高山松(Pinus densata)群系是中国西南山区分布面积最广的松林之一, 属中国特有群系, 主要分布在四川西部、云南西北部和西藏东南部。该研究基于文献资料和野外科学考察样点, 明确了高山松林的地理分布边界, 初步摸清了高山松林的地理分布范围。利用2020-2022年调查的48个样方数据, 提出了群系分类的初步方案, 并对群落结构等特征进行了描述, 结合搜集到的2012年调查的11个样方数据, 对物种组成进行了分析。结果表明: (1)分布区跨越雅江、乡城、稻城、德钦、香格里拉、芒康、米林等33个县(市), 东起丹巴县东谷镇, 西迄桑日县增期乡, 北起壤塘县蒲西乡, 南至玉龙纳西族自治县境内的玉龙雪山, 海拔高度在(1 300) 2 500-3 800 (4 000) m之间。(2)调查到维管植物共计522种, 隶属67科222属, 其中种子植物60科209属500种, 中国特有植物42科114属233种, 区系地理成分以北温带成分占优。(3)基于群落结构和物种组成的差异, 将高山松群系进一步划分为7个群丛组、20个群丛。

柔毛油杉(Keteleeria pubescens)为中国特有种, 国家二级重点保护野生植物, 以其为优势种的群落分布区极其狭窄, 呈斑块状零星地分布在贵州和湖南的山地和丘陵。为揭示柔毛油杉林的空间分布、群落组成及特征, 于2021-2023年的植物生长季对柔毛油杉林群落开展了全面的样方调查, 在柔毛油杉的分布区内选择调查样地共计4处, 设置样方11个, 调查基本覆盖了柔毛油杉林的所有分布区域。记录柔毛油杉林所有群落的生境、物种组成及数量特征等信息。主要结果有: (1)柔毛油杉林物种组成较丰富, 共记录维管植物102种; (2)共划分为2个群丛组和2个群丛, 即柔毛油杉+常绿阔叶树群丛组和柔毛油杉-草本群丛组; 柔毛油杉+青冈(Quercus glauca)群丛和柔毛油杉-狗脊(Woodwardia japonica)群丛; (3)柔毛油杉林垂直分层明显, 包括乔木层、灌木层和草本层, 乔木层主要有柔毛油杉及栎属(Quercus)、锥属(Castanopsis)、松属(Pinus)等的物种; (4)柔毛油杉更新较差。该研究将为柔毛油杉林及其物种多样性的有效保护提供扎实的科学资料数据。

铁坚油杉(Keteleeria davidiana)是孑遗植物, 且为我国特有物种, 铁坚油杉林分布于陕西、四川、湖北、湖南、贵州及云南, 具有良好的改良土壤和水源涵养、用材和药用功能。为了对铁坚油杉的种质资源保护与可持续利用提供科学依据, 该研究通过对野外实地调查以铁坚油杉为优势种的群落样方数据进行分析, 基于群落学-生态学分类原则和最新的中国植被分类系统修订方案, 划分群丛组和群丛, 并对每个群丛组和群丛的特征进行描述, 揭示其群落组成及结构。主要结果如下: (1)铁坚油杉林的48个样方, 可划分为铁坚油杉-灌木-草本群丛组、铁坚油杉-草本群丛组和铁坚油杉+阔叶树-草本群丛组, 这3个群丛组可再划分7个群丛: 铁坚油杉-铁仔-贯众群丛(Keteleeria davidiana - Myrsine africana - Cyrtomium fortunei Association)、铁坚油杉-油茶-山麦冬群丛(Keteleeria davidiana - Camellia oleifera - Liriope spicata Association)、铁坚油杉-山麦冬群丛(Keteleeria davidiana - Liriope spicata Association)、铁坚油杉-青绿薹草群丛(Keteleeria davidiana - Carex breviculmis Association)、铁坚油杉-里白群丛(Keteleeria davidiana - Diplopterygium glaucum Association)、铁坚油杉-柳叶箬群丛(Keteleeria davidiana - Isachne globosa Association)和铁坚油杉+枫香树-扁竹兰群丛(Keteleeria davidiana + Liquidambar formosana - Iris confusa Association)。(2)在铁坚油杉-灌木-草本群丛组和铁坚油杉-草本群丛组中乔木层以铁坚油杉为唯一优势种。(3)在调查的铁坚油杉林的群落中灌木层内铁坚油杉的幼树幼苗较多, 更新良好。该研究提供了所有样方的调查原始数据并注明已有数据来源。

云南铁杉(Tsuga dumosa)林主要分布于中国西南地区(西藏、云南、四川)的横断山脉及其延伸地区, 现存的云南铁杉林主要分布于湿润山地且多生长在山脊、陡坡及河岸生境, 受到不同程度的干扰(包括自然和人为干扰)。为揭示云南铁杉林的空间分布、群落组成及特征, 于2018年和2021-2023年的植物生长季对中国分布的云南铁杉林群落开展了系统的样方调查, 在云南铁杉林的分布区内选择调查样地共计114处, 设置样方178个, 基本涵盖了云南铁杉林所有分布区域。记录云南铁杉林所有群落的生境、物种组成及数量特征等信息。主要结果有: (1)云南铁杉群系(简称云南铁杉林) 178个样方内共记录维管植物403种。(2)云南铁杉林的群落类型丰富, 通过数量分析方法, 共划分11个群丛组和34个群丛。(3)云南铁杉林的垂直分层明显。乔木层主要有云南铁杉及栎属(Quercus)、冷杉属(Abies)、柯属(Lithocarpus)、云杉属(Picea)、槭属(Acer)和杜鹃花属(Rhododendron)等属的物种。(4)云南铁杉更新良好。该研究能为更好地理解云南铁杉林在中国针叶林带中所起的作用提供扎实的科学资料数据。

祁连圆柏(Juniperus przewalskii)林广泛分布于青藏高原东北部山地, 是中国特有的森林植被类型, 是高山林线以及林草交错带的代表性群落, 发挥着不可替代的固土保水、生物多样性保护等生态屏障功能与作用。系统研究祁连圆柏林的空间分布、群落结构与物种组成及其特征, 可为当前祁连圆柏林保护、利用及其持续管理提供科学依据。该研究于2018-2022年在植物生长季对祁连圆柏林进行详细的样方调查, 设置样地53个, 并通过历史资料收集得到20个调查样地, 最终, 共获取完整调查样地资料73个, 基本遍及祁连圆柏林全部分布区。通过群落数量统计及聚类分析发现: (1)祁连圆柏林主要分布于海拔2 800-3 800 m的山地阳坡、半阳坡, 通常占据同地段生境条件相对严酷的干燥、瘠薄、陡峭的山坡, 现存林多为次生演替后的顶极群落, 林分相对稀疏, 郁闭度0.2-0.6, 平均高度5-13 m, 由乔木层、灌木层和草本层组成, 乔木层以祁连圆柏为绝对优势, 径级结构呈右偏正态分布, 胸径集中于4-8 cm, 灌木层和草本层随生境条件变化差异较大。(2)林内共记录到维管植物370种, 隶属于48科151属, 其中被子植物45科148属, 裸子植物2科2属, 蕨类植物1科1属, 前三大科分别为菊科、禾本科和豆科, 生活型组成中, 草本植物种类明显多于木本植物。(3)根据群落优势种和特征种, 祁连圆柏林可进一步划分出11个群丛组、25个群丛, 空间上表现出明显的生态序列, 海拔从低到高依次为祁连圆柏-鲜黄小檗(Berberis diaphana)-草本群丛组、祁连圆柏-金露梅(Dasiphora fruticosa)-草本群丛组、祁连圆柏-小叶金露梅(Dasiphora parvifolia)-草本群丛组、祁连圆柏-银露梅(Dasiphora glabra)-草本群丛组, 在人为扰动严重的区域, 群落中灌木层发育较差, 逐渐向祁连圆柏-草本群丛组发展。

低山丘陵热性常绿阔叶灌丛是热性常绿阔叶灌丛中分布面积最大的类型。于2011-2019年调查其中3个常见群系, 共获得样方325个, 采用中国经典植被分类与数量分类相结合的方法划分群落类型, 对各分类单位的群落结构、分布、生境等特征进行定量描述。主要结果: (1)岗松(Baeckea frutescens)灌丛分布范围为18.4°-25.9° N, 105.2°-118.3° E, 海拔0-1 340 m; 101个样方记录到维管植物170种, 隶属52科124属, 热带分布属占种子植物属数的79.5%, 常绿阔叶木本植物的重要值为90%; 该群系划分为5个群丛组, 7个群丛。(2)桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa)灌丛分布范围为18.2°-26.2° N, 104.3°-118.8° E, 海拔4-700 m; 205个样方记录到维管植物373种, 隶属79科241属, 热带分布属占种子植物属数的70.2%, 常绿阔叶木本植物的重要值为85%; 该群系划分为4个群丛组, 24个群丛。(3)番石榴(Psidium guajava)灌丛分布范围为22.1°-27.1° N, 101.7°-113.8° E, 海拔100-900 m; 19个样方记录到维管植物83种, 隶属38科76属, 热带分布属占种子植物属数的71.8%, 温带分布属占19.7%, 常绿阔叶木本植物的重要值为81%; 该群系划分为4个群丛组, 5个群丛。研究表明, 岗松灌丛和桃金娘灌丛在群落结构、生境特征和发生起源方面较为相似, 两者均为本土天然次生灌丛, 其分布区有较大重叠; 番石榴灌丛是外来种为优势的群落, 对本土植被生境的侵占较为严重, 应在今后的监测研究中给予重视。

檵木(Loropetalum chinense)灌丛是中国亚热带地区广泛分布的植被类型, 具有水源涵养、固土护坡和生物多样性保育等重要生态功能。然而, 关于该灌丛群落特征与植被分类, 仍然缺乏全国尺度上的系统性研究。该研究于2011-2019年在檵木灌丛分布区的典型地段采集了238个样方数据, 结合中国经典植被分类和数量分类方法, 对檵木灌丛的群落类型进行划分, 并定量描述其群落结构、分布特征与生境条件。主要结果: (1)檵木灌丛主要分布于海拔35-1 480 m的中低山地与丘陵; 区域内年平均气温13.6-20.7 ℃, 最冷月平均气温1.6-11.7 ℃, 年降水量957-1 802 mm, 湿润指数0.9-1.0; 土壤主要有红壤、黄壤、赤红壤、黄棕壤、石灰(岩)土等, pH 3.71-9.08。(2)记录到维管植物598种, 隶属105科318属; 种子植物有92科297属, 其中热带分布属占52.5%, 温带分布属占38.1%; 群落中木本植物物种数占67.4%, 常绿木本占比略高于落叶木本, 草本植物中多年生草本和蕨类物种数约占80%。(3)灌木层平均盖度80%, 平均高度1.7 m, 平均物种丰富度12, 檵木重要值33%, 在群落中为优势种或共优势种; 草本层平均盖度33%, 平均高度0.5 m, 平均物种丰富度4; 苔藓层平均盖度27%, 高度0.3-2.0 cm。(4)檵木灌丛群系划分为6个群丛组, 34个群丛; 依据其群落结构和生态特征, 该群系可划分到低山丘陵暖性常绿阔叶灌丛群系组, 属暖性常绿阔叶灌丛植被亚型、常绿阔叶灌丛植被型。该研究为理解中国檵木灌丛的生态地位及制定保护优先性提供了数据支撑, 同时为区域生物多样性保护和可持续管理提供了科学依据。

毛刺锦鸡儿(Caragana tibetica)群落是一种仅分布于亚洲中部地区, 处于荒漠草原地带向荒漠带过渡的植被类型。毛刺锦鸡儿群落在其分布区内有着特殊的生态价值。该研究报道了内蒙古、青海和西藏调查的55个毛刺锦鸡儿样地数据。(1)毛刺锦鸡儿群落共记录到142种植物, 分属35科82属, 物种组成以禾本科、豆科和菊科植物为主, 其中灌木、半灌木35种, 多年生草本72种, 一、二年生草本35种。(2)区系地理成分以戈壁-蒙古分布种为主(17.61%); 根据物种存在度等级划分, 其中I级(0-20%)的物种有126种, 占物种总数的88.73%, 多为群落中的偶见种; 生活型以地面芽植物为主; 水分生态类型中, 旱生植物(50.00%)和强旱生植物(14.79%)占优势。(3)根据毛刺锦鸡儿群落物种的生活型和优势度将毛刺锦鸡儿群落分为毛刺锦鸡儿-禾草群丛组、毛刺锦鸡儿-葱类群丛组、毛刺锦鸡儿-杂类草群丛组、毛刺锦鸡儿+灌木-禾草群丛组、毛刺锦鸡儿+灌木-杂类草群丛组、毛刺锦鸡儿-半灌木-禾草群丛组、毛刺锦鸡儿-半灌木-葱类群丛组、毛刺锦鸡儿-半灌木-杂类草群丛组, 进一步划分为34个群丛。

群落剖面图是综合表达植物群落结构、生境特征与生态关系的植被科学画, 其信息容纳量、可视化效率和传播效率高, 在植被研究中具有不可替代性。然而, 传统群落剖面图受限于符号系统缺失、绘制主观性强及信息表达不完整等问题, 阻碍了其有效实践及科学价值的深度挖掘。该研究以森林群落为对象, 提出一套融合植被生态学、艺术设计与数字技术的植被科学画符号系统与标准化绘图范式, 旨在实现群落结构与生境时空属性的精准可视化。基于亚热带典型植被类型的样方调查, 结合正坡位与顺坡位双窄带绘制法, 构建多层级符号体系(6大元素模块、21类图形符号), 并创新性地引入中国画写实技法与数字绘图工具协同工作流, 形成从现场草图到数字成图的标准化流程。该研究提出了一套森林群落剖面图符号系统、组成参数和绘图技法, 包含地形、植被、土壤三大类符号库, 实现群落垂直分层(乔木层、灌木层、草本层)、个体形态(胸径、冠幅、分枝角度)与生境因子(坡度、土壤质地、凋落物厚度)的定量化表达, 清晰展现了群落的空间(植物个体的垂直分层和相对位置)和非空间(物种组成、个体大小和密度等)结构、种间关系和群落生境信息。通过11个群丛33幅分图的绘制实践, 验证了其跨植被类型的普适性。该研究从元素组成和设计入手, 规范森林群落剖面图构图、符号组成和表现技法, 突破传统示意图范式, 将群落剖面图升维为兼具科学精准性与艺术表现力的植被科学画, 为《中国植被志》编研提供标准化制图工具。

植被志书的研编是一项系统性工作, 需要在一定的规范和原则指导下进行。然而, 目前关于志书编写中图表绘制的相关规范和技术参考仍较为匮乏。该文针对植被志书研编中的群系地理分布图、群落剖面图、生态气候图、群丛分类表及其他常规图表绘制过程中存在的问题, 详细探讨了其绘制方法和技术流程。通过分析现行植被志研编框架中图表绘制的常见问题, 提出了一套科学、规范且高效的图表绘制技术方法, 包括地理分布图的底图处理与点位绘制、剖面图的调查与绘制流程、生态气候图的数据提取与可视化以及群丛分类表的数量分类方法选择等。这些方法旨在统一植被志书图表风格, 提高植被志书的整体性和科学性, 同时为后续相关志书研编及科技论文撰写中的图表绘制提供参考。

为揭示城市人工林生物量空间变化及其空间异质性的驱动因子, 阐明不同驱动因子对生物量空间分异影响的适宜范围。以北京市不同林龄人工林为研究对象, 基于森林清查数据, 利用转换因子连续函数法得到小班尺度人工林生物量; 选取气候(气温、降水量、日照时数)、植被(归一化植被指数, NDVI)、地形(高程、坡度、坡向)和人为(夜间灯光指数、国内生产总值、人口密度)因子, 运用线性回归分析、多项式拟合等方法分析生物量对各影响因子的响应; 利用随机森林预测不同林龄生物量的空间分布, 基于地理探测器量化各因子及其交互作用对生物量空间异质性的解释力度, 确定各因子对生物量影响的适宜范围。主要结果: (1)生物量随林龄的增加而增大, 幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林生物量分别为35.22、75.42、88.71、96.17和148.59 Mg·hm^-2。(2)相较于地形因子, 气候因子、植被因子和人为因子对生物量的影响更大。幼龄林生物量对各因子的响应与其他林龄存在差别, 可能与幼龄林存在较多的抚育有关。(3)对生物量空间异质性解释最强的因子分别为夜间灯光指数(52.91%)、日照时数(51.28%)和降水量(45.75%)。(4)影响因子之间的交互作用均为非线性增强或双因子增强, 林龄自身对生物量空间异质性的影响较小, 但其与降水量、夜间灯光指数、国内生产总值和人口密度交互后解释力度达到70%以上。(5)气温在12.3-13.0 ℃、降水量在526.8-542.6 mm、日照时数在2 543.1-2 602.8 h、NDVI在0.46-0.59范围内, 中度人为干扰的平坡上具有较高的生物量。因此, 生物量的空间分异是由多种因子共同作用的, 想要获取更高的生物量需要综合考虑研究区的特点。结果有助于更好地理解人工林生物量与影响因子之间的关系, 为后续造林工程的实施和人工林抚育等提供科学合理的理论依据。

越冬期常绿植物因光能吸收与利用的不平衡而造成冬季光抑制伤害, 虽然对于温带和北方冰冻环境下常绿植物冬季光保护策略已有许多研究, 但对不同耐冷性的常绿阔叶植物叶片光保护机制对亚热带零上低温为主的冬季低温的响应却了解有限。该研究选取栽培于亚热带的红叶石楠(Photinia × fraseri, 耐冷性强)、荷花木兰(Magnolia grandiflora, 耐冷性中等)和雅榕(Ficus concinna, 冷敏感)为材料, 对这3种常绿阔叶植物阴生叶和阳生叶光系统II (PSII)和光系统I (PSI)功能从秋季至翌年春季的变化展开研究。结果表明: 3种常绿阔叶植物阴生叶和阳生叶PSII和PSI光抑制及其光保护途径对冬季低温和初春升温表现出不同的温度响应特征。冬季低温强光仅造成红叶石楠阳生叶PSII轻微可逆光抑制, 但导致荷花木兰和雅榕阳生叶PSII和PSI严重光抑制, 并且雅榕PSII最大光化学效率(F_v/F_m)和PSI反应中心P700最大荧光信号(P_m)的下降幅度明显大于荷花木兰。红叶石楠阳生叶在冬季可通过增强热耗散(NPQ)和围绕PSI的环式电子传递(CEF-PSI)保护PSII和PSI, 且冬季低温强光刺激了阳生叶PSII和PSI功能产生补偿现象, 其PSII反应中心开放程度(q_P)、PSII和PSI光化学量子产量((Y(II)和(Y(I))在进入初春升温期(2023年3月)后可迅速恢复至高于秋季(2022年10月)的水平。荷花木兰阳生叶PSII和PSI功能在冬季持续下降, 但采用了增强CEF-PSI和保持相对较强的热耗散能力的光保护策略以维持PSII和PSI功能的协同性。而冬季的雅榕阳生叶虽然CEF-PSI得到增强, 但热耗散能力大幅下降, 低温强光对PSII和PSI造成严重伤害。亚热带冬季低温并未对3种植物阴生叶造成明显光抑制伤害。冬季的红叶石楠和荷花木兰阴生叶仅PSI发生轻微可逆光抑制, 其中红叶石楠主要通过部分关闭PSII反应中心以减少光能吸收和维持相对较高的光化学能力的光保护机制, 而荷花木兰则主要采用增强CEF-PSI与热耗散能力的光保护机制。冬季低温虽然降低了雅榕阴生叶热耗散能力, 但其PSII和PSI功能并未受到明显影响, 冬季低温仅导致雅榕阴生叶PSII和PSI轻微可逆光抑制。该研究结果表明, 3种常绿植物冬季光抑制程度与植物的耐冷性呈负相关关系, 且主要决定于阳生叶对冬季低温强光的耐性; 耐冷性强的植物在越冬期具有相对较强的热耗散和CEF-PSI光保护途径, 并能维持PSII和PSI功能的协同性。

土壤无机氮包括铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N), 是陆地植物生长必需的养分。放牧通过家畜采食、践踏和粪尿归还影响土壤理化性质及微生物活性, 改变土壤无机氮含量, 进而影响植物生产力。然而, 不同放牧强度下, 土壤无机氮季节动态及年际差异尚不清晰。该研究以晋北农牧交错带草地为研究对象, 依托2016年8月建立的不同放牧强度试验平台(不放牧(UG)、轻度放牧(LG, 每生长季2.35羊单位·hm^-2)、中度放牧(MG, 每生长季4.80羊单位·hm^-2)、重度放牧(HG, 每生长季7.85羊单位·hm^-2)), 通过测定2017-2021年生长季(5-9月)土壤无机氮含量的季节变化, 研究不同放牧强度下土壤无机氮季节动态及年际差异特征。结果表明: (1)不同放牧强度对土壤无机氮含量季节均值没有产生显著影响, 然而显著降低植物生物量, 这与生长季不同时期放牧效应的变化有关。(2)土壤无机氮含量在整个生长季呈现出先升高再降低的变化趋势。(3)土壤无机氮含量呈现出显著的年际差异, 这与年际间降水的变化有关。该研究结果表明北方农牧交错带草地土壤无机氮含量对短期不同放牧强度的响应不显著, 季节降水变化是引起土壤无机氮含量年际变异的主要原因, 未来草地管理应该更多地关注降水变化对土壤无机氮的影响。

兰州市南北两山地处黄土高原最西端, 植被以草地为主, 兼具灌丛、荒漠及森林等。为揭示其详细的植被类型、群落结构及其地理分布特征, 该研究采用野外样线、典型样方调查与室内分析相结合的方法, 对兰州市南北两山的植被状况进行了全面调查, 并汇总了植物群落样方数据集(共72个样地)。通过数据整理, 发现兰州市南北两山共有植物4门107科378属713种(含种下单位), 其中, 栽培植物有59科124属218种, 野生植物有79科282属495种; 植物生长型以草本植物为主(68.32%), 其生活型主要为多年生草本(66.11%)。木本植物(31.68%)的生活型主要为落叶植物(84.30%); 基于群落-生态学分类, 兰州市南北两山植被可以划分为4个植被型组, 9个植被型及32个群系, 其中, 针叶林群系5个、阔叶林群系5个、灌丛群系10个、草原群系5个、草甸群系1个、荒漠群系6个。该数据集可以为西北干旱半干旱地区植物多样性及生态学研究提供本底资料, 为区域生态系统服务供给、生态环境质量提升以及社会经济可持续发展提供科学依据。