华北地区国家级自然保护区对药用维管植物的保护状况
  生物资源  2018, Vol. 40 Issue (3): 193-202  DOI: 10.14188/j.ajsh.2018.03.001

引用本文  

张毓, 王庆刚, 田瑜, 等. 华北地区国家级自然保护区对药用维管植物的保护状况[J]. 生物资源, 2018, 40(3): 193-202.
Zhang Y, Wang Q G, Tian Y, et al. Conservation effectiveness of national nature reserves on medicinal vascular plants in North China[J]. Biotic Resources, 2018, 40(3): 193-202.

基金项目

国家自然科学基金青年基金(81603236;31500337);环境保护部生物多样性保护专项(17-02)

通讯联系人

池秀莲, E-mail:xiulian68@126.com

作者简介

张毓,女,本科,研究方向为药用植物保护,E-mail:1656740495@qq.com

文章历史

收稿日期:2017-12-08
修回日期:2018-04-30
华北地区国家级自然保护区对药用维管植物的保护状况
张毓1 , 王庆刚2 , 田瑜3 , 徐靖3 , 阙灵1 , 杨光1 , 池秀莲1     
1. 中国中医科学院中药资源中心 道地药材国家重点实验室培育基地,北京 100871;
2. 中国农业大学资源与环境学院 生物多样性与有机农业北京市重点实验室,北京 100193;
3. 中国环境科学研究院生物多样性中心,北京 100012
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摘要:开展已有就地保护体系对生物多样性的保护现状评估有利于科学指导下一步保护规划工作。本研究收集华北地区46个国家级自然保护区的科学考察报告、多样性研究报告及其他相关文献资料,整理构建了华北地区药用维管植物保护名录数据库,并利用此数据库分析了该地区药用维管植物的就地保护状况。结果发现:华北地区国家级自然保护区不同程度保护了2 364种药用维管植物,隶属于165科800属;其中,1 710个物种(占总数的72.34%)受保护程度一般,分布的保护区数量少于10个,仅62个物种(占总数的2.62%)受到有效保护,分布的保护区数量大于30个;不同保护类型的保护区对药用维管植物所发挥的保护作用不同,森林生态类型保护区发挥的保护作用最大,保护了华北地区89.04%(2 105/2 364种)的药用维管植物。研究认为华北地区国家级自然保护区对该地区药用维管植物的就地保护发挥了重要作用,但现有保护状况可进一步完善,尤其应该重视森林生态类型保护区的建设工作以及珍稀濒危药用植物的保护规划。
关键词药用维管植物    国家级自然保护区    保护类型    物种密度    
Conservation effectiveness of national nature reserves on medicinal vascular plants in North China
1. National Resource Center for Chinese Materia Medica, China Academy of Chinese Medical Sciences, State Key Laboratory Breeding Base of Dao?di Herbs, Beijing 100700, China;
2. Beijing City Biodiversity and Organic Agriculture Key Laboratory, College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China;
3. Biodiversity Research Center, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China
Abstract: Evaluation of the conservation effectiveness of the current in situ conservation network on biodiversity can help to provide scientific basis for the conservation planning of biodiversity. In this study, we collect the species list occurred in 46 national nature reserves in North China from the scientific investigation reports, biodiversity researches and other related literatures of the national nature reserves, and evaluate the in situ conservation status of wild medicinal vascular plants in this region. The results showed that a total of 2 364 medicinal vascular plants, belonging to 800 genera and 165 families, are preserved by 46 national nature reserves in North China. 72.34% (1 710 / 2 364) of all medicinal vascular plants species are preserved within less than 10 national nature reserves, indicating low in situ protection degree for these species. Only 2.62% (62 / 2 364) of all medicinal vascular plants species are preserved within more than 30 national nature reserves, indicating sufficient in situ protection degree for these species. In addition, we found that different protection types of national nature reserves differed in their protection effectiveness in medicninal vascular plants. The nature reserves with protection type of forest ecosystem had the best protection effectiveness, preserving 89.04% (2 105/2 364) of all medicinal vascular plants species across the whole region. The national nature reserves has played an important role in the in situ conservation of medicinal vascular plants in North China. However, we still suggest that more efforts could be made to improve the conservation effectiveness of the current national nature reserves network for medicinal vascular plants in this region, and special attentions could be paid to the construction of nature reserves with protection type of forest ecosystem and to the conservation plans of rare and endangered medicinal plants.
Key words: medicinal vascular plant    national nature reserve    protection type    species density    
0 引言

我国是药用植物资源十分丰富的国家,也是对药用植物资源消耗量巨大的国家。我国中药市场上供应的70%的药材品种依赖于野生资源[1]。随着社会经济的快速发展,野生药材资源开发力度的不断增大,再加上开发方式不恰当等多种因素使得许多野生药用资源面临枯竭和灭绝的风险[1, 2]。一方面,药用植物资源是中医药事业发展的物质基础,保护野生中药品种,恢复其生产能力,对缓解某些道地药材消亡的现状以及避免在中药临床上出现“方对药不灵”的现象具有重要意义[3];另一方面,药用植物资源也是生物多样性的重要组成部分,药用植物资源保护是保护生物学研究的重要内容之一。保护野生药用植物资源对保障中医药产业的绿色可持续发展和促进生物多样性的保护都有十分重要的意义[1~3]

对生物资源进行有效保护的方法主要有迁地保护和就地保护两种。由于中药材种植对环境如气候、土壤等条件要求极为严格,迁地保护可能会破坏其道地性[3],而就地保护能同时很好地保存物种及其原始栖息地和遗传多样性。因此,相比更具应急意义的迁地保护,就地保护更适合用于中药资源的保护。建立自然保护区则是进行生物多样性就地保护最为有效的方式之一。自1956年我国建成第一个自然保护区(即鼎湖山自然保护区)到2014年底,我国已建立了不同类型、不同级别的保护区2 729个,总面积达到147万平方千米,其中保护区陆地面积约占全国陆地面积的14.8%[4]

有关自然保护区体系保护作用的发挥问题一直以来备受各管理部门及学者的关注[5~11]。国内学者在不同尺度上对现有保护区体系的保护状况开展了系列研究。有学者依托国家级自然保护区的实际资源考察数据在全国尺度上对国家重点保护野生植物的就地保护状况开展了评估,得出整个国家级自然保护区体系对国家重点保护植物的保护作用较佳,保护率超过了80%[5]。有学者利用实际资源考察数据评估发现产于我国的1 334种兰科植物中,仅有51.9%被现有自然保护区网络覆盖,还有46.9%处于保护状况不明状态[6]。也有学者在10 km分辨率地理网格尺度分别对我国3 244种受威胁高等植物及1 449种兰科植物的地理分布和保护状况进行研究,发现现有国家级和省级自然保护区网络仅覆盖了受威胁高等植物分布区域的27.5%,兰科植物分布区域的29.1%,保护区网络的保护力度有待提高[7, 8]。还有学者在县级尺度上对我国535种受威胁高等药用植物的地理分布及其保护状况开展了评估分析,也发现较大的保护空缺,并探索性提出了优先保护区域的概念,为完善我国现有保护区网络提供了科学建议[9]。尽管如此,探讨自然保护区网络对野生药用植物类群就地保护情况仍然非常少。考虑到我国99.0%以上的药用植物种类为维管植物,本研究拟以我国华北地区野生药用维管植物为研究对象,搜集各保护区的科学考察报告、多样性研究报告以及其他相关文献资料,分析并评价了现有国家级自然保护区网络对其的保护状况,以期为华北地区药用植物就地保护工作及自然保护区的合理规划提供科学参考。

1 研究方法 1.1 保护区内分布的维管植物名录获取

本文的主要研究范围为我国华北地区,包括北京市、天津市、河北省、山西省、内蒙古自治区(以下简称内蒙古)五省、市和自治区。首先依据中华人民共和国环境保护部公布的2015年全国自然保护区名录(http://www.zhb.gov.cn/),整理我国华北地区的国家级自然保护区名录共54个;然后以保护区的名称、“科学考察”“多样性”“植物资源”等为关键词查询并收集公开或未公开发表的各保护区的科学考察报告、多样性研究报告以及其他相关文献资料[12~45],提取各保护区内的高等植物物种名录。由于大部分保护区资料没有提供苔藓植物的信息,因此本研究实际主要包括蕨类植物、裸子植物以及被子植物(即维管植物)。

本研究共收集得到华北地区46个国家级自然保护区的维管植物名录。这46个保护区总面积达43 575.962 6 km2,占华北5省总面积的2.8%。其中,北京包含2个国家级自然保护区,面积为279.560 6 km2,占北京市总面积的1.7%,且保护类型均为森林生态系统类;天津包含3个国家级自然保护区,面积为378.620 0 km2,占天津市总面积的3.2%,保护类型涉及森林生态、古生物遗迹和地质遗迹类;河北包含12个国家级自然保护区,面积为2 548.655 0 km2,占河北省总面积的1.4%,保护类型涉及森林生态、海洋海岸生态系统、地质遗迹、草原草甸生态系统及内陆湿地与水域生态系统类;山西包含7个国家级自然保护区,面积为1 174.685 0 km2,占山西省总面积的0.8%;内蒙古包含22个国家级自然保护区,面积为39 194.442 0 km2,占内蒙古面积的3.3%,保护类型涉及森林生态系统、草原草甸生态系统、野生动物、野生植物、内陆湿地生态系统和荒漠生态系统类。

1.2 药用维管植物保护名录数据库构建

以中国生物物种名录(Catalogue of Life China,简称CoL China,www.catalogueoflife.org)为依据,将以上收集录入的各保护区内分布的植物拉丁名进行逐一校订整理,将不同异名统一整理为对应的接受名。CoL China依据物种2000的数据标准,每个物种都包含了科学名、同物异名、别名、文献、分类系统、分布区、审核数据专家名字等数据。CoL China未收载的物种以中英文版中国植物志为依据进行校订,最终构建华北地区维管植物保护名录数据库。收集《中国植物主题数据库——民族药用植物数据库》(http://www.plant.csdb.cn/herb)及第三次全国中药资源普查成果《中国中药资源志要》 [10]中涉及的所有药用植物物种信息,用同样的方法进行植物异名校订,构建全国药用植物名录数据库。将华北地区维管植物保护名录数据库与全国药用植物名录数据库匹配分析,筛选得到华北地区药用维管植物保护名录数据库。该数据库内涉及各保护区所包含的各类群药用维管植物物种数见表 1。本研究以此数据库为基础,分析了华北地区现有国家级自然保护区对该区域药用维管植物的保护状况。

表 1 华北地区国家级自然保护区内药用维管植物的物种丰富度 Table 1 Species richness of medicinal vascular plants in national nature reserves in North China
1.3 物种受保护程度评价标准

由于物种的分布资料及其相关种群数量资料的缺乏,国内外至今尚未形成一套完整的用于评估物种就地保护状况的评价指标,所以在评价物种保护成效时,通常只能依靠专家的经验进行定性判断。因此,本研究参考张昊楠等[11]的研究方法将野生药用维管植物所分布的保护区数量作为评价指标,评估各药用维管植物受到的就地保护程度。一个物种有记录分布的保护区数量越多,则表明该物种受到的保护程度越好。

2 结果 2.1 保护区内药用植物的保护情况 2.1.1 保护区总体的保护情况

本研究分析发现华北地区的46个国家级自然保护区内共分布有4 221种维管植物,隶属于179科993属,其中包含药用植物2 364种(占总数的56.01%),隶属于165科800属,涉及蕨类植物78种16科33属、裸子植物32种6科12属以及被子植物2 254种143科755属(表 1)。其中,菊科(Asteraceae)、蔷薇科(Rosaceae)、豆科(Fabaceae)等为保护物种数前10大科(表 2)。这10个科共包含1 129种药用维管植物,占总药用维管植物的47.76%。蒿属(Artemisia)、委陵菜属(Potentilla)、乌头属(Aconitum)等为保护物种数前10大属。这10个属共包含222种药用维管植物,占总数的9.39%(表 3)。

表 2 华北地区保护区内有分布记录药用维管植物物种数量排名前十的科信息 Table 2 List of families of top ten species richness of medicinal vascular plants in the national nature reserves in North China

表 3 华北地区保护区内有分布记录物种数量排名前十的属信息 Table 3 List of genera of top ten species richenss of medicinal vascular plants in the national nature reserves in North China
2.1.2 不同保护区的保护情况

不同保护区内分布的维管植物数量差异较大,且所含不同分类级别数量的大小顺序存在一定的差异(表 1)。各保护区内分布的所有维管植物物种数量为58种(内蒙古乌拉特梭梭林–蒙古野驴国家级自然保护区)至988种(河北省小五台山国家级自然保护区),属数量为46属(内蒙古乌拉特梭梭林–蒙古野驴国家级自然保护区)到473属(山西省历山国家级自然保护区),科数量为21科(内蒙古乌拉特梭梭林–蒙古野驴国家级自然保护区)到120科(河北省小五台山国家级自然保护区)。受保护的野生药用维管植物物种数、科数最多的均在河北省小五台山国家级自然保护区;属数最多的是山西省历山国家级自然保护区;分布的物种、属、科数最少的均为内蒙古乌拉特梭梭林–蒙古野驴国家级自然保护区(表 1)。

2.1.3 不同类型保护区的保护情况

不同类型保护区对药用植物的保护情况也存在较大差异(图 1)。森林生态系统类型的保护区对药用植物保护作用最大,共保护了2 105种,占所有保护区内药用植物物种总数的89.04%。其次是野生动物和草原草甸生态系统类型的保护区,分别保护了1 238种和761种药用植物(图 1)。海洋海岸生态系统类型的保护区对药用植物保护作用最弱,只保护了208种。

图 1 同类型自然保护区对药用维管植物保护情况差异 Figure 1 Differences in protection degree of medicinal vascular plants among different types of the nature reserves

考虑到面积对物种数量的影响,本研究进一步采用物种密度(species density)即D=S/ln AD 代表物种密度,S 代表物种数,A 代表研究面积)[46, 47]分析比较不同保护类型的保护区对药用植物发挥的保护效果差异。结果发现森林生态系统类型保护区的物种密度仍是最大的,说明该类型保护区对药用维管植物发挥的保护作用最强,而海洋海岸生态系统和野生植物类型的保护区的物种密度较小,说明二者发挥的保护作用相对较弱(图 1)。

2.2 不同药用维管植物受保护程度

在华北地区国家级自然保护区内分布的2 364种药用植物中,分布的保护区数量低于6个的物种有1 292种,占总数的54.65%,隶属于147科590属(图 2)。分布在6~10个保护区内的药用植物有418种,占总数的17.68%,隶属于103科287属。有214种药用植物分布在11~15个保护区里面,占总数的9.05%,隶属于64科159属。此外,分布保护区数目达到16~20个和21~30个的药用植物物种数分别为190种和188种,分别隶属于56科151属和61科150属。分布保护区超过30个的药用植物有62种,占总数的2.62%,隶属于29科56属。这62种药用植物多为广布种,包括龙牙草(Agrimonia pilosa)、反枝苋(Amaranthus retroflexus)、独行菜(Lepidium apetalum)、萹蓄(Polygonum aviculare)、黄花蒿(Artemisia annua)、榔榆(Ulmus parvifolia)、乳浆大戟(Euphorbia esula)、蓬子菜(Galium verum)、灰绿藜(Chenopodium glaucum)等。

图 2 华北地区药用维管植物在华北地区保护区内的分布情况 Figure 2 Conservation status of medicinal vascular plants in the national nature reserves in North China
3 讨论

物种保护是自然保护地设立的首要目标之一,开展自然保护地保护的生态有效性评价有利于为保护地的建设和管理的提供科学指导[48, 49]。一方面,华北地区是我国受气候变化影响最大的地区之一,增温快且范围大,降水减少,干旱趋于严重,区域植被生长发育受影响大[50, 51];另一方面人口众多的华北地区也是人为活动极为剧烈的地区。无节制的采挖、过度的农牧业等加剧了该地区野生植物资源的枯竭,华北地区的药用植物资源保护迫在眉睫。本文通过对现有的科学考察报告及生物多样性研究报告等研究数据的收集、整理和分析,发现华北地区现有的国家级自然保护区网络对我国药用植物多样性的就地保护发挥了重要作用,46个国家级自然保护区共保护了2 364种药用维管植物。

与其他针对中国珍稀濒危药用植物的研究结果相比,2 364种被保护物种中有33种处于受威胁状态,其中5种处于极危状态,11种处于濒危状态,16种处于易危状态[9]。但是这些珍稀濒危药用植物受到的保护程度偏低,其中28种分布的保护区数量小于5个,包括15种(含5种极危物种)仅在一个保护区内有分布。针对其中如肉苁蓉(Cistanche deserticola)、太白贝母(Fritillaria taipaiensis)、新疆贝母(Fritillaria walujewii)等珍稀中药材的基原植物,保护好其野生资源,是实现中医药事业可持续发展的重要保障。本研究发现约72.34%的物种所分布的保护区数量低于10个的现状,即处于受保护程度较低或者一般的情况[11],该区域内药用维管植物的就地保护力度还有待进一步提高。因此我们建议在华北地区适当增加国家级保护区或将部分省级自然保护区升级为国家级保护区。当然本研究未能考虑各物种实际种群分布和动态状况,有必要进一步结合实际调查结果,开展保护空缺分析;并且结合实际人力、财力、物力等情况采取适当措施提高保护成效。比如针对保护空缺物种在已有保护区周边的,可以考虑适当扩增原有保护区面积或调整保护区边界;针对保护空缺物种分布范围狭窄、种群数量极少且分散的状况,可以考虑建立新的保护小区或者保护示范点[52]。此外,还应该加强重点保护物种野外种群、群落及生态系统的监测工作,及时掌握物种的种群及其所处群落、生态系统的动态变化,以及时调整相关保护管理措施,同时加大研究投入,帮助部分物种野外种群及其生境的恢复。

另外,在保护区建设中还应该综合考虑不同保护类型的保护区在物种保护作用发挥上的差异。其中,森林生态系统类型的保护区是我国自然保护区建设中的主体,其主要的保护对象为森林植被及其生境[53],而森林是陆地生态系统中生物多样性最丰富的地方[54],因此,森林生态系统类型的保护区在物种保护方面发挥的成效如何对我国自然保护区的建设和发展具有重大影响,在下一步保护区体系完善的过程中应该特别关注该类型保护区的建设工作。本文研究结果肯定了森林生态系统类型保护区在保护药用维管植物发挥的关键作用。海洋海岸、荒漠生态等、古生物遗迹、地质遗迹等类型保护区虽然所保护的物种数量低于森林生态系统类型保护区,但是由于物种特殊的生境需求,这些类型生态系统内同样分布有大量森林生态系统类型内无法分布的物种,它们是对森林生态系统类型保护区的重要补充,其建设工作也不容忽视。比如本研究发现肉苁蓉(Cistanche deserticola)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)、锁阳(Cynomorium coccineum subsp. songaricum)、黄花软紫草(Arnebia guttata)、戈壁天冬(Asparagus gobicus)等50多种药用维管植物仅分布于荒漠生态系统中。

本研究能较好地揭示华北地区药用维管植物的就地保护现状,但也存在一定的局限性。由于数据所限本研究所覆盖的就地保护体系仅涉及国家级自然保护区,其总面积仅占该地区所有保护区面积的29.80%。虽然剩下的246个省市县级自然保护区在物种保护投入和保护效果方面可能不及国家级自然保护区,但其发挥的保护作用仍然是不可忽略的;其他就地保护的辅助体系,如森林公园、风景名胜区等也能对物种保护发挥一定作用[55]。遗憾的是这些省级自然保护区或保护地往往没有或缺乏完整的调查数据,因此目前难以定量评估其保护作用。未来在数据资料积累充足的情况下,应加强这方面的研究。

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