中国裸子植物物种丰富度空间格局与多样性中心

中国拥有世界上最丰富的裸子植物区系, 对理解全球裸子植物分布变化与系统演化具有重要意义。我们利用中国天然分布的202种裸子植物的水平和垂直分布信息获得物种分布区范围, 探讨了中国裸子植物在科、属、种水平的分布特点。总体上, 中国裸子植物物种丰富度南高北低, 山地裸子植物丰富度较高, 平原和高原相对贫乏; 随分类阶元变高, 丰富度高值区域面积逐渐扩大, 高值中心逐渐南移。占中国陆地面积5%的裸子植物最丰富区域内分布了85%的中国自然分布的裸子植物物种。我们将这些区域划分为6个裸子植物多样性中心: (1)东喜马拉雅—横断山脉—秦岭, (2)滇黔桂－南岭, (3)华中山地, (4)黄山—武夷山脉, (5)海南岛南部山地, (6)长白山(甑峰山附近)。各中心裸子植物区系之间的特点和联系反映了各自地理位置的差异和空间距离的隔离作用, 其中横断山脉地区是中国裸子植物最重要的分化中心。     

群落构建的中性理论和生态位理论

物种共存和生物多样性维持一直是生态学研究的中心论题。基于物种生态位分化的群落构建理论已经发展了近一个世纪, 但我们对群落构建和生物多样性维持的机理仍然不清楚。近年来, 群落中性理论以其简约性和预测能力成为群落生态学研究的焦点, 但由于其“物种在生态功能上等价”的假设与大量研究结果相悖, 同时对自然群落结构的准确预测也只限于少数的生态系统, 因而饱受质疑。如今, 越来越多的生态学家认为群落构建的生态位理论与中性理论之争的最终归宿应该是二者的整合。 在本文中, 我们在简要回顾生态位理论和群落中性理论发展的基础上, 分析二者之间的主要分歧和互补性, 试图梳理二者整合的途径。我们认为, 尽管中性理论的发展极大地丰富了群落构建理论, 但二者的整合尚处于初级阶段; 群落构建零模型假说、中性—生态位连续体假说、随机生态位假说等都不失为有价值的尝试, 今后需要在其他类型的生态系统中进行实验验证, 以更好地理解确定性过程和随机过程在决定群落构建和生物多样性维持中的作用。     

《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。     

植物气孔对大气CO2浓度和温度升高的反应——基于在CO2浓度和温度梯度中生长的10种植物的观测

许多研究表明 ,大气 CO2 浓度 ([CO2 ])的升高会导致植物气孔密度 (Stom atal Density,SD)和气孔指数 (Stom atal Index,SI)降低。这一关系成为推测地质历史时期大气 [CO2 ]变化的重要古生物指标之一。但是 ,[CO2 ]不是唯一影响 SD和 SI的环境因素。研究利用温度梯度和温度 [CO2 ]梯度技术 ,以 7种美国中西部地区弃耕地常见草本植物和 3种美国东部落叶阔叶林优势木本植物为材料 ,其中草本包含豆科、非豆科 C3和 C4 功能型 ,就它们的 SD,SI,表皮细胞密度 (Epidermal Cell Density,ECD)和气孔孔径长度 (Stomatal Aperture L ength,APL)对 [CO2 ]和温度升高的反应进行了研究。结果表明 ,沿 [CO2 ]梯度 ,所研究物种的 SD比 SI反应敏感 ,SD显示出与 [CO2 ]正相关、负相关和无显著相关性 ,SI显示出与 [CO2 ]正相关和无显著相关性 ;沿温度梯度 ,所研究物种的 SI比 SD反应敏感 ,SI显示出与温度正相关、负相关和无显著相关性 ,SD显示出与温度正相关和无显著相关性。 ECD和 APL对 [CO2 ]和温度梯度也有不同的响应。这说明 ,除 [CO2 ]外 ,温度也对 SD,SI,ECD和 APL有显著的影响。所以在用气孔特征重建地质历史时期 [CO2 ]的变化趋势时 ,除准确建立气孔参数与 [CO2 ]关系外 ,还应考虑大气温度对这一关系的影响     

面积和中间膨胀效应对丽江地区种子植物物种丰富度垂直分布格局的影响

滇西北地区是我国三大特有物种分化中心之一。作者利用地方植物志资料,结合数值高程模型(DEM)数据,研究了云南丽江地区种子植物物种丰富度的垂直分布格局,并分析了面积和中间膨胀效应(mid-domaineffect)对该格局的影响。研究结果表明:随着海拔的升高,各海拔段面积呈先增加后下降的分布格局;物种丰富度、物种密度和中间膨胀效应的物种丰富度预测值在海拔梯度上均呈单峰型变化格局。面积和中间膨胀效应对丽江地区物种丰富度的垂直分布格局有着显著的影响。其中,面积起主要作用,对物种丰富度的变异解释百分率达80.2%,而中间膨胀效应的影响作用相对较小,仅占11.3%。     

冬季土壤呼吸：不可忽视的地气CO2交换过程

 冬季土壤呼吸是生态系统释放CO₂的极为重要的组成部分,并显著地影响着碳收支。然而,过去绝大多数工作集中在生长季节土壤呼吸的测定,对年土壤呼吸量的估算大多基于冬季土壤呼吸为零的假设。目前为数不多的研究集中在极地苔原和亚高山,其它植被类型的研究只有零星报道。极地苔原和森林冬季土壤呼吸速率分别为0.002～1.359和0.22～0.67 μmol C．m^-2·s^-1;土壤呼吸的CO2释放量分别为0.55～26.37和22.4～152.0 g C·m^－2,是地气CO₂交换过程中不可忽视的环节。雪是土壤呼吸过程的重要调节者,积雪厚度和覆盖时间的长短均会影响土壤呼吸的强弱;水分的可获取性是重要的限制因素;对于维持活跃的土壤呼吸有一个关键的土壤温度临界值（-7～-5 ℃）,低于这个值会因自由水的缺乏而抑制异养微生物的呼吸。如果存在绝缘的积雪层,可溶性碳底物在自由水存在的情况下可控制异养微生物的活力。该文对冬季土壤呼吸的重要性、研究方法、土壤呼吸强度及其影响机制等进行了综述,并讨论了冬季土壤呼吸研究中存在的问题及未来研究方向。     

植被气候关系与我国的植被分区(英文)

气候制约着植被的地理分布 ,植被是区域气候特征的反映和指示 ,两者之间存在密不可分的联系。揭示植被与气候之间的关系是正确认识植被分布的前提 ,是进行植被区划的理论基础。植被区划是植被研究的归纳和总结 ,是其他自然地理区划和农林业区划的基础。本文在简要回顾中国植被气候关系及植被分区的研究历史的基础上 ,对我国以往的主要植被分区原则、依据和方案进行了评述 ,对有争议的主要植被界线进行了讨论。我们认为 ,在当今我国大部分地区的原生植被已遭到破坏的现实情况下 ,根据原生植被及其衍生植被类型的分布 ,确定其分布与限制性气候因子的关系 ,以此来进行植被带 (区 )的划分 ,不仅反映植被气候间密不可分的关系 ,在实践上也便于操作。尽管在一些植被带的命名、具体界线的划定上有分歧 ,但最近的中国植被分区方案大都认为我国基本的植被区有 8至 9个 ,即针叶林、针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林以及雨林季雨林、草原、荒漠以及高寒植被。通过分析主要植被带附近的植被、气候等特征 ,本文认为 ,1)秦岭淮河线是一条重要的水分气候带 ,而不是温度带 ,不是亚热带植被的北界 ;2 )我国亚热带植被的北界基本上沿长江北岸 ,从杭州湾经太湖、安徽宣城、铜陵经大别山南坡到武汉     

贵州梵净山亮叶水青冈解剖特征的生态格局及主导因子分析

使用具有不同生物学意义的生态因子为环境变量,应用多元统计方法,分析了贵州梵净山的亮叶水青冈（Ｆａｇｕｓ ｌｕｃｉｄａ Ｌ．）叶片及木材形态解剖特征的生态格局和影响其变化的主导生态因子。结果表明,随着温度要素的增加,叶片的所有解剖特征、叶表面的气孔面各以及木材的导管直径、纤维长度均显示下降趋势,而叶表面的气孔器密度、木材的导管频率和单列射线高度呈上升趋势;随着寒冷指数（负积温）和水分因子（年降水和水     

贵州月亮山不同演替阶段亮叶水青冈林碳储量及其分配格局

林龄对森林生态系统碳储量及其在不同碳组分(植被、木质残体、凋落物和土壤)中的分配有着重要影响。亚热带森林在陆地生态系统碳循环中起着重要作用, 水青冈属(Fagus)植物是我国亚热带广泛分布的重要树种, 而有关水青冈林碳储量随林龄变化的研究在我国鲜有报道。该研究选取贵州月亮山3个演替阶段(林龄分别为33年、82年和208年)的亮叶水青冈(Fagus lucida)林为研究对象, 对其生态系统全组分的碳储量及其分配格局进行了调查与估算。研究发现, 随林龄增加, 亮叶水青冈林生态系统碳储量显著增加, 33年、82年和208年林分别为(186.9 ± 46.0)、(265.8 ± 82.3)和(515.1 ± 176.4) Mg·hm ^-2, 且生态系统碳储量的增加主要由植被碳储量(占比由32%增长至79%)贡献。凋落物与木质残体碳储量随林龄增加亦呈增加趋势, 但二者占生态系统碳储量的比例很小(<1%)。而不同林龄土壤碳储量无显著差异, 其占比由33年林的67%降至208年林的20%。这些结果验证了林龄对森林生态系统各组分碳储量及其分配的重要影响, 同时指出干扰和土地利用历史等对森林植物残体和土壤碳积累的重要作用。