百山祖冷杉(学名:Abies beshanzuensis M.H.Wu)是松科冷杉属植物,乔木,高约11米,胸径40厘米;树皮灰白色,不规则龟裂,裂块纵向大于横向,裂隙较深。叶条形,在侧枝上排列成二列状,或枝条下面之叶排列成两列,上面之叶斜展至直伸,其长度由下面两侧至上面中央递减。球果通常每一枝节之间着生1-3个,圆柱形,长7-12厘米,径3.5-4厘米,成熟前绿色至淡黄绿色,熟后淡褐黄色或淡褐色;苞鳞稍短于种鳞或几相等长,上部近圆形,宽7-8毫米;种子倒三角状,具与种子等长而宽大的膜质种翅,翅端平截。花期5月,球果11月成熟。
百山祖冷杉为中国东南部新近发现的稀有珍贵树种,特产于浙江南部百山祖南坡海拔1700米以上地带,林中混生的优势树种为亮叶山毛榉及多脉青冈栎、青冈栎等阔叶树种。
百山祖冷杉是中国特有的古老残遗植物,是苏、浙、皖、闽等省唯一生存至今的冷杉属中的珍稀物种,对研究植物区系和气候变迁等方面有较重要的学术意义。
列入《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》(IUCN)2010年 ver 3.1——极危(CR)。
百山祖冷杉产地位于东部亚热带高山地区,气候特点是温度极低,湿度大,降水多,云雾重。年平均温度8~9℃,极端最低-15℃;年降水量达2300毫米,相对湿度92%。成土母质多为凝灰岩、流纹岩之风化物,土壤为黄棕壤,呈酸性,pH值4.5,有机质含量3.5%。
自然植被为落叶阔叶林,伴生植物主要有亮叶水青冈,林下木为百山祖玉山竹和华赤竹。本种幼树极耐阴,但生长不良。大树枝条长向光面屈曲。结实周期4-5年,多数种子发育不良,5月开花,11月球果成熟。
为中国东南部新近发现的稀有珍贵树种,特产于浙江南部百山祖南坡海拔1700米以上地带,林中混生的优势树种为亮叶山毛榉及多脉青冈栎、青冈栎等阔叶树种。
乔木,高约11米,胸径40厘米;树皮灰白色,不规则龟裂,裂块纵向大于横向,裂隙较深;大枝平展,枝皮不规则浅裂;小枝对生,稀三枝轮生,基部围有宿存芽鳞,主干及直立枝上的小枝交叉对生,一年生枝淡黄色或黄灰色,无毛或凹槽中有疏毛;冬芽卵圆形,有树脂,生于枝顶,三个排成一平面,中间之芽常较两侧之芽为大,稀在小枝节间上面(即背地面)生有一芽、其后发育成直立枝,芽鳞淡黄褐色,三角状卵形,背面中上部具钝纵脊。
叶条形,在侧枝上排列成二列状,或枝条下面之叶排列成两列,上面之叶斜展至直伸,其长度由下面两侧至上面中央递减,长1-4.2(通常为1.5-3.5)厘米,宽2.5-3.5毫米,先端有凹缺,下面有两条白色气孔带;横切面有2个边生树脂道或生于两侧端的叶肉薄壁组织内,上面至下面两端及下面中部有一层连续排列的皮下层细胞;幼枝之叶在枝上常呈两列,先端呈二尖裂。雌球花圆柱形,长3-3.5厘米,径约8毫米,苞鳞上部向后反曲。
球果通常每一枝节之间着生1-3个,圆柱形,长7-12厘米,径3.5-4厘米,成熟前绿色至淡黄绿色,熟后淡褐黄色或淡褐色;中部种鳞扇状四边形,稀近肾状四边形,长1.8-2.4厘米,宽2.5-3厘米,先端近全缘或有极细之细齿,两侧边缘有不规则锯齿,基部楔形、两侧耳状;苞鳞稍短于种鳞或几相等长,上部近圆形,宽7-8毫米,边缘有细齿,先端露出、反曲,尖头短,长1毫米以内,中部收缩或窄缩呈条状,宽3.5-4毫米;种子倒三角状,具与种子等长而宽大的膜质种翅,翅端平截。花期5月,球果11月成熟。
因种源缺乏,庆元县林业部门,先用插条繁殖保存率很低,此后选择以日本冷杉为砧木进行枝接,用髓心形层对接法、围土劈接、靠接均获成功。中国杭州植物园也进行了嫁接法繁殖,保存了部分幼苗。
百山祖冷杉是中国特有的古老残遗植物,是苏、浙、皖、闽等省唯一生存至今的冷杉属中的珍稀物种,对研究植物区系和气候变迁等方面有较重要的学术意义。
列入《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》(IUCN)2010年 ver 3.1——极危(CR)。
列入《中国生物多样性红色名录-高等植物卷》2013年9月2日——极危。
列入《中国极小种群野生植物拯救保护工程规划》(2011-2015年)——极小种群(狭域分布)保护物种。。
列入《中国物种红色名录》(植物部分)2004年——极危。
列入《中国国家重点保护野生植物》(第一批)1999年8月4日——Ⅰ级。
列入《中国植物红皮书》(第一册)1991年9月——极危(CR)。
濒危种。百山祖冷杉系近年来在中国东部中亚热带首次发现的冷杉属植物。在自然分布区仅存林木五株,其中一株衰弱,一株生长不良。
第一,由于全球气候变迁,逼使冷杉分布区的变迁。在植物分类系统中,冷杉是古老的裸子植物松科中的一个属,冷杉属家族全世界有50多种,按照郑万钧裸子植物分类系统,已知中国原产的冷杉属植物有23种及数变种,百山祖冷杉是在中国发现的第19种冷杉。在地球生物圈生物地带性群落中,冷杉属植物多分布于寒冷湿润的高纬度高海拔地带。第四纪冰川时期,全球气温下降,冷杉的分布区向低纬度,中低海拔扩散,江苏丹阳,江西吉安、浙江天目山(900m海拔)及长江口外现代已成海洋的"东海平原"地层中均有冷杉孢粉发现。冰期过后全球气温回升,冷杉不能适应高温环境,其分布区向高纬度和高中海拨山地退缩,形成现代的我国南方冷杉的孤岛状分布:除原已知台湾冷杉和巴山冷杉分布纬度较南,但都在2300米以上山地;百山祖冷杉发现后,梵净山冷杉,湖南发现大院冷杉等新种以及井岗山发现巴山冷杉新分布。
第二,由于人类开发活动及森林火灾,使冷杉分布区的"孤岛"面积更为缩小,如浙西南闽东山地,历史上由于交通阻塞,森林的直接经济效益无法实现,加上烧荒驱兽,形成了一些山区盲目烧荒的传统习惯,烧毁当时认为"多余的"森林。百山祖冷杉自然生长的林分,由于低凹稳风,被烧的次数少得多,是劫难后的幸存者,如被称为二号树的这株冷杉,是雪压且火烧后萌芽长成的,基部还有原先树杆的断面保存着。浙南这种类型较为原始的植被都是分散分布在各个山头。
第三,种群之间生存竞争激烈。森林群落的主体是由多种木本植物组成的,树种之间相生相克现象,在历史的长河中,是随着环境(主要是气候)因子的变迁,按照事物运动的矛盾对立统一规律而演变的,是生物区系演变的一部分。环境的变化逼使生物适应新的环境,使形态或适应能力产生变异分化,适者存,成为新的类群,不适者淘汰或在环境改变不大的区域保存下来;同时生物群体组成的生态系统改变的环境,如森林的涵养水源,保持水土、防风固沙、吸收二氧化碳而阻缓"温室效应"的进程等。现存百山祖冷杉自然生长的这个林分,就是上述生物区系演变的一个缩影,建群种为亮叶水青冈和百山祖冷杉,第二层为多脉青冈和紫茎等;灌木层为粉红短柱茶及两种小竹(百山祖玉山竹和庆元箬竹)等;草本层有竹节人参、开口箭和蕨类等;层外植物有常青藤卫予、剌果毒漆藤等;苔藓植物既有短角管苔(原知分布欧洲,此处为洲际新分布记录),又有能治心纹痛的暖地大叶藓,后者顾名思义是能分布于温暖地带的檀物。乔木层主要树种亮叶水青冈与百山祖冷杉竞争激烈,冷杉被挤在体缘,在林中的原3号树冷杉,胸径20厘米,而树冠冠幅不到1米,采取人工干预,扩大了林冠空间,但仍在1986年因冷杉树干在亮叶水青冈枝叉间,风吹树杈磨损了冷杉树干一圈树皮而枯死。现存最小的-株冷杉1963年已采过标本,由于伴生树种林冠闭锁覆盖,30多年生仍还高不过2米人工培土和减少庇萌,才开始恢复生机。现存2号树的大枝都向林缘方向屈曲,以取得更多的阳光,但这株树的大枝也快速枯损,长势在迅速衰退中。
第四,由于多雨的小气候,土壤淋浴作用强烈,遣成土壤贫瘠。百山祖冷杉积聚养分以开花结实的间隔期长,开花的机会难得,1982年开花后到1991年才开花。根据德国生态学家H.沃尔侍(Hei nri ch Walter)的地球陆地生物圈的地带生物群落分类划分,浙江百山祖位于Ⅱ-v地带群落交错区,即有夏雨的热带与暖温带(海洋性)群落交错区,气候带为亚热带湿润季凤区,夏秋多地形雨,而且住往花期多雨,松类是风媒花,雨水将花粉冲洗下地而无法飞扬,严重影响授粉,人工嫁接繁殖的植株同样出现这一情况。
第五,百山祖冷杉种群内部变异分化,形成性别分离和个体生态差异,也是自然有性繁殖的障碍之一。据观察,仅存四株冷杉中有三株能开花,这三株中1号树牢两性同株,2号树为雌性株,另一株可能也是雌株,且2号树远离1号树,2号树花期较1号树早几天(2号树生长立地比1号树海拔低);同时,这几株树并非同年开花,1991年2号树就未开花。第六,百山祖冷杉种群个体太少,1969年时有8株树。三株单株散生;另5株组成一个小群体,二大三小,天然更新尚好,但夏天最大的那株冷杉被洪水冲倒枯死,1977年被挖2株,剩下一大一小,近亲繁殖,是否影繁殖机制尚不得而知。总之,百山祖冷杉濒危稀有的原因有环境因素,也有物种本身内在因素,若仍任其自然演变,很难避免物种灭绝趋势发展。
已由当地林场负责保护。近年为拯救这一树种免于灭绝,有关方面正在探索繁殖措施。
1.多方努力,系统保护:根据中国浙江省珍稀濒危野生动植物抢救保护工程内容的需要,百山祖管理处依托浙江大学、中国林业科学研究院亚热带林业研究所、浙江自然博物馆、浙江省林业科学研究院等为技术支撑单位,组成植物学、生态学、分子生物学和保护生物学等学科交叉的研究团队,为保护百山祖冷杉提供技术保障。为使各保护单位沟通联系畅通,多次召开工作对接会,落实分解任务。其间,研究团队全方位开展保护和研究工作,对各种类型的百山祖冷杉大树、幼树和幼苗进行了监测,了解它们的生长情况和健康状况,建立完整的数据库。研究团队采取改良生境的方式,清除百山祖冷杉附近部分树木的枝条,为百山祖冷杉的生长、天然更新、种群增强等创造有利条件。研究团队采取种群增强和近地保护的措施,加强对现有苗木的培育管理,对野外种群恢复基地小树进行精心抚育,着手将苗圃地的幼苗回归种植到不同海拔的生境和附近的村庄周围,增加种群数量并扩大占有面积。
2.开展各项研究,助力保护工作:此外,研究团队还开展了种子雨研究,摸清百山祖冷杉的种子产量和扩散规律,利用红外相机对野生动物植食种子情况进行监测,监测不同位置种子的自然萌发情况;开展生殖生物学研究,以摸清花芽分化、开花、授粉、胚胎发育、种子成熟等各个历程的情况;开展种群和群落生态学研究,了解百山祖冷杉的生存环境、群落结构和种群特征及其动态,基本摸清干扰和环境变化导致的致濒原因;开展根际微生物研究,对百山祖冷杉根际、根面和根内微生物进行一次本底调查,从微生物角度阐明百山祖冷杉濒危的原因;开展内生真菌研究,了解百山祖冷杉枝叶的内生真菌资源,以及各类群真菌在百山祖冷杉生存中所扮演的生态学角色,并将提取的有益真菌类群接种于幼苗,提高其抗逆性和生长速度;开展遗传多样性研究,对百山祖冷杉种内不同遗传群体进行遗传多样性的相似程度、遗传分化和变异程度研究,分析其遗传结构和亲缘关系,并分析是否已有与日本冷杉杂交的情况。着手种子野外和实验室萌发实验、大棚育苗等研究,将培育更多的苗木,为近地保护和迁地保护创造条件,期待其濒危状况得到较大的改善。
3.成功培育百山祖冷杉组织培养幼苗:开展组织培养和快繁研究,研究团队以百山祖冷杉未成熟球果为起始材料,在人工控制的环境条件下,进行离体无菌培养,获得成功,培育出百山祖冷杉幼苗。胚胎培养将百山祖冷杉“胚—种子—幼苗”的生长历程缩短为“胚—幼苗”,同时改善球果发育时间长、胚早期败育或者发育不良的现状,减轻了百山祖冷杉种子萌发率低、萌发速度缓慢等物种繁衍困难,增加了百山祖冷杉物种数量,提高了出苗率。掌握了这一技术,可以在短期内培育出大量的组培苗,并进行