An Analysis on the Spatial Pattern of Subtropical Mountain Vegetation—Environment Relationship on Landscape Scale--A Case Study at Dalaoling Region in the Three Gorges

本文主要通过大量的植物群落学调查和植被、环境状况的数量分析，分别从植物区系、森林群落及其主要木本物种、干扰和物种多样性五个方面分析了三峡大老岭地区山地植被景观的空间格局及其与环境因子的关系，结果表明： 1） 植物区系：科的分布区类型以热带性质为主；属一级温带性质明显，北温带、东亚和泛热带诸分布类型突出；区系上属于华中植物区系地区的东部。 2） 在垂直梯度上：种子植物属热带分布诸类的比例自海拔400至800米（～1100米）之间呈上升趋势，然后下降；温带分布的第8、9、10、11类随海拔而上升；地中海－中亚中心分布的第12、13类只见于比较干热的河谷地带；东亚分布和中国特有属在海拔900～1100m和1600～1800m段取得小的峰值；世界分布属的比例随海拔而上升，蕨类植物属则相反。 分别用种子植物属的分布型比列构成，和全部521个属的种类数量，对15个海拔段作聚类分析：前者首先反应了海拔1100～1200m处的划分，与植被干扰状况的垂直分布差异一致；后者强调了海拔900/1000m和1800/1900m 处的分异，可能反映了地带性常绿阔叶林基带／常绿落叶阔叶混交林带，和常绿落叶阔叶林带／落叶阔叶林带的分异。 3） 对本地区森林植被的数量分类结果表明：基本上可以分为中低海拔次生落叶 针阔混交林和中高海拔山地常绿落叶阔混交林两大群。第一群主要包括栓皮栎林－杉木林－马尾松林组（低海拔段）和短柄抱栎林－锥栗林组（中低海拔段）。第二群包括中低海拔沟谷常绿阔叶林组、中海拔段常绿落叶阔叶混交林组和高海拔段米心水青冈林－茅栗林组。 DCCA排序区分了11个群落类型或群落组。采用的7个地貌因子变量中效果显著的可归纳为三组：①海拔，主要反映热量和降水梯度；②坡度和坡位，可能主要反映土壤厚度及其水分和养分状况；③坡向及坡位，反映光照条件。其中植被格局的海拔梯度效应最显著。沿海拔梯度分段分析上述诸因子对植被格局差异影响的垂直分布，表明海拔因子的局部效应在海拔600－800m和1500－1700m段最显著；坡向的效应在海拔1600m以上最突出；坡面、坡位、坡形、坡度等因子的作用在海拔中部最大。对植被格局影响因子的贡献进行定量分离，表明地形对对大老岭森林格局具有强烈的控制作用。 4） 对大老岭森林植被275个主要的木本种类进行TWINSPAN分类，得到16个种组；DCCA排序结果将上述16组合并为8群，两方面都主要反映了沿海拔和坡位＋坡向的分化；海拔中部的局部地形差异导致物种组的分化比两端更细致和强烈。 根据物种生活型及其在植物群落中的地位，分6个种组进行排序和环境解释，表明：①尽管低海拔地段受到强烈人为干扰，常绿种类仍显示了数量和性质沿海拔梯度的变化；②珍稀物种在海拔梯度上形成两个相对集中的区段，大致对应于山地常绿落叶阔叶混交林带的上下边缘；③先锋树种在中低海拔的中上坡位富集；④在中、高海拔的中低坡位，落叶的乔木伴生种显示了极大的多样性；⑤为数不多的针叶树种在海拔和局部地形梯度上也有明确分异；⑥它们和落叶的栎（Quercus）、栗（Castanea）、水青冈（Fagus）、鹅耳枥（Carpinus）属物种在大老岭地区不同地形部位的植被中起着主要的建群作用。 具体统计海拔梯度上，常绿和落叶的乔、灌木4类物种分布的种数变化表明：海拔1100m以下人为活动干扰与木本物种多样性呈一致的负相关；海拔1100m以上常绿种减少与与落叶种的增加形成对照；1100～1700m之间是落叶乔木种最丰富的地段，海拔1700m以上四类物种数量急剧下降，与山顶脊附近生境多样性降低、植物群落类型趋同有关。另外，典型亚热带的棕榈和蕉只见于海拔1000m以下；针叶树种以海拔1150m左右为界分成两组。前述4类物种的分布边界在海拔850～1050m和海拔1650～1750m之间形成比较明显的峰值，基本对应着山地常绿落叶阔叶混交林带的上下边缘。 根据海拔分布范围，将样方中出现的558种木本植物按常绿乔／灌种和落叶乔／灌种分别分成5个热量生态类群。统计各自的面分比表明：a. 落叶灌木种的多样性分布重心在海拔梯度上的位置比落叶乔木种高，常绿种则相反，因此灌木和类的分布特征能更好的反映次生环境中的植被－气候关系；b. 在海拔850～1850m的木本物种形成巨大的多样性，仅出现于这一段的物种也很可观；亲缘物种的分化和替代突出，反映其对生物多样性发生和维持的意义重大；c. 亚热带中山地带对落叶种生物多样性的意义远大于常绿种。 5）统计全部群落样方内枯立木、倒伏木、断头木和伐桩四类受干扰木的大小、数量、物种以反映地形对干扰的影响：①枯立木以2～15cm径级个体为主，小径级的树种选择性不强，主要分布在山南坡口上坡位，海拔1800m以上尤多，在陡峭的坡地中部减少；其大径级个体的物种构成和分布格局反映了与生境干旱有关干扰的存在。②倒伏木主要分布在海拔1200～1800m之间坡面中部和顶脊两侧，发生频率与坡度成正比；坡地中部以中、小径级阳性树种为主，山坡顶脊两侧的倒伏木则多为大径级的群落优势种。③断头木主要分布在海拔1200～1700m，和海拔1900m以上。小径级的断头木分布格局接近于枯立木，较大径级的断头木则多与倒伏木的分布相关，断头木中少有典型的阳性树种，主要由林下荫耐种构成。④人为砍伐的伐桩主要为中大径级的植被建群种或优势种个体，在海拔1000m以下，1100-1200m和1600-1800m形成三个峰值，其分布主要与人口密度、生产方式、林木种类以及交通运输便捷程度有关，通常沟谷和山脊线上的伐桩密度较大。大老岭地区人为干扰主要反映在海拔1100m以下，自然干扰的格局在海拔1100m以上才得到反映。 6）在不同取样尺度上，对大老岭地区森林群落各层次α多样性和β多样性的空间格局分析表明：i. 乔木层α多样性在海拔1200-1800m之间取值较高，灌木、草本层α多样性的垂直梯度不显著，但在海拔1200-1800m之间的波动变化较为剧烈，南坡面有最丰富的灌木层多样性而西坡乔木层的物种最丰；从植被整体上，海拔1000m以下物种丰富度较低，1000-1700m之间变化剧烈，1700m以上丰富度水平较高。ii. 海拔1000-2000m之间94个样方中，乔、灌、草三层多种生物多样性指数变化影响因子的大小顺序是：坡位>海拔>坡向>坡面>坡度>坡形。乔、灌、草各层几种多样性指数在多维的地形因子梯度上形成各异的分布格局，反映了山地物种多样性格局控制因子的多样性和多尺度，及局部地形因子对景观尺度上生物多样性空间格局的强烈影响。iii.对海拔1050m和1670m处植被α多样性的变尺度分析表明：随取样尺度增大，低海拔乔木、灌木层α多样性增长速率比高海拔大；后者草本层的多样性增长比较快。海拔1050m处群落各层的α多样性在800m~2尺度上渐近稳定；海拔1670m处，400m~2尺度上各层α多样性指数已基本稳定。 南、北、西坡面β多样性沿海拔梯度大致减少，在海拔1600m以上更明显，在海拔梯度中部变化剧烈。反映不同坡面上群落间异质性水平是：西坡>北坡>南坡。 在对植被、环境上述各个方面的格局特征分析基础上，对三峡地区侵入岩山地类型建立了一个综合的植被景观格局模式。 文章最后就两个景观尺度植被－环境的综合性问题进行了讨论：1）气候、植物区系、植被和物种分布等对老岭以至于三峡地区和亚热带山地常绿落叶阔叶混交林带的位置、宽度的反映；和气候、地形、干扰等因子对这一生态过渡带格局和动态的影响；2）三峡地区生物多样性垂直分布的特征、维持和变化的现代机制，以及保护的重点和策

中国高山植物区系地理格局与环境和空间因素的关系

高山带是具有极端环境和明确边界的植物分布区,研究高山植物区系地理对于理解空间彼此隔离的极端高寒环境下植物区系的形成与相互联系具有重要意义。本研究整合了中国境内14座主要山地的高山植物区系数据,用Jaccard指数测度不同区系之间的相似性,运用相关分析和Mantel检验方法,重点分析了中国高山种子植物区系地理成分的构成、不同山地之间的相似性及其环境和空间相关因素。结果表明,中国山地的高山带分布着物种丰富的种子植物区系,14座主要山地即包含了65科489属3,670种(含340个种下单位),主要由北温带分布及其亚型、世界分布、旧世界温带分布和东亚分布及其中国–喜马拉雅分布亚型等成分构成,缺少中国–日本分布类型,中国特有属的比例较高(5.2%)。14座山地高山植物区系构成的地理分异显示:北热带和东亚成分自南向北减少,而北方温带成分增加;自西向东古地中海成分减少,北方温带成分增加,而东亚成分在中部达到最大值;在属级地理成分构成上,北方山地和青藏高原周缘山地构成了区系成分近似的两大群组,台湾高山植物区系与大陆东部北方高山带的区系联系更密切。地理隔离是高山植物区系分异的首要因素,高山带的面积大小也影响到其区系成分的构成,而夏季热量是影响中国高山植物区系地理分异的首要气候因子,显示全球变暖对未来高山植物区系具有潜在的胁迫作用

中国植被分类系统修订方案

为了推动《中国植被志》研编工作,该文回顾了中国植被分类系统的发展过程和主要阶段性成果,提出了作为《中国植被志》研编技术框架组成部分的中国植被分类系统修订方案,对各植被型组及各植被型进行了简单定义和描述,并针对中国植被分类系统若干问题,特别就中国植被分类系统总体框架、混交林的界定以及土壤在植被分类中的重要性等问题进行了讨论。1960年侯学煜在《中国的植被》中首次提出了中国植被分类的原则和系统,1980年出版的《中国植被》制定了分类等级和划分依据等更加完善的系统,之后《中国植被及其地理格局——中华人民共和国1:1 000 000植被图说明书》和《中国植物区系与植被地理》以及很多省区的植被专著对该系统进行过修订。2017年宋永昌在《植被生态学》中提出了一个分类等级单位调整的方案。本次提出的中国植被分类系统修订方案基本沿用《中国植被》的植被分类原则、分类单位及系统,采用"植物群落学-生态学"分类原则,主要以植物群落特征及其与环境的关系作为分类依据,包含三级主要分类单位,即植被型(高级单位)、群系(中级单位)和群丛(低级单位);在三个主要分类单位之上分别增加辅助单位植被型组、群系组和群丛组,在植被型和群系之下主要根据群落的生态差异和实际需要可再增加植被亚型或亚群系。修订方案包含了森林、灌丛、草本植被(草地)、荒漠、高山冻原与稀疏植被、沼泽与水生植被(湿地)、农业植被、城市植被和无植被地段9个植被型组,划分为48个植被型(含30个自然植被型、12个农业植被型、5个城市植被型和无植被地段)。自然植被中有23个植被型进一步划分出了81个植被亚型

《中国植被志》的植被分类系统、植被类型划分及编排体系

植被志(vegegraphy)是基于植被调查资料,全面记叙植被的群落外貌、种类组成、结构和功能、生境条件,以及地理分布等特征,并对同类植被进行归纳和总结的志书。"植被志"的英文译为"vegegraphy",是本文的新造词,它是由"vegetation"的词头"vege-"和英文后缀"-graphy"(记叙之意)组成的合成词。《中国植被志》的研编是一项时间紧迫、内容复杂、工作量浩繁的重大科学工程。它的完成将极大提升中国植被科学和生态学的研究水平,并为中国植被资源的合理利用、生物多样性保护及生态环境治理等提供不可或缺的基础资料。本文首先简述了植被的基本特征(主要包括外貌特征、种类组成、群落结构以及动态变化等)和国内外植被调查的进展情况,简要回顾了中国植被分类系统的研究历史,并对以往的分类系统进行了若干修订。在此基础上,着重讨论并提出了《中国植被志》卷册编排体系和用于《中国植被志》研编的植被类型划分方案。在对植被分类系统的修订方面,主要对高级分类单位及相对应的英文名称进行了讨论和修订。按照本文修订的分类系统,中国植被的分类单位及其对应的英文名称分别是:植被型组(Vegetation Formation Group)、植被型(Vegetation Formation)和植被亚型(Vegetation Subformation)、群系组(Alliance Group)、群系(Alliance)和亚群系(Suballiance)、群丛组(Association Group)以及群丛(Association)。在植被型组中,划分为9类:森林、灌丛、草本植被、荒漠、高山冻原与稀疏植被、沼泽与水生植被、农业植被、城市植被及无植被地段。关于《中国植被志》的卷册编排和"植被类型"划分,首先按高级分类单位——植被型划分相应的"卷";在此框架下,模糊"植被亚型"、"群系组"和"群系"的概念,确定"植被类型"(Vegetation type),并将其作为植被志各卷中的"册"。这样处理不仅保证了研编工作的可操作性,也保持了同一卷册中特定植被类型的完整性。《中国植被志》编排体系中的"植被类型"的划分很重要,它是指具有相同建群种及相同优势类群(如种、属)的植被组合,但它不是严格意义上的植被分类单位。"植被类型"的划分遵循"优势类群及生活型的同一性,生境条件的相对重要性,植被特征及用途的差异性,以及突出植被志的应用性"等原则。按该编排体系,《中国植被志》将由48卷约110册组成

《中国植被志》研编内容与规范

植被志是基于植被(或植物群落)调查资料,全面记叙植被的外貌、物种组成、结构和功能,以及地理分布和生境条件等特征,并对同类植被进行归纳和总结的志书。《中国植被志》是第一部对中国植被进行全面记述的志书,预计完成约48卷110册。在借鉴《中国植被》(1980)(简称"80方案")植被分类基本原则的基础上,《中国植被志》将对中国植被分类系统的高级分类单位(植被型组、植被型和植被亚型)进行归纳和总结,对中级和低级分类单位(群系组、群系、亚群系,群丛组、群丛)进行详细描述。植被高级分类单位的描述具有概括性质,是在中国植被分类系统中级和低级分类单位描述的基础上,对其在全球和中国境内的地理分布、自然环境、群落外貌、植被类型及多样性、优势种或共优势种、生物多样性保育价值以及资源现状等进行概述,并对"80方案"相关内容进行修订和拓展,将提供对中国植被基本特征客观、准确的记述。在植被中级和低级分类单位中,群系组描述的内容包括地理分布、自然环境、群落外貌、植被类型以及价值与保育等内容;群系描述的主要内容包括地理分布、自然环境、生态特征、物种组成、群落结构、群丛组和群丛的分类与描述、优势种的生物学特性、生物量与生产力、植被动态与演替以及价值与保育等方面。作为植被志研编的核心内容,群丛组和群丛的分类与描述主要基于植被调查资料,采用数量分类方法,根据群落结构和物种组成的差异划分出不同的植被类型,并对其基本特征进行定量描述和归纳。其中,群落的层片结构、特定植被分类单元的特征种或特征种组的筛选与甄别是植被类型划分的关键环节;而群落外貌,群落结构,物种组成,各类物种的生长习性、生境的偏适性等是群丛组和群丛描述与归纳的重点内容。该文提出了中国植被中级和低级分类单位的命名方案,其特点在于植被类型的科学名称中同时体现了植被分类单元特征种或优势种的名称及其所属的高级植被分类单位(植被型组或植被型)的名称,兼顾了植被名称的规范性与实用性。《中国植被志》的研编工作由文献整编、群落调查、数据分析与整理、文本撰写等环节组成。该文对植被样方的调查与收集,文献收集与整编,气候、土壤、地形等相关数据的来源及其整理方法,植被分类方法,植被命名,植被分类单元描述的内容,植被志章节编写大纲、体裁及撰写等多个规范进行了详细的阐述或示例