全 文 ：基于 GIS的水土保持植物金发草的
适生区与生境分析
王文国 1, 2 ,李　锐1 ,王胜华 1 ,陈　放1
(1.四川大学 生命科学学院 /生物资源与生态环境教育部重点实验室 ,四川成都 610064;
2.农业部沼气科学研究所 生物质能技术研究中心 ,四川 成都 610041)
[关键词 ] 水土保持植物;金发草;DIVA-GIS;适生区;生境
[摘　要 ] 金发草(Pogonatherumpaniceum)是一种可以在风化的岩石表面等极端环境下生长的优良先锋植物 , 可用来治
理水土流失 、恢复植被 ,正被广泛研究利用 。利用 DIVA-GIS软件对金发草在我国的分布情况进行了分析 ,并利用该软
件整合的 Bioclim模型对金发草在我国的适生区进行了预测分析。结果表明 , 金发草在我国华南 、华中 、西南地区有着广
泛的分布和适生区域 , 对海拔 、生长基质和水分等因素的适应性广泛 ,可以用于川东丘陵 、云贵高原 、闽浙丘陵 、两广丘陵
等地区的水土流失治理 。
[中图分类号 ] X43;S688.4　　[文献标识码 ] A　　[文章编号 ] 1000-0941(2010)06-0033-03
　　目前 , 水土流失 、生态环境的恶化已成为制约我国经济发
展的重要因素 [ 1-2] ,退化生态系统的面积已约占国土总面积的
1/4[ 3] 。而且 , 随着经济的发展 , 因修建公路 、铁路和开矿等开
发建设活动破坏天然植被而留下的裸地 、边坡也将越来越多。
对这些区域进行植被恢复是治理水土流失 、改善生态环境的有
效途径。我国用于治理水土流失和植被恢复的草本植物资源
以草坪草为主 , 如黑麦草(Loliumperenne)、高羊茅(Festucaela-
ta)等 ,多为引进种 [ 4-5] ,给当地的生态安全和农业可持续发展
带来了一定的威胁 [ 6] 。所以 , 在治理水土流失 、进行生态恢复
建设中 , 应加大对本土植物资源的开发利用。 金发草(Pogo-
natherumpaniceum)是我国本土的多年生草本植物 ,广泛分布于
华中 、华南 、西南以及印度 、中南半岛 、澳大利亚等地区 [ 7] ,因形
似小竹 , 自然形态美观 , 在欧美的许多国家已被开发成园林观
赏植物;在国内因其耐干旱贫瘠 , 生长迅速 , 根系发达 , 茎枝对
地面覆盖力较强 , 可以吸收菲 、芘等污染物等优点 , 也已被广泛
关注 [ 8-10] , 可以在水土流失治理 、生态边坡防护 、园林绿化等方
面发挥良好的作用。本文结合多年实地考察资料并查阅大量
标本和文献资料 , 利用 DIVA-GIS软件对金发草的分布情况和
适生区进行了分析 , 以期为金发草的进一步利用奠定基础。
1　研究资料与方法
1.1　数据收集
1.1.1　物种分布信息
根据本实验室人员 2003— 2010年的实地考察记录并查阅
标本和文献确定金发草已知的分布点。 通过中国数字植物标
本馆(简称 CVH)、国家科技部教学标本资源共享平台提取国内
标本馆的金发草标本信息 ,同时查阅《中国植物志》、《四川植物
志》 、《云南植物志 》、《广西植物志 》等地方植物志以及金发
[项目来源 ] 教育部 “ 973”预研资助项目(104255)
草相关的研究文献确定金发草的分布点 。分布地点的经纬度
根据美国国家地理空间情报局地名词典及中国数字植物标本
馆的新旧地名数据库查询系统结合 GoogleEarth卫星图确定 ,
海拔分布信息和群落信息来自实地考察记录 、标本记录信息及
群落研究资料。
1.1.2　气候数据
气候数据来源于世界气候数据库。该数据库对 1950—
2000年来自世界各地气象站的气候信息采用插值法生成全球
气候数据 ,其空间分辨率为 30″(1 km2), 气候数据的分辨率为
2.5′。气候变量选择与温度和降雨量相关的 19个对物种分布
有重要影响的生物气候变量 , 包括年均温 、平均周温度变化范
围 、平均年温度变化范围 、极端最高温 、极端最低温 、等温性 、温
度季节性变化 、最湿季平均温度 、最干季平均温度 、最热季平均
温度 、最冷季平均温度 、年降雨量 、最湿月降雨量 、最干月降雨
量 、降雨量的季节性变化 、最干季降雨量 、最湿季降雨量 、最热
季降雨量 、最冷季降雨量。海拔图和植被类型图来自 htp://
www.diva-gis.org/gData, 精度为 30″。
1.2　地理分布分析
在标本记录和文献记载信息收集的基础上 ,用 DIVA-GIS
软件绘制金发草的地理分布图 , 每个分布点至少有一份标本采
集或是在文献中有过确切记载 , 分别以海拔图层和植被类型图
层作为底图。
1.3　适生区域预测分析
选用 DIVA-GIS中整合的 BIOCLIM模型 , 根据标本及文
献记录确定的 60个有效分布点对金发草的适生区域进行预测
分析。
1.4　生境分析
通过实地考察记录金发草生存地的海拔 、地理坐标 、植被
类型 、生长基质 、伴生植物等指标 , 并参考部分文献 , 对典型生
境进行分析。
·33·中国水土保持 SWCC　2010年第 6期
2　结果与分析
2.1　金发草的地理分布
图 1是金发草在我国的分布情况 , 从图中可看出金发草分
布在我国的中南 、东南和西南的中低海拔地区。标本记录和群
落调查显示 , 金发草在四川 、重庆 、浙江 、广西 、福建等省份分布
的海拔多在 1 000 m以下 , 在云南的分布主要在 1 000 m以上 ,
最高可达 2 000 m。结合群落研究资料 、标本记录和实地考察
记录的分析表明 , 金发草分布地的植被类型主要为草地 、人工
林 、灌丛等。
图 1　金发草在我国的分布
2.2　分布区预测分析
BIOCLIM模型是根据物种所有已知分布点的气候数据来
确定适合此物种生存的气候变量的变化范围的 , 只要气候条件
在变化范围内的地区就被认为是适合此物种生存的 , 已被广泛
应用于植物分布区的预测 [ 11-12] 。该模型利用分布百分比算法
对分布区域中各网格的每个环境变量进行多元单边分析 ,计算
每个网格的环境适生度。如果网格中所有的环境变量都在物
种分布的气候包络之内 , 就认为这个地方是适合该物种生存
的。根据每个网格中的所有环境变量的得分 , BIOCLIM模型将
预测的结果分为非适生(0)、低度适生(0 ～ 2.5%)、中度适生
(2.5% ～ 5%)、高度适生(5% ～ 10%)、极适生(10% ～ 20%)、
最适生(20% ～ 40%)6个等级 [ 12] 。从预测图(图 2)分析可知 ,
金发草在我国华南和西南地区有着广泛的适生区域 ,高度适生
区 、极适生区 、最适生区主要分布在川东丘陵 、云贵高原 、闽浙
丘陵 、两广丘陵等地区 。
图 2　金发草适生区预测
2.3　生境多样性分析
根据实地考察和文献资料 , 对金发草的适生生境进行了分
析(表 1)。金发草对生长环境有较广泛的适应性 , 包括风化岩
石表面 、干燥的裸土表面 、石缝 、草地 、林下等;可适应土壤类型
广泛 ,包括红壤 、黄壤 、紫色土 、燥红土等。 从调查结果看 , 金发
草对水分的适应性也较为广泛 , 具有极强的耐旱性 , 可以在干
燥的风化岩石表面生存 , 也可以适应潮湿的河边滩涂等生活环
境。另外 ,我们调查发现金发草主要生长在受人为影响较大的
环境 ,一般是作为先锋植物生长在较为恶劣的生境中 , 伴生植
物以蕨类植物为主 , 在较好的生境中竞争性较弱 , 所以一般不
会作为杂草对农田等造成危害。因此 ,金发草可以作为环境受
破坏较为严重地区植被恢复的先锋植物。
表 1　几种金发草典型生境分析
生境 地理位置 海拔(m) 基质 伴生植物 资料来源
人工林下 三峡库区 150 黄壤 狗脊蕨(Woodwardiajaponica)、乌蕨(Stenolomachusanum) 文献 [ 13]
风化岩石表面 成渝铁路金堂段(30°38′N、104°29′E) 420 风化砂岩 丛毛羊胡子草(Eriophrumcomosum)、蜈蚣草(Ladderbrake) 实地考察
水边岩石表面 四川遂宁龙凤峡(30°40′42″N、105°20′57″E) 390 石灰岩 苔藓 实地考察
公路边坡 攀枝花米易(26°59′28″N、102°09′22″E) 1 142 砂岩 丛毛羊胡子草 、荩草(Arthraxonhispidus)等 实地考察
岩壁 、石隙 重庆统景风景区温塘河峡谷两岸 岩石 丛毛羊胡子草 、蜈蚣草和凤尾蕨(Troliusyunnanensis)等 文献 [ 14]
常绿阔叶林林缘 云南大保高速路(25°27′12″N、99°23′37.3″E) 1 944 山蓼(Oxyriadigyna)、牛尾蒿(Artemisiasubdigitata)等 文献 [ 15]
3　结　论
金发草作为一种对极端环境耐受性极强的草本植物已引
起广泛的关注。应用 GIS技术分析表明 , 金发草在我国的适生
区域主要在川东丘陵 、云贵高原 、闽浙丘陵 、两广丘陵等地区 ,
这些区域也是我国水土流失较为严重的地区 , 极易遭受干旱 、
洪涝等自然灾害。金发草对极端干旱 、贫瘠环境的耐受性和对
各种生境的广泛适应性使其可以作为优良水土保持植物用于
这些区域的道路边坡 、矿区等受损环境的水土流失治理和植被
恢复。
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·34· 中国水土保持 SWCC　2010年第 6期
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[作者简介 ] 王文国(1982-),男 , 山东沂水县人 , 博士研究生 ,
主要从事资源植物方面的研究。
[收稿日期 ] 2010-03-15
(责任编辑　徐素霞)
植被混凝土盐分胁迫对多花木蓝种子萌发的影响
熊诗源 1 ,许文年2 ,夏　栋 1
(1.三峡大学 化学与生命科学学院 ,湖北 宜昌 443002;2.三峡大学 土木与建筑学院 ,湖北 宜昌 443002)
[关键词 ] 盐胁迫;植被混凝土;多花木蓝;萌发率;丙二醛;保护酶
[摘　要 ] 用不同浓度的单盐 NaCl和植被混凝土混合盐溶液分别处理多花木蓝种子 ,以研究不同盐分处理对护坡植物
多花木蓝种子萌发的影响。结果表明:多花木蓝种子在蒸馏水中萌发率最高 , 随着盐浓度的增加 , 种子萌发率降低 , 种子
中的丙二醛(MDA)含量升高 ,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性升高 ,但植被混凝土混合盐对多花木蓝种
子萌发的抑制作用低于单盐 NaCl。
[中图分类号 ] S514.9　　[文献标识码 ] B　　[文章编号 ] 1000-0941(2010)06-0035-04
　　植被混凝土生态护坡技术 [ 1]是三峡大学的专利技术 ,其采
用特定的混凝土配方和种子配方对岩石边坡进行浅层防护和
植被恢复 , 被广泛运用于工程实践中 , 对工程扰动区进行有效
的植被恢复和生态恢复。为了提高植被混凝土的强度和抗冲
刷能力 , 在植被混凝土基材中加入了水泥 , 导致土壤发生盐碱
化 , 虽然加入绿化添加剂(专利产品)调节土壤 pH值 , 改善土壤
结构和营养状况使之适合植物生长 , 但在工程实践中发现植物
种子特别是灌木种子很难发芽 , 甚至发生休眠 , 严重地限制了
工程扰动区生态群落的建成及恢复进程。
[基金项目 ] 国家自然科学基金项目(50879043);国家科技支撑计划项
目(2006BAC10B04)
植物在盐碱环境下生长时 , 因渗透胁迫而导致活性氧形
成 、膜质过氧化和生理代谢变化 , 最终生长受到抑制。目前对
植物抗盐机制方面的认识有了长足进展 , 但关于植被混凝土中
形成的盐胁迫对植物种子萌发的影响还没有研究。本试验以
多花木蓝种子为材料 , 研究植被混凝土盐胁迫下种子的耐盐萌
发机制 ,讨论多花木蓝种子的耐盐极限 , 以期为优化植被混凝
土配方 、提高种子萌发率提供依据。
多花木蓝(IndigoferaamblyanthaCraib)别名野蓝枝 、马黄
消 ,为豆科木蓝属多年生灌木 , 高 0.8 ～ 2.0 m, 主产湖南西部海
拔 800m以下地区 , 秦岭以南各省均有分布 ,生于旷野 、山坡 、草
地 、灌丛 、路旁 ,枝叶多而密 , 覆盖度大 , 根系发达 , 固土力强 ,抗
·35·中国水土保持 SWCC　2010年第 6期