拉林铁路沿线蒲公英属植物资源收集与评价

Collection and evaluation of dandelion plant resources along Lalin Railway

摘要

为合理保护利用拉林铁路沿线的蒲公英属植物资源，本研究通过采集标本、收集种子、查阅资料等方法，对该地区蒲公英属植物资源进行了实地调查、采样，并对橡胶含量进行测定。研究结果显示拉林铁路沿线的蒲公英属植物共有反苞蒲公英、锡金蒲公英、角苞蒲公英3种，其中角苞蒲公英的综合评分最高最为优良43分，加查站反苞蒲公英单位质量橡胶含量最高，其单位质量胶重为9.48%。

Abstract

In order to rationally protect and utilize dandelion resources along Lalin Railway, this study conducted a field investigation and determination on the distribution of dandelion resources and the change of rubber content in this area by collecting specimens, seeds and consulting materials. The investigation results show that there are three species of Taraxacum along Lalin Railway, namely, Taraxacum bicolor, Taraxacum sikkimensis and Taraxacum bicolor. Among them, the growth and distribution of Taraxacum bicolor is the best, and the relative rubber content of Taraxacum bicolor in Jiacha Station is the highest.

Graphical abstract

关键词

蒲公英橡胶 / 生态学调查 / 资源收集与评价

Key words

dandelion / Ecological investigation / Determination of rubber content

蒲公英又名婆婆丁、白鼓丁、华花郎、黄花地丁等^[1]，为菊科菊苣族蒲公英属（Taraxacum）多年生葶状草本植物，具白色乳状汁液，根略呈圆锥状，叶成倒卵状披针形、倒披针形或长圆状披针形，茎花葶状，花葶1至数个，种子上有白色冠毛，有利于种子传播。蒲公英属全世界有2 000多种，主产北半球温带至亚热带地区，少数产热带南美洲，我国有71种（包括1变种），广布于东北、华北、西北、华中、华东及西南各省区，其中西南和西北地区最多^[2]，西藏地区有蒲公英属植物14种^[3]。天然橡胶在我国应用十分广泛，但国内的天然橡胶产量只能满足我国天然橡胶需求量的20%，对外进口的依存度超过80%，为我国多个领域的发展埋下了隐患^[7]。为此我们不得不开始探寻其他植物橡胶领域。自然界中可以产生天然橡胶的植物有2 500余种，但其中大部分的橡胶质量都不高，不过随着科研人员的不断探索，有3种含胶植物被广泛认为拥有巨大的发展前景，其中就包含有蒲公英橡胶草^[8]。蒲公英除具有食用和药用价值外，部分蒲公英属植物乳汁中含有蒲公英橡胶，此类蒲公英属植物被称为橡胶草（TKS），在不同的地区对它的称呼又有不同，有时被称为青胶蒲公英有时又被称为俄罗斯蒲公英（Taraxacum koksaghyz Rodin）^[4]。橡胶草隶属菊科蒲公英属，是一种多年生草本植物。幼根白色，老根黑褐色，根颈部被黑褐色残存叶基，其上部有一节很短的茎冠，叶片及花葶皆有茎冠抽出；叶片靠近或平铺于地面，形状介于披针形和倒卵形之间， 叶基部下沿到叶柄的基部，因此叶柄不显著^[11]。其主要分布在中亚、北美、欧洲、以及我国的新疆、甘肃、陕西、以及东北、华北、西北等地^[5]。它和蒲公英的一般形状非常相似，其根中含有2.89% ~ 27.89%的天然橡胶，可作为模式植物研究天然橡胶合成机制，具有重要经济和科研价值^[10]。现阶段，在我国的很多地区己经开始把橡胶草当做一种经济作物来推广种植，尤其是在西部和北部等其它经济作物有限的地方，比如新疆和内蒙等省份，同时在肥沃的黑土地东3省，也不难发现橡胶草的身影^[9]。林铁路于2021年6月25日开通，它的开通给为西藏东部的经济注入了新的活力，对西藏的进一步科学探索开辟了一条崭新的道路。故本研究特地选择了承载着无数人希望的西藏拉林铁路开展蒲公英属植物资源的评价与收集分布，此项调查可以为西藏地区拉林铁路开通沿线的蒲公英属植物进行统计、分类、研究，以期为其种质资源保护及利用有一定的基础支撑。同时蒲公英又是一种可以提炼天然橡胶，在西藏普遍常见的草本植物，它的种植开发研究，对于推动西藏橡胶产业的放展，实现多元化发展具有深远意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

拉林铁路（Lhasa-Nyingchi Railway）位于中国西藏自治区东南部，线路跨越冈底斯山与念青唐古拉山、喜马拉雅山之间的藏南谷地，其90%以上的线路海拔在3 000 m以上，最高海拔可达3 700 m。该条线路由位于北纬26°52′ - 29°41'，东经91°1' - 98°47′拉日铁路协荣站引出，向南穿过冈底斯山脉进入雅鲁藏布江河谷，在贡嘎跨过雅鲁藏布江后沿河谷而下，向东经过扎囊、山南、桑日、加查、朗县、米林后到林芝，其中该线路沿途16次跨越雅鲁藏布江，正线全长403.144 km^[6]。拉林铁路位于喜马拉雅山北侧，常年受下沉气流的影响，气候差异明显，自东向西分别为藏东半湿润区和藏南半干旱区，区域年平均气温7.1 ℃ ~ 9.9 ℃、年累计降水量392 ~ 703.4 mm， 降水主要集中在5 - 9月。其中各站情况迥异，拉萨站平均海拔3 650 m，由于地处喜马拉雅山脉北侧，受下沉气流的影响，全年多晴朗天气，降雨稀少，冬无严寒，夏无酷暑，属高原温带半干旱季风气候；贡嘎站位于山南市贡嘎县，其海拔3 600 m，其气温日差较大，年差较小，冬春寒冷多风，雨季降水集中，形成长冬无夏，春秋相边的气候特点，属高原带干旱季风气候区；扎囊站海拔3 676 m，其气候特点冬长夏短，春秋相连，冬季长，且寒冷干燥，冬春季多风沙，降水少，属高原温带半干旱季风气候区；山南站与桑日站在拉林铁路沿线各站中平均海拔最高，为3 700 m，其中山南站属温带干旱性气候，桑日站在气候区划上属于高原温带季风半湿润气候地区，主要特点是气温偏低，长冬无夏，四季不明显；加查站属于高原温带半干旱季风型气候区，光照充足，辐射强，日温差大，雨季集中，冬春季干燥多风，平均海拔在3 233 m；朗县站平均海拔在3 200 m左右，属高原温带半湿润季风气候区，气候特点是干湿季分明，雨水集中；米林站属高原温带半湿润季风气候区，年平均气温8.2 ℃，降水量641 ml，雨水集中在6 - 9月份，其海拔平均为2 980 m; 林芝站海拔2 965 m，在各站中平均海拔中最低，属温带季风气候。

1.2 研究方法

1.2.1 样地调查

从2022年3月10日通过设置调查样地开展实地调查工作。为了实现对拉林铁路沿线不同生境下的蒲公英橡胶含量的深入探究，本研究选择了拉林铁路各站点，该样地具备了土地生产力较为相似，能够为我们提供研究所需的关键信息。故选用拉萨站、贡嘎站、扎囊站、山南站、桑日站、加查站、朗县站、米林站、林芝站9个样地（26°52′ - 29°41'N，91°1' - 98°47′E）海拔2 965 ~ 3 700 m，并每个样地设面积为1 m × 1 m 的4个样方。通过收集蒲公英属植物并记录其植株高度、数量、相对多度、相对盖度、花葶数、莲座数；记录调查样方内其它植物的种类、数量、相对多度、高度、株高、调查样地的经纬度、海拔等，分析调查样方中各物种出现的频率，优势种及种间关系并探索清楚该地区的蒲公英属植物资源分布状况及橡胶含量的变化情况，为拉林铁路沿线的蒲公英属植物资源的利用和保护提供依据。

1.2.2 样方分布概况

通过踏查和样方调查，共发现3种蒲公英（见表1），分别为反苞蒲公英、角苞蒲公英以及锡金蒲公英。

1.2.3 标本采集鉴定

采集的蒲公英属植物标本，由西藏农牧学院张华副教授参照《中国植物志》、《中国高等植物图鉴》、《西藏植物志》等重要文献资料进行鉴定。

1.2.4 试验时间和地点

试验于2022年7月15日在西藏农牧学院植物实验室进行。

1.3 试验材料和试剂

1.3.1 材料

反苞蒲公英、角苞蒲公英、锡金蒲公英

1.3.2 试剂

丙酮、氯仿（均为色谱纯），水+氢氧化钠（97：3，体积比）

1.3.3 仪器与设备

BSA323S-CW电子天平：赛多利斯公司，HH-6水浴锅: 新瑞仪器

1.3.4 方法

角苞蒲公英，反苞蒲公英，锡金蒲公英3种蒲公英根部样品于2022年7月从拉林铁路沿线采集，地理中心坐标（26°52′ - 29°41N，91°1' - 98°47′E ），海拔2 965 ~ 3 700 m，以20 m设置海拔梯度，每个梯度取 4 个1 m × 1 m的样方，并采取足量的蒲公英根部来进行橡胶含量测定试验。

挖取新鲜蒲公英根部→洗去表面泥土→切碎或粉碎→称取等量的蒲公英根部→倒入烧杯中→加入3％NAOH溶液→水浴加热2 h→加入丙酮→过滤→加入氯仿→过滤→自然风干或烘干

1.3.5 原理

碱煮法，操作更加便捷高效，提取效率更高。

1.4 蒲公英属植物资源评价

1.4.1 原理

在分析现有文献的基础上，构建价值评价模型，从植物的植物学特性、生态学特性，开发利用潜力，确定植物的叶、茎、种子、多度、盖度、冠幅、分布范围、生长状况，繁育难易来评价3类蒲公英属，从而建立综合评价模型。（图2）

1.4.2 综合评价标准

以采集不同地点不同种类蒲公英属植物作为评价对象，在样方的基础上测量其叶长、茎长、以及多度、盖度、冠幅、分布范围，生长状况(表5)。根据实际样地调查、结合导师意见，对其进行赋分。

1.5.3 计算综合评价值

寻求导师对各种蒲公英属植物进行打分，利用Excel 2019作图，将最后得分与指标权重相乘计算其综合评价值，并对其排序。

2 结果与分析

2.1 不同种类蒲公英中橡胶含量的测定

2.1.1 蒲公英中的橡胶为天然橡胶（图3）

2.1.2 蒲公英属植物的橡胶含量及分析

通过对数据处理，从整体观察反映出拉林铁路沿线蒲公英属植物平均单位质量胶重随拉萨到林芝铁路沿线呈上升趋势。

随后进行逐步分析，根据对实地调查收集到的3种蒲公英进行试验分析、数据整理，结果显示在3种蒲公英属植物中反苞蒲公英单位质量平均胶重含量最高。

通过对拉林铁路沿线各站的反苞蒲公英属植物进行数据整合，研究结果显示加查站反苞蒲公英单位质量胶重最大。

蒲公英中橡胶的含量会受到区域气候、海拔高度、生境类型等的影响，因为不同降雨量、不同日照时间、不同温度以及群落类型有所差异，这些都会影响到蒲公英中橡胶的含量多少。从海拔来看，反苞蒲公英分布区域较广，从最低海拔2 965 m到最高海拔3 700 m，其中海拔在一定范围内，较高海拔的蒲公英橡胶含量较高（图4）并且反苞橡胶含量相比于其余 3 种最大，其次是角苞蒲公英，最小是锡金蒲公英的含量（图5）。蒲公英属植物主要分布的生境类型主要有高山草甸、高山和河谷草地等，其群落类型有7种：三叶草＋车前、尼泊尔酸模＋车前、车前＋披碱草、车前＋独行菜、车前＋早熟禾、高原毛茛＋车前、嵩草＋车前。平均海拔3 000 m的河谷地带，积温良好，适宜蒲公英属植物生长。（表1）。

2.2 蒲公英属植物综合资源评价

2.2.1 拉林铁路沿线蒲公英属植物样方采集的基本情况

2.2.2 拉林铁路沿线蒲公英属植物资源评价结果（表4）

从表中可以看出角苞蒲公英的综合评分最高，其次是反苞蒲公英，最后是锡金蒲公英。从该表可以直观的反映出拉林铁路沿线中角苞蒲公英的生长状况更为优良。

3 讨论

天然橡胶是基础工业原料之一，广泛应用于航空航天、医疗器械、交通运输等军用和民用工业，在诸多高精度领域中均无法被合成橡胶所取代^[12]。因此我国开始了在天然橡胶领域上的探索，从目前研究发展来看银胶菊、橡胶草等作物被广泛深入研究，其中在橡胶草领域中，西藏地区橡胶草的研究较为少，为进一步对西藏橡胶草深入了解，推动西藏天然橡胶领域的发展，故开展此项项目。该项研究通过对实地调查中共收集到反苞、角苞、锡金3种蒲公英，其单位质量平均胶重分别为：8.6%、6.3%、5.4%。通过数据显示，反苞的含胶量最高。除此以外，根据研究结果显示蒲公英平均单位质量胶重沿拉林铁路沿线呈上升趋势，被考察地海拔随拉林铁路沿线呈下降局势，二者呈现相反趋势，其中在加查蒲公英平均单位质量胶重最高9.48%，贡嘎平均单位质量胶重最低5.24%。

为更加直观的对拉林铁路沿线的蒲公英属植物资源进行评价，故通过指定评价指标标准，将从沿拉林铁路沿线收集到的3种蒲公英分别从叶、茎、种子、多度、盖度、幅度、分布范围、生长状况和发育进行分析与评价。数据结果显示，3种蒲公英中角苞的综合评分最高43，其次是反苞41，锡金21。根据实地调查鉴定，客观的反映出角苞的植物特性相对反苞与锡金更为优良并且其对周边环境适应能力也相对更强。

4 总结

经过调查发现，拉林地区蒲公英属植物现有3种，种类、数量和分布范围均多于《西藏植物志》《藏东南种子植物检索表》等文献记载。根据样方统计表现，拉萨出现的蒲公英种类最多，有3类；由此看出，阳光充足、凉爽湿润、宽阔平坦的河谷地带适宜蒲公英的生长，且有利于机械化种植。从长远来看，蒲公英橡胶具有极大的市场前景，拉林铁路地区蒲公英属植物资源丰富，开展蒲公英属植物质资源，不仅能高效利用西藏边际土地，而且对促进农牧民增产增收具有重要意义。

参考文献

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基金资助

2023年省部重点实验室及科学观测实验站开放课题

西藏（山南地区）蒲公英属种质资源收集与保存(RRI-KLOF202306)