全球变化背景下野火研究进展

野火是森林和多种植被生态系统面临的最重要自然干扰,也是一种重要的自然灾害;而人类活动已在全球范围内显著影响了野火的发生与分布,因此野火成为全球变化及其环境影响研究的关键议题之一。本文基于国际野火研究的文献搜索和统计分析,从野火的观测-评估-预警技术、野火时空格局研究、气候变化和人类活动对野火的影响、野火的环境-生态-进化效应等方面入手,综述了自21世纪以来的国际野火研究进展。概括起来,遥感技术的快速发展,推动了野火观测的时空分辨率不断提高,对野火时空格局的刻画从单一因子向多重指标的火烧体系评估转变。气候变化在某些区域已经显著影响了野火的发生频率,预计随着全球变暖野火风险将进一步加大,并且极端大火的发生机制和生态影响越来越受到关注。人类活动一方面通过增加火源提高了野火频率,另一方面又通过提高生态系统管理的强度、扑救火灾以及降低可燃物的连通性抑制了野火的发生。植被在长期演化过程中形成了一系列适应火的功能机制,这些功能属性影响着生态系统对野火的响应,并对火后生态恢复和重建具有科学指导价值。未来野火研究将向跨时空尺度、观测和模拟深度融合、典型机制和大尺度效应相结合的方向发展。     

长江三峡库区昆虫丰富度的海拔梯度格局——气候、土地覆盖及采样效应的影响

为了探讨长江三峡库区昆虫丰富度的海拔分布格局以及关键影响因子,针对库区记录的3517种昆虫及其中的害虫,我们整理了这些物种的海拔分布范围数据,分析不同分类学水平、种域宽度等级和分类群的物种丰富度海拔分布模式,采用回归树方法探讨主导的影响因素,并检验相关的假说。结果显示:1)在科、属、种水平,三峡库区分布的昆虫和害虫丰富度均呈随海拔上升先增而后减的格局;狭域、中域和广域种具有显著不同的格局,但三个种域等级的昆虫物种丰富度在海拔1400m以上均显著下降,而害虫丰富度在海拔1200m以上即显著下降。2)对记录昆虫种数>20的科进行TWINSPAN分类,得到物种丰富度海拔格局的4种主要模式;尽管不同程度受采样效应的影响,4种模式均属于单峰格局;3)库区土地利用类型的海拔变化对昆虫、害虫物种丰富度海拔分布具有首要和直接的影响;水热平衡或初级生产力是影响昆虫海拔格局的主导气候因子;而1月均温=0℃可能是限制大多数昆虫物种分布上限的临界温度。上述结果表明,三峡库区的昆虫物种丰富度及其不同组分均具有典型的单峰分布格局,这种格局是人类活动与气候梯度综合作用的结果,但前者的作用更为直接,主要体现在土地利用的海拔梯度变化。这些认识对昆虫多样性资源管理和农林业害虫防治具有参考意义。     

三峡大老岭地区森林植被的空间格局分析及其地形解释

为探讨地形对景观尺度植被格局的影响,在对三峡大老岭山地森林的大量群落学调查基础上 ,采用７个指标刻画群落生境的地形特征;利用去势典范对应分析（ＤＣＣＡ）排序方法分析不同群落类型的地形分布格局;并定量分离地形、空间及其交互作用等因素对植被格局总体变异的影响。结果表明：上述３方面的贡献分别是９．５０％、５．９４％和６．８１％,地形对植被格局的控制作用显著;但仍有７７．７５％的变异未得到解释。     

基于植物-地形关系的物种丰富度空间格局预测——GAMs途径的一种应用

将基于样本调查数据的群落-生境因子回归分析与GIS支持下的植物属性空间格局预测结合起来,是国际上植被-环境关系定量研究的新途径。通用可加性模型（GAM）的非参数属性使之具有对不同数据类型的广泛适应性,成为这种“回归分析＋空间预测”途经的有效手段;不同程度上依赖于数字高程模型的环境空间数据集是实现空间预测的必要条件。介绍了这一新的研究途径,并应用于案例研究区域植物多样性指标空间格局的预测和分析。野外调查的一组样方地形特征指标和植物多样性指标（包括样方物种丰富度及乔木、灌木、草本、常绿木本、珍稀种类的丰富度）,分别作为预测变量和响应变量,建立GAM模型。结合研究区域10m分辨率的数字高程模型,对该区域植物物种丰富度的空间格局进行空间预测,并对预测模型和结果进行统计分析和检验。结果表明：（1）不同的多样性指标具有不同的模型结构和模拟效果,重复模拟的结果稳定性也不同,反映了所受地形因子影响的差异;（2）影响各多样性指标空间格局的地形变量主要是坡位和坡度等小尺度特征,大尺度海拔因素的影响并不显著;（3）模拟结果与独立检验数据的相关分析表明,对乔木种、草本种、珍稀种的模拟全部有效;对常绿种和样方物种总数的模拟部分有效;而对灌木种丰富度的预测基本失败。（4）模型预测变量有效性和全面性决定了模型对数据的解释能力,样本大小对模型的稳定性和可靠性也有显著影响。就地形因子对生境条件的代表性、模拟误差的来源及GAMs模型的优缺点和应用前景进行了讨论。     

三峡库区两种特有植物天然生境与迁地生境土壤特征的比较

对库区特有的濒危植物荷叶铁线蕨、疏花水柏枝天然生境和迁地保护区生境及其土壤性质进行了调查分析和比较,结果表明：荷叶铁线蕨适宜于温暖湿润且排水良好的条件下发育的酸性淋溶土,养分含量高,多为粘土。疏花水柏枝适宜于亚热气候下弱碱性、养分含量低的冲积性砂砾质初育土、能耐一定程度的盐分。中国科学院武汉植物研究所内的迁地保护区土壤为湖滨沉积物上发育的中性粘土、主要养分和盐分含量介于两种天然生境土壤之间。微量元     

三峡库区特有植物疏花水柏枝的调查研究

疏花水柏枝是三峡大坝建成后唯一１种痊全部被淹没的库区特有植物物种。在实地系统调查的基础上,阐述了疏花水柏枝的形态特征,分布现状,生长环境和群落结构等特点;从生物学,生态学角度分析了它在长江沿岸消涨带内汛期被洪水淹没的生长特性。     

台湾维管束植物物种丰富度和种域宽度的海拔格局及对Rapoport法则的检验

物种丰富度和种域(即物种分布范围)沿环境梯度的变化是生物地理学和生物多样性研究的核心问题.岛屿由于受到地理隔离的作用.其物种分布、多样性格局及其成因的特殊性对于发展和检验生物地理学的假说具有重要意义.Rapoport法则提出,生物种域存在着随海拔上升而增大的趋势.台湾地区具有显著的海拔梯度和典型的岛屿环境,其植物区系丰富而独特.我们首次对台湾维管束植物的海拔分布进行研究,包括不同类群植物的物种丰富度和种域的海拔梯度格局,并检验了Rapoport法则的适用性.综合相关信息得到台湾维管束植物区系包含241科1,466属4,751种(含种下单位),对其中具有海拔分布范围信息的3,330种植物进行统计,结果表明:(1)台湾维管束植物科、属、种的丰富度总体上随海拔上升而减小,入侵植物丰富度具有类似格局,而台湾特有植物呈现明显的单峰格局;按照分类群计,蕨类植物和裸子植物为单峰格局,被子植物的3个生态类群均为单调递减格局.(2)物种种域海拔宽度与海拔的关系随不同类群和分析方法而异.其中,入侵植物的种域宽度和中点海拔具有显著的正相关关系,支持Rapoport法则,而全部植物和特有植物不支持;蕨类植物的海拔分布支持Rapopott法则,裸子植物不支持,其他分类群因方法不同而结果之间不一致.我们还比较了台湾和周边大陆和岛屿山地的物种丰富度海拔格局,认为它们物种丰富度海拔梯度模式的不同可能与降水海拔格局的差异有关;而关于Rapoport法则的检验表明,即使在同一山体,不同类群植物分布范围的海拔模式也可能取决于不同的因素和作用机制.     

山地景观生态学研究进展

山地环境对全球变化的高度敏感性及其在陆地淡水资源与生物资源方面的巨大影响,推动山地景观生态学迅猛发展。在系统分析2000年以来山地景观生态学文献计量基础上,针对山地景观生态学主要学科方向与科学问题,以山地垂直带谱结构分布模式与形成机制,山地景观生态功能的分布格局与驱动因素,山地景观生态结构与格局对全球变化的响应等三大领域为重点,综述了自2000年以来的主要研究进展和取得的新认识,归纳了每个领域现阶段存在的主要前沿问题。围绕上述山地景观生态学重点领域,提出了山地景观生态学未来重点发展的6个研究方向:全球山地环境变化综合观测网络与方法、山地多维景观生态格局与时空变化规律及其驱动机制、整合景观生态学方法的林线动态与机制研究、山地生物生产力和物种多样性变化与模拟、景观生态水碳耦合循环变化与影响、山地垂直带谱结构理论与模式等,为进一步推动山地景观生态学发展、准确理解山地环境对全球变化的响应规律及其影响提供理论参考。     

三江并流地区干旱河谷植物物种多样性海拔梯度格局比较

在滇西北三江并流地区典型干旱河谷段, 在怒江、澜沧江和金沙江的东、西坡共设置了6条海拔梯度样带, 通过标准样地的植物群落调查, 分析各条样带植物的物种丰富度、物种更替率的海拔梯度格局, 并比较了地理和植被变量对分布格局的解释。干旱河谷植被带位于海拔3,000 m以下, 以灌丛和灌草丛为主, 其在各河谷的分布上限自西向东依次升高。植物物种丰富度的分布主要与海拔、流域、经纬度和植被带有关, 沿纬度和海拔梯度升高而显著增加的格局主要表现在草本层和灌木层, 灌木物种丰富度还呈现自西向东显著增加的趋势。怒江的灌木和草本种物种丰富度显著高于金沙江和澜沧江, 三条江的乔木种丰富度差异则不显著。森林带的样方草本物种丰富度显著低于灌草丛带样方, 并且还拥有后者没有的乔木种。不同样带的植物物种更替速率呈现了不一致的海拔梯度格局, 但均在样带海拔下部的灌草丛群落与海拔上部森林群落之间的交错带出现峰值。森林-灌草丛植被交错带在怒江样带处于海拔1,900-2,100 m处, 在澜沧江河谷位于海拔2,300-2,400 m, 在金沙江河谷位于海拔2,700-2,900 m。所有海拔样带的森林段或灌草丛段相对于同一样带不同植被段之间的物种更替程度为最小, 不仅小于同一流域不同样带相同植被段之间物种更替率的均值, 更小于所有样带相同植被段之间的更替率均值。在三条河流6条海拔样带的12个植被带段之间的物种更替变化中, 空间隔离因素可以解释34.2%, 而植被类型差异仅能解释不到0.5%。本研究结果显示了环境差异对不同植被类型物种丰富度的首要影响, 和各河流之间的空间隔离对植物群落构建和物种构成的主要作用。