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极小种群野生植物保护与恢复技术

花匠小妙招
2024-09-21 08:22

人类活动和气候变化对生物多样性丧失及物种灭绝的影响已经成为生态学家最关心的问题。除了气候变化的影响外，人类干扰引发的分布区锐减、生境退化等问题也是造成物种灭绝的主要因素。中国是生物多样性受威胁最严重的国家之一，濒危植物的保护刻不容缓。针对珍稀濒危植物的调查和保护，我国已经开展了大量的工作。1984 年国务院公布我国第一批《珍稀濒危保护植物名录》，1996 年国务院发布《中华人民共和国野生植物保护条例》，1999 年国家林业局和农业部发布《国家重点保护野生植物名录（第一批）》，这些都为我国珍稀濒危野生植物的研究和保护提供了有力的指导。

❀ 极小种群野生植物概念

步入21 世纪后的调查显示：社会经济高速发展造成自然环境恶化，再加上气候变化原因，导致许多野生植物的分布区不断退化和破碎化，种群规模和数量不断下降，相当多植物种的个体数量级处于十位甚至个位（杨文忠等，2014）。此定义仅能定性描述物种濒危和保护等级的分类体系，不能进一步有效区分植物个体数量稀缺程度和灭绝可能性大小，不能明确急需优先采取保护行动和展开系统研究的植物类群，难以满足国家和地方政府决策需求并实现将有限的资源投入到最需要和亟待保护的物种上（罗晓莹等，2015）。此外，传统的针对物种层面的保护模式忽略了物种存续的基本形式——“种群”。因此，能够更有效指导物种保护策略的极小种群野生植物（wild plants with extremely small population，WPESP）概念被适时提出。

▲ IUCN 红色名录等级

种群大小是世界自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature，IUCN）评估物种濒危等级的5 个指标中最重要的指标。

“极小种群”一词首次出现于2005 年云南省的物种保护工作报告中，之后该概念被国家林业局认可并在后续开展的国家级、省级物种保护项目和工程中广泛使用。WPESP 的概念是指地域分布狭窄甚至呈现出间断分布，由于长期受外界因素干扰导致种群退化、个体和种群数量都极少，已低于最小稳定可存活的种群数而随时濒临灭绝的野生植物种类（杨文忠等，2014；Ren et al.，2012）。但定义中的一些关键词如“狭窄”“极少”等意义仍然模糊，极小种群野生植物（WPESP）概念尚不成熟，还难以直接应用于物种保护工作。因此，国家根据已有野生植物资源调查数据，制定出全国极小种群野生植物的筛选指标准则，并以此为依据制定出《全国极小种群野生植物拯救保护工程规划（2011—2015 年）》，其中选列出需要优先保护的120 种野生植物，包括有36 种国家Ⅰ级保护植物、26 种国家Ⅱ级保护植物、58 种省级重点保护植物。极小种群物种概念的提出及其名录植物物种的确定，目的在于集中资源，高效地实现关键物种的保护，对物种的生境范围和生境质量进行研究将有助于为物种保护提供科学依据、制定管护策略。

❀极小种群野生植物研究概况

珍稀濒危植物的生存潜力、维持机制及受威胁的因素分析是保护生物学家关注的焦点之一（Hedrick and Goodnight，2005）。已有的研究表明，物种维持机制的研究已从现象描述以及单一的种群生态学研究，发展成为多学科相互交叉和渗透的综合性研究，取得了令人鼓舞的进展（Aguilar et al.，2006）；濒危物种的主要受威胁因素包括环境变化（Urban et al.，2016）、生物相互作用（Anderson et al.，2011）以及自身遗传限制（Breshears et al.，2008）等方面。近年来，在考虑进化与适应性的基础上，预测濒危物种的分布与生存潜力也备受关注（Hoffmann and Sgro，2011）。尽管如此，迄今的大多数研究在物种濒危的关键环节——小种群的成因和后果方面的分析仍然十分有限，尤其是针对植物物种。

在种质资源保护方面，主要以种群遗传学为基础，研究种群进化过程及遗传格局，揭示动态过程和关键影响因素，推断物种致濒机制并制定种质资源保护策略等。当前研究方法已发展到应用微卫星标记、SNP 标记等，结合高通量测序方法评价遗传变异（Ouborg et al.，2010），采用表型性状与分子标记相结合的方法构建核心种质，并通过连续性或间断性检测数据评价其代表性。种质保存技术体系包括就地保存、迁地保存和设施保存（低温种质库、组培苗、体细胞胚胎和超低温保存芽）等。

▲ 水杉核心种质资源圃及资源圃建立技术流程

繁殖是植物种群生活史过程最关键的环节，繁殖能力低下是大多数珍稀濒危物种的共同特征，也是其濒危的一个重要因素。繁殖瓶颈的突破是珍稀濒危物种解濒研究的重中之重，是发展规模化扩繁技术体系的基础。例如，英国邱园利用无菌播种技术获得了大量英国杓兰的种苗并成功回归（Zeng at al.，2014）。我国虽已对40 多种极小种群野生植物进行了繁殖生物学和繁殖技术的研究，但扩繁成功的物种仍屈指可数。

濒危植物保护主要包括就地保护和迁地保护。就地保护是拯救生物多样性的重要方式。就地保护的研究内容主要包括：①通过空缺分析和热点地区分析确定就地保护地点；②研究就地保护物种生境退化过程；③探索人工促进种群的快速恢复和生境修复的方法（Warren and Büttner，2014）；④评价就地保护的效果（Mattfeldt et al.，2009）。迁地保护是收集和保存珍稀濒危植物种质资源的重要方式（Guerranti et al.，2004）。植物园是迁地保护珍稀濒危植物最常规和有效的场所（Hardwick et al.，2011）。潜在生境适宜性评价、适宜迁地生境构建、迁地种群建立与适应性评价是迁地保护成功的关键（庄平等，2012）。同时，加强迁地种群的遗传管理、规避潜在的遗传风险、保持物种的遗传完整性亦是迁地保护成功的关键因素（黄宏文和张征，2012）。

濒危植物野外回归的研究主要集中在回归程序、过程管理、评价及复壮等。IUCN 的物种生存委员会（SSC）2013 年制定了《回归与保育引种指南》。研究表明，影响回归成功的因子包括繁殖材料类型、种源、生境、种植时间（Godefroid et al.，2011；Guerrant and Kaye，2007）及种间作用（Rayburn，2011）等。通过分析源种群的遗传及生境相似性选择回归地点（Lawrence and Kaye，2011）。在回归中还需要考虑伴生植物、雌雄比例、基因交流和生态适应性等（陈芳清等，2005）。国内外有关回归的技术还不够成熟，仍处于探索阶段，急需通过同质园（common garden）实验和交互移植-重植实验（reciprocal transplant experiment）等方法，优选回归方案，实现有效的野外回归。

极小种群野生植物是急需优先抢救的国家重点保护濒危植物，面临着极高的随时灭绝的风险。为确保这些脆弱种群及携带的独特基因资源得以续存，国家启动了“全国极小种群野生植物拯救保护工程”。目前，有关极小种群野生植物濒危原因及相应解濒技术的研究还非常缺乏，不能满足工程有效实施的技术需求。已有的植物种群生态学和保护生物学理论对极小种群植物并不完全适用，迫切需要研发有针对性的科学理论。从极小种群野生植物的种群维持机制和更新复壮技术等方面开展研发，将为极小种群野生植物的保护和恢复提供系统的科技支撑。

❀《珍稀濒危植物保护技术》

为加快极小种群植物保护研究，以中国林业科学研究院臧润国研究员为首席科学家，组织了包括中国科学院植物研究所、中国科学院武汉植物园、中国科学院华南植物园、北京林业大学、华东师范大学、杭州师范大学、武汉大学等20 余家科研单位或高等院校的近百名研究人员，在“十三五”国家重点研发计划项目“典型极小种群野生植物保护与恢复技术研究（2016YFC0503100）”资助下，依据《国家重点保护野生植物名录》《全国极小种群野生植物拯救保护工程规划（2011—2015 年）》《中国珍稀濒危植物图鉴》，选择14 种典型极小种群野生植物，研究极小种群野生植物的生存潜力和维持机制，研发种质资源保护、就地保护、生境恢复及回归保护等技术，评估极小种群植物在关键生态系统中的生态作用，构建极小种群植物种质资源保护与扩繁、生境保护与恢复及回归保护等全链条保护技术；通过基础理论和应用技术的研发，重点解决“全国极小种群野生植物拯救保护工程”实施过程中亟待解决的核心科学问题和关键技术难题，为有效缓解极小种群野生植物濒危状况提供科技支撑。同时，项目实施过程中形成的有关生态系统恢复的基础理论及应用技术，也可为我国实施生物多样性保护、全国野生动植物保护及自然保护区建设工程、天然林资源保护工程等重大生态工程提供重要的实践经验和科学基础。

▲ 河北梨的花与果实

河北梨（Pyrus hopeiensis）隶属于蔷薇科（Rosaceae）梨属（Pyrus），乔木，高达6～8m；产于河北、山东；生于山坡丛林边，分布区海拔100～800m。目前，河北梨主要生长在河北省昌黎县杏树园村碣石山浅山区土壤条件较好的地带，呈零星分布，多见于废弃的果园及地头田埂处。经过实地调查，河北梨现存数量百余株，多为灌木状根蘖萌生，乔木状个体10 余株。在日益频繁的人为干扰下，河北梨野生资源的生存正受到严重威胁，数量大幅度减少。

从2016 年实施以来，项目全体研究人员在全国范围内，结合14 种极小种群保护植物保护理论与技术研发的重点，深入东北林区、热带雨林、青藏高原、新疆荒漠区等深山腹地，冒着严寒酷暑、遭遇洪水猛兽、攀登悬崖峭壁，开展野外调查与研究材料收集。为开展珍稀植物的繁育、迁地与回归保护示范，研究人员长期驻扎在偏远林场、野外工作站和乡村，与当地居民同吃同住，精心培育示范地的保护植物。通过近5 年的努力，先后建立极小种群保护植物野外保护示范基地33 处，繁育基地4 处，制定各类标准7 个，申请发明专利68 项，发表论文127 篇，取得了一批重要的研究成果。

（李景文等著. 北京：科学出版社，2023.5）一书，是项目主持单位与协作单位通力合作的结果，是100 多位研究人员组成的创新团队集体智慧的结晶。

本书在这些研究成果的基础上，针对极小种群野生植物种群衰退、更新限制和维持机制等科学问题，以及核心种质资源的确定与保存、人工快速繁育、适宜性生境选择与退化生境修复、种群复壮与野外回归等关键技术，重点论述极小种群保护现状、主要保护与回归技术、栖息地恢复、人工繁育等。

在总论的基础上，针对我国极小种群野生植物繁育的制约因素及保护技术瓶颈，研究有性或无性繁殖材料的采收与保存技术，探索繁育环境调控技术；

同时，根据极小种群野生植物所处生境条件，分析其潜在分布区；

评价拟迁地与就地保护极小种群野生植物的生境适宜性，研究迁地保护小生境营造技术；

构建迁地保护的整体方案、配套技术与抚育管理体系；

分析极小种群野生植物原产地及拟回归地的生物与非生物环境，评价拟回归种群与回归生境的契合性，建立可行的回归技术体系。

❀极小种群野生植物未来研究展望

极小种群野生植物保护及种群复壮的重要性、紧迫性和必要性是不言而喻的。如何科学高效地实施“全国极小种群野生植物拯救保护工程”，是摆在生物多样性研究与保护工作者面前迫切需要解决的重大问题。极小种群野生植物由于其种群数量小、面临胁迫大及繁殖困难等问题，也决定了对其保护研究的困难性和挑战性。一般植物种群理论大都基于大样本方法而发展起来，对极小种群植物并不完全适用。

为此，所有研发方案都必须考虑极小种群植物的诸多特点，特别是要重点研发基于小样本的方法和理论体系。同时，要针对植物生活史各阶段及野生植物拯救保护工程各环节的技术需求，研发相应的技术并进行集成示范，才能真正构建极小种群野生植物全链条式的精准保育技术集成与示范体系，从而为野生动植物保护与自然保护区建设等生态建设工程提供强有力的科技支撑。

本文摘编自《珍稀濒危植物保护技术》（李景文等著. 北京：科学出版社，2023.5）一书“第一章极小种群野生植物保护与恢复技术概述”（执笔人：臧润国董鸣李俊清陈小勇曾宋君江明喜李镇清黄继红）“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

ISBN 978-7-03-067495-1

责任编辑：张会格刘晶

物种灭绝是全球最严重的生态问题之一，直接威胁着人类社会的可持续发展。在珍稀濒危植物保护中，极小种群野生植物属于极度濒危的物种，其现存个体数少于最小可存活种群的个体数，且常常分布地域狭窄，天然更新极差，面临着极高的灭绝风险，是重点保护的对象。在“十三五”国家重点研发计划项目“典型极小种群野生植物保护与恢复技术研究（2016YFC0503100）”资助下，项目组近100 名研究人员通过4 年多的努力，在全国范围内开展了14 种典型极小种群保护植物的繁育技术、生境恢复、就地保护、迁地及回归保护相关技术全链条的研发。本书是在总结上述研究成果的基础上，集成珍稀濒危植物拯救与保护系统性技术的著作。

本书可供高校和科研院所林学、生态学、保护生物学及环境保护等学科的科研人员和师生参考，也可供相关政府管理部门、自然保护区、植物园等自然保护管理工作者参考。

（本文编辑：刘四旦）

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