水杉
水杉(拉丁学名:Metasequoia glyptostroboides Hu \u0026 W. C. Cheng),杉科水杉属植物,雌雄同株,高达50米。幼苗成长为大树单轴分枝,主干笔直圆满。叶呈线型,在侧枝上排成羽状。雄球花簇生枝顶,排成总状或圆锥状花序;雌球花单生,或2~3朵簇生枝顶。球果下垂,近球形,花期4~5月,球果在10~11月成熟。
水杉是一种古老的稀有树种,是中国的特产树种,仅分布在重庆市石柱土家族自治县以及湖北利川市一带,野生植株仅存5000余株。在20世纪40年代以前人类认为水杉早已灭绝。1941年首次发现水杉活体,1948年定名为“水杉”。1984年水杉被列为中国首批重点保护的8个珍稀濒危植物(保护级别Ⅰ级)之一。有“活化石”之称。
水杉对环境的适应性较强,适宜气候温和、夏秋多雨、酸性黄壤土地区。是著名的庭园观赏树以及绿化树种,同时材质轻软不耐水湿,也是很好的工业原料。
历史演化
物种起源
水杉在一亿年前生活在北半球的高纬度地区,曾在北美洲、欧洲、亚洲等都有水杉的发现。但是经过漫长的冰川期后,在20世纪40年代之前世界各地的植物学家都一致认为,活体水杉早已灭绝,并且欧美大陆上从未出现过活体水杉。
发现与命名
水杉,被誉为植物界的“活化石”,和美国巨人红杉(Hyperion)、海岸红杉(Sequoia sempervirens (Lamb.) Endl.)为近缘物种,其中,水杉最为古老。1941年,冬季林学家干铎从湖北入川,路经万县磨刀溪(今谋道溪),在那里发现了一株落叶大乔木,大约480岁,当地人奉为神木。可惜因为季节原因并未取得标本。之后多位教授相继去往此地采取枝叶、球果、种子标本。1946年,植物学家郑万钧教授初步为其定名为水松,又将这些标本交予胡先骕先生,先生认定其为1939年日本植物学家三木茂命名的植物化石的水杉属的活体。1948年胡先和郑万钧二位先生联名发表论文,正式将其定名为水杉新种。
形态特征
枝和干
水杉为落叶乔木,枝干高达35米,胸径可达2.5米,树干的基部庞大,树皮呈现灰色或者灰褐色,树皮最外侧的木栓层结构呈现不规则裂片,幼树裂成薄片脱落,树冠呈尖塔形;大树裂成长条状脱落,树冠呈广圆形。一年生枝光滑无毛,幼时绿色,后期变成浅褐色,二三年呈现浅褐灰色或者褐灰色。侧生小枝排列成羽状,长约4~15厘米,冬季凋落。主枝上的冬芽呈卵圆形或者椭圆形,顶端钝,边缘略薄,背部有纵脊。
叶
叶呈线型,在侧枝上排成羽状,长约0.8~3.5厘米,宽约1~2.5毫米,上面中脉向下凹陷,淡绿色,下面沿着中脉两侧有稍宽的淡黄色气孔带,每一个气孔带有4~8条气孔线,冬季与枝一同脱落。水杉的侧生小枝和叶片都是对生,这是辨别是否为水杉的重要特征。
雄雌球花
雄球花簇生枝顶,排成总状或圆锥状花序,长度在15~25厘米,雄蕊约20个,花药3个,药隔显著;雌球花单生,或2~3朵簇生枝顶,珠鳞9~14对,各具5~9胚珠。每年的6~7月花芽开始进行分化,在11月份左右成熟。雄花比雌花一般早开半个月。
果实和种子
水杉球果下垂,近乎四棱状球形或矩圆状球形,在成熟前是绿色,成熟之后呈现深褐色,长度1.8~2.5厘米,径1.6~2.5厘米,梗长2~4厘米,10~11月左右成熟。
水杉种子扁平,倒卵形,也有的是圆形或矩圆形,周围有薄翅,前端有凹陷,长约5毫米,径4毫米,子叶两枚,呈条形,长1.1~1.3厘米,宽1.5~2毫米,中脉微微隆起,子叶的上面有气孔线,下面没有。花期在2月下旬,但是多数种子因为发育不足不能够成熟,经常产生败育现象。
物种分布
中国分布
水杉是中国珍稀的特有树种,原产地在中国中部重庆市石柱土家族自治县及湖北利川县磨刀溪、水杉坝一带及湖南省西北部龙山及桑植县等地。在水杉被发现后,被各地引种,北至辽宁辽东半岛,南抵广东省,东达江苏浙江,西至云南昆明、四川成都,涉及的范围面积越来越大。
世界分布
水杉在中国广泛种植后,被世界各地引进,约有50多个国家引种栽培,北至列宁格勒、阿拉斯加州等北纬六十度的地方。
生长习性
水杉生性喜阳,有较强的抗耐性,对环境的适应力较强,能够在高温和低温下生存,但是过于干旱的地区并不适合水杉的生长。水杉适宜生长在气候温和、夏秋多雨的酸性砂质黄土壤地区。耐盐碱力相对较高,但不具有较强的抗涝性。
繁殖方式
自然繁殖
雌球花在授粉之后生长发育形成幼果,花粉粒生长形成花粉管。球果在花粉管中完成受精作用,形成有生命力的种子,球果和种子成熟后播种可以形成水杉幼苗。但是很多种子因为授粉不良、营养不够等原因,水杉自然繁殖的发芽率很低。
在春季之前,采集成熟、质量较好的球果进行暴晒,筛选出质量合格的种子,在后续处理之后选择在春天进行播种。水杉种子的出苗率相对较低,可以将种子在适宜温度的温水中浸泡,当种子的外皮软化时捞出。种植人员要做好对种植地块的处理,保证土壤条件适宜水杉的生长。
人工繁殖
由于水杉种子的败育现象严重,所以水杉扦插效果相较于种子繁殖效果更好、难度更低。春天播种对3~5年的水杉进行采集,插期间要控制植株间的距离,在幼苗生长发芽,长了几对针叶可以进行移植。
春插在3月上旬进行扦插,在插穗发根期间,要适时适量浇水。培育过程要及时除草松土,从6月下旬开始,半月左右进行一次施肥,可以促进水杉的生长。也可以采用全光育苗,这样苗木长势好,发育健壮。而夏插相对来说成活率高、生根快、当年就可以成苗。但是要注意气温过高导致水杉失水,扦插时间为5月下旬至6月上旬。插后遮荫,8月下旬起逐渐缩短遮荫时间,9月下旬以后即可撤去荫棚,促进苗木木质化,以利越冬。
物种保护
物种现状
目前水杉仅分布在湖北、重庆市、湖南省三地交界的利川市、石柱土家族自治县、龙山三县海拔500~750米的局部地区,野生植株仅存5000余株。
致危因素
水杉的发育速度相比较其他的松树来说相当迟缓,一般要等到25年之后才能结出种子,并且种子很少能够发芽,(败育现象普遍)这就导致了水杉的数量增长极其缓慢。
保护等级
1984年水杉被列为中原地区首批重点保护的8个珍稀濒危植物(保护级别Ⅰ级)之一。
1999年被列入中国《国家重点保护野生植物(第一批)》(保护级别Ⅰ级)。
2013年被列入《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》,级别极危(CR)。
2021年被列为中国《国家重点保护野生植物名录》一级保护植物。
保护措施
1948年5月,“中国水杉保存委员会”成立,这是世界上第一次成立一个国家组织保护单一生物物种。
在“水杉之乡”——湖北利川建立了水杉种子站以及种子园,加强对水杉树的管理,对现存的5000余棵树进行建档存案,采用砌石岸、补树洞、开排水沟、防治病虫害等保护措施。龙山、石柱等地对水杉大树采取挂牌保护措施。为了增加水杉的数量,全国各地进行引栽,并且出口到世界各地的50多个国家进行栽种。
功用价值
经济价值
水杉木材质轻软,生长较快,纹理直,结构比较粗壮,早晚材硬度区别大,不耐水湿,是很好的工业原料,可供房屋及安置、板料、电杆、家具及木纤维工业原料使用。
观赏价值
水杉树体高大、树型优美,叶形秀丽、适应性强,且有一定的抗盐碱能力,在沿海防护林中也被大量使用,是珍贵的园林绿化树种和造林树种。水杉在景观园林中,经常被视作“秋叶观赏”的树种,可以通过片植、列植、丛植等方式和公园中的其他植物很好地融合,或者可以直接种植水杉,建造水杉风景园。
绿化价值
水杉作为矿区、街道或者建筑区的绿化树木,可以有效抵抗有害气体。具有绿化、净化空气、预防大气污染的价值。
研究价值
水杉的发现推翻了以往对于水杉已经灭绝,没有活体的结论,是中国现代植物学的重要成就之一,对于古植物、古气候、古地理和地质学,以及植物形态学、分类学和裸子植物系统发育的研究均有重要的意义。
参考资料
水杉 Metasequoia glyptostroboides|.iPlant 植物智——植物物种信息系统.2022-09-22
水杉 Metasequoia glyptostroboides (plantplus.cn).中国植物科学数据中心.2022-09-22
水杉.中国植物物种信息数据库.2022-09-22
走近身边的珍稀“活化石”——水杉.上海科普网.2022-09-22
水杉——中国极小种群野生植物图鉴.国家林业和草原局政府网.2022-09-22
古老的“活化石”植物——水杉.中国科学院 (cas.cn).2022-09-22
湖北水杉枯萎死亡原因研究取得重要进展.国家林业和草原局政府网.2022-09-22
水杉,复活的“化石”植物.国家林业和草原局政府网.2022-09-22
Metasequoia glyptostroboides |.中国珍稀濒危植物信息系统 (iplant.cn).2022-09-22
国家林业和草原局 农业农村部公告(2021年第15号)(国家重点保护野生植物名录).国家林业和草原局政府网.2022-09-22