高山灌丛草地夏季开花植物的花部特征及对频繁降雨的适应

2018-01-10 03:16陈发军刘婷张敏燕等
现代园艺 2017年7期
关键词:降雨

陈发军 刘婷 张敏燕等

摘要:为探究高山灌丛草地开花植物的观赏价值和花部形态适应性,对川西北松潘地区2个地点进行了调查和分析。结果表明,该地区初夏开花植物种类丰富,以草本植物为主;花单生或聚集成多种花序,花类型以小型花、辐射对称花和离瓣花为主,白色花和紫/红色类的花分别占30.35%、30.38%;花冠开口方向以斜上方(37.5%)和直立型(23.21%)居多,但在大型花、两侧对称花中,侧向和向下开口的花比例更高。多种花部结构可有效避免雨水冲刷和存积,当地植物花朵对频繁降雨具有明显的形态适应机制。关键词:高原植物;花部特征;生态适应;降雨

四川西北部地区气候条件特殊,人为破坏较少,灌丛草地、草原分布广泛,具有丰富的地域性植物资源,许多植物的观赏和药用价值突出。为适应特殊的环境,高山植物在区系组成、形态结构、生理和繁殖特征上具有自身的特点。川西高原地区冬季漫长,气温严寒,适宜于植物生长和繁殖的时间较短,为顺利完成生活史,许多植物在夏季生长、开花;但该地区降雨也主要集中在夏季(6~7月)。相關研究表明,频繁降雨将减弱花粉活性、减少传粉昆虫拜访,从而对繁殖产生不利影响。因此,为有效地保障繁殖,增大传粉机会,主要高原植物可能在花部形态等方面产生一定的适应能力。

为明确川西北夏季高原开花植物的花部特征、观赏价值,以及花性状对高原地区频繁降雨的生态适应策略,对松潘高山灌丛草地群落中开花植物的花部特征进行了观测和分析,以期为理解川西北地区的植物繁殖和资源筛选提供参考。

1研究方法

1.1研究地概况

松潘县地处四川省西北部、青藏高原东缘,属高原亚寒带半湿润大陆性季风气候区,冬长夏短,气候严寒。选择2座山体作为调查地,一处位于松潘—若尔盖公路旁(E103°12′18″,N33°23′17″),调查高度为海拔3450~3600m;另一处位于川主寺附近的卡卡山(E102°36′56″,N32°48′31″),调查高度为海拔3190~3700m。研究地植被类型为灌丛草地,优势植物包括小叶金露梅(Potentillaparvffolia)、锦鸡儿(Cara-gana sinica)、高山柳(Salix oritrepha)、龙胆(Centiana sp.)、萎陵菜(Potentilla ehinensis)和绣线菊(Spiraea sp.)等。

1.2调查与观测方法

2016年7月上旬,采用样线和样方相结合的方法,从山脚到山顶沿海拔梯度调查和记录开花植物,对花部特征进行观测,并分别拍照。依据植物生活型、花大小、对称性、花瓣离合情况、花色、花开口朝向以及是否形成花序进行分类统计,其中花大小以小叶金露梅(花冠平均最大直径21mm)和暗紫贝母(花侧面长29mm)作为参照,小于小叶金露梅花的为小型花,大于或等于暗紫贝母花的为大型花,中间类型为中型花。花开口朝向根据花冠开口与垂直方向的夹角,分为直立型、斜上型、水平型、斜下型、下垂型5种类型,花序或植株上情况不一致时,以绝大多数花的情况判定。

2结果与分析

2.1开花植物

调查共记录到开花植物56种,以一年生或多年生草本为主,灌木仅7种,占12.5%。多数优势植物处于盛花期,如小叶金露梅(Potentilla parvifolia)、狼毒(Stellera chamaejasme)等,能够代表这个季节开花的主要物种。

2.2花部特征分析

开花植物中,花单独生长的有29种,占51.79%;形成各种花序的占48.21%,包括总状花序、头状花序、伞形花序等。花大小以小型花为主,中型花次之,具3种大小花的植物数量分别占53.57%、33.93%和12.5%。对称性方面,辐射对称的花最多,占69.64%,两侧对称的花占25%,另有5.4%的不对称花。花瓣离合情况方面,离瓣花占66.07%,合瓣花占33.93%。

花色类型多样,具有较多色彩艳丽的花,如紫红、蓝色、红色等;除纯色花瓣之外,许多花还间杂带有其他颜色。所有花色中,白色的花最多,共计17种,占总数的30.35%;红色的花最少,仅有2种,另有7种为紫红色。花色的分布如图1。

2.3花开张角度对降雨的适应

花开口朝上容易使花蕊受到雨水的冲刷并残留雨水。高山灌丛草地开花植物的花开口朝向具有不同的表现型,从直立向上到垂直向下,并包括了不同倾斜角度的斜向开展。斜上方开张是比例最高的形式,占37.5%;其次为直立型,占23.21%。尽管由于植株低矮,花在枝条上的着生方式使花开口往往朝上,但该群落类型中仍有21.43%的种类花斜下开口,水平、斜下和下垂3种开口类型的花共占39.29%。

大型花中,只有少数的花是开口直立或斜上的;两侧对称的花中,71.43%的花是侧向或不同程度向下开口的;离瓣花中侧向或向下开口的数量仅占35.14%,而合瓣花中高达47.37%。两侧对称一合瓣花组合的8种植物中,仅有2种为斜上型,没有直立型。

根据花部结构特征分析和野外观察(图2),当地植物花朵对频繁降雨的形态适应机制主要有:(1)垂直向下、侧向和斜向下的花朝向可有效避免或减轻雨水影响,如白花刺续断(Acanthocalyx alba)的花筒基部弯曲改变了开口朝向,减少了向上的比例和程度;(2)小型花、离瓣花能够减少雨水冲刷和存积;(3)柔软的茎或花梗在降雨时受冲击变形,改变了花开口朝向,如湿生扁蕾(Gentianopsis paludosa)的花柄很长,花生长在顶端;(4)特化的花瓣可在一定程度上减少雨水进入花冠,如西藏杓兰(Cypdpedium tibeticum)和鼠尾草(Salvia japonica);(5)花生长在特化的叶片下,避免了雨水的冲刷,如白苞筋骨草(Ajuga lupulina)。

3讨论

川西北地区开花植物资源丰富,仅本次调查即可见花类型多样,特点鲜明,观赏价值高。由于海拔较高,除白色、黄色花朵外,紫色、紫红等深色型花的比例相对增加,这与相关研究对花色海拔变化的报道相似。鉴于野生花卉开发的需求,花部构造各具特点,加之较高的展示度,使得多种植物具有作为观赏植物开发的潜力。

在花结构的适应方面,离瓣花、辐射对称的花因不易存留雨水,受雨水的不利影响较小。本结果中,离瓣花多于合瓣花,辐射对称花多于两侧对称的花,且两侧对称花中向上开口的花比例更低,这与陈颖卓(2012)对大量被子植物的统计结果一致。但是侧向或向下开口的花并未超过半数,这可能与高山地区植株普遍较矮小,花为获取光照热量和吸引传粉者增加向上展示有关。此外,调查发现同属的多种植物中,初夏开花种类往往是对降雨适应能力较强的,如绿绒蒿属这个时段常见的为红花绿绒蒿等,具有下垂或横向的花朵。龙胆科植物是川西北草原的优势种,雨季较早开花的多为花冠较小的类群。

花开口朝向被认为影响植物传粉与繁殖,在相关研究中受到关注,除雨水的作用外,还受传粉者行为、坡向等因素的影响,与生态适应密切相关。本研究中,向下开口的理想避雨类型的花比例总体并不太高,而在大型花和雨水存留可能性大的花类型中比例上升,也表明花开口朝向这一特征可能受多种因素影响,是植物权衡的结果,当雨水不利影响增加时则表现出较明显的适应机制。endprint

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