全 文 ：天女木兰的传粉习性及其在不同海拔下的结实情况
王子华 ,徐兴友 ,龙　茹 ,张风娟 ,孟宪东 ,张　波
(河北科技师范学院野生植物资源应用研究所 ,河北昌黎 066600)
摘　要: 为了探索女木兰的濒危机理和引种栽培规律 ,研究了老岭自然保护区天女木兰的传粉习性与不同
海拔高度下的结实情况。结果表明:天女木兰雌雄蕊异熟 ,属于异花传粉植物 ;分布于高海拔与低海拔的天女
木兰 ,其聚合 果的长和宽、有种子的聚合 果的比例显著减小 ,但分布于不同海拔的天女木兰其聚合
果德长与宽之比、结有 1粒种子和结有 2粒种子的聚合 果所占的比例及其二者之比的差异均不显
著 ;随着海拔的升高 ,空瘪率由差异不显著变为显著降低 ,而产籽率则显著增加。
关键词: 天女木兰 ;传粉习性 ;结实情况 ;海拔高度
中图分类号: Q944. 56　　　文献标识码: A　　　文章编号: 1003- 8981( 2009) 03- 0070- 05
Study on Pollination Habits and Fructif ication
of Magnolia sieboldii at Different Altitudes
WANG Zi-hua, XU Xing-you, LONG Ru, ZHANG Feng-juan, MENG Xian-dong, ZHANG Bo
( Resear ch Institute of Wild Plant Resources Application,
Hebei No rmal Univ ersity of Science& Tech no lo gy , Changli 066600, Hebei, China )
Abstract: Po llina tion habits and effec ts of altitude on f ructifica tion o f Magnolia sieboldii w ere
studied in Lao ling na ture reserv e in o rder to explo re th e endangered mechanism and introduction
law. Th e r esults show ed tha t Magnolia sieboldii is cro ss-pollina ted plant with the pistils and
stamens maturing a t different times. The leng th and width of ag g regate fo llicle and the
propo r tion o f ag g regate fo llicle w ith seeds a t higher altitudes w ere lowe r significantly than
low er a ltitudes, while there wa s no differ ence in the ratio o f leng th to width o f ag g rega te
follicle , the r ate o f fo llicle with one seed of the agg rega te fo llicle( I) , the rate of follicle with
tw o seeds o f th e agg regate follicle ( I I) and the ra tio o f I /II at differ ent altitudes. Th e to tal ra te
of sh runken seeds decreased with the r aise o f a ltitude while the r ate of v ig o rous seeds
production inc reased.
Key words: Magnolia sieboldii; pollination habits; fr uctification; altitude
天女木兰 Magnol ia sieboldii K. Koch.是木兰科 Magnoliaceae的落叶小乔木 ,为国家重点保护的珍稀濒危
植物 ,其地理分布范围非常狭窄 ,仅间断分布于安徽、江西、河北、辽宁、吉林等省的个别地区。天女木兰树形优
美 ,树高可达 10 m,叶片雅致 ,花色洁白且芳香浓郁 ,具有很高的观赏价值 ,为园林绿化的重要树种。此外 ,天女
木兰的花叶还可用来提取香料 [ 1] ,其树皮和根皮还具有抗癌功用 [ 2]。
老岭自然保护区分布着以天女木兰为优势种的天然群落 [3 ] ,多生于乱石滩的石缝中 ,分布面积小且呈星散
状 ,群落中天女木兰的幼苗和幼树稀少 ,属于衰退型种群。天女木兰的种子空瘪率很高 ,小孢子发育过程中存在
着异常现象 ,但这不是造成其濒危的主要原因 [4 ]。天女木兰的花粉量很大 ,培养条件下萌发率较高 ,室温条件下
容易丧失活力 [5 ] ,授粉习性才是制约其种子形成发育的重要因素。文中研究了老岭自然保护区天女木兰的传粉
经济林研究　 2009, 27( 3): 70-74
Nonwood　 Forest　Research 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
收稿日期: 2009-03-10
基金项目: 河北省科技攻关计划项目“老岭自然保护区天女木兰致濒机理及引种研究” ( 3220206) ,河北科技师范学院博士基金资助项目。
作者简介: 王子华 ( 1969- ) ,男 ,蒙古族 ,河北丰宁人。 副教授 ,博士 ,主要从事观赏植物抗盐机理与应用的研究。
E-mail: w ang zih ua@ sohu. com。
通讯作者: 徐兴友 ( 1964- ) ,男 ,河北青龙人。 教授 ,博士 ,主要从事野生植物资源保护与应用的研究。
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1003 -8981. 2009. 03. 020
习性及其在不同海拔高度下的结实情况 ,旨在为探讨该物种的濒危机制与保护对策提供理论依据。
1　材料与方法
1. 1　材　料
2007年 5月下旬 ,以沙窟子 (海拔 830 m )的天女木兰为试材进行传粉习性试验 ; 2007年 9月下旬 ,分别于不
同海拔高度的天女木兰生长地采集果实 ,调查其结实情况 ,同时记录了天女木兰生长点的环境条件 ,调查地的
基本情况如表 1。采用手持 GPS仪测定海拔高度 ,用经纬仪测定林地坡度。
表 1　调查到的天女木兰生长地的基本情况
Table 1　 The base condition of sampling site of Magnolia siebold ii s seed
采种地点
Sampling site
海拔高度
Altitude /m
坡向
Slope di rection
坡位
Slope positi on
坡度
Slope gradien t
南天 Nantian 580 北偏西 34° 中上坡 35°
沙窟子 Sh akuzi 830 北坡 中上坡 32°
天女木兰园 Garden of Magnol ia sieboldi i 1 200 北偏西 15° 中上坡 17°
五人岭 Wurenling 1 260 南坡 中上坡 20°
王母峰 Wang mufeng 1 300 北坡 中上坡 30°
1. 2　方　法
在沙窟子随机选取了 2株生长健壮的天女木兰 ,首先观察其花蕾期、初花期和盛花期的雄蕊花药开裂情况
与雌蕊颜色的变化情况 ,再从每株的东、西、南、北 4个方位各随机选取花蕾期的花 10朵 ,将每个方位的 5朵花
的花瓣摘掉后套袋 ,即为自交处理 ,再将另外的 5朵花去除雄蕊 ,作为异花授粉处理。 2007年 9月下旬 ,调查各
处理花朵的结实情况。
在不同海拔的每个采样点随机选取 2株天女木兰 ,从东、西、南、北 4个方位各随机摘取成熟而未开裂的天
女木兰聚合 果 25个 ,每个样地共计 200个 (南天的天女木兰果实实际采集了 100个 ) ,用游标卡尺分别测量
每个聚合 果的长与宽 ,然后将每个 果掰开 ,分别统计其中结实的 果数和不结实的 果数 ,在
结实的 果中 ,分别统计结有 2粒种子和 1粒种子的聚合 果的个数 ,计算聚合 果中无种子与有无种
子的 果的百分数及其比值 ,结有 1粒种子与结有 2粒种子的 果的百分数及其比值 ;用水漂法统计聚合
果中的饱满度与空瘪种子数 [6 ] ,计算空瘪率和每个聚合 果的产籽率 [7 ] ,用 DPS统计分析各项指标。
2　结果与分析
2. 1　天女木兰的传粉习性
不同花期天女木兰的花朵形状如图 1所示。观察发现:花蕾期 ,雄蕊紧紧围绕柱状花托生长 ,离心皮雌蕊的
柱头呈乳白色 ;初花期 ,花瓣微微张开 ,雄蕊排列开始松散 ,但花药没有开裂 ,离心皮雌蕊的柱头开始变褐 ;盛花
期 ,花瓣完全张开 ,雄蕊排列相当松散 ,花药完全开裂 ,花粉已经散出 ,离心皮雌蕊的柱头成为褐色。因此 ,选择
花蕾期的花朵用作传粉习性试验 ,套袋处理不能结果 ,而去雄处理则能正常结果 ,这说明天女木兰是一种异花
传粉植物 ,自花授粉不育 (如图 2所示 )。
图 1　不同花期的雌雄蕊
Fig. 1　 The stamens and pistils at diff erent blooming stages
71第 3期 王子华等 :天女木兰的传粉习性及其在不同海拔下的结实情况
图 2　不同处理的结果情况
Fig. 2　 The case of f ruiting with dif ferent treatments
2. 2　不同海拔高度下的结实情况
2. 2. 1　海拔高度与果实大小
不同海拔高度下天女木兰果实的大小与方差分析结果如表 2。从表 2中可以看出 ,生长于海拔 1 300 m的王
母峰的天女木兰其聚合 果的长和宽显著低于其他 4个低海拔生长点的天女木兰 ,生长于海拔 580～
1 260 m的 4个生长点的天女木兰其聚合 果的长与宽之间的差异不明显 ;而 5个生长点所有天女木兰聚合
果的长与宽的比值没有明显的差异 ,这说明聚合 果的形状比较保守 ,与生长地的海拔高度无关。
表 2　不同海拔高度下天女木兰果实的大小及其方差分析结果
Table 2　 The fruit size of Magnolia siboldii growing at dif ferent elevation
采种地点
Sampling site
海拔高度
Altitude /m
果长
Length /cm
果宽
Width /cm
果长与果宽的比值
Ratio of length to width
南天 Nantian 580 4. 7 a A 2. 2 aA 2. 13 aA
沙窟子 Sh akuzi 830 4. 5 aAB 2. 2 aA 2. 15 aA
天女木兰园 Garden of Magnolia sieboldi i 1 200 4. 5 aAB 2. 1 abAB 2. 11 aA
五人岭 Wurenling 1 260 4. 3 aAB 2. 2 aA 2. 08 aA
王母峰 Wang mufeng 1 300 3. 9 bB 1. 9 bB 2. 02 aA
2. 2. 2　海拔高度与有无种子的 果的比例
不同海拔高度下天女木兰聚合 果中有无种子 果的比例及其方差分析结果见表 3。由表 3可知 ,聚
合 果中无种子与有种子的 果的比例及二者的比值 ,除生长于最低海拔的南天 ( 580 m )和最高海拔的
王母峰的天女木兰之间的差异显著之外 ,其余 3个生长点彼此之间的差异均不显著。
表 3　不同海拔高度下天女木兰聚合 果中有无种子 果的比例及其方差分析结果
Table 3　 The proportion of follicle with seeds and without seed of Magnolia siboldii growing
at dif ferent elevation
采种地点
Sam pling si te
海拔高度
Alti tude
/m
聚合 果中无种子
果所占的百分比
Percen tage of aggregate
follicle w ithou t seeds /%
聚合 果中有种子
果所占的百分比
Percentage of agg regate
follicle w ith seeds /%
无种子 果与有种子
果的比值
Ratio of aggregate follicle
wi th out s eed s to agg regate
fol licle wi th s eeds
南天 Nantian 580 11. 4 bA 88. 6 aA 0. 2 bA
沙窟子 Shakuzi 830 20. 5 abA 79. 5 abA 0. 3 abA
天女木兰园
Garden of Magnolia sieboldi i
1 200 19. 9 abA 80. 1 abA 0. 3 abA
五人岭 Wurenling 1 260 22. 4 abA 77. 6 abA 0. 3 abA
王母峰 Wangmufeng 1 300 26. 4 a A 73. 6 bA 0. 5 a A
2. 2. 3　海拔高度与结有 1粒和 2粒种子的聚合 果的比例
不同海拔高度下天女木兰聚合 果中结有 1粒种子和结有 2粒种子的 果的比例及其方差分析结果
72 经　　济　　林　　研　　究 第 27卷　
见表 4。由表 4可知 ,聚合 果中结有 1粒种子、结有 2粒种子的 果的比例及二者的比值 , 5个生长点之
间的差异均不显著。
表 4　不同海拔高度下天女木兰聚合 果中结有 1粒种子和 2粒种子的 果的比例及其方差分析结果
Table 4　 The proportion of follicle with one seed and two seeds of Magnolia siboldii growing at dif ferent elevation
采种地点
Sam pling si te
海拔高度
Alt itude
/m
结有 1粒种子的聚合
果所占的百分比
Percen tage of follicle
wi th on e seed of the
agg regate folli cle /%
结有 2粒种子的聚合
果所占的百分比
Percentage of folli cle
w ith tw o seeds of th e
agg regate folli cle /%
结有 1粒种子与 2粒种子的
聚合 果的比值
Ratio of fol licle
wi th one s eed to th e
follicle w ith tw o seed s
南天 Nantian 580 29. 4 aA 70. 6 aA 0. 4 a A
沙窟子 Shakuzi 830 40. 6 aA 59. 4 aA 0. 8 a A
天女木兰园
Garden of Magnolia sieboldi i
1 200 32. 6 aA 67. 4 aA 0. 6 a A
五人岭 Wurenling 1 260 30. 5 aA 69. 5 aA 0. 6 a A
王母峰 Wangmufeng 1 300 42. 0 aA 58. 0 aA 0. 9 a A
2. 2. 4　海拔高度与种子的空瘪率
不同海拔高度下天女木兰种子的空瘪率及其方差分析结果见表 5。由表 5可知 , 果中结有 2粒种子的
空瘪率 ,在低海拔的南天、沙窟子和天女木兰园 3个生长点之间及在高海拔的五人岭和王母峰 2个生长点之间
的差异不显著 ,而前 3个生长点和后 2个生长点的相互之间的差异极显著 ; 果中结有 1粒种子的空瘪率 ,海
拔 1 200 m的天女木兰园生长点与其余 4个生长点之间的差异极显著 ,高海拔的五人岭和王母峰之间及低海拔
的南天与沙窟子之间的差异不显著 ,但前 2个生长点与后 2个生长点相互之间的差异显著 ;总的空瘪率 ,在低海
拔的 3个生长点之间的差异不显著 ,高海拔的 2个生长点之间的差异极显著 ,而低海拔的 3个生长点与高海拔
的 2个生长点的相互之间的差异极显著。
表 5　不同海拔高度下天女木兰种子的空瘪率及其方差分析结果
Table 5　 The rate of shrunken seeds of Magnolia sieboldii growing at dif ferent elevation
采种地点
Sam pling si te
海拔高度
Alti tud e /m
结有 2粒种子的 果的空瘪率
Percentag e of sh runken
seeds of fol licle
wi th tw o seed s /%
结有 1粒种子的 果的空瘪率
Percen tage of sh runk en
seeds of follicle
w ith one seed /%
总空瘪率
Total Percentage
of sh runken
seeds /%
南天 Nantian 580 90 a A 87. 5 bB 89. 3 a A
沙窟子 Shakuzi 830 88. 3 a A 89. 8 bB 88. 9 a A
天女木兰园
Garden of Magnolia sieboldi i
1 200 89. 8 a A 97. 1 aA 91. 0 a A
五人岭 Wurenling 1 260 75 bB 83. 3 cBC 76. 0 bB
王母峰 Wangmufeng 1 300 43. 8 bB 84. 4 cBC 52. 3 cC
表 6　不同海拔高度下天女木兰果实的产籽率
及其方差分析结果
Table 6　 The rate of vigorous seeds product ion of Magnolia
sieboldii growing at dif ferent elevation
采种地点
Sampling si te
海拔高度
Alti tude /m
产籽率
Percen tage of vigorous
seeds prod uct ion /%
南天 Nan tian 580 4. 5 cC
沙窟子 Shaku zi 830 3. 2 cC
天女木兰园
Garden of Magnol ia sieboldi i
1 200 2. 7 cC
五人岭 Wurenling 1 260 10. 5 bB
王母峰 Wangmufeng 1 300 19. 6 aA
2. 2. 5　海拔高度与产籽率
不同海拔高度下天女木兰果实的产籽率及
其方差分析结果见表 6。 从表 6中可以看出 ,王
母峰的天女木兰的产籽率最高 ,仅有 19. 6% ,却
显著高于其他较低海拔生长点的天女木兰 ;随
着海拔的降低 ,天女木兰的产籽率也降低 ,但生
长于海拔 580～ 1 200 m之间的差异不显著。
3　结论与讨论
木兰科植物是一种古老的植物 ,被公认为有
花有果植物的先驱 [8, 9 ]。 植物的授粉方式影响着
植物的进化。 天女木兰雌雄蕊异熟 ,属于异花传
粉植物 ,自花授粉不育 ,传粉后离心皮雌蕊的柱头由乳白色变为褐色。 于小丽等人 [10 ]在研究黄山小花木兰
73第 3期 王子华等 :天女木兰的传粉习性及其在不同海拔下的结实情况
Magnol ia siboldii中也得到了同样的结果 ,这和其它木兰科植物一致。虽然雌雄异熟增加了异花授粉的机会 ,但
是 ,天女木兰多生于乱石滩的石缝中 ,分布面积小且星散状 ,产籽率低 ,致使群落中天女木兰的幼苗和幼树稀少 ,
造成了天女木兰的濒危。
果实和种子是种群延续的重要器官 ,它们在强大的选择压力下表现出很强的适应性 [11 ]。 在老岭自然保护
区 ,天女木兰从海拔 580 m到 1 300 m呈间断式分布 ,只有分布在最高海拔 1 300 m的王母峰的天女木兰其聚合
果的长和宽明显减小 ,但 5个分布点的天女木兰聚合 果的长与宽之比的差异却不明显 ,这说明天女
木兰的聚合果的形状比较保守 ,受环境因子的影响较小。 聚合 果中无种子与有种子的 果的比例及二
者的比值 ,除最低海拔的南天和最高海拔的王母峰生长点的天女木兰之间的差异显著之外 ,其余 3个生长点彼
此之间的差异不显著。聚合 果中结有 1粒种子与结有 2粒种子的 果的比例及二者的比值 , 5个生长点
之间的差异均不显著。空瘪率和产籽率 ,在海拔 1 200 m以下的 3个分布点中无明显差异 ,随着海拔的升高 ,其
空瘪率显著降低 ,至最高分布点 1 300 m的王母峰达到了最低值 ( 52. 3% ) ,而其产籽率却显著增加 ,至最高分
布点 1 300 m的王母峰达到了最高值 ( 19. 6% )。 海拔升高 ,温度下降 ,光照强但光照时间短 ,植物的生育期缩
短。相对于低海拔而言 ,王母峰的天女木兰其生育期明显缩短 ,其植株结果量明显减少 ,而产籽率却提高了 ,这
说明天女木兰在严酷的生长条件下能够调整其生长策略 ,保证其健康种子的生产。这一点在秦岭冷杉上也得到
了证实 ,秦岭冷杉球果和种子形态特征与海拔高度显著相关 [ 12]。
综上所述 ,天女木兰的果实形状比较保守 ,受海拔高度的影响不大 ,随着海拔升高 ,虽然产籽率高 ,但由于
结实量低而无法获得大量的种子 ,因此采集种子宜在海拔较低处进行。
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[本文编校:伍敏涛 ]
74 经　　济　　林　　研　　究 第 27卷