目前,我国荒漠化面积达130.8万km2,占国土面积的18.2%,沙漠化引起的环境问题一直困扰着人类,但同时沙漠中也蕴含着丰富的且特殊的自然资源,对沙漠资源的有一个清晰的认识,是当下重要任务之一。乌兰布和沙漠植物资源较为丰富,且包含一些其他地区不具有的特殊植物种,而植物果实的潜在价值更是十分巨大,在日常生活中起着无可替代的作用,包括药用、工业用、饲用等价值,该研究主要对乌兰布和沙漠被子植物的分布现状及其果实类型进行统计分析,为以后对乌兰布和沙漠被子植物资源的研究分析奠定基础。

1、材料与方法

1.1研究区概况

乌兰布和沙漠是我国的八大沙漠之一,总面积约有1300km2,主要位于内蒙古西部的阿拉善盟和巴彦淖尔盟境内[1,2,3,4],东面与黄河相邻,向南延伸至贺兰山山脉,乌兰布和沙漠气候极为干旱,年最大降水量和最小降水量差距大,乌兰布和沙漠土壤类型较多,主要有风沙土、草甸土等类型[5,6,7]。

1.2研究方法

以乌兰布和沙漠为研究区,为全面了解乌兰布和沙漠区植物分布及生境条件,采用10km×10km公里网格,将研究区的植物群落进行系统化;根据1∶100万中国植被图及区域群落记载资料,对比MODIS250m×250m数据集和《中国植被分布图》,对研究区的主要植物群落进行调查点系统布设,保证研究区内任意一种重要自然群落类型都能得到调查;进行精查的包括研究区的特有种、地带性、珍稀濒危用及有特殊用途及重要经济价值的群落,分析研究区内被子植物果实类型,在野外初步记录植物体形态特征,采取标本,内业通过查阅植物志等文献,对植物标本进行鉴定,生成乌兰布和沙漠被子植物名录,进一步分析乌兰布和沙漠被子植物果实类型。

1.3数据分析

试验数据利用OfficeExcel和SPSS22软件进行统计分析。

2、结果与分析

2.1乌兰布和沙漠种子植物科、属、种分析

由表1可知,乌兰布和沙漠有被子植物51科179属331种。被子植物中以双子叶植物占主要优势,包括42科145属277种,占总种数的83.69%,单子叶植物9科34属54种,占总种数的16.31%。

表1乌兰布和沙漠被子植物类群统计表

从表2可以看出,乌兰布和沙漠被子植物中仅含1属的科有24科,占总科数的47.06%,含属最多的科为菊科(Compositae),共25属,占总属数的13.97%;其次为禾本科(Gramineae)21属,占总属数的11.73%;藜科(Chenopodiaceae)18属,占总属数的10.06%;十字花科(Cruciferae)12属,占总属数的6.70%;豆科(Leguminosae)10属,占总属数的5.59%;唇形科(Labiatae)7属,占总属数的3.91%;这几科所含植物属数占据总属数的50%以上。

乌兰布和沙漠被子植物中含种数最多的科是藜科和菊科,各有46种,合计占总种数的27.79%;其次为禾本科、豆科、十字花科,它们分别有34、28、20种,分别占乌兰布和沙漠植物总种数的10.27%、8.46%、6.04%,这几个科的植物种数占总种数的50%以上。

2.2乌兰布和沙漠植物果实类型特征

通过野外样点调查和查阅《中国沙漠植物志》[8]、《内蒙古植物志》[9]得知乌兰布和沙漠被子植物331种(含15个变种)中,果实类型包括颖果、角果、荚果、蒴果、瘦果、翅果、双悬果、坚果、浆果、核果、蓇葖果、胞果共12种类型。

在植物研究过程中,根据果实的形态结构,可将果实分为聚合果、聚花果和单果三大类。一朵花中有多数单雌蕊,每一个雌蕊形成一个单果集生在膨大的花托上,叫作聚合果。根据单果的种类又可分为聚合瘦果、聚合蓇葖果和聚合核果[10,11,12,13,14,15,16]。

根据植物果实成熟时的果皮性质不同,分为干果和肉果,根据干果成熟以后果皮是否开裂,又分为闭果和裂果[17,18,19,20]。从图1可以看出,乌兰布和沙漠分布的337种植物的果实中干果占据绝对优势,占总比例的94.96%,其中裂果占41.08%,闭果占53.88%,而肉果仅占总比例的5.04%。

由图2可知,乌兰布和沙漠果实类型为干果的植物中果实类型为瘦果的植物最多,种数为80种,占总种数百分比为24.17%,其次是果实类型为蒴果的植物共65种,占总种数的19.64%,果实类型为胞果的植物共47种,占总种数的14.20%,果实类型为颖果的植物共37种,占总种数的11.18%,果实类型为荚果的植物共28种,占总种数的8.46%,果实类型为角果的植物共22种,占总种数的6.65%,果实类型为坚果的植物共16种,占总种数的4.83%,果实类型为浆果的植物共12种,占总种数的3.63%,双悬果、核果、翅果种类相对较少,分别有6种、5种、3种,所占比例分别为1.18%、1.51%、0.91%。

表2乌兰布和沙漠被子植物科、属、种统计

图1乌兰布和沙漠种子植物果实大类比例

图2乌兰布和沙漠植物种果实类型分析

2.3乌兰布和沙漠植物不同果实类型分布特征

2.3.1瘦果植物种类分析

瘦果形态较小,属于闭果,果皮坚硬干燥,每个果中含1粒种子,果皮与种皮仅有一处相连,易分离。

表3表明,乌兰布和沙漠果实类型为瘦果的植物共80种,隶属于7科37属,其中所含种数最多的是菊科,共25属45种,占总的果实类型为瘦果的植物种的56.25%,其次为毛茛科、蓼科、蔷薇科、荨麻科,分别有4属15种、4属9种、1属7种和1属2种,所占比例分别为18.75%、11.25%、8.75%和2.50%。仅含1属1种为茄科和桑科,合计所占2.50%。

2.3.2蒴果植物种类分析

蒴果是裂果的一种类型,子房一室或多室,果中含有多粒种子,成熟时裂开的方式多种。由图3可知,乌兰布和沙漠果实类型为蒴果的植物有25科39属69种,含种最多的科为杨柳科,共2属8种,占果实类型为蒴果的植物种总数的12.31%,其次为石竹科、蒺藜科、旋花科所含种数数分别为5属7种、4属6种、3属5种,占果实类型为蒴果的植物种总数的10.77%、9.23%、7.69%,其中含1属1种的科较多,包括眼子菜科、马齿苋科、大戟科、罂粟科、锦葵科、胡颓子科、龙胆科、茄科、紫葳科、狸藻科、茜草科,合计含种量占果实类型为蒴果的植物总种数的15.94%。含1属2种的科有水麦冬科水麦冬属的海韭菜(和水麦冬、百合科葱属的碱葱和沙葱、鸢尾科鸢尾属的马蔺和细叶鸢尾、车前科车前属的车前和平车前,合计含种量占果实类型为蒴果的植物总种数的12.32%。含2属3种的科有报春花科、列当科、玄参科,合计含种量占果实类型为蒴果植物总种数的13.86%。

表3乌兰布和沙漠瘦果类型植物分析

图3乌兰布和沙漠蒴果类型植物分析

图4乌兰布和沙漠坚果类型植物分析

2.4坚果植物种类分析

坚果是闭果的一个分类,果皮坚硬,内含1粒或者多粒种子。从图4可以看出,乌兰布和沙漠果实类型为坚果的植物有5科11属16种,其中果实类型为坚果的植物中唇形科所含植物种数最多,有7属8种,占总种数的50%,其次为香蒲科2属3种,占果实类型为坚果植物总种数的18.75%,紫草科有1属3种,分别为狼紫草属的狼紫草、假紫草属的假紫草和灰假紫草,合计含种数占果实类型为坚果植物总种数的18.75%,还有眼子菜科眼子菜属的小眼子菜和锁阳科锁阳属的锁阳,分别占果实类型为坚果植物总种数的6.25%。

2.5胞果、蓇葖果和双悬果植物种类分析

胞果又称囊果,是闭果的一种类型,由合生心皮形成的一类果实,具一枚种子。蓇葖果是裂果的一种类型,果形多样,果皮较厚,果室内含种子1粒或多粒。双悬果,是闭果的一种类型,伞形科植物特有的果实,成熟时分裂为2个分果。由图5可知,乌兰布和沙漠果实类型为胞果的植物有2科19属47种,果实类型为胞果的植物中藜科所含植物种数最多,有18属46种,占果实类型为胞果的植物总种数的97.89%,另一科为苋科苋属的反枝苋,占果实类型为胞果的植物总种数的2.13%。

图5乌兰布和沙漠胞果、蓇葖果和

双悬果类型植物分析

乌兰布和沙漠果实类型为蓇葖果的植物有3科7属11种,按植物种数进行分析,其中果实类型为蓇葖果的植物中萝藦科所含植物种数最多,有2属5种,占果实类型为蓇葖果植物总种数的45.45%,另一科为夹竹桃科2属3种,分别为罗布麻属的罗布麻、白麻属的白麻和大花白麻,占果实类型为蓇葖果植物总种数的27.27%;毛茛科有3属3种,分别为驴蹄草属的驴蹄草、蓝堇草属的蓝堇草和耧斗菜属的耧斗菜,占果实类型为蓇葖果植物总种数的27.27%。

乌兰布和沙漠果实类型为双悬果的植物有3科6属6种,按植物种数进行分析,其中果实类型为双悬果的植物中伞形科所含植物种数最多,有4属4种,包括茴香属的茴香、柴胡属的北柴胡、阿魏属的硬阿魏和西凤芹属的内蒙古西凤芹,占果实类型为双悬果植物总种数的66.67%,其次为蒺藜科蒺藜属的蒺藜和锦葵科锦葵属的北锦葵,分别占果实类型为双悬果植物总种数的16.67%。

2.6其它果实类型植物种类分析

在乌兰布和沙漠中,其它果实类型包括角果、翅果和颖果。其中角果类型仅存在于十字花科植物中、颖果类型仅存在于禾本科植物中、翅果类型仅存在于榆科植物中。颖果具1室1粒种子,但果皮和种皮完全愈合而不能分离;角果由上位隔子房2心皮合生所形成,有假膜,成熟时沿假隔膜自下而生的开裂;翅果为瘦果状,果皮向外延伸成翅。

由图6可知,乌兰布和沙漠地区果实类型为角果的植物共有9属16种,均为十字花科的植物种,占乌兰布和沙漠所有植物种的4.83%;果实类型为翅果的植物有榆科榆属的灰榆、榆和蒙古黄榆,占乌兰布和沙漠所有植物种的0.91%;乌兰布和沙漠植物果实类型为颖果的植物共23属37种,均为禾本科植物种,占乌兰布和沙漠所有植物种的11.18%。

图6其它果实类型植物分析

2.7乌兰布和沙漠植物果实可利用价值分析

2.7.1乌兰布和沙漠植物果实利用类型

植物是生命的主要形态之一,最早产生于距今约25亿年前,如今,随着科学技术的发展,人类对植物的认识了解越来越深,加强对植物资源的开发利用,是当下需要重视的问题之一。从古至今,人类对植物的开发利用从未停止,充分体现在药用、食用、饲用、工业用料等各个方面[21,22,23]。

乌兰布和沙漠野生植物资源较为丰富,被子植物有331种,其中176种被子植物果实具有开发利用价值,隶属于42科110属,占乌兰布和沙漠被子植物的53.17%,剩余155种植物的果实暂未发现其利用价值,合计占乌兰布和沙漠被子植物总数的46.83%。

图7乌兰布和沙漠被子植物果实资源利用价值分析

从图7可以看出,乌兰布和沙漠被子植物果实利用价值主要体现在药用、食用、饲用3个方面,其中具有药用价值的植物共有141种,包括萝藦科鹅绒藤属的地稍瓜、唇形科益母草属的益母草和茄科枸杞属的宁夏枸杞等,占乌兰布和沙漠被子植物总数的38.21%;其次为果实具有饲用价值的植物,共有52种,主要存在于豆科及禾本科植物中,因为豆科和禾本科植物果实大部分含有粗蛋白、淀粉等膳食纤维,牛羊等喜食,占乌兰布和沙漠被子植物总数的15.71%;果实具有食用价值的植物有21种,包括马齿苋科马齿苋属的马齿苋、藜科沙蓬属的沙蓬等,占乌兰布和沙漠被子植物种数的6.34%。剩余155种植物果实的开发利用价值暂未发现,但其中大部分植物的根、茎、叶种子等其它器官有很高的开发利用价值,豆科沙冬青属的沙冬青的叶和茎可作药用,主治冻伤,茄科曼陀罗属的曼陀罗其花、种子、叶均可入药,主要用来镇痛,占乌兰布和沙漠被子植物种数的46.83%。

2.7.2乌兰布和沙漠不同果实类型可利用价值分析

乌兰布和沙漠被子植物可利用资源较为丰富。由图8可知,乌兰布和沙漠植物果实具药用价值的类型以具瘦果、蒴果和颖果的植物为主,其中果实类型为瘦果的植物共37种,占果实具药用价值植物的26.24%,果实类型为蒴果的植物共30种,占果实具药用价值植物的21.28%,果实类型为颖果的植物有16种,占果实具药用价值植物的11.35%,其它果实类型包括荚果、角果、胞果、浆果、坚果、蓇葖果、核果和双悬果,合计58种,占果实具药用价值植物的41.13%,依数量多少排序:瘦果(37)>蒴果(30)>颖果(16)>荚果(15)>角果(12)>胞果(8)>浆果(6)>坚果(5)>蓇葖果(4)>核果(4)>双悬果(4);乌兰布和沙漠植物果实具饲用价值的类型以具颖果、荚果的植物为主,其中果实类型为颖果的植物有26种,占果实具饲用价值植物的50%,果实类型为荚果的植物有12种,占果实具饲用价值植物的23.08%,其它果实类型包括蒴果、胞果、核果、双悬果、坚果和瘦果,依数量多少排序:颖果(26)>荚果(12)>蒴果(5)>胞果(3)>核果(2)>双悬果(2)>坚果(1)>瘦果(1);乌兰布和沙漠植物果实具食用价值的类型以具蒴果、翅果和核果的植物为主,其中果实类型为蒴果的植物有6种,占果实具食用价值植物的28.57%,果实类型为翅果的植物有3种,占果实具食用价值植物的14.29%,果实类型为核果的植物有3种,占果实具食用价值植物的14.29%,其它果实类型包括胞果、角果、颖果、双悬果、蓇葖果和坚果,依数量多少排序:蒴果(6)>翅果(3)>核果(3)>胞果(2)>角果(2)>颖果(2)>双悬果(1)>蓇葖果(1)>坚果(1)。

图8乌兰布和沙漠被子植物果实利用类型分析

3、讨论与结论

乌兰布和沙漠植物果实类型包括12种类型,其中以瘦果、蒴果、胞果为主要果实类型,而陈学林等[24]在对白水江自然保护区植物果实类型调查分析中发现,白水江自然保护区共有22种类型果实类型,其主要果实类型与乌兰布和沙漠相似,都以瘦果、蒴果数量最多。但白水江自然保护区核果类植物较多,而存在差异的原因可能是白水江自然保护区位于亚热带和暖温带的过渡带,气候条件较乌兰布和沙漠优越,更适合果实类型为肉果的植物的生长发育。王国宏等[25]对甘肃省木本植物果实类型调查分析中发现,甘肃省木本植物果实类型包括球果、荚果、蒴果、瘦果、翅果、坚果、浆果、梨果、核果、蓇葖果、颖果、胞果等共计12种类型,与乌兰布和沙漠植物所包含的果实类型相似度极高,但在白水江自然保护区木本植物以蒴果、浆果和核果3种果实类型占主要优势,而在乌兰布和沙漠植物以蒴果、瘦果和胞果果实类型占主要优势,造成这一差异的主要原因便是所调查的植物生活型不同。王国宏等[25]仅对白水江自然保护区的木本植物进行了调查研究,而该研究对乌兰布和沙漠所有植物,包括木本植物和草本植物都进行了调查分析;次要原因便是水分与气候条件的差异,白水江自然保护区的年降水量远远大于乌兰布和沙漠的降水量,更适合浆果类和核果类植物生长繁殖,而乌兰布和沙漠气候较干旱,更适合瘦果、胞果类需水量小的植物生长繁殖。在李娟等[26]对都江堰亚热带森林常见木本植物的调查研究中发现,都江堰亚热带森林常见木本植物共有42种,隶属于24科36属,其中以壳斗科、樟科和蔷薇科占主要优势,果实类型共包括10种,包括球果、蓇葖果、核果、浆果、蒴果、坚果、梨果、翅果、蔷薇果和瘦果,其中以核果、坚果和球果所占比例最多,与乌兰布和沙漠植物果实类型有很大相似性,但由于气候条件和地理条件的差异及所调查植物生活型的不同,两地植物主要的果实类型并不相同。

该研究对乌兰布和沙漠被子植物的果实类型进行了初步探究,乌兰布和沙漠共有被子植物51科179属331种,被子植物中单子叶植物54种,隶属于9科34种,双子叶植物277种,隶属于42科145属,其中菊科和藜科植物种数最多。

乌兰布和沙漠被子植物果实类型有12种,包括颖果、角果、荚果、蒴果、瘦果、翅果、双悬果、坚果、浆果、核果、蓇葖果、胞果。其中瘦果数量最多,种数为80种,占乌兰布和沙漠所有植物种的23.17%,果实为瘦果的植物中又以菊科植物所占比例最高,含45种,占乌兰布和沙漠果实类型为瘦果的植物种的13.60%;果实类型是蒴果的植物种有65种,占乌兰布和沙漠所有被子植物种的19.64%,果实为蒴果的植物中又以杨柳科植物所占比例最高,占乌兰布和沙漠果实类型为蒴果的植物种的13.60%;其它植物果实类型包括胞果、颖果、荚果、角果、坚果、浆果、蓇葖果、双悬果、核果和翅果,植物种分别有47种、37种、28种、22种、16种、12种、11种、6种、5种、3种,分别占乌兰布和沙漠总植物种数的14.20%、11.18%、8.50%、6.65%、4.83%、3.63%、3.32%、1.18%、1.51%、0.91%,依植物种果实类型数量多少排序:瘦果>蒴果>胞果>颖果>荚果>角果>坚果>浆果>蓇葖果>双悬果>核果>翅果。

乌兰布和沙漠植物资源丰富,植物果实具有很高的开发利用价值,主要包括药用、饲用、食用、经济等方面,其中果实具有药用价值的植物有141种,占乌兰布和沙漠被子植物种数的42.60%,其中主要以果实类型为瘦果的植物种类为主,具饲用价值的有52种,占乌兰布和沙漠被子植物种数的15.71%,其中主要以果实类型为颖果的植物种类为主,具食用价值的有21种,占乌兰布和沙漠被子植物种数的6.34%,其中主要以果实类型为蒴果的植物种类为主。

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基金:科技基础资源调查资助项目(2017FY100204).