Spatial distribution of endangered orchids in the Yangtze River Watershed
-
摘要:
目的 兰科Orchidaceae植物已经成为旗舰保护类群,科学规范识别长江流域兰科植物的迁移规律,探究濒危兰科植物的空间分布,确定重点保护物种和热点地区,对于更好地研究和保护珍稀濒危兰科植物具有重要意义。 方法 以长江流域1981—2019年的代表性兰科植物为研究对象,基于野外考察和全球生物多样性信息资讯机构(GBIF)数据库选取兜被兰属Neottianthe、独蒜兰属Pleione等130个(10种)物种分布点为代表,根据植物地理学和地理信息系统(GIS)空间分析理论,采取核密度、莫兰指数和热点分布等方法,对长江流域濒危兰科植物的空间分布格局进行了研究。 结果 ①1998—2019年长江流域代表性兰科植物的密度高值区减少,分布在广西、贵州的兰科植物消失。密度中值区发生变化,兰科植物由四川中部向四川北部迁移;②长江流域代表性兰科植物的濒危等级值和空间位置呈显著正相关水平,1998—2019年比1981—1997年相关性更强;③高危险区发生变化,1981—1997年兰科植物高危险区主要分布在贵州和湖北,而1998—2019年主要分布在湖北。 结论 全球变暖、基础设施建设、非法采挖销售和过度砍伐森林都有可能成为兰科植物分布变化和数量减少的原因。湖北将成为以后需要重点关注的地区。图1表5参31 Abstract:Objective This study, with an investigation of the scientific and standard identification of the migration of Orchidaceae, a protected and flagship group, in the Yangtze River Watershed, is aimed at an exploration of the spatial distribution of endangered orchids and the determination of key protected species and hot spots so as to serve the better research and protection of rare and endangered orchids. Method Taking the representative Orchidaceae plants in the Yangtze River Watershed from 1981 to 2019 as the research object, 130 species distribution points of 10 species including Neottianthe and Pleione were selected based on the field investigation and Global Biodiversity Information Facility (GBIF) database. Then, with the guidance of the theory of phytogeography and the conduct of a GIS spatial analysis, the spacial distribution of endangered orchids was investigated employing kernel density, Moran index and hot spot distribution. Result (1) The period between 1998 and 2019 witnessed the disappearance of Orchidaceae plants in Guangxi and Guizhou, a decrease in high-density areas of them in the Yangtze River Watershed, changes in the median density areas as well as their migration from central Sichuan to north Sichuan. (2) There was a significant positive correlation between the level of endangerment of Orchidaceae plants and their spatial location and the correlation between 1998 and 2019 was stronger than that of 1981−1997. (3) There was a shift of high risk areas: from 1981 to 1997, the high risk areas of Orchidaceae were mainly distributed in Guizhou and Hubei whereas from 1998 to 2019, they were mainly distributed in Hubei Province. Conclusion There have been changes in the distribution of Orchidaceae plants and a reduction in quantity which mainly attribute to global warming, infrastructure construction, illegal harvesting and excessive deforestation and in the future Hubei would become the focus of attention. [Ch, 1 fig. 5 tab. 31 ref.] -
表 1 代表性兰科植物的分布
Table 1. Distribution of representative orchids
序号 属名 物种名 生境 生活型 濒危等级 1 舌唇兰属 Platanthera 小舌唇兰 Platanthera minor 山坡林下或草地 地生 近危 2 头蕊兰属 Cephalanthera 金兰 Cephalanthera falcata 山坡林下 地生 近危 3 兰属 Cymbidium 建兰 Cymbidium ensifolium 山坡林下 地生 易危 4 兰属 蕙兰 Cymbidium faberi 向南山坡或黄山松 Pinus taiwanensis 林下 地生 易危 5 虾脊兰属 Calanthe 反瓣虾脊兰 Calanthe reflexa 常绿阔叶林下、山谷溪边 地生 无危 6 虾脊兰属 钩距虾脊兰 Calanthe graciliflora 山坡林下或石壁上 地生 易危 7 兜被兰属 Neottianthe 二叶兜被兰 Neottianthe cucullata 针叶林下或高山草甸上 地生 近危 8 无柱兰属 Amitostigma 无柱兰 Amitostigma gracile 岩石上或沟边阴湿草地上 地生 近危 9 独蒜兰属 Pleione 独蒜兰 Pleione bulbocodioides 苔藓覆被的岩石上 附生 易危 10 风兰属 Neofinetia 风兰 Neofinetia falcata 山中林地树干上 附生 濒危 表 2 1981—2019年四川代表性兰科植物的空间分布
Table 2. Spatial distribution of representative Orchidaceae plants in Sichuan from 1981 to 2019
年份 地区 经纬度 代表性兰科植物 年份 地区 经纬度 代表性兰科植物 1994 平武县 32°26′24″N,104°33′00″E 钩距虾脊兰 1981 泸定县 29°54′50″N,102°14′02″E 反瓣虾脊兰 1983 雷波县 28°15′43″N,103°34′15″E 金兰 1984 泸定县 29°54′50″N,102°14′02″E 反瓣虾脊兰 1984 泸定县 29°54′50″N,102°14′02″E 金兰 1997 泸定县 29°30′00″N,101°54′00″E 二叶兜被兰 1984 泸定县 29°54′50″N,102°14′02″E 金兰 1997 康定县 30°06′00″N,101°48′00″E 二叶兜被兰 1981 泸定县 29°54′50″N,102°14′02″E 建兰 1997 康定县 30°08′45″N,101°51′36″E 二叶兜被兰 1981 泸定县 29°54′50″N,102°14′02″E 建兰 1997 泸定县 29°34′30″N,101°59′56″E 二叶兜被兰 1986 九寨沟县 33°15′36″N,104°13′48″E 蕙兰 2019 成都市青羊区 30°40′55″N,104°00′36″E 蕙兰 1982 泸定县 29°54′36″N,102°13′48″E 反瓣虾脊兰 2005 翁达自然保护区 31°54′00″N,100°54′00″E 二叶兜被兰 1983 九寨沟县 33°15′36″N,104°13′48″E 反瓣虾脊兰 2007 阿坝藏族羌族自治区金川县 31°42′00″N,102°00′00″E 二叶兜被兰 1981 泸定县 29°54′50″N,102°14′02″E 反瓣虾脊兰 2005 翁达自然保护区 31°58′55″N,100°57′50″E 二叶兜被兰 1984 北川县 31°53′34″N,104°26′09″E 反瓣虾脊兰 2005 翁达自然保护区 31°58′55″N,100°57′50″E 二叶兜被兰 1984 北川县 31°53′34″N,104°26′09″E 反瓣虾脊兰 表 3 1981—2019年贵州和广西代表性兰科植物的空间分布
Table 3. Spatial distribution of representative Orchidaceae plants in Guizhou and Guangxi from 1981 to 2019
年份 省份 地区 经纬度 代表性兰科植物 1986 贵州 松桃苗族自治县 28°09′00″N,109°12′00″E 钩距虾脊兰 1996 贵州 桐梓县 28°07′48″N,106°49′12″E 金兰 1988 贵州 印江土家族
苗族自治县27°59′24″N,108°24′00″E 小舌唇兰 1988 贵州 松桃苗族自治县 28°00′00″N,109°12′00″E 蕙兰 1988 贵州 石阡县 27°30′36″N,108°13′48″E 反瓣虾脊兰 1988 贵州 施秉县 27°01′48″N,108°11′24″E 反瓣虾脊兰 1981 广西 金秀县老山伐木场十六公里阴冲 24°10′30″N,110°14′06″E 钩距虾脊兰 1991 广西 兴安县猫儿山老山界 25°36′03″N,110°35′06″E 金兰 1984 广西 资源县猫儿山万亩林场 26°00′18″N,110°35′56″E 金兰 1992 广西 资源县塘洞猫儿山大竹坪 26°00′18″N,110°35′56″E 金兰 1982 广西 兴安县猫儿山梯子岭 25°36′03″N,110°35′06″E 金兰 1982 广西 金秀县 24°10′30″N,110°14′06″E 小舌唇兰 1994 广西 环江县川山乡大沙坡 25°06′25″N,108°18′54″E 独蒜兰 2016 广西 百色市那坡县 23°20′45″N,105°54′46″E 建兰 1998 广西 龙胜各族自治县花坪红毛界下界 25°44′31″N,110°02′24″E 反瓣虾脊兰 1998 广西 龙胜各族自治县花坪红毛界下界 25°44′31″N,110°02′24″E 反瓣虾脊兰 1998 广西 金秀老山银杉保护区 24°10′30″N,110°14′06″E 钩距虾脊兰 1998 广西 金秀老山银杉保护区 24°10′30″N,110°14′06″E 钩距虾脊兰 说明:银杉Cathaya argyrophylla 表 4 1981—2019年兰科植物濒危等级的全局莫兰指数
Table 4. Global Moran’ s I index of the endangered species of representative Orchidaceae plants from 1981 to 2019
时段 莫兰指数 Z 域值(α=0.05) 1981—1997年 0.241 3.727 1.96 1998—2019年 0.805 4.450 1.96 表 5 1981—2019兰科植物濒危等级热点值分布
Table 5. Distribution of endangered hot spot values of Orchidaceae plants from 1981 to 2019
省份 1981—1997年 1998—2019年 Z P Gi_ConfInvl
字段Z P Gi_ConfInvl
字段浙江 −0.87 0.38 0 0.10 0.92 0 云南 1.13 0.26 0 −0.32 0.75 0 西藏 −0.63 0.53 0 1.30 0.19 0 四川 −0.20 0.84 0 −0.23 0.82 0 陕西 0.27 0.79 0 0.11 0.91 0 青海 0.52 0.61 0 −0.75 0.46 0 江西 −0.48 0.63 0 0.11 0.91 0 湖南 1.55 0.12 0 0.46 0.64 0 湖北 1.75 0.08 1 1.96 0.05 2 河南 0.70 0.48 0 1.04 0.30 0 贵州 1.66 0.10 1 −0.74 0.46 0 广西 0.96 0.34 0 0.45 0.65 0 甘肃 −0.80 0.42 0 −0.69 0.49 0 福建 −1.60 0.11 0 −0.71 0.48 0 安徽 −0.87 0.38 0 0.10 0.92 0 上海 −1.11 0.27 0 −0.35 0.72 0 重庆 0.29 0.77 0 0.17 0.86 0 江苏 −1.11 0.27 0 −0.35 0.72 0 广东 0.13 0.90 0 0.45 0.65 0 说明:Z>1.65,P<0.10,Gi_ConfInvl字段为1,说明热点 具有置信度为90%的统计显著性;Z>1.96, P<0.05,Gi_ConfInvl 字段为2,说明热点具有置信 度为95%的统计显著性 -
[1] 袁喆, 喻志强, 冯兆洋, 等. 长江流域陆地生态系统NDVI时空变化特征及其对水热条件的响应[J]. 长江科学院院报, 2019, 36(11): 7 − 15. doi: 10.11988/ckyyb.20180149 YUAN Zhe, YU Zhiqiang, FENG Zhaoyang, et al. Spatiotemporal variations of NDVI in terrestrial ecosystem in Yangtze River Basin and response to hydrothermal condition [J]. J Yangtze River Sci Res Inst, 2019, 36(11): 7 − 15. doi: 10.11988/ckyyb.20180149 [2] 贾怡童, 林爱文, 朱弘纪. 长江流域不同气候分区生长季植被总初级生产力对极端气候变化的时空响应研究[J]. 国土与自然资源研究, 2020, 42(1): 38 − 42. JIA Yitong, LIN Aiwen, ZHU Hongji. Study on spatio-temporal response of total primary productivity of vegetation to extreme climate change in different climatic growing seasons in the Yangtze River Basin [J]. Territ Nat Resour Study, 2020, 42(1): 38 − 42. [3] 王重阳, 赵联军, 孟世勇. 王朗国家级自然保护区滑坡体兰科植物分布格局及其保护策略[J]. 生物多样性, 2022, 30(2): 21 − 30. WANG Chongyang, ZHAO Lianjun, MENG Shiyong. Spatial distribution pattern and protection strategy for orchids in landslide mass of the Wanglang National Nature Reserve [J]. Biodiversity Sci, 2022, 30(2): 21 − 30. [4] 胡会强, 余泽平, 王国兵, 等. 江西兰科药用植物资源调查[J]. 中国实验方剂学杂志, 2019, 25(21): 148 − 154. HU Huiqiang, YU Zeping, WANG Guobing, et al. Resources of Orchidaceae medicinal plants in Jiangxi Province [J]. Chin J Exp Tradit Medical Formulae, 2019, 25(21): 148 − 154. [5] 张殷波, 杜昊东, 金效华, 等. 中国野生兰科植物物种多样性与地理分布[J]. 科学通报, 2015, 60(2): 179 − 188. doi: 10.1360/N972014-00480 ZHANG Yinbo, DU Haodong, JIN Xiaohua, et al. Species diversity and geographic distribution of wild Orchidaceae in China [J]. Chin Sci Bull, 2015, 60(2): 179 − 188. doi: 10.1360/N972014-00480 [6] 罗毅波, 贾建生, 王春玲. 中国兰科植物保育的现状和展望[J]. 生物多样性, 2003, 11(1): 70 − 77. doi: 10.3321/j.issn:1005-0094.2003.01.010 LUO Yibo, JIA Jiansheng, WANG Chunling. A general review of the conservation status of Chinese orchids [J]. Biodiversity Sci, 2003, 11(1): 70 − 77. doi: 10.3321/j.issn:1005-0094.2003.01.010 [7] 王喜龙, 土艳丽, 文雪梅, 等. 藏东南兰科植物多样性及其沿海拔梯度的分布格局[J]. 中南林业科技大学学报, 2018, 38(12): 45 − 51. WANG Xilong, TU Yanli, WEN Xuemei, et al. Diversity and altitudinal distribution patterns of orchids in Southeastern of Tibet [J]. J Cent South Univ For Technol, 2018, 38(12): 45 − 51. [8] 刘洋, 杜凡, 李瑞年, 等. 滇西北兰科植物海拔分布格局[J]. 西南林业大学学报, 2012, 32(3): 40 − 46. doi: 10.3969/j.issn.2095-1914.2012.03.009 LIU Yang, DU Fan, LI Ruinian, et al. Altitudinal distribution pattern of orchid plants in northwest of Yunnan Province [J]. J Southwest For Univ, 2012, 32(3): 40 − 46. doi: 10.3969/j.issn.2095-1914.2012.03.009 [9] 弓莉, 罗建, 林玲. 南迦巴瓦兰科植物多样性及垂直分布格局[J]. 高原农业, 2020, 4(5): 499 − 505. GONG Li, LUO Jian, LIN Ling. Species diversity and vertical distribution pattern of Orchidaceae in Namcha Barwa, Tibet [J]. J Plateau Agric, 2020, 4(5): 499 − 505. [10] 杨正斌, 余东莉, 刘强. 西双版纳兰科植物海拔分布格局[J]. 林业调查规划, 2014, 39(3): 71-75, 101. YANG Zhengbin, YU Dongli, LIU Qiang. Altitudinal distribution of orchids in Xishuangbanna[J] For Inventory Plann, 2014, 39(3): 71-75, 101. [11] 戍祖芳, 冯建孟. 滇西北地区兰科植物多样性的分布格局及其解释[J]. 楚雄师范学院学报, 2016, 31(6): 39 − 45. doi: 10.3969/j.issn.1671-7406.2016.06.006 SHU Zufang, FENG Jianmeng. Geographical pattern of Orchidaceae diversity in northwest Yunnan and its explanation [J]. J Chuxiong Norm Univ, 2016, 31(6): 39 − 45. doi: 10.3969/j.issn.1671-7406.2016.06.006 [12] 张晓龙. 中国野生兰科植物地理分布格局研究[D]. 太原: 山西大学, 2014. ZHANG Xiaolong. Study on Geographic Distribution Pattern of the Wild Orchidaceae Plants in China [D]. Taiyuan: Shanxi University, 2014. [13] JOBSON B, KERRI W, LARA J, et al. Home range and habitat selection of captive-bred and rehabilitated cape vultures Gyps coprotheres in southern Africa [J]. Oryx, 2020, 55(4): 607 − 612. [14] HANNAH B, NORMAN S L, PATRICIA A F. GIS Investigation of the relationship of sex and season on the population distribution of common bottle nose dolphins (Tursiops truncatus) in Charleston, South Carolina [J]. Int J Geogr Inf Sci, 2020, 34(8): 1552 − 1566. doi: 10.1080/13658816.2019.1615068 [15] 陈龙, 刘春兰, 马明睿, 等. 太行山生物多样性保护优先区(北京区域)急需保护物种的空间分布、热点识别及保护成效评价[J]. 生态与农村环境学报, 2019, 35(4): 451 − 458. CHEN Long, LIU Chunnan, MA Mingrui, et al. Spatial distribution, hot spots identification and protection effectiveness evaluation of urgently protected species in priority area of Taihang Mountains biodiversity conservation (Beijing region) [J]. J Ecol Rural Environ, 2019, 35(4): 451 − 458. [16] 王芳, 袁兴中, 熊森, 等. 重庆澎溪河湿地自然保护区生物多样性空间格局及热点区[J]. 应用生态学报, 2020, 31(31): 1682 − 1690. WANG Fang, YUAN Xingzhong, XIONG Sen, et al. Spatial patterns of biodiversity and hotspots in Chongqing Pengxi River Wetland Nature Reserve, China [J]. Chin J Appl Ecol, 2020, 31(31): 1682 − 1690. [17] 杨文涛, 吕春彤, 陈浩. 地理环境条件约束的入侵物种虚拟负样本生成方法[J]. 干旱区资源与环境, 2020, 34(9): 179 − 187. YANG Wentao, LÜ Chuntong, CHEN Hao. Generating pseudo-absence samples of invasive species under the constraint of geographical environment [J]. J Arid Land Resour Environ, 2020, 34(9): 179 − 187. [18] 徐海根, 雷军成. 外来入侵植物假高粱在我国的潜在分布区分析[J]. 植物保护, 2011, 37(3): 87 − 92. doi: 10.3969/j.issn.0529-1542.2011.03.019 XU Haigen, LEI Juncheng. Prediction of the potential distribution of the alien invasive plant Sorghum halepense in China [J]. Plant Prot, 2011, 37(3): 87 − 92. doi: 10.3969/j.issn.0529-1542.2011.03.019 [19] 汪松, 解焱. 中国物种红色名录(第1卷) [M]. 北京: 高等教育出版社, 2004: 300 − 468. WANG Song, XIE Yan. Red List of Chinese Species (Volume 1) [M]. Beijing: Higher Education Press, 2004: 300 − 468. [20] 张冲, 赵景波. 厄尔尼诺/拉尼娜事件对长江流域气候的影响研究[J]. 水土保持通报, 2011, 31(3): 1 − 6, 11 − 12. ZHANG Chong, ZHAO Jingbo. Effects of El Niño-Southern Oscillation events on climate in Yangtze River Basin [J]. Bull Soil Water Conserv, 2011, 31(3): 1 − 6, 11 − 12. [21] 张凤英, 张增信, 田佳西, 等. 长江流域森林NPP模拟及其对气候变化的响应[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2021, 45(1): 175 − 181. ZHANG Fengying, ZHANG Zengxin, TIAN Jiaxi, et al. Forest NPP simulation in the Yangtze River Basin and its response to climate change [J]. J Nanjing For Univ Nat Sci Ed, 2021, 45(1): 175 − 181. [22] 张晓娅, 杨世伦. 流域气候变化和人类活动对长江径流量影响的辨识(1956—2011)[J]. 长江流域资源与环境, 2014, 23(12): 1729 − 1739. doi: 10.11870/cjlyzyyhj201412013 ZHANG Xiaoya, YANG Shilun. Climatic and anthropogenic impacts on water discharge in the Yangtze River over the last 56 years (1956−2011) [J]. Resour Environ Yangtze Basin, 2014, 23(12): 1729 − 1739. doi: 10.11870/cjlyzyyhj201412013 [23] 任平, 洪步庭, 周介铭. 基于空间自相关模型的农村居民点时空演变格局与特征研究[J]. 长江流域资源与环境, 2015, 24(12): 1993 − 2002. doi: 10.11870/cjlyzyyhj201512001 REN Ping, HONG Buting, ZHOU Jieming. Research of spatiotemporal pattern and characteristics for the evolution of rural settlements based on spatial autocorrelation model [J]. Resour Environ Yangtze Basin, 2015, 24(12): 1993 − 2002. doi: 10.11870/cjlyzyyhj201512001 [24] 蔡雪娇, 吴志峰, 程炯. 基于核密度估算的路网格局与景观破碎化分析[J]. 生态学杂志, 2012, 31(1): 158 − 164. CAI Xuejiao, WU Zhifeng, CHENG Jiong. Analysis of road network pattern and landscape fragmentation based on kernel density estimation [J]. Chin J Ecol, 2012, 31(1): 158 − 164. [25] 刘锐, 胡伟平, 王红亮, 等. 基于核密度估计的广佛都市区路网演变分析[J]. 地理科学, 2011, 31(1): 81 − 86. LIU Rui, HU Weiping, WANG Hongliang, et al. The road network evolution of Guangzhou-Foshan metropolitan area based on kernel density estimation [J]. J Geogr Sci, 2011, 31(1): 81 − 86. [26] 许章华, 刘健, 余坤勇, 等. 福建省马尾松毛虫害空间自相关分析[J]. 安全与环境学报, 2013, 13(6): 167 − 171. XU Zhanghua, LIU Jian, YU Kunyong, et al. Analysis of the spatial autocorrelation of Dendrolimus punctatus Walker in Fujian [J]. J Saf Environ, 2013, 13(6): 167 − 171. [27] 田怀珍, 陈林, 邢福武. 广东南岭国家级自然保护区兰科植物物种多样性及其保护[J]. 生物多样性, 2013, 21(2): 224 − 234. doi: 10.3724/SP.J.1003.2013.08005 TIAN Huaizhen, CHEN Lin, XING Fuwu. Species diversity and conservation of orchids in Nanling National Nature Reserve, Guangdong [J]. Biodiversity Sci, 2013, 21(2): 224 − 234. doi: 10.3724/SP.J.1003.2013.08005 [28] 黎磊, 陈家宽. 气候变化对野生植物的影响及保护对策[J]. 生物多样性, 2014, 22(5): 549 − 563. doi: 10.3724/SP.J.1003.2014.14124 LI Lei, CHEN Jiakuan. Influence of climate change on wild plants and the conservation strategies [J]. Biodiversity Sci, 2014, 22(5): 549 − 563. doi: 10.3724/SP.J.1003.2014.14124 [29] 于志磊, 秦天玲, 章数语, 等. 近年来长江流域植被指数变化规律及气候因素影响研究[J]. 中国水利水电科学研究院学报, 2016, 14(5): 362 − 366, 373. YU Zhilei, QIN Tianling, ZHANG Shuyu, et al. Analysis of vegetation dynamic variations and response to climatic factor in Yangtze River Basin in recent decades [J]. J China Inst Water Resour Hydropower Res, 2016, 14(5): 362 − 366, 373. [30] 丁斌, 顾显跃, 缪启龙. 长江流域近50年来的气温变化特征[J]. 长江流域资源与环境, 2006, 15(4): 531 − 536. doi: 10.3969/j.issn.1004-8227.2006.04.023 DING Bin, GU Xianyue, MIU Qilong. Characteristics in the variation of temperature over the Yangtze River Valley over last 50 years [J]. Resour Environ Yangtze Basin, 2006, 15(4): 531 − 536. doi: 10.3969/j.issn.1004-8227.2006.04.023 [31] LIU Hong, FENG Changlin, LUO Yibo, et al. Potential challenges of climate change to orchid conservation in a wild orchid hotspot in southwestern China [J]. Bot Rev, 2010, 76(2): 174 − 192. doi: 10.1007/s12229-010-9044-x -
-
链接本文:
https://zlxb.zafu.edu.cn/article/doi/10.11833/j.issn.2095-0756.20210551

计量
- 文章访问数: 26
- 被引次数: 0