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我国藤本植物的研究进展
来源:中国建筑绿化网  时间:2008-12-1

我国藤本植物的研究进展

在自然界中植物类型异常多样,而茎的生长习性也各有特点,大多数木本植物的茎具有背地直立生长的习性,而有些植物的茎柔软不能直立生长,它们以自身特有的结构或借茎本身攀援、缠绕或吸附在它物上生长或匍匐、垂吊生长,这样的植物统称藤本植物。藤本植物又称攀援植物、爬藤植物、藤蔓植物,是一类不能自由直立、通过主茎缠绕或攀缘器官攀缘它物升高的植物的总称,包括木质藤本和草质藤本两类。

    藤本植物是一类生活型十分特殊的类群,是构成热带、亚热带森林群落的重要组成部分,在森林生态系统的结构和功能中具有重要的作用。我国拥有可栽培利用的藤本植物约1000余种,来源非常广泛,研究价值较大。如在生态平衡方面研究藤本植物与森林的相互关系;在引种食用、药用、观赏藤本方面研究其生物学、生态学特性;作为森林动物的食物和生境对其生存和种群发展的影响;在森林群落结构、群落演替方面研究藤本植物在群落中的作用都是重要的课题。随着对野生植物资源的调查与开发利用,许多学者对藤本植物进行了生物学特陛、生态经济功能、生态适应性、行为生态学、生理生态学等方面的研究,通过这些研究有助于全面认识我国部分区域植被性质和特征,对完善我国森林生态系统结构与功能,为藤本植物多样性资源的保护和生态系统的管理提供重要的理论依据,对进一步保护和合理开发利用我国的藤本植物具有一定的现实意义。

1 藤本植物的资源调查

    对藤本植物资源的调查研究,不仅可以丰富、发展研究区域荒山绿化、城市垂直绿化的种质材料,同时可以较好的改善城市生态环境,提高城市园林绿化整体水平。在我国许多科研工作者,对安徽大别山、东北地区、山东昆嵛山、崂山、云南贵州、湖北荆州、江苏连云港、海南岛等许多地区的藤本植物资源类型和开发利用现状进行了研究,对当地的藤本植物资源进行了系统的调查和分类。房用等系统地分析了山东省藤本植物资源现状,初步筛选出适合山东瘠薄山地造林的木质藤本植物为爬山虎(Parthenocissus ticuspidata)、扶芳藤(Euonymus frtunei)、南蛇藤(Celastrusorbiculatus)、络石(Trachelospermumjasminoides)、金银花(Lonicera japonica)10种。随着生境的不同,其当地的藤本植物资源类型多有不同,但许多地方其藤本植物区系和生活型也有相似之处,如安徽大别山和东北地区,其藤本植物基本特点均表现为双子叶植物科属种最多,其中又以小型科属和单种科属较多,大科属较少,区系成分以热带成分居首位。

2 藤本植物的生物生态学特性

    藤本植物由于生长过程受到支持木资源的限制,植物体经常或林冠或林下或匍匐或攀援,因此,其生长环境变化不定。藤本植物的生态特性与林木不同,它自身不能构成群落,必须依附它物而生,长期生活于这种状态下的藤本植物必然形成一些特殊的行为和适应特征,形成了—些独特的生物生态学特性。我国亚热带藤本种类丰富、类型多样,但对其生态适应性的研究很少。早在十九世纪,达尔文就注意到了藤本植物的特殊性,在其“攀援植物的运动和习性”一书中曾对藤本植物的攀援类型和运动习性做了较为详细和生动的观察及描述,至今仍具有重要的参考价值。后来又有许多学者从不同角度开展了生态学方面的研究。其中对藤本茎结构适应性的研究尤为关注,大量的比较发现,藤本植物茎的结构在减少支持而又不降低输导能力方面所表现出的结构对功能的适应性被认为是体现植物体结构和功能综合的最好模型之一。叶片是植物体营养器官中对环境变化最为敏感的器官,其形态结构特征被认为最能体现环境因子的影响或植物对环境的适应。叶片对环境变化的适应性包括叶形、叶表面特征、叶片厚度和解剖特征的变化以及光学特性的改变等。藤本植物的叶片对环境变化也表现出了十分灵活的策略,如叶形和构型变化以及叶片形成一些特殊的适应结构等,藤本叶在生长过程中为适应环境变化所做的改变被认为是一种异胚性发育特征。目前有关藤本植物生态适应研究的一些结论主要来自于对热带藤本的研究,对其它地区藤本的研究则相对不足,也缺乏对不同攀援方式藤本叶片适应性差异的比较。

目前对藤本植物研究的深度和广度都远不及对其它类群的研究,近年来,国内许多学者先后对不同地区的藤本植物进行了初步研究,范围多涉及到南亚热带。例如蔡永立等利用解剖学方法对浙江天童森林公园常绿阔叶林的1011种木质藤本叶片的解剖特征进行了比较和因子分析,初步探讨亚热带藤本植物的生态适应性,同时对其基本特征进行了研究。梁松洁等对北方地区藤本类忍冬叶表皮结构及其生态适应性比较研究发现,叶片表皮形态和解剖结构与生态适应性之间有很强的相关性,自然分布广、适应性强的种在叶表皮形态上表现出气孔密度大、表皮细胞小、被毛或叶革质等特征。同时对药用藤本植物的生物学特性、对贵州梵净山国家级自然保护区藤本植物的区系及生态特征进行了研究。蔡永立、黎维英等对中国亚热带东部藤本植物的多样性进行研究。此外从藤本植物的种类组成、生活型、攀援方式、生态功能以及经济价值等角度探讨了山西关帝山藤本植物的多样性;从藤本植物的分类群起源、生活习性、攀援方式、繁育系统几个方面对湖南、湖北藤本植物进行了系统分析。

3藤本植物的攀援方式及生活型

    对藤本植物的攀援方式及分类研究起源较早,对藤本植物生长型的研究由来已久,Darwin是最早对藤本植物进行较系统观测和分类的物种学家,他根据藤本植物的攀援器官和攀援方式不同把藤本分为缠绕藤本、用叶攀援藤本、钩刺附属器官藤本、根系附着藤本4大类型。辛柏尔把藤本分为攀登藤本、缠绕藤本、卷须攀登藤本、根攀援藤本4个类型。理查斯把藤本分为匍匐藤本、缠绕藤本、细根系附生藤本、攀援藤本4。此后尽管SchimperRichards等人也进行了分类,但分类的结果大同小异;后来Putz[2H则将生态学和形态学特征结合起来将藤本植物分为木质藤本、草质类、木质附生类、草质附生类和半附生植物,这一分类将附生植物也归于藤本类群明显扩大了藤本植物的范畴。曲仲湘将我国海南岛及滇南西双版纳自然保护区的藤本植物划分为缠绕上升、附生藤本、气根藤等11个类型。黄展帆将地处南亚热带的广东鼎湖山国家级自然保护区的藤本植物划分为攀援、缠绕、卷须、具吸根及兼有2种以上方式5大类型。曲仲湘、王宝荣等根据中国热带、亚热带藤本植物的特点也进行了较为细致的分类,基本上是Darwin分类系统的延伸。对藤本植物生活型的分类一直较为简单,在大多数系统中就简单的分为木质和草质两种类型。此外张玉武研究了贵州梵净山自然保护区藤本植物的攀援方式及类型、从生物学、生态学角度,将梵净山藤本植物依照它们附着于支持物的攀登方法不同进行分类。蔡永立等对藤本植物生活型系统进行了修订并对中国亚热带东部藤本植物的生活型进行研究,分析出藤本植物生活型是影响其在群落中分布的重要因素,同时蔡永立等参照MuellerDomboisEllenberg的系统,结合生长型和生活型特征,建立了适合中国亚热带藤本植物分类的生活型系统。

4藤本植物的经济价值及生态功能

藤本植物资源中,有的具有重要的经济价值;有的是垂直绿化的重要材料,在拓展城市绿化空间、增加城市绿化面积和美化环境等方面,具有其他植物不可替代的功能;还有的可作为防治水土流失、防风固沙的地面覆盖材料。开发利用藤本植物资源可从经济价值、城市园林绿化、水土保持及公路边坡绿化等几方面考虑。

41经济价值

藤本植物中具有许多重要的经济种类,如猕猴桃(Actinidia chinensis)、葡萄(Vitis vinifera)等著名的藤本果树,热带藤棕是制作藤杖和佛珠的重要材料,薯蓣类为重要的药用植物,是提取避孕药的主要原料,葛藤(Pueraria lobata)是提取治疗心血管疾病的黄酮类的重要原料等。在药用、观赏、食用、工业(纺织、造纸、酿酒、拷胶、染料、编织)、农业(农药、淀粉)等方面,藤本植物都具有重要的经济价值。

42城市园林绿化

近年来,随着经济发展,城市高楼林立,但绿地少,绿色景观差,而木本藤本植物具有粗放性管理、经济效益强、占地面积少,掩盖和遮挡不雅观的建筑物等特点,在改善城市空间环境中运用十分广泛。藤本植物结构特殊、性能独特、功能多样,观赏藤本植物具有较高的园林观赏价值,它们在保护和改善自然生态环境的同时,美化了人的居住空间。将藤本植物应用到城市园林绿化中已有较多研究,在我国北方地区,贵州贵阳市,福建福州、厦门地区,黑龙江地区等城市对藤本植物资源的城市应用进行了系统研究。但目前城市园林绿地中已应用的木本藤本植物(尤其是常绿木本藤本植物)存在着种类少、景观效果单一、乡土特色不明显等情况。

43水土保持

在荒山地增加裸岩覆盖率、在边坡水土保持工程以及水土保持生态修复等水土保持生态环境建设项目中越来越重视藤本植物的开发利用。多数藤本植物生物量大,枝叶丰厚,地面覆盖率较好,可减少雨水冲击,减少水土流失。我国近几年在边坡水土保持工程中大量应用藤本植物,解决了多年来边坡生态治理及水土保持工程中出现的许多难题;爬山虎、野葛(Pueraria lobata)、栝楼(Trichosanthes cucumerina)、杠柳(Periploca sepium)、蝙蝠葛(Menispermum dauricum)5种攀缘植物在北方水土保持生态修复中的应用价值较大,并根据坡面的不同特性对其藤本植物配置原则和配置种类进行了分析研究。坚持适应性、生态性、节水性和经济性的原则,选择藤本植物作为先锋植物绿化煤矸石山也具有多种优势。可见藤本植物对于荒漠化治理、石场、矿区、公路边坡的水土保持及水土保持生态修复具有独特的作用。

44公路边坡绿化

    我国许多地区地形地貌以山地、丘陵为主,在高速公路建设过程中,由于路基路面的开挖,形成了诸多的边坡,并对高速公路的建设、使用寿命、行车、生态环境及社会效应等方面产生了影响。因此,边坡绿化逐渐成为高速公路建设的重要组成部分。对高速公路边坡的生境特点、草坪建植养护、植草模式等已有较多的研究,而藤本植物作为地被覆盖边坡生境具有独特的生态和美学效果,正日益受到重视,但目前的研究较少。从大量的藤本植物资源中科学筛选适宜高速公路边坡绿化使用的种类十分必要,黄启堂等对福建省351种藤本植物的福建省高速公路边坡绿化适应性进行了研究,使用层次分析法的选择体系筛选出适用的藤本植物。

5藤本植物的生理生态学特性

    目前国内对木本藤本植物生理生态学特性研究,主要集中在爬山虎、金银花、紫藤(Wisteria sinensis)、扶芳藤、药用藤本、有限的垂直绿化品种等,而对其他木本藤本植物研究较少。对藤本植物生理指标的研究主要集中在逆境条件下光合生理、水分生理、叶绿素含量、叶绿素荧光及膜脂过氧化指标等。

    在光适应性方面,主要对以下藤本植物进行了研究,采用镝灯人工光源测定7种藤本植物光合生理参数,其耐荫能力由强到弱依次为扶芳藤、金银花、五叶地锦(Parthenocissus quinquefolia)、山荞麦(Polygonum aubertii)、紫藤(Wisteria sinensis)、地锦(Parthenocissus tricuspidata)、美国凌霄(Camps~radicam)。对城市垂直绿化常用攀缘植物的光能利用特性研究认为,紫藤为典型的阳性植物,爬山虎、美国爬山虎(Parthenocissus quinuefolia)为中性植物,常春藤(Hedera nepalensis)、洋常春藤(Hedera helix)为阴性植物。在水分与光照适应性方面,主要对系列水分梯度下五叶地锦、紫藤等藤本植物的光合生理参数和水分利用效率进行了研究,确定出了几种藤本植物的正常生长发育所需的土壤水分和光照条件。如维持五叶地锦同时具有较高光合速率和水分利用效率的适宜土壤水分范围,相对含水量为452%~657%,适宜光照强度为400l 000pmol·m-2·s-1;维持紫藤正常生长的土壤湿度范围为相对含水量464%~803%,适宜光照强度为600 l 600pmol·m-2·s-1

6藤本植物的开发利用建议

伴随着藤本植物垂直绿化在城市园林中的逐步推广和日趋普遍,独特的贫瘠山地快速绿化功能和水土保持生态功能的逐步加强,以及开发野生藤本植物在中药、工业、农业等方面的利用潜力,我国藤本植物的开发利用必将得到进一步的加强,为此,建议应加强以下几方面的研究工作:

6深入开展藤本植物种质资源的调查及保护研究

虽然我国的许多科研工作者对国内的植物园、国家森林公园及某些地区的藤本植物资源进行了调查和收集,但大部分仅限于以区域性调查研究,缺乏大范围的系统性和实用性研究,且真正作为产业化商品运作种类还很少。在对藤本资源开发利用时,应注意合理保护资源,增加生物多样性,维护生态平衡。因此要进一步深入开展我国藤本植物种质资源的调查研究与保护,努力挖掘我国现有藤本植物资源,对于珍稀濒危的藤本植物种类,应加以就地保护或迁地保护,建立基因种质库,以实现藤本植物资源的可持续发展。

62加强藤本植物栽培繁殖技术的研究

随着藤本植物的生态功能、经济价值、药用价值等方面的作用越来越引起人们的重视,其规模化栽植培育技术及新品种创新显得越来越重要。因此,在对藤本植物资源调查的基础上,应对藤本植物生长的环境及影响其生物竞争力的主导因子进行研究;在注重传统育种方法的同时,也要加大生物分子育种的研究。通过加强野生藤本植物引种、驯化和扩繁研究,建立藤本植物良种汇集区和繁育基地,培育新品种和形成藤本植物规模化生产配套技术,为在干旱瘠薄山地荒山绿化、公路边坡绿化、城市园林绿化及药用方面提供充足的苗木资源,实现生态功能与经济价值的结合,从而实现资源的可持续利用。

63加强藤本植物生理、行为生态学方面的深入研究

    藤本植物是一种特殊的植物类群,与其他植物相比,在生态学方面的研究较少。在城市园林绿化中,藤本植物的生长环境相对独特,如接触面的高温、光照不足、水分缺乏等,因此在对藤本植物应用中,要对其生理生态进行深入研究;同时逐步加大对藤本植物生长型、生态适应性、行为生态学及抗逆性的研究,明确藤本植物的行为方式和生态适应性,便于更好地应用于城市园林和荒山绿化,为城市绿化建设和植被恢复与生态重建中的景观植物多样性和植物生态配置提供理论依据和技术支持。



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