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摘要：采用样方法研究土壤理化因子对冬虫夏草分布的影响。结果表明：5～10 cm土壤中，土壤含水量显著影响冬虫夏草的分布，pH值、全钾含量极显著影响冬虫夏草的分布，且虫草数量最多，虫体形态表征也最好；第一主成分中全磷含量是影响冬虫夏草种群分布的主要土壤理化性质因子，第二主成分中pH值是影响冬虫夏草种群分布的的主要因子。说明冬虫夏草对土壤层、土壤酸碱性、全钾含量和全磷含量有严格要求。
关键词：冬虫夏草；土壤环境；土壤层；理化因子；生境
中图分类号： S567.3+50.1文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）09-0395-04
冬虫夏草[Cordyceps sinesis （Berk.） Sacc.]为麦角菌科真菌，是真菌寄生在蝙蝠蛾科昆虫幼虫后形成的子座和菌核的复合体[1]。冬虫夏草性温而味甘，药用价值极高，具有补肺、益肾、补精髓及诸虚百损、止咳平喘、止血化痰、补肺益肾、抗白血病、抗抑郁症、抗辐射、抗癌、防癌、提高人体免疫功能、造血能力和调节免疫系统之功效，主治久咳虚喘、劳嗽咳血、病后虚弱、消瘦失眠、阳痿遗精、腰膝酸痛等症[2-4]。冬虫夏草生活史极其复杂，必须经过相对独立的分生孢子阶段和子囊孢子阶段的转变。在自然条件下，其寄主绿蝙蝠蛾需要5～6年才能完成1个世代，其中85%以上的时间在地下生活，且对生境要求极其特殊[5]。随着市场对虫草需求日益增加，其野生环境被严重破坏，自然虫草日益减少、面临枯竭[6]，加强对冬虫夏草野生环境的研究和保护已刻不容缓。
冬虫夏草生长条件要求严格，在我国主要分布于青藏高原及边缘地区，包括西藏、青海、四川、甘肃、云南等省份。一般生于海拔3 600～4 500 m的山地，高山灌丛、草甸和高山草甸中。分布呈明显地带性和垂直分布规律，且与寄主分布一致[7]。冬虫夏草寄主对土壤生境依赖很强，近年来国内对其生境的研究主要集中在蝙蝠蛾幼虫的伴生植物、海拔界限及食性等方面[8-9]。而关于甘南州合作地区冬虫夏草（含寄主昆虫，下同）分布区土壤微生境的研究还未见报道。本试验对该区冬虫夏草种群分布与土壤养分间的关系进行了研究，为保护冬虫夏草生态环境，实现其野生资源可持续利用及半人工培养提供科学依据。
1研究区域概况
研究区域包括甘肃省合作市的4个街道、7个乡（当周街道、伊合昂街道、坚木克尔街道、通钦街道、卡加曼乡、卡加道乡、佐盖多玛乡、佐盖曼玛乡、加茂贡乡、勒秀乡、那吾乡）。合作市（102°47′51″～103°22′00″E，35°18′50″～35°66′29″N）地处甘南藏族自治州北部，东连卓尼，南靠碌曲，西接夏河，北倚临夏州的和政、临夏2县。该区域地理位置独特，区位优势明显，平均海拔3 000 m以上（表1），属于高原气候，昼夜温差大，年均气温1.7 ℃，无绝对无霜期。境内植被主要是龙胆科、玄参科、菊科、木贼科、蔷薇科、蓼科、禾本科，以嵩草、鹅绒委陵菜、问荆、圆穗蓼、珠芽蓼、金露梅等为主，植被覆盖度为75%，土壤厚度为30～40 cm。土壤类型主要有湿黑草毡土、黑毡土、草毡土、薄草毡土、冷棕钙、冷钙土、暗寒钙土。表1冬虫夏草主要分布区环境特点
分布地区海拔
（m）平均降水量
（mm）年平均气温
（℃）植被类型土壤类型坡位卡加道乡>3 4005160.5龙胆科、玄参科、菊科、木贼科、蔷薇科湿黑草毡土上坡位卡加曼乡3 2105102.8菊科、罂粟科、豆科、蓼科黑毡土上坡位佐盖多玛乡3 8005300.3罂粟科、禾本科、蔷薇科、菊科、蓼科草毡土上坡位佐盖曼玛乡>3 2205902禾本科、蔷薇科、木贼科、菊科薄草毡土上坡位加茂贡乡2 8602508报春花科、禾本科、蔷薇科、蓼科冷棕钙土中坡位勒秀乡2 70025012禾本科、菊科、蔷薇科、蓼科冷钙土中坡位那吾乡3 0003401.6龙胆科、禾本科、蔷薇科、菊科暗寒钙土上坡位
2研究方法与内容
2.1样地选择、土壤样品采集
通过当地药农的向导在2011年、2012年、2013年、2014年冬虫夏草采挖期的5月初至6月底，连续4年采用样地样方调查法，结合问卷走访常年在当地采集冬虫夏草的农牧民，他们对合作地区冬虫夏草的分布区域相对熟悉。设置样地和样方时，选择既能反映冬虫夏草野生资源野外生存状况，又能反映冬虫夏草集中分布特点的区域进行样方调查。调查区采用随机抽样的方法进行样方选择，调查时每年选取10个 10 m×10 m 典型大样方，在每个大样方中按五点法设置5个 1 m×1 m 小样方，共50个小样方。取样时在选定的10个大样方内采用五点法，记录样地特征及周边环境信息，包括经纬度、海拔高度、坡度坡向、草地类型、主要植被等，并在样方内取 0～5、5～10、10～15、15～20 cm土壤样品，随机取样3次，并将每层土样混合后作为该样方的土壤样品，共21个土壤样品。记录土壤类型，用对角线法缩样并封闭土样，编号后装入保鲜袋带回实验室测定。
2.2冬虫夏草数量的统计
调查并测定每个样方内的冬虫夏草株数、植被组成、植物盖度、密度、高度、分布状况、生长状况、土壤类型、土壤理化性质等指标，在每个大样方中采挖冬虫夏草10株，称量其生物量，测量虫体长、子座长，并在烘箱中80 ℃下烘干至恒质量后称干质量，根据样株法计算其资源量。同时采集相应样方中的土壤样品1 kg。
在每个大样方内随机抽取1个小样方，细挖土深至 50 cm，统计小样方内冬虫夏草和寄主昆虫的数量。由于部分大样方药农采挖后破坏严重，无法精确统计冬虫夏草数量，只能根据样方中采挖后留下坑的数量代表冬虫夏草的数量。
2.3土壤理化因子分析
土壤有机质含量（OM）采用电砂浴加重铬酸钾容量法测定；土壤全氮（TN）含量采用半微量凯氏定氮法测定；土壤全磷（TP）含量采用NaOH熔融法-钼锑抗比色法测定；土壤全钾（TK）含量采用氢氧化钠熔融-火焰光度计法测定；土壤水解氮（HN）含量采用碱解扩散法测定；土壤速效磷（AP）含量采用碳酸氢钠法测定；土壤速效钾（AT）含量采用醋酸铵-火焰光度计法（1 mol/L 中性NH4OAc提取）测定；土壤含水量（WC）采用烘干法测定；土壤pH值采用电位法测定[10]。
2.4数据处理
应用DPS 7.5统计软件分析处理数据并对数据进行主成分分析，取主成分后，主成分数据使用层次聚类方法进行聚类分析，确定冬虫夏草土壤养分选择的主要成分。利用逐步判别分析（discriminant analysis）法分析自由水、吸湿水、pH值、有机碳含量、有机质含量、全氮含量、水解氮含量、全磷含量和有效磷含量对冬虫夏草种群分布的影响。
3结果与分析
3.1不同土壤层理化性质分析
对21个样方中的土壤理化性质参数进行单因素方差分析法的结果（表2）表明，不同土壤深度的pH值、TN含量、TP含量和AP含量差异不显著（P>0.05），所以在判别分析时利用4层土层深度的pH值、TN含量、TP含量和AP含量平均值进行统计。分析发现，WC、OM、TK含量和AK含量差异极显著（P<0.01）。HN在0～5 cm层、10～55 cm 层、20～25 cm 层差异不显著。
3.2土壤理化性质的主成分分析
对21个小样方的WC、OM、pH值、TN含量、HN含量、TP含量、AP含量、TK含量和AK含量 9个参数进行主成分分析，得到不同土壤层的9个相关系数矩阵（表3）。表3表明，85%以上数据的绝对值大于0.30；各变量至少与1个以上的其他变量有较大的相关性，OM与WC、TN含量、HN含量、AP含量和AK含量之间显著相关（α=0.05时，r=0950 0），TN含量与TP含量和TK含量之间显著相关，TP含量与AK含量之间显著相关，HN含量与AP含量和AK含量之间极显著相关（α=0.01时，r=0.990 0），AP含量与AK含量之间显著相关。
由表4可以看出，前2个主成分特征值K1=7.525 6>1000 0，K2=1.186 6>1.000 0，且贡献率最高，累计贡献率达96.802 3>85%。可见，前2个主成分基本包含了0～5、5～10、10～15、15～20 cm 不同土壤层中WC、OM、pH值、TN含量、HN含量、TP含量、AP含量、TK含量和AK含量9个参数的96.80%的总信息量，所以选前2个主成分。
3.4土壤理化性质因子旋转分析
在主成分分析的基础上，经方差最大旋转后的因子矩阵提取前2个主成分计算各变量特征向量（表5），表5表明，第一主成分与TP含量相关系数最高，反映了影响冬虫夏草种群分布的土壤理化性质的首要因子为TP含量。在第二主成分中，相关系数最高的为pH值，反映了冬虫夏草对土壤酸碱性的严格要求。
表5土壤理化参数与主成分相关系数
变量第一特征向量第二特征向量WC0.804 20.587 0OM0.946 30.320 4pH值0.062 50.998 0TN含量0.979 30.142 2HN含量0.946 60.263 0TP含量0.993 5-0.056 8AP含量0.947 50.266 9TK含量0.920 50.059 1AK含量0.972 70.148 9
3.4不同土层深度对冬虫夏草形态及数量的影响
调查区不同土壤深度冬虫夏草形态和数量见表6。随着土层的加深，冬虫夏草数量呈先增加后减少的变化趋势，大小、粗细也先增加后减少的变化态势。不同土壤深度幼虫数量差异极显著，5～10cm土壤间的冬从夏草数量最多，平均达到2.10条，15～20 cm土壤间的冬从夏草数量较多，平均达到1.38条，20～25 cm土壤间的冬从夏草数量最少，平均达到0.21条。说明甘南州合作地区冬从夏草主要生活在 5～10 cm 的土壤中，20 cm 以下不适宜冬从夏草生存。幼虫尸体长、幼虫尸体直径、子座长、子座直径从大到小依次为 5～10 cm>15～20 cm>0～5 cm>20～25 cm。
3.5土壤理化性质对冬虫夏草分布的影响
采用判别分析统计不同土壤深度理化性质参数对冬虫夏草分布的影响，结果见表7。在0～5 cm土层中，pH值、TN含量显著影响冬虫夏草的分布，WC、TK含量极显著影响冬虫夏草的分布；在5～10 cm土层中，WC显著影响冬虫夏草的分布，pH值、TK含量极显著影响冬虫夏草的分布；在15～20 cm土层中，OM、TK含量显著影响冬虫夏草的分布，WC、pH值、TN含量极显著影响冬虫夏草的分布；在20～25 cm土层中，OM、pH值、TK含量显著影响冬虫夏草的分布，WC、TN含量极显著影响冬虫夏草的分布。HN含量、AP含量、AK含量在4层土壤中均不影响冬虫夏草的分布。
4结论与讨论
甘南高原合作地区冬虫夏草主要分布在海拔为3 200 m表6不同土层深度的冬虫夏草形态及数量土壤层以上的上坡位高山草甸或高山灌丛草甸植被类型的土层中，土壤主要是高山草甸土，部分亚高山草甸土也有分布。随着土层的加深，冬虫夏草数量、大小、粗细呈现先增加后减少的变化态势；5～10 cm土壤间的冬从夏草数量最多；该地区土壤的pH值偏碱性，且4层土壤间的pH值差异不显著，这与吴庆贵等的研究结果[5]相一致。土壤深度0～5 cm的平均含水量最高，这与该地区的降水量有关；15～20 cm的土壤含水量变化较大。蝠蛾幼虫喜在高湿环境中（土壤湿度40～46%）感染萌发[6]。
冬幼虫主要生活在5～10 cm的土壤中，寄主昆虫主要是在土壤中度过其生命周期，作为其栖息环境的土壤直接影响着冬虫夏草的种群分布。在0～5 cm土层中，WC、TK含量极显著影响冬虫夏草的分布；在5～10 cm土层中，pH值、TK含量极显著影响冬虫夏草的分布；在15～20 cm土层中，WC、pH值、TN含量极显著影响冬虫夏草的分布；在20～25 cm土层中，WC、TN含量极显著影响冬虫夏草的分布。HN含量、AP含量、AK含量在4层土壤中均不影响冬虫夏草的分布。
土壤各层间的其他理化性质如pH值、TN含量、TP含量和AP含量所调查的4层土壤中差异不显著，基本是恒定的，WC、OM、TK含量和AK含量 4层土壤中差异极显著，HN含量在0～5、15～20、20～25 cm土层间差异不显著。主成分分析结果表明，第一主成分中TP含量为影响冬虫夏草种群分布的土壤理化性质的主要因子为TP含量，第二主成分中的主要因子为pH值反映了冬虫夏草对土壤酸碱性的严格要求。
土壤理化因子对冬虫夏草种群分布与生存影响较大，第一主成分中TP含量相关系数最高，是影响冬虫夏草种群分布的土壤理化性质的主要因子，在第二主成分中，相关系数较高的为pH值，反映了冬虫夏草对土壤酸碱性的严格要求。且在调查的4层土壤层中冬从夏草主要生活在5～10 cm土层中，pH值、TK含量极显著影响冬虫夏草的分布，且冬虫夏草分布最多，虫体形态表征也最好，20 cm以下不适宜冬从夏草生存。综合所有分析得出，TP含量、pH值、TK含量是调查区土壤中影响冬虫夏草分布的关键因子，而HN含量、AP含量、AK含量在4层土壤中均不影响冬虫夏草的分布。
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