最多；特有種類的科屬種分別占該區總種子植物科、屬和種的62%、36%和20%。從分析結果來看，特有種中北溫帶、地中海及中亞分布區的成分最多。特有種里古地中海和中亞分布的毛茛科、楊柳科及蓼科的種類較多。

葉爾羌河流的瀕危種子植物有22科32屬41種，分別占該區總種子植物科、屬及種的39%、12%及5.4%；而藥用植物中的瀕危物種有20科24屬27種，分別占該區藥用植物科、屬及種的45%、23%及12%。瀕危植物中，種類多于2種的科有禾本科等10科，而在藥用植物中有蓼科等6科。瀕危植物中有較古老的楊柳科Salicaceae、麻黃科Ephedraceae、毛茛科Ranunculaceae及蓼科Polygonaceae等類群的種類，禾本科Poaceae及菊科Compositae等進化類群的瀕危情況較嚴重。

3 討論與結論

3.1 物種多樣性及藥用植物類群

葉爾羌河流作為南疆的最大河流之一，由于境內地貌復雜和氣候特點，形成明顯的區域性氣候差異，由此孕育了較豐富的植物資源。該區域共有種子植物共有56科266屬759種，藥用植物共有44科104屬222種。該區域的植物種類主要是以草本為主，種子植物資源從帕米爾高原到塔里木盆地邊緣逐漸遞減[12,17]。由于靠近塔克拉瑪干沙漠邊緣，條件比較惡劣，所以分布的植被相對較少。帕米爾高原與塔里木盆地之間的環形地貌對該區域植物種類的分布格局產生了影響。此外，該區域不同地理位置的環境脅迫導致了群落組成和植被類型的變化，進而形成獨特的植物區系。該區域是古老植物及進化植物類群交叉區，古老的毛茛科、楊柳科、石竹科及藜科等類群的藥用植物種類較多，藥用植物科、屬、種數分別占所有植物類群78.57%，39.09%及29.28%。同時，藥用植物多樣性與物種多樣性間存在相關性，且該區域優勢科屬種與藥用植物科屬種的分布規律很相似。由此可見，葉爾羌河流物種多樣性是影響該區域藥用植物多樣性的主要因素。因此，我們要加強對該區域植物多樣性的保護力度及措施。

3.2 植物區系特點

該區域植物類群中有熱帶(泛熱帶及舊世界熱帶分布)、溫帶(北溫帶分區、舊世界溫帶分布、溫帶亞洲分布)、亞洲(東亞和及北美洲間斷分布、東亞分布、中亞分布)、地中海分布及世界分布的植物成分。但葉爾羌河流種子植物植物區系主體上以北溫帶分布為主，藥用植物中北溫帶和舊世界溫帶分布的植物類群多，屬于溫帶植物區系。由于葉爾羌河流經的縣市較多，加上河流上中下游的流經量不同，它的植物區系雖主要屬于北溫帶分布類型，區系分布較為明顯，但河流沿邊生長的植物因受氣候及人為等各種因素的影響，生態環境存在著很大的差異[1,18]。因此，該區域靠近昆侖山的邊緣有北溫帶分布區的植物類群，而在靠近塔里木盆地的沙漠環境中古老的地中海和中亞植物類群最多，展現植物交匯的特點。該區域中裸子植物和古老的雙子葉植物類群較豐富，在進化生物學研究具有獨特的地理優勢。

珍稀植物的保護是生物多樣性保護的重點工作之一[19]。葉爾羌河流的瀕危植物共22科32屬41種，藥用瀕危植物20科24屬27種；瀕危植物中有較古老的楊柳科、麻黃科、毛茛科及蓼科等類群的種類，這些類群的種類比其他類群少。禾本科、菊科等進化類群的瀕危情況較嚴重，這可能與過度放牧、草原退化、自然環境的片段化以及氣候變化有關[2,19-20]。因此我們在對該地區合理開發的同時應加強保護，要建立自然保護區和植物資源庫；實施圈地保護及控制牧民過度放牧，合理管理畜牧業的發展；應制定相應的法律法規，加大宣傳力度； 同時加強瀕危植物有關瀕危機制的研究力度。該區域植物生物多樣性的保護不僅關系到植物多樣性的分布，同時對藥用植物的合理開發與利用也至關重要。

總之，葉爾羌河流植物區系及資源多樣性方面具有以下特點：該區域的植物種類較豐富，地理成分以北溫帶和地中海、西亞至中亞分布為主；藥用植物資源多，所含藥用植物、瀕危和特有物種種類較多。因此，應該建立藥用植物種子資源庫，同時應該加強對瀕危物種的保護；對該區域植物種質資源合理開發利用的同時提出相應的措施，保護物種的多樣性。