历史演化
物种起源
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年胡先骕[sù]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。[8]
形态特征
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水杉的形态特征(来源:一奈花物)
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。[3][1]
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。[1][3]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。[9]
雄雌球花
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。[1][3]
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。[1][3][4]
物种分布
中国分布
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、阿拉斯加等北纬六十度的地方。[2]
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,[2]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。[1][11]耐盐碱力相对较高,但不具有较强的抗涝性。[12]
繁殖方式
自然繁殖
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。[12]
人工繁殖
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。[14]
物种保护
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水杉的历史和保护状况(来源:博物)
物种现状
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。[13]
保护等级
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。[5][15]
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)。[5]
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)。[5][15]
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。[16]
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。[8]
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。[17]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。[18]
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。[1]
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。[4]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。[17]
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水杉风景(来源:在武汉)
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。[17]
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。[4]