中国种子植物物种丰富度的大尺度分布格局及其与地理因子的关系

地理因子对物种多样性空间分布格局的影响具有重要意义.文章利用大尺度的物种分布数据以及地理信息,结合GIS和数理统计方法,探讨了中国种子植物物种丰富度的空间分布格局及其与地理因子的关系.结果表明,从南到北,研究区域内物种丰富度总体上呈递减趋势;在经度梯度上,从东到西,物种丰富度呈递增趋势,这可能与其它地理因子的影响有关;在排除其它因子影响的情况下,物种丰富度随着面积的增加,呈递增趋势.但在其它地理因子的综合影响下,面积的影响作用被掩盖或弱化.物种丰富度随着海拔变幅的增加,呈显著递增趋势;物种丰富度与纬度变幅、经度变幅之间不存在显著的(偏)相关性.总体上,纬度、面积和海拔变幅均显著影响物种丰富度的分布格局,但相对而言,面积和纬度起着更为重要的影响.相对海拔变幅而言,海拔变幅与纬度之比值能更好地反映"生境异质性"效应,说明,海拔梯度的"纬度效应"值得关注.     

祁连山青海云杉群落物种组成及α多样性垂直分布

通过对祁连山自然保护区青海云杉群落物种组成及α多样性垂直分布格局的研究,结果表明：祁连山自然保护区青海云杉群落内有维管植物25科51属96种,其中乔木4种,灌木29种,草本62种;植物种相对集中分布于海拔2 680～2 890 m的阴坡;随海拔梯度升高,群落内植物种数减少,且相邻样地的共有种数呈不明显的先减少而后增加的趋势,Margalef指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数呈降低趋势;不同林型的植物种的丰富度依次为：青海云杉混交林〉草类-青海云杉林〉苔藓-青海云杉林〉灌木-青海云杉林〉马先蒿-青海云杉林。     

太行山森林群落物种多样性空间格局及其影响因素

探索物种多样性的地理分布格局一直是生物地理学和宏观生态学的核心议题之一.以太行山为研究区域,基于309个植物群落的野外调查数据,分析不同生活型植物物种多样性随海拔和纬度的变化规律及其影响因素.结果显示：（1）太行山森林群落以草本植物物种多样性占绝对优势,而乔木植物的均匀度指数最高;（2）随海拔的升高,物种丰富度指数和多样性指数呈显著上升趋势,其中草本植物和乔木植物与总物种变化趋势一致,灌木植物无显著变化,而均匀度指数则无明显的海拔格局;（3）在纬度格局方面,随纬度的升高群落总物种和草本植物的丰富度指数呈先减后增的变化趋势,草本植物的物种多样性指数和均匀度指数均呈增加的趋势,而灌木植物和乔木植物无明显的纬度格局;（4）地形因素中的海拔因子和气候因素中的年平均温度因子是影响群落物种丰富度的关键因子,且不同生活型植物的主要影响因子有一定差异,而干扰因子对各生活型物种丰富度的影响均不显著.方差分解结果显示地形、气候和干扰因子整体上对群落物种丰富度具有较高的解释率,对草本、灌木、乔木和所有物种的总解释率分别是61.6%、32.9%、40.6%和50.5%,其中气候因子和地形因子是影响不同生活型物...     

江苏省陆栖濒危脊椎动物物种丰富度及分布格局

采用实地调查与资料收集相结合的方法,以县(市)为基本地理单元建立江苏省陆栖濒危脊椎动物二元分布数据库;基于GIS技术,研究濒危动物物种丰富度格局;依据地理单元中物种组成的相似程度进行聚类分析,探讨江苏省濒危动物相似性分布格局。结果显示,江苏省陆栖濒危脊椎动物共有35科62属83种;西南部丘陵山区、盐城、连云港及启东地区濒危物种丰富度较高,江苏中部地区(主要为泰州和淮安)濒危物种丰富度较低,这与江苏省生物多样性分布热点基本一致,濒危物种丰富度与总物种丰富度之间呈极显著正相关关系(P<0.01,n=73),Pearson相关系数为0.869;依据物种组成相似性,当组间距离分别为23.8、20.6、18.8时,江苏省73个基本单元可聚为3、4、5组,该聚类结果表明江苏省陆栖濒危脊椎动物分布受自然地理亚区、地形地貌以及人为活动的共同影响。     

黔西北黄杉群落物种多样性的海拔梯度格局

研究海拔高度对黄杉群落物种多样性的影响,为珍稀濒危植物黄杉的保育和喀斯特山地生物多样性的保护提供科学依据。采用样地法调查不同海拔梯度黄杉群落的物种组成,分析其区系特征,研究黄杉群落物种多样性的海拔梯度格局和维持机制。样地内共记录种子植物50科95属124种,群落内植物属的地理成分复杂、多样,具有明显的温带性质;随着海拔的增加,黄杉群落灌木层和草本层的物种丰富度指数S、Shannon-Wiener多样性指数H、Simpson优势度指数D和Pielou均匀度指数J均呈单峰格局变化趋势,且在不同海拔上存在显著差异(P0.05),但灌木层物种的Pielou均匀度指数不显著(P≥0.05);相邻海拔间的β多样性指数变化趋势不同,灌木层物种的S?renson指数呈双峰曲线,草本层物种的S?renson指数呈单峰曲线,灌木层和草本层的Cody指数均呈单峰曲线;随着海拔高差的增加,黄杉群落草本层物种的S?renson指数逐渐减小,其它均无明显变化规律。整体来看,相对海拔导致的水热条件差异是影响喀斯特山地物种多样性垂直分布格局的主要因素,其中,中海拔地带黄杉群落的物种多样性最高,这对黄杉种质资源的保护和维持具有重要意义,同时对喀斯特山地植物群落的管理和生态系统稳定的维持也具有重要指导意义。     

围封6年对温带典型草原坡地物种多样性及其与地上生物量的关系的影响

以内蒙古太仆寺旗地区典型克氏针茅-羊草草原为研究对象,通过调查围封6年后围栏内外典型草原群落特征,分析围封、放牧处理下典型草原植物群落结构及地上生物量的动态变化,揭示围封放牧对植被群落结构、物种丰富度和地上生物量的影响。结果发现,在围封6年后,各功能群物种丰富度与盖度围栏内外的空间变化趋势基本一致。群落物种丰富度和地上生物量均随坡位下降而显著增加,初步显示了物种多样性与生态系统功能的空间变化的一致性。围栏内物种丰富度显著低于围栏外,而地上生物量却显著大于围栏外。围栏内多年生禾草、一年生植物物种丰富度显著低于围栏外,而半灌木盖度、生物量显著高于围栏外。围栏内外在禁牧和放牧不同处理下,表现出不同的草原退化方式：在禁牧条件下,尽管生物量有所恢复,但灌木和半灌木的增加却代表了草原的退化;放牧、刈割等人类活动增加了耐牧物种和不适口植物生长的可能,表现为草原退化指示物种增加,同样是草原退化的表现。围栏外一年生植物盖度和生物量显著高于围栏内,而一年生植物的频数也远远大于围栏内（围栏内外频数比13：71）,且独行菜、猪毛菜等仅出现于围栏外。同时,地上生物量随着物种丰富度的增加而增加,但只有围栏外的关系达到统计显著程度,说明围封调制了生物多样性与生态系统功能的关系。本研究表明,对于干旱半干旱典型草原的恢复,不能简单地采用长期完全禁牧措施,应当根据区域环境、植被以及社会经济情况,制定季节性放牧或者间歇性禁牧的恢复措施,从而保证草场的可持续性恢复利用。     

海拔对藏北高寒草地物种多样性和生物量的影响

高寒草地是青藏高原生态系统的主体,高寒草地物种多样性和生物量沿海拔梯度的空间分布格局在气候变化及人为干扰的双重影响下已发生重大变化。为明晰海拔对物种多样性和生物量的影响,以藏北地区那曲市罗玛镇高寒草地为研究对象,于2018年8月采用样方调查法对不同海拔梯度高寒草地植物高度、盖度、地上生物量及物种多样性沿海拔变化进行调查和统计分析,探讨藏北高寒草地物种多样性和地上生物量在海拔上的变化规律及二者的关系。研究表明:(1)植物盖度和地上生物量分别由海拔4 600 m的89.0%和64.7 g·m~(-2)降至4 800 m的67.3%和41.8 g·m~(-2),即植物盖度和地上生物量随海拔的升高呈线性降低的趋势;(2)不同海拔梯度间植物物种组成存在较大差异,高海拔段中旱生禾本科植物逐渐被耐寒喜湿植物取代;(3)物种丰富度和Shannon-Wiener指数沿海拔呈单峰分布格局,而E.Pielou均匀度指数则呈U型分布格局;(4)物种丰富度和Shannon-Wiener指数与地上生物量呈负二次函数关系;地上生物量与土壤温度呈指数增长趋势,与土壤湿度呈指数降低的趋势。研究结果初步揭示了藏北高原高寒草地不同海拔梯度物种多样性及其生物量的垂直分布差异,以及不同海拔梯度间水热组合差异对物种多样性及其生物量的影响。     

地形因子对暖温带森林群落物种丰富度-地上生物量关系的影响

地形因子是森林群落物种丰富度与生产力的重要影响因素,可以修正物种丰富度-生产力两者之间的关系。为了厘清地形因子对物种丰富度-生产力关系的修正效应,以东灵山暖温带天然次生林为研究对象,基于20 hm2样地DEM地图,提取海拔、坡度、坡向、凹凸度等地形因子,用GLM模型探讨了地形因子对群落丰富度与地上生物量的影响。结果表明,群落地上生物量与物种丰富度分别受不同地形因子的影响,群落地上生物量受Ea、El2、El3、Co34个因子的显著影响（P〈0.05）,而物种丰富度则受Sl、El、El2、El34个因子的显著作用（P〈0.05）,两者受海拔相关因子的影响最大,分别解释了两者3.99%和11.09%的变异。地形因子修正了物种丰富度-地上生物量之间的单峰曲线关系,使其朝着单调与直线化趋势变化。以后在探讨森林群落物种丰富度-生产力关系时,地形因子的修正作用应该受到重视。     

物种丰富度格局研究进展

阐明了物种丰富度格局变化及其环境影响因子,并论述了目前研究较多的能量假说、地质历史过程假说、中域效应假说和Rapoport法则4种假说。这些假说对物种丰富度格局成因作出了一定解释,但针对不同的地理区域,其普适性尚需进一步研究。此外,对物种丰富度格局研究中常用的技术方法和影响格局分布的因素加以归纳总结,对我国未来物种丰富度格局研究进行展望,为制定区域生物物种资源保护战略提供参考。     

全尺度人工湿地中植物多样性对生产力与多样性效应的影响

在中国东南部的全尺度复合垂直流人工湿地中开展2年的植物多样性实验,以研究植物多样性（包括植物物种丰富度和植物组成）对群落生产力与多样性效应（即互补效应、选择效应和净多样性效应）的影响及其产生机制。结果表明,2007年物种丰富度与群落生产力呈线形正相关,而2008年显著的单峰格局,其关系式为：y=-0.213x2＋3.455x＋15.192（R=0.215）。2008年物种丰富度与互补效应呈显著地线形负相关,而2007年呈单峰格局,其关系式为：y=-0.389x2＋6.974x-10.707（R=0.247）,而且2007年与2008年的互补效应与生产力都呈显著的正相关,表明互补效应对生产力的提高有重要作用。然而,2007年与2008年物种丰富度与选择效应之间均没有显著相关性,且选择效应与群落生产力之间也没有显著相关性,表明选择效应对生产力的提高作用不显著。2007年与2008年中物种组成对生产力、互补效应、选择效应与净多样性效应均有显著影响,说明人工湿地的植物配置对其生态系统功能的维持尤为重要。2008年物种丰富度与净多样性效应呈极显著地线形负相关,而2007年呈显著单峰格局,其关系式为：y=-0.329 x2＋5.968 x-12.659（R=0.234）,这种趋势主要是由于植物多样性-生态系统功能关系的影响因素（如物种的竞争力和生态位）在2年中有所变化。同时,2007年与2008年的多样性净效应与生产力都呈显著正相关关系,表明生产力与多样性净效应的变化趋势是同步的。与抽样效应假说不同的是,本实验中单种最高产物种（芦竹）在混种时没有表现出高产,主要是由于生长的分配、资源的竞争力与环境的变化等。     

Spatio-temporal analysis of alpine ecotones: A spatial explicit model targeting altitudinal vegetation shifts

There is general agreement in literature that Alpine vegetation belt ecotones have shown a trend of upward migration in the last few decades. Despite the potential of such shifts as indicators of global change effects in mountain ecosystems, there are relatively few works focused on their assessment in a systematic and spatially explicit way. In this work our aim is to quantify the altitudinal shifts and analyse the spatial pattern dynamics of mountain ecotones. We developed a novel procedure to delineate the current and former state of three characteristic mountain ecotones, which we formalised as forest, tree and tundra lines. Our approach is based on the recognition of altitudinal extreme outposts identified with ecotone locations at a slope scale. The integration of multi-temporal datasets allows the identification and quantification of altitudinal advances and retreats in the outpost locations for a given period. We tested the method in a section of the Italian Alps for the period 1957-2003. Results show a general trend of an increase in altitude for the three ecotones, despite the occurrence of occasional decreases. We estimate decadal altitude increments of 25 m for forest line, 13 m for treeline and 11 m for tundra line. We also identified changes in ecotone spatial morphology between the two dates, with significant implications in connectivity and colonisation dynamics.     

Climate determines upper, but not lower, altitudinal range limits of Pacific Northwest conifers

Does climate determine species' ranges? Rapid rates of anthropogenic warming make this classic ecological question especially relevant. We ask whether climate controls range limits by quantifying relationships between climatic variables (precipitation, temperature) and tree growth across the altitudinal ranges of six Pacific Northwestern conifers on Mt. Rainier, Washington, USA. Results for three species (Abies amabilis, Callitropsis nootkatensis, Tsuga mertensiana) whose upper limits occur at treeline (> 1600 m) imply climatic controls on upper range limits, with low growth in cold and high snowpack years. Annual growth was synchronized among individuals at upper limits for these high-elevation species, further suggesting that stand-level effects such as climate constrain growth more strongly than local processes. By contrast, at lower limits climatic effects on growth were weak for these high-elevation species. Growth-climate relationships for three low-elevation species (Pseudotsuga menziesii, Thuja plicata, Tsuga heterophylla) were not consistent with expectations of climatic controls on upper limits, which are located within closed-canopy forest (< 1200 m). Annual growth of these species was poorly synchronized among individuals. Our results suggest that climate controls altitudinal range limits at treeline, while local drivers (perhaps biotic interactions) influence growth in closed-canopy forests. Climate-change-induced range shifts in closed-canopy forests will therefore be difficult to predict accurately.     

贺兰山东坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的变化特征

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位。开展土壤微生物量与海拔高度的关系的研究,能促使人们对土壤微生物空间分布格局及其形成机制的认识,预测全球变化对生态系统功能的影响。本文对贺兰山不同海拔梯度具有代表性的荒漠化草原（HM）、蒙古扁桃灌丛（BT）、油松林（YS）、青海云杉林（QH）和高山草甸（CD）等5种植物群落土壤微生物生物量及其微生物商进行了研究。结果表明：表层土壤（0～20 cm）微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）大小次序为：CD〉QH〉YS〉BT〉HM,MBC、MBN随海拔梯度的升高显著增加,与土壤有机碳、氮含量有着一致的变化规律,但是微生物商（qMB）表现出沿海拔梯度先增加后减小的变化趋势,最大值出现在蒙古扁桃灌丛土壤,MBC/MBN则没有明显的变化规律。相关分析表明,不同海拔高度的土壤微生物量碳氮不仅与年均降水量、土壤含水量,而且与土壤有机碳、全氮呈显著线性正相关关系（P〈0.01）,但是与年均气温、土壤容重呈显著线性负相关关系（P〈0.01）。贺兰山土壤微生物量碳、氮随海拔高度升高而增加,降水量、气温、土壤湿度、土壤有机碳和全氮可能是影响土壤微生物量沿海拔梯度变化的关键因子。