1、1贵州省芒和五节芒的分布研究摘要：指出了芒属作为第二代能源植物，近年来受到越来越多关注。贵州是我国芒草资源较丰富省份，分布最广的是芒和五节芒。但目前对这两个近缘种的资源本底不是很清楚。为了解芒和五节芒在贵州省的分布并分析影响其分布的因素，在贵州省 72 个县级行政区进行了野外调查和采样。结果显示：芒在贵州省广布，仅在西北高海拔地区没有分布；五节芒分布于黔东南清水江中游的部分地区。分析了生态因素对物种生物学性状的影响，发现海拔不仅影响芒和五节芒的分布，并对芒的花期有一定影响；光照和土壤对五节芒的分布有一定的制约，且五节芒在株高上要显著高于芒。芒比五节芒有更强的适应性，但五节芒却能比芒有更多的生物
2、量。 关键词：芒；五节芒；贵州省；分布 中图分类号：S543 文献标识码：A 文章编号：16749944（2016）13001703 1 引言 芒属（Miscanthus）植物作为第二代能源植物，有着显著优于第一代能源植物的众多特点，受到了国内外研究人员的青睐14。中国是芒草资源最丰富国家之一，我国有全世界 14 个野生种中的 7 种，且在全国广布5，6。其中，贵州是我国芒草资源较丰富的省份，分布有 4 种，其中芒和五节芒在贵州分布较广5，7。 2近年来，我国在芒属的适应性和异地种植等方面的研究中取得了较好进展8。但是，对芒属植物本底资源进行普查是必不可少的，这既有助于认识芒属植物的生物多样性
3、，也有助于了解适于芒属植物种植和推广的地域。 贵州是我国芒属的主要分布区之一，但此前主要依据少量标本记录来了解其分布，且这些标本采集的时间多较为久远，有些地名甚至已不可考证，该地植被亦可能变化7。此外，芒属中的芒和五节芒常常是同域分布，且两者在形态上较为相似，仅依靠标本很容易混淆。所以，对贵州分布较广的芒和五节芒，通过群体采样，进行资源本底普查是非常必要的。 2 材料与方法 此次调查主要普查了贵州省芒和五节芒的资源本底，并对邻近的滇、川、渝、湘等省市进行了少量调查。调查是在群体的基础上进行，以县级行政区为单位，选取芒和五节芒分布的地点，在群体内随机采样。采样时，群体中心位置使用 GPS 定位，
4、记录该地点的经纬度和海拔等，群体内采样个体间至少间隔 20 m，如个体生长较为繁茂，可适当增加采样距离。其中，为调查海拔、生境等因素对芒分布的影响，还调查了习水县、汇川区和梵净山自然保护区不同海拔的群体。 为分析环境因素与芒和五节芒在分布、花期和株高等特征之间的关系，初步观测了这些群体在花期、光照强度、株高、土壤等指标上的差异。 3 结果与分析 33.1 芒和五节芒的分布 项目经过 3 年以上的野外调查和采样，取样范围包括了贵州 72 个县市区，覆盖了贵州大部分地区（图 1） 。此外，还包括了重庆北培区、湖南湘西州、张家界市和怀化市，云南曲靖市和昭通市，四川乐山市等地区，见图 1，部分地点未显
5、示。 注：其中所示虚线区为五节芒和芒重叠分布区，所示阴影区没有芒和五节芒分布，其余区域为芒的广布区； 表示大范围调查时芒的采样点， 表示该点同时有芒和五节芒的分布， 表示没有在该地区发现芒和五节芒的分布 图 1 贵州芒和五节芒的分布 芒是贵州常见的禾本科植物，为广布性物种。除了在海拔较高的威宁和赫章两县没有发现它的分布外，其他 70 个县市区均采集到了芒。但是，不同群体中芒的分布密度有明显差别。其中，贵州西部地区芒的分布要低于东部地区，特别是关岭和盘县，其分布密度极低，在 35 km的范围内仅有零星个体分布。经过再三努力，在关岭和盘县这两个地点仅各采到 78 个样。在其它地点，由于芒多呈成片连
6、续分布，因此采样较为容易，每个群体至少采样 20 个。最终，此次调查共采集 90 个芒的群体，其中贵州 82 个，湖南 3 个，云南 2 个，四川 2 个，重庆 1 个。 根据中国数字标本馆记载，五节芒在贵州应该有大范围分布。但根据调查，五节芒在大部分地点并没有分布。它仅在黔东南清水江中游的黄平、凯里、雷山、台江和剑河等 5 县市较为常见，呈集中分布式样，在毗邻县市会有极少零星分布（图 1） 。五节芒分布的地点，同时会发现4芒的分布。此外，湖南省五节芒的分布较广，但在云南、四川和重庆并没有采到五节芒。此次采样，共采集了五节芒群体 8 个，其中湖南 2 个，贵州 6 个。此外，调查中没有找到其它
7、芒属植物。 2016 年 7 月绿色科技第 13 期 韦若勋，等：贵州省芒和五节芒的分布研究植物与植被 3.2 影响芒和五节芒分布的因素 在贵州，芒和五节芒分布明显不同。芒和五节芒是两种形态相似的近缘种，它们在分布上的不一致很可能受多种生态因子的影响，且这些因素可能还使它们在花期、株高等性状上呈现出多样性9。因此，在群体采样的同时，还调查了芒和五节芒的花期和株高等特征和分布区的海拔、光照强度、土壤等生境因素。 首先，海拔因素对芒和五节芒的分布有明显不同的影响。一般说来，芒分布的海拔范围较广，据Flora of China记载，芒分布于海拔2000 m 以下5。此次调查中，芒采样的最高点位于梵净
8、山剪刀峡的山脊上，海拔约 2200 m，植株矮，零星分布，且海拔 1900 m 以上就很少有芒分布。在海拔较高的黔西北地区，海拔 2000 m 以上的威宁和 1600 m 的赫章没有发现芒；在海拔 1600 m 的大方和 1700 m 的盘县，找到芒的群体也较为困难，但在海拔 1878 m 的钟山区，有芒的自然群体分布。这说明，除海拔影响外，可能还有其他环境因素影响芒的分布，否则不可能在海拔更高的梵净山和钟山找到芒，而在海拔更低的赫章和盘县无分布或稀疏分布。在 1500 m 以下的中低海拔，芒是常见植物，有大面积分布，即使在海拔仅 200 m 的从江，也有芒的分布。 5五节芒的分布区较狭窄，就
9、贵州而言，它的海拔范围在 450850 m间。根据湖南张家界芒和五节芒的分布调查，发现五节芒主要分布于海拔 500 m 左右的中低海拔，芒则在较广的海拔范围内分布。因此，海拔对五节芒的制约要远强于芒。 在光照强度方面，五节芒和芒也表现出显著不同。五节芒是典型的阳生物种，它生长在光照充分、水肥条件良好的山坡或陡崖上，其它生境罕见。芒在这方面的适应性要远强于五节芒，它既可在光照充足的荒坡生长，也可在较为茂密的林下生长。根据赤水市和习水县芒草的生境看，在 300 m 左右的低海拔且气候炎热的地区，芒主要分布在林下或较为茂盛的灌丛中，在向阳的荒坡或草坡上罕见芒的生长。但随海拔升高，芒的生境逐渐多样化，
10、不管在裸地、草地、灌丛还是林下，均能发现芒的分布。然而，随海拔进一步升高，芒在林下分布逐渐减少，其主要生长在荒坡或灌丛中。因此，在光照强度方面，芒有更强的适应性，但这种适应性在一定程度上受海拔的制约。在水肥条件方面，五节芒多生长在水肥条件好的洼地或土层厚的区域。芒对水肥条件的要求不是很高，在贫瘠的土地上即可生长，甚至在一些裸露的石山上也能生长。这说明在水分和土壤方面，芒的适应性比五节芒强。 在花期上，五节芒和芒的花期也有明显差别。五节芒的花期较短，主要集中于 57 月，同一群体或同一植株的五节芒，其开花时间为一致。当 8 月芒始花时，五节芒的种子已从花序脱落。芒的花期可从 7 月下旬延至当年的
11、 11 月，花期长，甚至在同一植株上花陆续开放。但芒的盛花6期主要在 9、10 月间。野外调查还发现，随海拔升高，芒的花期也提前。即山上的芒开花时，山下的芒处于孕穗期；当山下的芒盛开时，山上的芒已谢。由于芒的花期较长，如不是从芒初花时观察，可能会注意不到海拔对芒花期的影响。因此，芒和五节芒的花期错开，且芒花期更长，芒的花期受海拔影响。 在株高方面，同一生境下的五节芒要显著高于芒。一般而言，五节芒生长较整齐，高度多在 3 m 以上。芒不仅比五节芒矮小，且自身多样性也较高，其高度可从不足 1 m 到超过 4 m。芒的生长情况还与光照情况有关，如果在阳坡上，芒一般较为矮小，其植株高度多在 2 m 以
12、下；如果生长在茂盛的林下，其植株可达 3 m 以上。因此，从生长情况看，芒有较强的适应性，从而使其株高具有较高多样性。 4 结论 经过近几年的野外调查和采样，目前对贵州省芒和五节芒的分布有了较为清楚的认识，并对芒和五节芒分布的影响因素进行了初步的分析。首先，在贵州，芒和五节芒分布明显不同。芒在贵州省广布，除在西北高海拔地区罕见外，其它地方常见，且呈连续分布式样。五节芒仅在黔东南清水江中游小范围内分布，且在该区域与芒重叠分布。此前记载的其它芒属植物在调查中没有发现，这需要进一步调查。 其次，芒对环境的适应性要远强于五节芒。海拔对芒和五节芒的分布有不同影响，芒主要生长在海拔 1800 m 以下山区
13、，最高生长上限可达2200 m；五节芒在海拔 850 m 以下生长。此外，海拔对芒的花期有一定7影响，随海拔升高，芒的花期提前。在光照强度上，芒可生长在不同光照的环境中，但随海拔升高，芒将需要更强光照；五节芒主要生长在光照强度较强的阳生环境下。针对不同土壤基质，芒有更强的适应性，可生长在多种基质上；五节芒需要更好的水肥条件。在株高上，芒在株高上呈现较大的变异，五节芒的株高较为一致。此外，五节芒的花期集中于夏季的 57 月，芒的则从 7 月延至当年的 11 月。 根据调查，可以认为芒有良好的适应性，这与此前研究是一致的，也为筛选适应性强的品种提供了丰富的种质资源8，10。五节芒有更高的生物量和较
14、同步的生长周期，因此通过芒和五节芒种间杂交可选育高产和适应能力强的新品种11，12。此外，根据芒的分布及气候条件，贵州大多数地方适于芒的种植和生长9，13。根据现有土地资源，贵州有 1131 万 hm2 荒地可用于芒草种植，即使仅利用其中 45%，其干物质产量可相当于 1.8 亿桶原油发电量14。因此，在贵州发展芒草产业有非常广阔的前景和潜能。 参考文献： 1Clifton-Brown J C，Stampfl P F，Jones M B.Miscanthus biomass production for energy in Europe and its potential contributi
15、on to decreasing fossil fuel carbon emissionsJ.Glob Chang Biol，2004（10）：509518. 2Clifton-Brown J C，Breuer J，Jones M B.Carbon mitigation by the energy crop MiscanthusJ.Glob Chang Biol，2007（13）：22962307. 83Karp A，Shield I.Bioenergy from plants and the sustainable yield challengeJ.New Phytol，2008（179）：
16、1532. 4贾敬敦，马隆龙，蒋丹平，等.生物质能源产业科技创新发展战略M.北京：化学工业出版社，2014：228265. 5Chen S L， Renvoize S A.MiscanthusC.Wu ZY，Raven PH，Hong DY.Flora of China.Beijing：Science Press；St Louis：Missouri Botanical Garden Press，2006（22）：581583. 6陈守良，刘亮，孙必兴.中国植物志M.北京：科学出版社，1997（10）：455. 7贵州植物志编辑委员会.贵州植物志M.成都：四川民族出版社，1988（5）：5685
17、75. 8Yan J，Chen W L，Luo F，et al.Variability and adaptability of Miscanthus species evaluated for energy crop domesticationJ.Glob Change Biol Bioenergy，2012（4）：4960. 9周婧，李巧云，肖亮，等.芒和五节芒在中国的潜在分布J.植物生态学报，2012（36）：504510. 10Farrell A D，Clifton-Brown J C.Genotypic variation in cold tolerance influences th
18、e yield of MiscanthusJ.Ann Appl Biol，2006（149）：337345. 11Sang T，Li J.Molecular genetic basis of the domestication syndrome in cereals.Gupta PK and Varshney RK.Cereal Genomics M.New York：Springer 9Press，2013：319339. 12Chou C H.Miscanthus plants used as an alternative biofuel material：The basic studies on ecology and molecular evolutionJ.Renew Energy，2009（34）：19081912. 13范希峰，左海涛，侯新村，等.芒和荻作为草本能源植物的潜力分析J.中国农学通报，2010（26）：381387. 14王震洪，杨立美，杨成波，等.云贵高原典型陆地生态系统研究M.北京：科学出版社，2011：75117.
