全 文 :第29卷 第3期 经 济 林 研 究 Vol.29 No.3
2011年9月 Nonwood Forest Research Sep.2011
野生东北百合种群的生境与物候学特征
韩立群,张彦妮,王晓丽,刘 杰,周蕴薇
(东北林业大学 园林学院,黑龙江 哈尔滨150040)
摘 要: 为给引种栽培野生东北百合提供参考依据,对其种群结构、生境及物候学特征进行了调查研究。结果
表明:东北百合于4月下旬出苗,10月上旬果实成熟,展叶期到花期是其重要的观赏时期;东北百合按其生长发育
状况可分3种类型,即可正常开花结果型、只长轮叶而不抽生花茎型和只长基生叶型;展叶后期至子房膨大后期其
郁闭度在0.8以上,林间的光照强度、空气湿度同林外的差异很大;能完成生育周期的东北百合适生于紧实度在
6.80~14.60kg之间的土层中,土壤的通气度在32.32%左右,容重在1.22g·cm-3左右,田间含水量在33.19%
左右,土壤中有机质的含量在2.07左右,pH值在5.85左右。
关键词: 东北百合;种群结构;生境特点;物候特征
中图分类号: S682.2 文献标志码: A 文章编号: 1003-8981(2011)03-0064-05
Habitat and phenology characters of wild Lilium distichumpopulations
HAN Li-qun,ZHANG Yan-ni,WANG Xiao-li,LIU Jie,ZHOU Yun-wei
(Colege of Landscape Architecture,Northeast Forestry University,Harbin 150040,Heilongjiang,China)
Abstract:In order to provide a reference for introducting and cultivating Lilium distichum,population structure,
habitat and phenology characters in L.distichumwere investigated and researched.The results showed that L.dis-
tichumseedling became to sprout from late April,ripen at early October,and the period from leaf expanding period
to flowering was important ornamental stage.The pattern of L.distichumby growth status could be classified into
3types of the natural growth type,the having-vane and no scape type and the type with only basal leave.Canopy
density was over 0.8from the late leaves expanding period to the late ovary enlarging period,and light intensity and
air humidity compared were very different from those outside the forest.L.distichumwas able to complete the re-
productive cycle,under the conditions of soil compaction degree of 6.80-14.60kg,soil aeration degree about
32.32%,soil bulk density about 1.22g/cm3,water content in soil about 33.19%,organic matter content in soil a-
bout 2.07,pH value about 5.85.
Key words:Lilium distichum;population structure;habitat character;phenology character
东北百合Lilium distichum Nakai et Kamiba-
yashi属百合科Liliaceae百合属Lilium 多年生球
根花卉。叶轮生,花瓣橙红色翻卷下垂,具有重要
的观赏应用价值。东北百合又是长白山区百合属
收稿日期:2010-09-10
基金项目:黑龙江省教育厅科学技术研究项目(115230040)、黑龙江省博士后科研启动金(LBH-Q09188)和中央高校基本科研业务费专
项基金项目(DL09BA37)。
作者简介:韩立群(1983-),男,河北邢台人。硕士,主要从事园林植物种质资源的研究。
通讯作者:周蕴薇(1970-),女,吉林九台人。教授,博士研究生导师,主要从事园林植物种质资源的研究。Tel:13019709979,
E-mail:zhouyunwei@hotmail.com。
DOI:10.14067/j.cnki.1003-8981.2011.03.009
中最难繁殖的种类之一,引种后的东北百合抗寒性
强而耐热性差,低于5℃或高于30℃其生长几乎
停止甚至枯死,生育期间只有在半阴而湿润的环境
中才能正常生长[1-3]。田爱梅[4]将几种百合资源引
种到上海、南京等地,结果发现,只有东北百合生长
不良,除无法保持原生性状特征外,开花也不佳,自
繁能力很低。引种东北百合成功的关键因素就是
要创造适合其生长的环境条件。要研究东北百合
与环境的关系,又离不开小气候的研究。小气候是
生物生长发育最重要的环境因子,而物候是适应气
候条件的节律性变化而形成的与此相应的植物发
育节律,是植物重要的生活特征之一,也是植物生
殖生态学、植物应用学研究的一个重要内容[5-6]。
然而,关于野生东北百合的这些方面的研究还未见
诸系统报道。为此,文中对东北百合的种群结构、
生境特点与物候特征等方面进行了研究,探讨了野
生东北百合生长发育的影响因素,以期为其引种栽
培提供参考依据。
1 材料和方法
1.1 研究材料和地点
供试材料为野生东北百合,研究地选在东北林
业大学帽儿山实验林场老山试验站。该站属于自
然资源丰富的次生林半山区地带,平均海拔300m,
土壤多为暗棕色森林土,肥沃湿润,年均气温
2.8℃,年平均湿度70%,常年偏西南风,年降水量
723.8mm,年蒸发量1 093.9mm;年日照时数
2 471.3h,无霜期120~140d。
1.2 研究方法
1.2.1 东北百合种群结构的调查
参考植物生态学的研究方法,于2010年在所
选的3个样地中按种群密度高、中、低各设置1m2
的固定小样方2个,进行定位调查,对样地中的种
群类型及样方中的伴生草本花卉进行统计与
分析[7-8]。
1.2.2 东北百合自然生境因子的调查
在所选的3个样地中,选择有代表性的样点,
进行定点观察。对不同物候期的空气温度、空气湿
度、光照等生境因子,在各观测点从06:00~18:00
每隔2h观测1次,计算其每个物候期3天内的平
均值,并对不同生长状况下东北百合的土壤理化性
质等指标进行了测定与分析。其中空气温度、湿度
用温湿度记录仪测定,光照强度用照度记录仪测
定,土壤温度用曲管温度仪测定,土壤理化性质测
定的具体方法可参考《土壤实验实习教程》[8-10]。
1.2.3 东北百合物候学特征的观测
参照宛敏渭[11]的方法,分别于2009、2010年在
所选的3个样地中各选择成年植株30株,对其生
长发育各个时期的生长状况进行了详细的观察与
记录。
2 结果与分析
2.1 东北百合种群结构的调查结果
在老山实验站,东北百合生于以红松为主,红
松、胡桃楸、蒙古栎、紫椴、糠椴、黄檗、色木槭、青楷
槭、水曲柳等针阔叶混交林间的坡带上,夏季林间
郁闭度在0.8以上。在近纯红松林下的东北百合
植株很少,林缘、林外也没有发现。
2.1.1 东北百合的种群类型
根据东北百合的生长发育状况,其野生种群基
本可划分为以下3种类型:①可正常开花结果型
(成株),其植株可开花2~10朵,植株高80.0~
130.0cm,鳞茎径2.5~4.5cm,轮叶数多为10~
12个,茎基部可形成2~5个小鳞茎;②只长轮叶而
不抽生花茎型(幼株),这种类型的植株多为2~
3年生,其鳞茎径在2.0~3.5cm之间,在早期生长
过程中与成株相似,可以正常生长轮叶,轮叶数多
为7~9个,但不抽生花茎,植株在完成这一部分营
养生长后枯萎;③只长基生叶型(幼龄),这种类型
的植株多为1年生幼苗,这种幼苗只长基生的1~
2枚叶子,生长期仅有45~60d。
2010年在所调查的3个样地18个样方中的
324株东北百合中发现:在生长初期,出现轮叶的有
152株,只长基生叶的幼苗有 172 株;在蕾期,
152株出现轮叶的植株中抽生花茎的仅有24株。
而在随后其继续生长中发现:样方中24株百合仅
余6株正常生长,其余抽生花茎的花蕾枯萎脱落,
在样地内未标记的其他东北百合同样出现了类似
情况。
2.1.2 东北百合种群伴生草本花卉的调查结果
2010年对18个样方(每样方1m2)进行了调
查,结果见表1。
东北百合的生存绝不是孤立的,而和群落中其
他生物存在着物质循环和能量流动的复杂联系[8],
56第29卷 经 济 林 研 究
东北百合原生境植被及与其伴生草本花卉出现的
频率、密度等情况的调查结果,可以为东北百合生
境的确定提供依据。从表1中可以看出,东北百合
伴生草本花卉的重要值按高低顺序依次为:齿瓣延
胡索Corydais remota、铃兰Coovallaria keiskei、寸
苔草Carex duriuscula、宽叶荨麻Urtica laetevi-
rens、白花碎米荠 Cardamine leucantha、北重楼
Paris verticillata、侧金盏Adonis amurensis、蔓假
繁缕Krascheninnikowia davidi。
表1 样方调查结果
Table 1 The results of quadrat survey
植物种
Species
出现样方数
Number of
appearing plots/个
株数
Number of
plants/株
相对频度
Relative
frequency/%
相对密度
Relative
density/%
相对优势度
Relative
dominance
重要值
Important
value
铃兰Coovallaria keiskei 16 45 15.8 8.1 8.9 32.8
齿瓣延胡索Corydais remota 15 120 13.1 10.4 12.7 36.2
寸苔草Carex duriuscula 15 105 15.8 8.6 7.2 31.6
宽叶荨麻Urtica laetevirens 12 21 10.5 8.3 7.8 26.6
侧金盏Adonis amurensis 6 36 5.3 4.3 3.5 13.1
白花碎米荠Cardamine leucantha 11 21 10.5 7.1 6.9 24.5
北重楼Paris verticillata 9 15 7.9 5.2 4.3 17.4
蔓假繁缕Krascheninnikowia davidi 8 12 5.3 4.4 3.1 12.8
东北百合Lilium distichum 18 324 15.8 43.6 45.6 105.0
总计Total 38 292 100.0 100.0 100.0 300.0
2.2 东北百合自然生境因子的调查结果
2.2.1 东北百合样地生境因子的分析
2010年于各物候期内每日的06:00~18:00分
别测定林间样地与林外各气象因子值,结果见表2。
其中的空气温度、湿度为离地20cm处的测定值,
不同土层深度的土壤温度(14:00测定)、土壤含水
量均为10~15cm根系处的测定值。
表2 东北百合样地生境与林外生境(林间样地/林外)的比较结果
Table 2 The habitat comparison of Lilium distichumbetween the plots and the outside of the forest
测定日期
Data
物候期
Phenology
空气温度
Air temp-
erature/℃
空气湿度
Air humi-
dity/%
光照强度
Light inten-
sity/klx
不同土层深度的土壤温度
Temperature at different
depth of soil/℃
10cm 15cm
土壤湿度
Soil humi-
dity/%
5月2~4日 May 2~4 出苗期 14.6/14.9 59.65/53.55 3.82/36.57 9.4/11.5 9.8/12.0 36.86/21.42
5月20~22日 May 20~22 展叶期 21.2/26.1 46.55/37.70 1.32/31.77 13.4/16.1 14.0/17.0 34.95/19.96
6月6~8日June 6~8 蕾期 23.8/30.8 57.15/29.25 1.02/40.32 19.2/21.4 18.0/20.0 35.34/23.24
7月19~21日July 19~21 开花期 23.9/37.8 86.60/58.95 0.63/34.11 16.6/21.0 16.9/19.5 50.10/29.62
10月9日October 9 果熟期 18.1/19.2 42.55/37.60 3.08/28.41 10.0/11.5 10.5/12.0 34.00/15.14
对表2中的数据进行分析,结果表明,东北百
合的样地生境与林外环境有着很大的区别,样地光
照强度值生长期内平均在5kLx以下,而林内外的
光照强度值在花期却最大,且相差近54倍;林间的
空气湿度明显大于林外,林间空气湿度最大值出现
在花期,空气湿度平均达86.6%以上。林间空气湿
度对温度有很大的削弱作用,林外空气温度最高值
出现在天气晴朗的盛花期,最高可达37.8℃以上,
而此时样地的空气温度却为23.9℃。
百合生长与土壤有直接的关系,但林内外土壤
的温度相差却不是很明显,二者相差2~5℃;而林
内外土壤湿度的差异却明显,展叶前期土壤湿度林
间(34.95℃)∶林外(19.96℃)为1.75∶1.00,现
蕾期为1.52∶1.00,花期为1.69∶1.00,而秋末种
子成熟期达2.25∶1.00。
66 韩立群,等:野生东北百合种群的生境与物候学特征 第3期
2.2.2 东北百合不同生长状况下土壤因子的比较
2010年在调查中发现,在不同生长阶段东北百
合都会有大量植株死亡,而它们的生境在空气湿
度、光照强度、土壤温度、样地植被等方面与正常生
长的植株的生境无明显区别,而受综合因素影响的
土壤理化性质却有不同。
于2010年的5月22日幼苗大量死亡期、6月
28日花蕾大量死亡期、7月28日子房大量萎蔫期,
分别取10~15cm根系处的土样A与B(A代表能
正常生长发育的东北百合样地的土样,B代表不同
时期死亡的东北百合样地的土样)测定其含水量,
结果见表3。由表3可知,在5月22日东北百合死
亡处土壤湿度达到41.03%,而生长良好的植株其
土壤湿度为30.31%,6月28日的测定值二者分别
为50.33%和22.26%,7月28日的测定值二者分
别为52.17%和39.71%。
于2010年10月9日果熟期,分别取10~
15cm根系处的土样 A与B(A代表能正常生长发
育的东北百合样地的土样,B代表生育期死亡的东
北百合样地的土样)测定其理化特性,结果见表4。
由表4可知,东北百合能够正常发育的适宜土壤的
紧实度在6.80~14.60kg之间,土壤通气度在
32.32%左右,土壤容重在1.22g·cm-3左右,土壤
湿度田间含水量在33.19%左右,土壤饱和含水量
在61.28%左右,土壤pH 值在5.85左右,土壤有
机质含量在1.85%左右。
表3 不同生长状况下东北百合所在土壤的含水量
Table 3 Water content in soil of Lilium distichumunder dif-
ferent growth conditions
土样
Sites
不同日期测定的土壤含水量
Water content in soil at different period/%
5月22日 6月28日 7月28日 10月9日
A 30.31 22.26 39.71 24.88
B 41.03 50.33 52.17 34.09
2.3 东北百合物候学特征的观测结果
2009年与2010年观测到的东北百合的物候期
如表5。
表4 不同生长状况下东北百合所在土壤的理化特性
Table 4 Soil properties of Lilium distichumunder different growth conditions
土样
Sites
土壤饱和
含水量
Saturated
water content
in soil/%
毛 管
持水量
Capilary
water
/%
田 间
持水量
Field water
capacity
/%
土 壤
含水量
Soil water
content
/%
土壤容重
Soil bulk
density
/(g·cm-3)
总孔
隙度
Total
porosity
/%
土壤通气度
Degree
of soil
aeration
/%
pH值
pH
value
有机质
Organic
matter
content
/%
不同深度土壤的紧实度
Soil compaction at
different depth/kg
10cm 15cm
A 61.28 43.47 33.19 24.88 1.22 72.25 32.32 5.85 1.85 6.80 14.60
B 80.37 64.52 42.81 34.09 1.00 82.38 35.58 6.22 2.07 7.35 12.55
表5 东北百合的物候期
Table 5 Phenological phases of Lilium distichum
年份
Year
出苗期
Seedling
period
展叶期
Leaf expanding
period
现蕾期
Flower bud
period
开花期Florescence Period
始花期
Initial bloom period
盛花期
Ful bloom period
末花期
Late bloom period
果熟期
Fruit ripening
period
2009 4月22日 5月2日 5月28日 7月17日 7月21日 7月29日 10月5日
2010 4月28日 5月5日 6月2日 7月12日 7月18日 7月27日 10月6日
在老山试验站调查区内,东北百合的物候节律
明显,展叶期到花期是其重要的观赏时期。东北百
合属早春较早萌发的植物,在4月中下旬随着气温
升高,地下芽就开始萌动,在4月底大部分芽逐渐
张开,如果阳光充足温度回升快,则很快进入展叶
期。展叶期为5月初至6月上旬。展叶期与萌芽
期的区分界限不是很明显,幼龄的植株直接从萌发
状态出土基生叶,幼、成株萌发时叶聚生,随着茎生
长逐渐展开,东北百合的营养生长非常旺盛,轮叶
数多为10~12枚。这个时期东北百合具生于茎的
顶端的独特轮叶很有观赏价值,轮叶的绿色程度、
长短、宽窄、数量各不相同,大多数轮叶还具有黄绿
斑纹,在树荫下或山坡丛生的东北百合郁郁葱葱,
地被作用优良。具开花结果能力的成株,在轮叶完
全形成后,便会在叶丛顶端抽生出花茎,此时花蕾
也会显露,最初有顶端萌生的小叶包被,随着花茎
的不断伸长,小叶互生展开,从6月初花茎抽生,约
25天之后总状花序逐渐形成。这个时期东北百合
76第29卷 经 济 林 研 究
抽生出了花茎,花蕾形成,轮叶上下部分比约为
1∶1,除了轮叶,花茎上还有互生的小叶,小叶数量
与轮叶数大致相同,小叶间距从下至上依次减小,
这个时候野生东北百合的高度多在80~100cm,植
株比较柔软,多会倾向一侧,容易倒伏。东北百合
的花序具花1~12朵,多为3~6朵,始花期在7月
上旬,盛花期在7月中下旬,此后逐渐转入末花期,
先是花药萎蔫,接着花瓣皱褶脱落,然后花柱脱落
仅留子房。这个时期的东北百合虽然具有鲜艳盛
开的橙红色翻卷的花瓣,但是轮叶却多萎蔫,且宿
存,影响了东北百合的整体观赏性。东北百合果熟
期从10月初开始,果实呈倒卵形,具三棱,成熟后
首先从顶端开裂,然后沿心皮线裂开种子散发出
去,果熟期植株叶、茎均已萎蔫、枯黄。10月下旬后
林间气温迅速下降,东北百合地上部分枯萎进入越
冬休眠期[1]。
3 讨 论
森林生态系统中的草本植物,作为一种林下植
被,其组成、结构及分布格局除受大的水热环境的
影响之外,也受到其所在的森林结构如林冠郁闭
度、林下土壤等生境的影响[12]。野生东北百合萌发
较早,具有明显的物候特征。物候是指植物为了适
应气候条件的节律性变化而形成的与此相应的植
物发育节律[13],反映了其在生理上和形态上对周围
资源环境利用的适应情况[14]。东北百合能否完成
整个物候过程,这与环境条件有很大的关系,2009、
2010年观察中发现,2010年花期正遇雨期,故大量
花朵凋落,子房萎蔫,植株倒伏,这严重影响了其后
期的结果,相对生殖成功率较 2009 年下降了
近80%。
野生东北百合生于半阴凉地区,喜湿润环境,
但忌水淹,若土壤过于潮湿,则会使其迅速烂死。
东北百合生长的自然环境有比较厚的腐殖质层,不
但土壤疏松,有机质含量丰富,为鳞茎的发育创造
了有利的环境,又有利于土壤的透气排水,土质还
偏酸性[15-16],最合适的土壤酸碱度pH 在5.85左
右,土 壤 通 气 度 约 为 32.32%,土 壤 容 重 在
1.22g·cm-3左右,土壤田间含水量在33.19%左
右,土壤饱和含水量在61.28%左右,土壤有机质含
量在1.85%左右。
不同郁闭度下东北百合的生长状况有着明显
的差别:在有光照透过的林间,东北百合生长较好,
茎比较粗壮,少倒伏,且开花较早,花色也比较艳
丽,少落花;而在光照一日内均难以透过或几乎全
阴下的林间,东北百合生长不良,多在早期就萎蔫
死亡,花蕾发育不良,花早落,少数能开花的则会发
生徒长现象,植株柔软,易倒折,也不能完成正常授
粉,子房膨大后又萎蔫脱落,也易产生病虫害。
东北百合物候观赏期在展叶期到花期,叶开展
后的轮生形状从倒卵状披针形至阔椭圆形不等,叶
宽可达7.5cm,长可达20cm以上,轮叶使东北百
合具有特殊观赏价值,然而在现蕾期,轮叶有的就
开始萎蔫,在花期,萎蔫宿存的轮叶严重影响了东
北百合花瓣等生殖器官的观赏性。轮叶的萎蔫一
方面与其本身的生理特性有关,又与生境条件和病
虫害有关;另外,东北百合完成营养生长阶段后,植
株多过于柔软,易倒折。为了使东北百合能更好地
应用于园林美化,这些方面的缺陷问题须要解决。
此外,在野外观察中发现,野生东北百合在自然
生长中的三个生活史阶段(幼苗、幼株、成株)的数量,
随着植株的成长其个体数量都有明显的不断下降的
趋势,关于这方面的问题还需进一步的研究。
参考文献:
[1] 汪发缵,唐 进.中国植物志·百合科[M].第14卷.北京:科
学出版社,1980.
[2] 杨守志,刘丰权.几种野生百合的引种栽培[J].北方园艺,
2000,(3):31-33.
[3] 杨利平,梁 鸣.东北百合属植物及其栽培利用[J].国土与自
然资源研究,1996,(2):60-62.
[4] 田爱梅.中国野生百合种质资源的研究、保护与利用[J].安徽
农业科学,2007,35(31):9987-9990.
[5] 张一平,刘玉洪,马友鑫,等.热带森林不同生长时期的小气候
特征[J].南京林业大学学报(自然科学版),2002,26(1):
83-87.
[6] Garrett H E.Spatial and temporal variation in carbon dioxide
in an oak-hickry forest ravine[J].For Sci,1978,24(2):
180-190.
[7] 张敩方,张显国.毛百合繁殖生物学研究(Ⅰ)毛百合的自然
生长与繁殖[J].植物研究,1992,12(3):301-307.
[8] 国庆喜.植物生态学实验实习方法[M].哈尔滨:东北林业大
学出版社,2004.
[9] 段若溪,姚渝丽.农业气象实习指导[M].北京:气象出版
社,2002.
[10] 陈立新.土壤实验实习教程[M].哈尔滨:东北林业大学出版
社,2005.
[11] 宛敏渭,刘秀珍.中国物候观测方法[M].北京:科学出版社,
1979:56-58.
[12] 郝占庆,郭水良.长白山北坡草本植物分布与环境关系的典
范对应分析[J].生态学报,2003,23(10):2000-2008.
[13] 马生军,谭敦炎.短命植物甘新念珠芥(Neotorularia korolko-
vii)和宽翅菘蓝(Isatis violascens)的物候与性表达特征[J].
生态学报,2007,27(2):486-496.
[14] 唐艳龙,温小遂.影响萧氏松茎象发生的关键小气候因子
[J].南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版),2009,33(5):
117-120.
[15] Xu Y Q,Lu P L,Y Q.Review and prospect in the resear-
ches of influence of climate change on plant phenology[J].
Resource Science,2004,26(1):129-136.
[16] 穆 鼎.观赏百合———生理、栽培、种球生产与育种[M].北
京:中国农业出版社,2005.
[本文编校:伍敏涛]
86 韩立群,等:野生东北百合种群的生境与物候学特征 第3期