浑善达克沙地植物群落物种多样性及环境解释

认识沙地植物群落物种多样性及其与环境的关系,对维护沙地生态系统的结构与功能具有重要意义。本研究基于浑善达克沙地83个样地的群落数据及环境数据,通过数量生态学方法对群落物种多样性及其影响因子进行分析,探讨浑善达克沙地物种多样性特征及其环境解释。结果表明：（1）主要群落有榆树（Ulmus pumila）群落、小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）群落、黄柳（Salixgordejevii）群落及长梗扁桃（Prunus pedunculata）群落等,其中榆树群落分布在降水和土壤养分都比较高的区域,小叶锦鸡儿群落适生生境为降水较少且土壤贫瘠的区域;影响该区群落分布的主要环境因子依次为生长季降水量、生长季温度、土壤全氮和全钾含量,降水量的差异显著影响群落分布格局。（2）浑善达克沙地植物多样性的分布呈现出一定的规律性变化。物种多样性指数均随经度和海拔的增加而增加;Patrick指数与Shannon-wiener指数随纬度的增加呈现减少的趋势;Simpson指数与Pielou指数随纬度增加而增加;Patrick指数、Simpson指数和Shannon-wiener指数与生长季降水量、土壤有机碳和有效氮含量呈显著正相关,与生长季均温、≥0 ℃积温、生长季风速呈显著负相关,所有环境变量与Pielou指数均无显著相关性。研究结果阐明了浑善达克沙地物种多样性及植物群落分布的规律以及与关键环境因子之间的关系,有利于提高沙地植物多样性和稳定性,增强沙地植被的生态功能。     

地理信息系统和遥感技术支持下的山地环境梯度分析方法研究*

文章提出了一种地理信息系统和遥感技术支持下的环境梯度分析方法。应用该方法可将研究区域的TM遥感影像经遥感图像处理和分类得到该地区的植被类型分布图,充分应用地理信息系统强大的空间信息管理和分析功能,将各环境因子分布图分别与植被类型分布图进行叠加分析得到各种植被类型与各环境因子关系的向量表达式,进而建立符合环境梯度分布的植被空间分布模型。在此基础上,综合各环境因子分布图与植被类型分布图进行叠加分析和植被群落空间分布制图。该方法曾应用于贺兰山环境梯度分析并得到较满意的结果。     

昌邑国家级海洋生态特别保护区植物物种多样性

2013年9月,对昌邑国家级海洋生态特别保护区进行了植被调查;运用地理信息系统和地理学数学方法,分析了研究区植物群落的物种组成、物种丰富度和物种多样性。结果表明,研究区草本植物种类多样,木本植物种类贫乏,柽柳(Tamarix chinensis)群落为该区唯一的灌木群落;研究区植物群落类型较单一,主要单优势种群落为柽柳群落和狗尾草(Setaria viridis)群落;研究区草本群落多样性丰富,Shannon-Wiener多样性指数为0.656 1,Simpson多样性指数为0.702 3,Pielou均匀度指数为0.315 5;植物物种多样性空间分布呈现一定规律:由沿海到内陆柽柳群落的盖度逐渐增大,草本植物物种丰富度指数逐渐增高,柽柳对草本植物的生长具有促进作用,对研究区植物物种多样性的提高效果明显。     

藏北高原植被的分布与环境和空间因素的关系分析（英文）

环境和空间因素长期以来被视为决定物种组成和分布的关键因素。然而,这些因素对高原植被的影响研究较少。青藏高原拥有一个独特的生态系统和全球环境梯度极端值。我们的目标是量化藏北高寒草地群落的空间分布,揭示植被的物种组成、空间因素和环境因素。在藏北高寒草地分布区,我们沿着1200公里长的梯度建立了63个采样点,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和去趋势典范对应分析(DCCA)。调查发现沿横断面可识别的三种类型(高山草甸,高山草原,沙漠草原)中有14个高寒草地种群。分析发现高寒草地的植被组成和空间分布主要由年平均降雨量影响,受温度影响较小。沿着该断面,73.5%植被分布的变化能够被环境变量解释,56.3%被空间因素解释。环境和空间因素分别解释了总变异的29.6%和12.3%,而他们交互作用解释了43.9%。我们的研究结果为藏北高寒草地的生物和环境保护提供强有力的实证依据。     

中国植物地理学研究进展与展望

中国植物地理学从20世纪20年代初创到当前繁荣经历了100年的发展,近30年来测序技术和生物信息技术的进步,促进了分类、进化和生态等学科交叉融合,中国植物地理学在诸多方面取得了突破性进展,主要包括：① 植物类群和区系在中国整体上按纬度、经度和海拔呈现出规律性;物种丰富度、系统发生多样性和特有性热点集中分布在南部山地,少数分布在北方山地和干旱地区。② 关于大尺度植物多样性格局及形成机制,多数热带起源科的物种多样性格局受冬季低温的限制,而多数温带起源科的物种多样性格局由末次冰期以来的气候变化主导;中国山地植物和群落具有显著的垂直地带性和空间分布异质性,热量因子是中国高山植物区系地理分异的首要气候因子。③ 中国大多数现生被子植物属（约66%）是在中新世及其以后分化;500 mm年等降水线是中国植物区系年龄和植被分区最重要的分界线;中国植物区系、区系中的特征或关键类群的起源和多样化与青藏高原抬升和亚洲季风加强密切相关。未来,时间和空间的结合仍是植物地理学研究的主旋律,类群、群落和区系分化时间的估算及物种分布数据的分辨率是研究者关注的焦点,植物大数据的持续积累和完善将为学科发展提供强大动力和广阔前景。     

湿地植被格局成因研究进展

植被格局是指植被在生活空间中的位置和布局状况,是物种生物学特性和外界环境因子综合作用的结果.湿地植被在景观上总是沿着某个环境梯度呈较明显的带状分布特点,但是关于带状分布形成的机理目前还不是很清楚.大量事实表明,湿地植被格局不仅受制于湿地自身自然环境状况(包括非生物和生物因素),同时也取决于湿地植物种的生物学特性,并且受到人类干扰活动的影响.具体成因如下:非生物因素主要包括气候、地貌、水文和土壤等,这些因素通过对水、热、光和营养等因子的分配而在不同尺度上影响湿地植被的组成和分布,其中,水位和盐度梯度分别是淡水和盐沼湿地植被格局形成的主导因子.生物因素主要包括竞争和植食作用,高竞争力物种采用迅速繁殖和扩散的策略成为优势物种直接影响植被的分布,植食作用则可能通过改变植物间竞争关系而影响植物分布.物种生物学特性主要包括胁迫忍耐力及繁殖和定居能力等,如洪水忍耐力高的物种往往分布在最高水位的区域,繁殖和定居能力强的物种能使自身在复杂环境下取得竞争优势.人类活动可以通过改变湿地生态系统中的非生物因素和生物因素的相互关系来影响植被分布格局.针对当前研究的现状,今后的研究应在淡水湿地系统植被成因,生物因素如植物间相互作用以及植物自身关系的权衡对格局的影响,微生物作用对植被格局的影响,野外控制实验四个方面进一步加强.     

科尔沁沙质放牧草地植物多样性及生态位的分异规律研究

研究结果表明:①不同放牧强度下群落演替方向和速度有很大差异,其中过牧使植被种类组成趋于简单,植物多样性指数下降,草地中以一年生劣质牧草占绝对优势,轻牧和禁牧则相反;②由于群落的物种组成和植物种群数量的变化,使群落占据的物种生态位也明显分异,其中轻牧和禁牧的生态位宽度指数趋于增大,过牧趋于下降,中牧年际波动大。由于生态位分离明显,使生态位相似性降低,生态位重叠部分很小;③随着植被的分异,在属性空间上其位置发生飘移,变异越大,飘移的愈分散,其中轻牧和禁牧下植被在属性空间的位置呈曲线型分布,说明其演替呈有规律的渐变过程,而重牧下植被分异剧烈,各点在空间分布零散且距离远,说明其演替跃变性强。     

青藏高原维管植物物种丰富度分布的情景模拟

如何充分利用离散的观测数据,通过对维管植物物种分布丰富度及其与生境因子之间的相互作用和影响机理的定量分析,实现维管植物物种丰富度的空间分布及其情景模拟,是目前生物多样性研究前沿和核心内容之一。针对这一问题,在实现青藏高原37个国家自然保护区的维管植物物种数量收集和边界数据矢量化的基础上,分别进行维管植物物种数量与土地覆盖类型、环境因子和景观生态指数等三大类生境因子之间的相关关系的定量计算和对比分析,筛选和确定最佳相关分析方程,进而构建青藏高原维管植物物种丰富度的空间模拟分析模型。该模型中,维管植物物种丰富度与生境因子之间的复相关系数为0.94,模型验证结果表明,青藏高原的维管植物物种的平均丰富度为496.79种/100 km²,其空间分布格局整体上呈东南向西北逐渐减少趋势;另外,除柴达木盆地荒漠区域以外,维管植物物种的空间分布随海拔的升高而减少。基于CMIP5 RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5三种气候情景模拟获得的青藏高原维管植物物种丰富度未来情景结果显示,在T0-T4（2010-2100）时段内,青藏高原维管植物物种丰富度整体将呈减少趋势。RCP 8.5情景下青藏高原维管植物物种丰富度的变化幅度最大,而RCP 2.6情景下的维管植物物种丰富度的变化幅度最小。研究表明,本文构建的模型能够对青藏高原维管植物物种丰富度的空间分布格局及其未来情景进行模拟分析,模拟结果可为青藏高原生物多样性及其对气候变化响应的综合评估和情景模拟提供方法和技术支持。     

天津滨海新区自然湿地植物分布与土壤理化性质的关系

于2008年7～9月,采用样带取样法对天津滨海新区湿地植被群落和土壤理化性质进行调查,并应用典范对应分析法(Canonical Correspondence Analysis,CCA)对滨海新区湿地植被群落类型及其分布与土壤理化性质之间的的关系进行了研究.典范对应分析结果表明,不同群落类型在排序轴上的位置反映出与土壤理化性质的关系,土壤含水量和含盐量的差异是形成滨海新区湿地植物分布格局的重要因素,其次是速效氮含量,而pH、有机质、速效钾、速效磷的影响较小.土壤理化性质因子在一定程度上决定了群落在排序空间中的位置,也决定了群落物种组成这一基本的群落特征.优势种的排序结果与样方的结果极其相似,说明优势种的分布格局在一定程度上决定了群落类型的分布格局.     

水盐梯度下黄河三角洲湿地植被空间分异规律的定量分析

三角洲湿地植被的形成和分布同时受水深、土壤含盐量两个环境因子的作用。采用模糊数学排序方法分析了黄河三角洲湿地植被在水深、土壤含盐量两个环境梯度下的空间分异规律。结果表明,由TWINSPAN划分而得到的8个植被类型在模糊数学排序图中有各自的分布范围,界线明显。以穗状狐尾藻(Myriophyllum spica-tum)等水生植物为优势种的群落分布在排序图的左上部,为黄河三角洲湿地高水深、低盐分地区;以柽柳(Tam-arix chinensis)、翅碱蓬(Suaeda heteroptera)等典型盐生植物为优势种的群落分布在排序图的右下部,为黄河三角洲的低水深、高盐分地区;其他以芦苇(Phragmites australis)、荻(Triarrhena sacchariflora)、旱柳(Salix matsudana)等为优势种的群落分布在排序图的中部。利用Gini-Simpson指数,在模糊数学排序图中分析了植物物种多样性随水深、土壤含盐量梯度的空间变化,结果表明,高水深、低盐分和低水深、高盐分地区植物物种多样性均较低,而二者过渡区域植物物种多样性较高。     

云南喀斯特退化天坑木本植物功能性状变异特征及适应策略

以云南省沾益自然保护区内典型而宏大的喀斯特中度退化天坑——深陷塘为例,分析了该天坑地下森林的34种木本植物的8个功能性状的变异程度,并从种内和种间水平进一步探究功能性状变异与科类群、生活型、生长型和生态因子的关系及土壤因子对植物性状变异的解释效应。结果表明：天坑地下森林内分布的木本植物具有叶厚度大、比叶面积较小、叶干物质含量较高的特点;灌木植物性状种间变异普遍小于乔木,植物性状变异程度在常绿和落叶间相差不大,大部分叶性状的种内种间变异大于小枝性状;天坑内植物性状的平均种内变异系数达23.45%,相较于其他非喀斯特区域的植被类型,其性状种内变异幅度较低,表明喀斯特天坑区域的植物具有较小的形态可塑性;土壤养分是决定样地尺度上群落性状变异的主导环境因素,但物种系统发育历史及其生活史特性也是该地带性植被功能性状变异的内生动力。综上,表明天坑地下森林的木本植物物种在长期演化过程中,其功能性状及其变异程度受非生物环境因素、系统发育过程、生活史策略等的综合影响。研究结果可为负地形的喀斯特天坑的物种避难所价值提供材料和证据,为提升云南高原喀斯特生态脆弱区和自然保护区生态系统服务功能、科学开展天坑外部区域和地带性植被的生态恢复工作提供科学支撑。     

不同尺度生态学中植物叶性状研究概述

植物叶性状与植物个体、群落、生态系统功能的基本行为和功能具有密切相关性,可反映植物适应环境变化所形成的生存对策。目前有关叶性状的研究非常多,从不同尺度（个体尺度、功能群尺度、群落尺度和区域及全球尺度）对叶的性状进行了研究。个体尺度叶性状的研究着重于揭示单个或多个植物种叶性状对不同环境因子（如温度、土壤水分等）的响应;不同功能群之间植物性状的分异表明环境因子对功能群而言存在选择压力（如低氮）,但在功能群内部,选择压力较弱;随群落结构的改变,群落叶性状平均值和建群种叶性状均存在显著变化;大尺度（区域和全球）的研究有助于定量化阐述叶性状分异规律及其与气候等环境因子之间的相关性。目前的研究没有从机理上阐述清楚植物叶性状对环境因子的响应、群落构建过程中植物叶性状的指示作用、叶性状分异的生物地理格局等,在未来的研究中应予以更多关注。     

Latitudinal variation of leaf morphological traits from species to communities along a forest transect in eastern China

Comprehensive information on geographic patterns of leaf morphological traits in Chinese forests is still scarce. To explore the spatial patterns of leaf traits, we investigated leaf area (LA), leaf thickness (LT), specific leaf area (SLA), and leaf dry matter content (LDMC) across 847 species from nine typical forests along the North-South Transect of Eastern China (NSTEC) between July and August 2013, and also calculated the community weighted means (CWM) of leaf traits by determining the relative dominance of each species. Our results showed that, for all species, the means (± SE) of LA, LT, SLA, and LDMC were 2860.01 ± 135.37 mm², 0.17 ± 0.003 mm, 20.15 ± 0.43 m² kg^–1, and 316.73 ± 3.81 mg g^–1, respectively. Furthermore, latitudinal variation in leaf traits differed at the species and community levels. Generally, at the species level, SLA increased and LDMC decreased as latitude increased, whereas no clear latitudinal trends among LA or LT were found, which could be the result of shifts in plant functional types. When scaling up to the community level, more significant spatial patterns of leaf traits were observed (R ² = 0.46–0.71), driven by climate and soil N content. These results provided synthetic data compilation and analyses to better parameterize complex ecological models in the future, and emphasized the importance of scaling-up when studying the biogeographic patterns of plant traits.     

科尔沁沙地植物功能性状的尺度变异及关联

调查了科尔沁沙地流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘18个样地的物种组成,测定了28种植物的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)和叶干物质含量(LDMC)等3个植物功能性状,并用性状梯度分析法对3个功能性状在群落水平上的变化进行了分解,研究了沙丘固定过程中的植物功能性状的尺度变异及其与生境变化的关系。结果表明:(1)随着沙丘的固定,群落平均LA逐渐增大,群落平均SLA及LDMC在半固定沙丘上最小;(2)群落平均SLA的生态位宽度随着沙丘固定程度依次减小,流动、半固定沙丘植物群落的适应能力较固定沙丘更强;(3)沙丘固定过程中物种性状值的变化与群落内共生植物种性状间变异的关联相比于群落间性状的变异更密切。沙丘固定导致了物种LA与LDMC较强的正相关关系,两性状在群落间的依赖性比群落内的强。物种在群落内和群落间采取不同的策略来适应沙丘固定过程生境的变化。     

Predictability of Functional Diversity Depends on the Number of Traits

Analysis of functional diversity, based on plant traits and community structure, provides a promising approach for exploration of the adaptive strategies of plants and the relationship between plant traits and ecosystem functioning. However, it is unclear how the number of plant traits included influences functional diversity, and whether or not there are quantitatively dependent traits. This information is fundamental to the correct use of functional diversity metrics. Here, we measured 34 traits of 366 plant species in nine forests from the tropical to boreal zones in China. These traits were used to calculate seven functional diversity metrics: functional richness (functional attribute diversity (FAD), modified FAD (MFAD), convex hull hypervolume (FRic)), functional evenness (FEve), and functional divergence (functional divergence (FDiv), functional dispersion (FDis), quadratic entropy (RaoQ)). Functional richness metrics increased with an increase in trait number, whereas the relationships between the trait divergence indexes (FDiv and FDis) and trait number were inconsistent. Four of the seven functional diversity indexes (FAD, MFAD, FRic, and RaoQ) were comparable with those in previous studies, showing predictable trends with a change in trait number. We verified our hypothesis that the number of traits strongly influences functional diversity. The relationships between these predictable functional diversity metrics and the number of traits facilitated the development of a standard protocol to enhance comparability across different studies. These findings can support integration of functional diversity index data from different studies at the site to the regional scale, and they focus attention on the influence of quantitative selection of traits on functional diversity analysis.     

中国森林叶片功能属性的纬度格局及其影响因素

为了探究森林植物叶片功能属性的地理格局及其影响因素,在2013年7-8月期间系统调查了中国东部南北样带9个森林生态系统的847种植物的叶片面积（LA）、叶片厚度（LT）、比叶面积（SLA）和叶片干物质含量（LDMC）,并结合群落结构计算了各属性的群落加权平均值（LA_CWM、SLA_CWM、LT_CWM和LDMC_CWM）。结果显示：847种植物的LA、LT、SLA和LDMC的平均值（±标准误）分别为2860.01±135.37 mm²、0.17±0.003 mm、20.15±0.43 m² kg^-1和 316.73±3.81 mg g^-1。SLA和LDMC表现出了明显的纬度格局,随着纬度增加,SLA逐渐增加,LDMC降低;然而,LA和LT沿纬度的变化趋势不明显（R² = 0.02 ~ 0.06）。不同植物类型之间叶片属性的差异是影响LA、LT、SLA和LDMC空间变化的主要因素;叶片功能属性的群落加权值表现出了更加明显的纬度分布格局（R² = 0.46 ~ 0.71）,这主要受到了气候因素和土壤N含量的影响。本文结果完善了中国区域森林生态系统叶片功能属性地理分布的数据库,同时强调了在研究植物属性空间格局时,考虑群落结构在尺度扩展中的重要性。     

中国昆虫生物地理学进展与展望

昆虫是地球上多样性最高的生物类群,其物种数量超过所有生物物种数量的一半,在生态系统中具有重要功能,且与人类生活密切相关。理解昆虫多样性及地理分布格局对于科学研究和人类社会发展有重要意义。基于详细的文章资料梳理,本文总结了1950—2020年中国昆虫生物地理学领域文章发表趋势,并从昆虫物种多样性调查、昆虫区系研究、昆虫群落多样性、昆虫遗传多样性格局、昆虫地理分布格局等几个方面论述了中国昆虫生物地理研究的代表性研究进展。中国昆虫生物地理学研究几十年来取得了可喜的发展,但仍需重点加强几方面的思考和工作,包括整合性思维、时空尺度、科学问题的凝练、昆虫性状生物地理学、昆虫多样性和地理分布数据共享。     

毛乌素沙地丘间低地主要植物叶片性状及其相互关系

以毛乌素沙地丘间低地30种主要植物为研究对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物叶片各性状之间的关系。结果表明:30种植物的比叶面积的变异系数最大,比叶面积与叶片干物质含量呈现极显著的负相关关系,叶片干物质含量与叶片碳含量呈显著的正相关关系,叶氮含量与叶片碳氮比呈极显著负相关关系,叶面积与其他所有的叶片性状都无相关性。比叶面积、叶片干物质含量、叶面积、叶氮含量和叶碳含量在不同功能群之间存在显著差异,叶片碳氮比在不同功能群之间没有显著差异。研究结果有助于了解毛乌素沙地丘间低地环境变化对植物种群的作用,增进对丘间低地植被演变特征的认识。     

科尔沁沙地52种植物叶片性状变异特征研究

研究严重沙化生境中植物叶片性状的变异特征,不仅有助于了解植物对区域环境变化的适应特征,而且还可以为群落分类、群落结构特征的揭示等提供重要的依据。本研究以科尔沁沙地52种植物为对象,比较不同功能群植物叶片性状的变异特征,分析植物各叶片性状之间的关系。结果表明,科尔沁沙地52种植物比叶面积在6.9～34.4 m2·kg-1之间变动,与其他区域的研究结果相比,该区域植物比叶面积偏小,说明该区域植物能较好地适应贫瘠环境。52种植物中,大多数植物的氮磷比小于14,说明科尔沁沙地植物主要受氮制约。研究结果还表明,不同功能群植物的叶性状存在显著差异。固氮植物叶片氮含量最高,杂类草的叶干物质含量（平均值为0.22±0.06 g·g-1）显著小于其他功能群植物,但是植物叶片磷含量和比叶面积在不同功能群之间差异不显著。相对于多年生植物,一年生草本植物的比叶面积显著偏大,但是叶干物质含量显著偏小。科尔沁沙地52种植物叶干物质含量分别与比叶面积和叶片氮含量呈显著负相关,叶片磷含量和氮含量之间呈显著正相关。     

中国气候变化的植物信号和生态证据

全球平均气温上升、降水格局变化、极端天气事件发生的频率和强度增大等气候变化现象已经对陆地生态系统产生了影响,物种、群落和生态系统响应于气候变化而发生的改变,可以作为气候变化的间接生物学和生态学证据,对未来气候变化的影响评价有重要的价值,尤其是对减缓和适应全球气候变化的"地球系统科学"研究以及可持续生态系统管理与发展对策的制订,具有重要的意义。在国际气候变化的生物学证据研究的大背景下,总结了中国陆地生态系统响应过去气候变化的植物学信号和生态学证据:(1)物种水平:气候变暖导致中国33°N以北大部分地区植物春季物候期包括萌芽、展叶、开花期等显著提前,植被生长季延长;(2)群落水平:群落物种组成和分布发生改变,主要表现在长白山等高山群落交错带物种组成和林线位置的变化以及青藏高原高寒草甸的退化;(3)生态系统水平:全国总体植被盖度增加,植被活动加强,生产力增加;北方和西部地区农业植被的耕作制度、种植结构、耕种面积和产量发生变化,东北地区水稻种植面积和产量增加,但全国大部分地区农作物产量和温度呈负相关,这将威胁到未来的粮食安全。