水杉屬（學(xué)名：Metasequoia）是柏科（Cupressaceae）下的一個(gè)屬，現(xiàn)僅有1孑遺種水杉（Metasequoia glyptostroboides），為落葉喬木。水杉原特產(chǎn)于中國中部重慶市石柱縣及湖北利川縣磨刀溪、水杉?jí)我粠А⒑衔鞅辈魁埳郊吧Ｖ驳鹊兀谄浔话l(fā)現(xiàn)后，被各地引種，現(xiàn)分布廣泛。該屬植物喜光喜溫暖濕潤氣候，喜深厚肥沃的酸性土。適應(yīng)性強(qiáng)，生活環(huán)境廣，且具備一定的抗性，能抗輕堿和污染氣體。生于山谷地或山麓附近地勢平緩、土層深厚、濕潤或稍有積水的地方。
水杉屬植物大枝不規(guī)則輪生，小枝對(duì)生或近對(duì)生；冬芽有交叉對(duì)生的芽鱗；葉交叉對(duì)生，羽狀，上面中脈凹下，下面中脈隆起；雌雄同株；雄球花單生葉腋或枝頂，雄蕊交叉對(duì)生，藥室縱裂，花粉無氣囊；雌球花單生于去年生枝頂或近枝頂，梗上有交叉對(duì)生的條形葉；球果下垂，近球形，微具四棱，稀成矩圓狀球形；種鱗木質(zhì)，盾形，有凹槽，基部楔形；種子扁平，周圍有窄翅，先端有凹缺。
水杉屬植物用途廣泛，既可用于觀賞，作孤植樹、行道樹、盆景等，也可作為家具、建筑、造船、造紙等用材，此外，該屬植物對(duì)古植物、古氣候、古地理和地質(zhì)學(xué)，以及裸子植物系統(tǒng)發(fā)育的研究均有重要的意義。但其現(xiàn)存野生個(gè)體數(shù)量減少，自然更新不良且種群衰退。水杉已被列入《中國生物多樣性紅色名錄-高等植物卷》（2013版），保護(hù)等級(jí)為瀕危（EN）；被列入《中國重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》（2021版），保護(hù)等級(jí)為一級(jí)；被列入《國際自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄》等，保護(hù)等級(jí)為瀕危（EN）。
演化
水杉屬在中生代白堊紀(jì)及新生代約有10種，如M．disticha、M．occidentalis、M．cuneata等，曾廣布于北美、日本、中國東北、蘇聯(lián)西伯利亞、歐洲及格陵蘭，北達(dá)北緯82度。第四紀(jì)冰期之后，幾乎全部絕滅，并且歐美大陸上從未出現(xiàn)過活體水杉，現(xiàn)僅有1孑遺種位于中國，為水杉（Metasequoia glyptostroboides）。
引種歷史
水杉自中國向海外引種大體上可分為3個(gè)階段，第一階段為1947-1950年，最早的水杉種子是1947年12月底中國植物學(xué)家鄭萬鈞從南京中央大學(xué)位于丁家橋的樹木園發(fā)出的，其中，澳大利亞、奧地利、丹麥、英國等多個(gè)國家獲得首批種子；第二階段為20世紀(jì)50-70年代，資本主義國家從中國直接引種的活動(dòng)非常有限，部分國家如保加利亞、德國、朝鮮等國家先后得到種子；第三階段為1980年以后，西方國家直接進(jìn)入水杉原產(chǎn)地進(jìn)行研究與考察，并且重新開始引種。
分類
發(fā)現(xiàn)與命名
1941年日本植物學(xué)家三木茂（Miki）根據(jù)在日本的青森市（Oegun），伊賀市（Lga），高崎市（Takasaki）等地發(fā)現(xiàn)的中新世化石植物標(biāo)本建立了水杉屬（Metasequoia），同年，中國植物學(xué)家干鐸先生在中國中部的四川省萬縣南岸磨刀溪發(fā)現(xiàn)了生活的水杉植物，在這之后，植物學(xué)者王戰(zhàn)、薛紀(jì)如、華敬燦等先后采集到它的枝葉、球果、種子標(biāo)本，1946年該模式樹標(biāo)本經(jīng)由植物學(xué)家鄭萬鈞教授初步定名為水松，1948年胡先先生認(rèn)定它就是1939年已被日本學(xué)者三本茂命名的植物化石的水杉屬的活體，然后定名為水杉，并公開發(fā)表。
古生物學(xué)分類
早期日本植物學(xué)家三木茂（Miki）根據(jù)雌球果種鱗數(shù)目的不同，建立了M．disticha和M．japonica兩個(gè)種，隨后中國植物學(xué)家胡先彇根據(jù)中國撫順始新世化石建立了M．chinensis；中國植物學(xué)家鄧叔群認(rèn)為以上三種交疊性很大，應(yīng)合并為M．disticha；同時(shí)，美國古植物學(xué)家錢耐（Chaney R.W）根據(jù)北美西部古新世至中新世的枝葉和雌球果的化石以及同一地區(qū)的晚白堊世化石分別建立了M．occidentalis和M．cuneata，而英國植物學(xué)家克里斯托夫（Christophel D.C）認(rèn)為這兩種相似性很高，應(yīng)合并為M．occidentalis；植物學(xué)家勞斯（Rouse G.E）通過對(duì)一顆花粉粒外部形態(tài)的粗略觀察確立了新種M．papillapollenites；美國古植物學(xué)家（Rothwell G.W）通過對(duì)英國哥倫比亞始新世雄球花的解剖結(jié)構(gòu)、花粉的研究及其與水杉的對(duì)比，確立了新種M．milleri；后來發(fā)現(xiàn)的化石種也分別被歸到以上的種內(nèi)。
近緣類群
水杉屬在系統(tǒng)發(fā)育上與北美紅杉屬(Sequoia)有密切的親緣關(guān)系。它具長枝及冬季脫落性短枝，又近似水松屬(Glyptostrobus)和落羽杉屬(Taxodium)，而葉及珠鱗、種鱗對(duì)生則易與其他屬種區(qū)別。
特征
水杉屬植物為落葉喬木。
枝和芽
大枝不規(guī)則輪生，小枝對(duì)生或近對(duì)生；冬芽有6-8對(duì)交叉對(duì)生的芽鱗。
葉
葉交叉對(duì)生，基部扭轉(zhuǎn)列成二列，羽狀，條形且扁平，柔軟，無柄或幾無柄，上面中脈凹下，下面中脈隆起，每邊各具氣孔線，4-18條，冬季與側(cè)生小枝一同脫落。
球花
雌雄同株，球花基部有交叉對(duì)生的苞片；雄球花單生葉腋或枝頂，有短梗，球花枝呈總狀花序狀或圓錐花序狀，雄蕊交叉對(duì)生，每雄蕊有花藥3枚，花絲短，藥隔顯著，藥室縱裂，花粉無氣囊；雌球花有短梗，單生于去年生枝頂或近枝頂，梗上有交叉對(duì)生的條形葉，珠鱗11-14對(duì)，交叉對(duì)生，每珠鱗有胚珠5-9枚。
球果和種子
球果下垂，近球形，微具四棱，稀成矩圓狀球形，有長梗；種鱗木質(zhì)，盾形，交叉對(duì)生，頂部橫長斜方形，有凹槽，基部楔形，宿存，發(fā)育種鱗有種子，5-9粒；種子扁平，周圍有窄翅，先端有凹缺；子葉2枚，發(fā)芽時(shí)出土。
分布
分布范圍
水杉屬植物曾廣布于北美、日本、中國東北、蘇聯(lián)西伯利亞、歐洲及格陵蘭，北達(dá)北緯82度。第四紀(jì)冰期之后，幾乎全部絕滅，現(xiàn)僅有1孑遺種水杉，水杉原特產(chǎn)于中國四川東部及湖北西南部、湖南省西北部，在其被發(fā)現(xiàn)后，被各地引種，在世界上約有50多個(gè)國家引種栽培，北至圣彼得堡、阿拉斯加州等北緯六十度的地方，南至阿根廷等國家，在中國分布的范圍面積也越來越大，北至遼寧遼東半島，南抵廣東，東達(dá)江蘇浙江，西至云南昆明、四川成都。
棲息環(huán)境
水杉屬植物主要生長于山谷地或山麓附近地勢平緩、土層深厚、濕潤或稍有積水的地方，天然水杉群落80%集中在以利川市小河地區(qū)為中心的山谷地帶，海拔800–1500m，區(qū)域內(nèi)溪流密布，土壤多為黃壤和黃棕壤，其生長環(huán)境屬熱帶季風(fēng)濕潤性山地氣候，年均降水量1500mm，夏季極端高溫為35℃，冬季極端低溫約為–5℃，平均氣溫為22℃左右。
習(xí)性
水杉屬植物喜光喜溫暖濕潤氣候，喜深厚肥沃的酸性土。
適應(yīng)性
水杉屬植物適應(yīng)性和抗性較強(qiáng)，在零下34℃及47℃的低溫條件下能在野外越冬生長，且其抗寒能力強(qiáng)，適生環(huán)境廣，既可以在土壤中生長，也可以在淺水中生長；另外水杉樹具有一定的抗堿性能力，土壤PH值達(dá)到9也能正常生長，還對(duì)氯氣等有毒有害氣體存在著比較強(qiáng)的抗性。
物候期
水杉的花芽形成期在六月中旬左右，即與葉芽差不多在同期形成，到翌年的月下旬或月初開花。雌雄花在同一時(shí)期開放，水杉開花結(jié)實(shí)年齡較大，雌花開得早，而雄花開得遲；球果11月成熟。
繁殖
水杉屬植物為雌雄同株，風(fēng)媒傳粉植物，氣候適宜時(shí)，花粉囊開裂，散出黃色的花粉，隨風(fēng)傳播到雌球花，使雌球花授粉，雌球花在授粉之后生長發(fā)育形成幼果，花粉粒生長形成花粉管，球果在花粉管中完成受精作用，形成有生命力的種子，但是天然形成的有效的種胚少，發(fā)芽困難。
栽培
人工繁育
在人工條件下，水杉屬主要通過插和播種進(jìn)行繁育。扦插繁殖扦插繁殖常以春季的硬枝扦插為普遍采用的方法，另外可在夏季進(jìn)行嫩枝扦插，或在秋季用半嫩枝(尚未完全充實(shí)的當(dāng)年生枝條)進(jìn)行扦插。春插時(shí)，插穗在枝條上的剪截部位采用幼樹的梢段和中段，可隨采隨插，也可在冬天剪取插穗，進(jìn)行冬藏；夏插時(shí)，插穗在晴天凌晨朝露未干時(shí)采集，選取半木質(zhì)化嫩枝，秋插時(shí)，插穗選用已形成冬芽的半木質(zhì)化側(cè)枝梢部。
播種繁殖首先要進(jìn)行整地，選擇水源充足、排水良好、土壤肥沃疏松的地塊進(jìn)行整地作床，并施足基肥，耙成細(xì)土，然后做。隨后采用溫水浸種或激素浸種的方式進(jìn)行催芽，瀝干水后，即可播種，播種一般在2月份進(jìn)行，可以采用撒播和條播兩種播種方式。
移栽技術(shù)
一般在落葉后至春季展葉前進(jìn)行移栽，水杉的成活率較高。移栽水杉時(shí)，先將將土球挖出并適當(dāng)修整，隨后纏繞收緊，包裝好土球后，對(duì)枯枝、病枝進(jìn)行粗剪，之后即可運(yùn)輸。栽植穴要比土球直徑大、深，如栽植穴底部地下水位較高，要采取適當(dāng)?shù)呐潘胧既胙〞r(shí)，使土球略高于地面。然后對(duì)其進(jìn)行支撐，完成支撐后及時(shí)灌水，覆土保。
養(yǎng)護(hù)措施
在播種前要灌足底水，播后一般每周一次，陰天減少灌溉次數(shù)，暴雨后要及時(shí)排澇。幼苗出齊后施肥，隨著苗木的生長，每次的施肥量可適當(dāng)逐漸增加，到10月份時(shí)苗木就不再需要施肥。在苗木生長過程中應(yīng)及時(shí)除草，除草一般在下雨天后，或在陰天、傍晚時(shí)進(jìn)行。苗開始木質(zhì)化時(shí)，即可間苗，間苗一般在陰天或傍晚進(jìn)行。另外還要注意及時(shí)修剪，在修剪整枝時(shí)不僅要去掉與主枝生長有競爭趨勢的側(cè)枝，還要對(duì)一些病蟲枝、過密枝加以修剪。
病蟲害防治
水杉屬的病害主要有赤枯病和立枯病，在赤枯病發(fā)病期，除了通過在秋季落葉后及時(shí)清除并處理落葉進(jìn)行防治，還可向地面噴Be石灰硫黃合劑，以減少越冬病原基數(shù)，可減輕葉部病害的發(fā)生。
水杉屬的蟲害有水杉色卷蛾科、黑翅土白蟻等，二者均可采用人工誘殺或搗毀主巢的方法，另外還可采用化學(xué)防治的方法，使用殺螟松、樂果，敵敵畏以及菊類藥劑可以防治水杉色卷蛾，使用滅蟻樂，可以讓工蟻將藥劑帶回蟻巢，互相傳遞而中毒死亡。
保護(hù)
種群現(xiàn)狀
本世紀(jì)四十年代中國的植物學(xué)家在湖北、四川省交界的謀道溪(磨刀溪)發(fā)現(xiàn)了幸存的水杉巨樹，樹齡約400余年，后來中國學(xué)者王希群等人（2006）對(duì)水杉自然發(fā)生的三個(gè)地區(qū)的“原始天然水杉母樹”進(jìn)行了計(jì)數(shù)，數(shù)量最多（2002年至2003年統(tǒng)計(jì)）的是中國湖北省利川，胸徑在20厘米以上的有5360株，還在溝谷與農(nóng)田里找到了數(shù)量較多的樹干和伐兜。隨后，又相繼在中國四川省石柱土家族自治縣冷水與湖南省龍山縣珞塔、塔泥湖發(fā)現(xiàn)了200-300年以上的大樹，中國學(xué)者鄧莎等人于2020年發(fā)布中國現(xiàn)存野生水杉為5746株，個(gè)體數(shù)量正呈現(xiàn)逐步減少的趨勢，存在自然更新不良和種群衰退現(xiàn)象。
致危因素
野生水杉種群衰退主要有兩方面原因，一方面是由于人為活動(dòng)如采種、剔枝、修建公路等以及自然災(zāi)害如雷擊、蟲害等對(duì)其生長產(chǎn)生了干擾，另一方面是因?yàn)槠渥陨泶菩刍ɑㄆ诓灰恢拢诜劾щy，種子質(zhì)量輕，難以通過厚積的枯落物接觸到土壤，造成自然更新困難。
保護(hù)級(jí)別
水杉已被列入《中國植物紅皮書》（1991版）《中國生物多樣性紅色名錄-高等植物卷》（2013版），保護(hù)等級(jí)為瀕危（EN）（參照IUCN3.1標(biāo)準(zhǔn)）；
水杉已被列入《全國極小種群野生植物拯救保護(hù)工程規(guī)劃》（2011－2015年版），《中國珍稀瀕危植物圖鑒》（2013版），被列為極小種群，保護(hù)等級(jí)為瀕危（EN）（參照IUCN3.1標(biāo)準(zhǔn)）；
水杉已被列入《中國物種紅色名錄（植物部分）》（2004版），保護(hù)等級(jí)為極危（CR）（參照IUCN3.1標(biāo)準(zhǔn)）;
水杉已被列入《中國重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄》（2021版），保護(hù)等級(jí)為一級(jí)；
水杉已于2021年被列入《國際自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄》，保護(hù)等級(jí)為瀕危（EN）。
保護(hù)舉措
1948年5月，“中國水杉保存委員會(huì)”成立，這是世界上第一次成立一個(gè)國家組織保護(hù)單一生物物種。另外，中國湖北利川建立了水杉種子站以及種子園，采用砌石岸、補(bǔ)樹洞、開排水溝、防治病蟲害等保護(hù)措施加強(qiáng)了對(duì)水杉樹的管理。龍山、石柱等地對(duì)水杉大樹采取掛牌保護(hù)措施。為了增加水杉的數(shù)量，在中國各地進(jìn)行引栽，并且出口到世界各地的50多個(gè)國家進(jìn)行栽種。
生態(tài)作用
水杉屬植物根系強(qiáng)大，樹干基部常膨大，抗性強(qiáng)，不僅能夠固土防沙，涵養(yǎng)水源，還對(duì)灰塵、有害氣體具有一定的凈化作用，是工礦區(qū)綠化及荒山荒地綠化的先鋒樹種，另外，水杉具有極強(qiáng)的水分適應(yīng)能力，可以將作為中國三峽庫區(qū)消落帶植被構(gòu)建的樹種使用，除此以外，水杉對(duì)HF的敏感性強(qiáng)且吸能力較強(qiáng)，因此可作為氟監(jiān)測植物。?
用途
工業(yè)原料
水杉屬植物的木材可作為家具、建筑、造船等用材，另外，其材質(zhì)輕軟，纖維素含量較高，也可以作為制造紙張的原材料。
園藝觀賞
水杉屬植物是大型喬木類彩葉觀葉植物，其春夏碧綠，秋后金黃，初冬棕紅，秀美異常，除了觀葉還可觀姿，其樹干通直，樹形美觀，既可作庭蔭樹，在草地中叢植、群植、孤植、列植或作為背景樹，也可作行道樹種植，在水邊種植進(jìn)行點(diǎn)綴，還可在廣場陣列式種植，彰顯莊重與檔次，亦可用于公園、庭院栽植營造風(fēng)景林。
科學(xué)研究
水杉屬植物的水杉是該屬的孑遺種，其對(duì)古植物、古氣候、古地理和地質(zhì)學(xué)，以及裸子植物系統(tǒng)發(fā)育的研究均有重要的意義。
文化
水杉屬植物水杉在發(fā)現(xiàn)之前，被中國土家族視為寶樹，認(rèn)為其是成就土家族的天梯，在其發(fā)現(xiàn)之后，中國領(lǐng)導(dǎo)人曾多次把水杉種子、苗木作為國禮贈(zèng)送給外國首腦，中國的植物園也向世界各國的植物園贈(zèng)送、交換過水杉種苗，象征著中外友誼。
參考資料 >
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水杉 Metasequoia glyptostroboides (plantplus.cn).中國植物科學(xué)數(shù)據(jù)中心.2023-04-11
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水杉——中國極小種群野生植物圖鑒.國家林業(yè)和草原局政府網(wǎng).2023-04-11