全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 愿期摇 摇 圆园员源年 源月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
海洋浮游纤毛虫生长率研究进展 张武昌袁李海波袁丰美萍袁等 渊员愿怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市森林调控空气颗粒物功能研究进展 王晓磊袁王摇 成 渊员怨员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
雪地生活跳虫研究进展 张摇 兵袁倪摇 珍袁常摇 亮袁等 渊员怨圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对 悦韵圆浓度及土壤水分的响应
张淑勇袁夏江宝袁张光灿袁等 渊员怨猿苑冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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米槠人促更新林与杉木人工林叶片及凋落物溶解性有机物的数量和光谱学特征
康根丽袁杨玉盛袁司友涛袁等 渊员怨源远冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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利用不同方法测定红松人工林叶面积指数的季节动态 王宝琦袁刘志理袁戚玉娇袁等 渊员怨缘远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
环境变化对兴安落叶松氮磷化学计量特征的影响 平摇 川袁王传宽袁全先奎 渊员怨远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土塬区不同土地利用方式下深层土壤水分变化特征 程立平袁刘文兆袁李摇 志 渊员怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土壤水分胁迫对拉瑞尔小枝水分参数的影响 张香凝袁孙向阳袁王保平袁等 渊员怨愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
遮荫处理对臭柏幼苗光合特性的影响 赵摇 顺袁黄秋娴袁李玉灵袁等 渊员怨怨源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 李青山袁王冬梅袁信忠保袁等 渊圆园园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
梭梭幼苗的存活与地上地下生长的关系 田摇 媛袁塔西甫拉提窑特依拜袁李摇 彦袁等 渊圆园员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
模拟酸雨对西洋杜鹃生理生态特性的影响 陶巧静袁付摇 涛袁项锡娜袁等 渊圆园圆园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
岩溶洞穴微生物沉积碳酸钙要要要以贵州石将军洞为例 蒋建建袁刘子琦袁贺秋芳袁等 渊圆园圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
桂东北稻区第七代褐飞虱迁飞规律及虫源分析 齐会会袁张云慧袁蒋春先袁等 渊圆园猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
鄱阳湖区灰鹤越冬种群数量与分布动态及其影响因素 单继红袁马建章袁李言阔袁等 渊圆园缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
雪被斑块对川西亚高山两个森林群落冬季土壤氮转化的影响 殷摇 睿袁徐振锋袁吴福忠袁等 渊圆园远员冤噎噎噎噎噎
小秦岭森林群落数量分类尧排序及多样性垂直格局 陈摇 云袁王海亮袁韩军旺袁等 渊圆园远愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
圆园员圆年夏季挪威海和格陵兰海浮游植物群落结构的色素表征 王肖颖袁张摇 芳袁李娟英袁等 渊圆园苑远冤噎噎噎噎
云南花椒园中昆虫群落特征的海拔间差异分析 高摇 鑫袁张立敏袁张晓明袁等 渊圆园愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化 郭建国袁赵龙浩袁徐摇 丹袁等 渊圆园怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
极端干旱区尾闾湖生态需水估算要要要以东居延海为例 张摇 华袁张摇 兰袁赵传燕 渊圆员园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区 张殷波袁郭柳琳袁王摇 伟袁等 渊圆员园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
太阳辐射对黄河小浪底人工混交林净生态系统碳交换的影响 刘摇 佳袁同小娟袁张劲松袁等 渊圆员员愿冤噎噎噎噎噎
黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配 杨玉姣袁陈云明袁曹摇 扬 渊圆员圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
湘潭锰矿废弃地不同林龄栾树人工林碳储量变化趋势 田大伦袁李雄华袁罗赵慧袁等 渊圆员猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
湘南某矿区蔬菜中 孕遭尧悦凿污染状况及健康风险评估 吴燕明袁吕高明袁周摇 航袁等 渊圆员源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
北京市主要建筑保温材料生命周期与环境经济效益评价 朱连滨袁孔祥荣袁吴摇 宪 渊圆员缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城市地表硬化对银杏生境及生理生态特征的影响 宋英石袁李摇 锋袁王效科袁等 渊圆员远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆苑远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园源
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 冷杉红桦混交林雪要要要冷杉是松科的一属袁中国是冷杉属植物最多的国家袁约 圆圆 种 猿 个变种遥 冷杉常常在高纬度
地区至低纬度的亚高山至高山地带的阴坡尧半阴坡及谷地形成纯林袁或与性喜冷湿的云杉尧落叶松尧铁杉和某些松树
及阔叶树组成针叶混交林或针阔混交林遥 冷杉具有较强的耐阴性袁适应温凉和寒冷的气候袁土壤以山地棕壤尧暗棕
壤为主遥 川西尧滇北山区的冷杉林往往呈混交状态袁冷杉红桦混交林为其中重要的类型遥 雪被对冷杉林型冬季土壤
氮转化影响的研究对揭示高山森林对气候变化的响应及其适应机制提供重要的理论支持遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 8 期
2014年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.8
Apr.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家自然科学青年基金项目(31100392); 环保公益性行业科研专项(201209028)
收稿日期:2013鄄11鄄08; 摇 摇 修订日期:2014鄄03鄄20
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: lijsh@ craes.org.cn
DOI: 10.5846 / stxb201311082697
张殷波,郭柳琳,王伟,田瑜,李俊生.秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区.生态学报,2014,34(8):2109鄄2117.
Zhang Y B, Guo L L, Wang W, Tian Y, Li J S.Spatial distribution patterns of species richness and hotspots of protected plants in Qinling Mountain.Acta
Ecologica Sinica,2014,34(8):2109鄄2117.
秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区
张殷波1,郭柳琳1,王摇 伟2,田摇 瑜2,李俊生2,*
(1. 山西大学环境与资源学院,太原摇 030006; 2. 中国环境科学研究院, 北京摇 100012)
摘要:秦岭地区物种资源丰富,是我国重要的生物多样性热点地区之一。 以秦岭山系涉及的 43个行政县为研究区域,基于重点
保护植物的县级分布,并结合垂直分布和生境类型信息获得物种分布区范围,探讨重点保护植物的丰富度空间格局和热点地
区。 研究结果表明:该地区共包括重点保护植物 200种,其中国家一级保护植物 20 种,国家二级保护植物 180 种;秦岭重点保
护植物丰富度空间格局总体随山体呈东西向递减的条带状分布,东段随着山岭与盆地相间的地形呈扫帚状展开,南坡物种丰富
度高于北坡;通过丰富度空间格局确定了 3个热点地区,分别是:(1)伏牛鄄熊耳山地;(2)太白鄄佛坪山地;(3)天水东南部山地。
将热点地区与国家级自然保护区叠加后鉴别出保护空缺地,可为下一步实施科学的生物多样性保护规划提供基础资料。
关键词:重点保护植物;丰富度;热点地区;空间格局;保护空缺分析;秦岭
Spatial distribution patterns of species richness and hotspots of protected plants in
Qinling Mountain
ZHANG Yinbo1, GUO Liulin1, WANG Wei2, TIAN Yu2, LI Junsheng2,*
1 College of Environmental and Resource Sciences, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China
Abstract: Qinling Mountain with abundant species resources, was considered as one of the most important biodiversity
hotspots in China. In this research, 43 administrative counties in Qinling Mountain were chosen as the study areas. Based on
distribution of protected plants on the county level, and the species distribution range obtained from the database on vertical
distribution and habitat types of the wild plants, spatial distribution patterns of species richness and hotspots of plants under
state protection were studied. The results showed that: (1) there are 200 state protected plants in Qinling Mountain, among
which 20 species were under category 玉 and 180 species were under category 域; (2) the overall distribution pattern of
species richness is a zonal distribution along the mountain decreasing from east to west of the mountain and unfolding with a
broom shape between the mountains and basins in the east of Qinling Mountain. Furthermore, the species richness in the
south slope is much higher than that in the north slope; (3) three hotspots were identified by the spatial distribution
patterns of species richness, including Funiu鄄Xiong忆 er mountainous region, Taibai鄄Foping mountainous region and the
southeastern mountainous region of Tianshui. The conservation gap can be identified by overlaying the hotpots and the
distribution of national nature reserve. Results of this study would provide important basic information for the further
scientific biodiversity protection in Qinling Area.
Key Words: state protected plants; richness; hotspots; spatial pattern; GAP analysis; Qinling Mountain
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摇 摇 随着全球气候变化以及人类活动干扰,生物多
样性日益丧失已引起了国际社会的广泛关注[1]。 由
于地球上生物多样性并不是均匀分布且可投入的保
护力量又十分有限,因此如何有效地降低物种灭绝
速率、提高生物多样性保护成效成为该领域研究的
热点问题之一[2]。 研究物种丰富度空间格局可以直
观地揭示大尺度范围内的不同区域的生物多样性丰
富程度及其与局部地形、气候以及生态等因素之间
的关系。 生物多样性热点地区被认为在很小的地域
内包含了极其丰富的物种多样性[3],且分布有相当
比例的重要物种和特有物种,原生境受到严重破坏,
是最需要优先保护的区域。 因此,在大尺度上研究
物种丰富度空间格局,进而鉴别出重要物种分布的
热点地区,已成为更有效的生物多样性保护的重要
方法和途径[4鄄5]。 国内外很多学者针对不同尺度的
不同生物类群开展了一系列丰富度空间格局的相关
研究[6鄄10],提出了鉴别生物多样性保护优先区的一
些理论与方法[11鄄12],为资源的合理保护和有效利用
提供科学依据。
秦岭山脉是横亘于我国中部呈东西走向的巨大
山脉,是我国暖温带半湿润季风气候与亚热带湿润
季风气候的分界线。 秦岭作为我国重要的生态过渡
带,对于我国植被的划分和植物区系演化与分化的
研究具有重要意义[13]。 秦岭是我国生物多样性分
布的中心地区之一,《中国生物多样性保护战略与行
动计划》已将秦岭列为生物多样性保护优先区域之
一[14]。 因此本研究选取秦岭地区作为研究区域,对
我国生物多样性的保护具有重要的研究意义。
秦岭地区已有的相关研究主要集中于秦岭局部
区域或少数几个自然保护区内对某一特殊种属进行
的地理分布、资源现状和群落特征等研究[15鄄18],在大
尺度范围内的生物多样性分布空间格局研究尚显不
足。 本文利用物种的县级分布、垂直分布以及生境
类型等信息获取物种分布区范围,探讨秦岭地区国
家重点保护植物的丰富度空间格局和热点地区,为
该区域保护优先性的综合评价以及实施科学的生物
多样性保护规划提供基础资料。
1摇 研究区域
秦岭山脉是昆仑山系和祁连山系的东延部分,
在定义上有广义秦岭和狭义秦岭之分。 广义的秦岭
是指长江和黄河流域的分水岭,西起小陇山,东至伏
牛山,南以汉水,北以渭河为界。 广义秦岭一直被认
为是我国南方和北方的地理分界线,但其具体分界
线存在较大争议。 本研究首先依据秦岭广义的定义
确定了具体的研究区域(图 1),即行政区域涵盖了
甘肃、陕西和河南 3 个省的 43 个县(区),包括甘肃
东南部的天水、徽县和两当 3 个县,陕西中南部的太
白、佛坪和宁陕等 31个县,以及河南省西部的西峡、
栾川和鲁山等 9 个县(图 2)。 境内包括甘肃小陇
山,陕西太白山、熊耳山、华山以及河南伏牛山等。
山脉全长七百多公里,南北宽十公里至二三百公里,
区域面积为 9. 8 万 km2,占全国陆地总面积的
1.02%。
图 1摇 研究区域地理位置示意图
Fig.1摇 Location of study area
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摇 摇 秦岭山势西高东低,中部和西部多为高山,海拔
2000—3000m,东部山岭与盆地相间(图 4);秦岭是
我国南北气候分界线,北坡属于暖温带半湿润气候
带,南坡属于亚热带湿润气候带;同时,秦岭还是我
国重要的生物地理分界线,秦岭以北广泛分布着落
叶阔叶林, 而秦岭以南分布着落叶阔叶鄄常绿阔叶混
交林[19]。 复杂的地形与气候条件为植物生长提供
了多样化的生境类型,孕育了复杂的区系成分、种类
繁多的濒危植物和特有植物,包括秦岭区域特有种
独叶 草 ( Kingdonia uniflora )、 秦 岭 红 杉 ( Larix
potaninii var. chinensis ) 和 秦 岭 冷 杉 ( Abies
chensiensis)等。
2摇 研究方法
2.1摇 物种名录和数据来源
依据 《国家重点保护野生植物名录 (第 1
批)》 [20]和待颁布的第 2 批名录[21],本研究从《中国
植物志》 [22]中提取有关记录秦岭研究区域内分布的
国家重点保护植物,同时结合文献资料和标本数据
的相关分布记录,最终确定秦岭地区的国家重点保
护植物名录(附录玉)。
在物种名录建立的基础上,进一步进行物种地
理分布数据的收集和数据库的建设。 数据来源主要
有:(1)相关的植物志书,包括《中国植物志》 [22]、
《秦岭植物志》 [23]、 《河南植物志》 [24]、 《甘肃植物
志》 [25]和《黄土高原植物志》 [26]等;(2)已出版的有
关专著[27鄄28];(3)发表的相关文献[29鄄30];(4)标本记
录(http: / / www. cvh. org. cn)等。 通过收集、提取、
整理和校对,建立秦岭重点保护植物的地理分布信
息数据库。 该数据库尽可能全面的记录了每一物种
在县级行政区划上的分布,以及分布的海拔上下限
和适宜分布的生境类型。
2.2摇 物种分布区确定和热点地区分析
在进行全国或区域尺度的生物多样性地理空间
分布研究中,由于受到数据来源等限制,目前的物种
分布图通常以行政县为基本单位生成,进而在进行
空间格局分析以及优先保护研究中带来一定的数据
误差。 因此,本研究在重点保护植物分布的行政县
为基本单元的基础上,以每一物种的海拔分布范围
和生境类型为主要限制因子,结合矢量化后的中国
行政区划图、90m 分辨率的中国数字高程栅格图以
及 100m 分辨率的土地覆盖类型图,在 ArcGIS10. 0
中生成各物种的地理分布图。
土地覆盖类型图的制作过程:针对研究区域涉
及的 43个县,以 2010年 TM / ETM影像为基础,基于
相关地面调查数据进行监督分类,然后基于目视校
正的方式,通过专家经验对分类结果进行验证和修
订,最终得到土地覆盖类型图,制图单元为 1hm2
(100m伊100m)。
确定物种分布区的具体步骤为:首先依据物种
县级分布数据,利用行政区划图生成每一物种的县
级分布矢量图;依据物种的海拔分布信息,利用秦岭
数字高程栅格图提取每一物种所在海拔范围生成物
种地形栅格图;再依据物种分布的生境类型,利用秦
岭土地覆盖类型图提取每一物种的生境类型生成物
种生境栅格图;最后借助 ArcGIS 的叠加运算功能,
将三者叠加后形成每一物种的适宜生境分布区图。
本研究设置的栅格精度为 2km伊2km。
确定物种分布区并绘制好每一物种的分布区栅
格图后,累计统计各栅格中的保护物种数,即得到秦
岭地区重点保护植物的丰富度分布图,按照丰富度
从多到少进行排序后将物种丰富度划分为 5 个等
级,以此分析秦岭地区重点保护植物丰富度空间格
局。 在丰富度空间格局的基础上,依据保护物种最
多和占地面积最小的原则拟设定包含物种数累计达
到总物种数的 85%作为确定热点地区的指标[9],从
而筛选得到秦岭重点保护植物的热点地区。 同时,
将这些热点地区与研究区域内已建立的有关生物多
样性保护的国家级自然保护区进行叠加,对其进行
保护空缺性分析。
3摇 结果与分析
3.1摇 物种组成
本研究确定的秦岭地区国家重点保护植物名录
共包括物种 200种,隶属于 32 科 98 属,包括被子植
物 192种和裸子植物 8 种。 其中国家一级保护植物
20种,国家二级保护植物 180种(表 1)。
3.2摇 秦岭地区重点保护植物丰富度空间格局
3.2.1摇 行政县分布
重点保护植物在秦岭地区的各行政县内并不是
均匀分布的(图 2),集中分布在河南省西部、陕西省
中南部和甘肃省东南部的部分县区。 其中,物种丰
1112摇 8期 摇 摇 摇 张殷波摇 等:秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区 摇
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富度等级最高、包含物种数最多(69—116 种)的区
域包括河南省西部的西峡县(116 种)、内乡县(96
种)、嵩县(93 种)、栾川县(89 种)、南召县(85 种)
和陕西太白县(86 种)等;物种丰富度等级次之、包
含物种数为 47—68 种的区域有河南省鲁山县(68
种)和卢氏县(55种),陕西省佛坪县(63 种)以及甘
肃省天水市(57 种)和徽县(49 种)等;物种丰富度
为 32—46种的区域有河南灵宝市(34 种),陕西周
至县(36种)、宁陕县(40 种)、山阳县(33 种)、眉县
(46种)和洋县(33 种)等;丰富度为 17—31 种的区
域有陕西户县(31 种)、华阴市(30 种)、石泉县(29
种)、长安县(24 种)、凤县(24 种)、柞水县(24 种)
和略阳县(21 种)等;而丰富度不足 17 种的有河南
镇平县(2种),陕西蓝田县(11种)、宝鸡市(16种)、
安康市(13种)、商洛市(12种)、商南县(8种)、留坝
县(12种)、宝鸡县(7 种)、华县(5 种)、城固县(10
种)、汉阴县(2种)、渭南市(12 种)、洛南县(1 种)、
丹凤县(8种)、镇安县(10 种)、勉县(13 种)以及甘
肃两当县(10 种);另外,在陕西岐山县和潼关县未
有重点保护植物的分布记录。
表 1摇 秦岭地区国家重点保护植物统计
Table 1摇 Statistics of plants under state protection in Qinling Mountain
类群
Group
科
Family
属
Genus
种 Species
总数 Total 国家玉级 Category 玉 国家域级 Category 域
裸子植物 Gymnosperm 3 6 8 2 6
被子植物 Angiosperm 29 92 192 18 174
合计 Total 32 98 200 20 180
图 2摇 秦岭地区重点保护植物县级尺度分布图
Fig.2摇 Distribution of plants under state protection at county scale in Qinling Mountain
3.2.2摇 丰富度空间格局
秦岭重点保护植物十分丰富,且分布范围广阔,
野生植物大多分布于地形起伏变化大,生态类型复
杂多样的山区,尤其是高海拔地区。 结合研究区域
的地形图和土地覆盖类型图对物种的适宜生境进行
筛选和提取生成物种的分布区图,进一步分析得到
秦岭地区重点保护植物所有种、国家一级和国家二
级保护植物的丰富度空间格局(图 3)。
整体上,秦岭地区重点保护植物的丰富度空间
格局呈现出随山体呈东西向递减的条带状分布(图
3),东段随着山岭与盆地相间的地形呈扫帚状展布,
海拔高、地形复杂的山区丰富度高于平原,南坡物种
丰富度明显高于北坡,且南坡物种丰富度随海拔降
低逐渐递减,而北坡物种丰富度随海拔降低骤然
减少。
全部重点保护植物主要分布于区域内局部的山
地,其中秦岭东段的伏牛山是丰富度最高的地区;伏
牛山北侧的熊耳山,中西段的太白山、佛坪山地以及
2112 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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西北段的天水东南部山地丰富度次之(图 3)。 而秦
岭北坡的渭河平原和南坡的汉水、嘉陵江、丹江河谷
以及南阳盆地,这些地区的物种相对贫乏。
图 3摇 秦岭地区重点保护植物的丰富度空间格局
Fig.3摇 Richness patterns of plants under state protection in Qinling Mountain
摇 摇 将其中包括的国家一级和国家二级保护植物再 分别进行丰富度空间格局的分析(图 3),发现这两
3112摇 8期 摇 摇 摇 张殷波摇 等:秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区 摇
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者与全部重点保护植物的空间格局基本一致,但集
中分布区域有所差别。 相比较,国家一级保护植物
的丰富度高值区主要分布在秦岭东段的伏牛山和熊
耳山的扫帚状山区以及秦岭西段的天水东南部高海
拔山地(图 3),另外宁陕县境内的一些零星的山区
也拥有较高的丰富度,而在太白山和佛坪山地的丰
富度明显降低,在渭河、嘉陵江、汉江以及丹江河谷
的物种分布范围明显缩小,表明国家一级保护植物
的丰富度空间格局进一步向海拔更高、地形更复杂
的山区集中;国家二级保护植物分布范围较广(图
3),其丰富度空间格局在伏牛山和熊耳山与一级保
护植物具有一致的高丰富度值,而在秦岭西段的天
水东南部山地、中西段的太白山和佛坪山地则表现
出差异,在太白山区国家二级保护植物丰富度很高,
在天水东南部山地分布则不突出。
3.3摇 秦岭地区重点保护植物的热点地区
结合以上丰富度空间格局的研究结果,依据丰
富度值选取丰富度最高的区域作为热点地区。 当所
选区域包含物种数累计达到总物种数的 85%时,面
积占秦岭总面积 13.96%,将这些区域定义为秦岭地
区重点保护植物分布的热点地区。 这些热点地区集
中分布在 3个相对隔离的区域(图 4),分别是:玉伏
牛鄄熊耳山地;域太白鄄佛坪山地;芋天水市东南部
山地。
玉伏牛鄄熊耳山地(FNXE)
该区域位于河南省西南部,包括尧山、老君山、
白云山以及宝天曼、老界岭等,是秦岭东段的支脉,
其地形山岭与盆地相间,向东呈扫帚状展开。 复杂
的地形与湿润的气候条件使这里成为重点保护植物
最为丰富的地区,分布有国家一级保护植物红豆杉
(Taxus wallichiana var. chinensis)、南方红豆杉(Taxus
wallichiana var. mairei),以及兰属(Cymbidium spp.)、
杓兰属 ( Cypripedium spp.) 和石斛属 ( Dendrobium
spp.)的一些种,如蕙兰(Cymbidium faberi)、绿花杓
兰 ( Cypripedium henryi )、 曲 茎 石 斛 ( Dendrobium
flexicaule ) 等; 二 级 保 护 植 物 如 刺 五 加
( Eleutherococcus senticosus )、 黄 檗 ( Phellodendron
amurense)、川黄檗(Phellodendron chinense)、明党参
( Changium smyrnioides )、 大 叶 榉 树 ( Zelkova
schneideriana)、河南卷瓣兰(Bulbophyllum henanense)
等。 行政区域主要涉及河南省西部的西峡、内乡、栾
川、嵩县、南召和鲁山 6个县。
域太白鄄佛坪山地(TBFP)
该区域位于秦岭中西段,是秦岭山系海拔最高
的地段,包括陕西省眉县、太白、周至三县境内的太
白山以及佛坪县境内观音山等山区。 该区生物种群
种类繁多,区系复杂,其中国家一级保护植物有独叶
草、毛杓兰 ( Cypripedium franchetii)、华西蝴蝶兰
(Phalaenopsis wilsonii )、 铁 皮 石 斛 ( Dendrobium
officinale)等,国家二级保护植物有秦岭红杉、秦岭冷
杉、三刺草(Aristida triseta)、中华猕猴桃 ( Actinidia
chinensis)、大果青扦(Picea neoveitchii)、太白山紫斑
牡丹(Paeonia rockii subsp. taibaishanica)等。
芋天水市东南部山地(TSSE)
该区域位于天水市东南部与徽县东北部接壤地
带,自然植被良好,地形以高原山地为主,包括麦积
山、石门、仙人崖、火炎山、天爷梁等。 该区国家一级
保护植物分布较多,如独叶草、红豆杉、南方红豆杉、
蕙兰、毛杓兰、西藏杓兰(Cypripedium tibeticum)、珙
桐 ( Davidia involucrata )、 光 叶 珙 桐 ( Davidia
involucrata var. vilmoriniana)、细叶石斛(Dendrobium
hancockii)等;国家二级保护植物有大果青扦、巴山榧
树(Torreya fargesii var. fargesii)、甘肃桃(Amygdalus
kansuensis)、花南星 ( Arisaema lobatum)、紫斑牡丹
(Paeonia rockii)等。
目前,研究区域内已建立有关生物多样性保护
的国家级自然保护区 13个(图 4),包括 4 个森林生
态类型(小秦岭、伏牛山、宝天曼和太白山国家级自
然保护区)、8 个野生动物类型(牛背梁、周至、汉中
朱鹮、长青、桑园、佛坪、天华山和小陇山国家级自然
保护区)和 1 个黄河湿地国家级自然保护区。 将本
研究鉴别的热点地区与国家级自然保护区进行空间
叠加后进行保护空缺性分析。 从图 4 可以看出,秦
岭重点保护植物存在明显的保护空缺地,具体分析
后可得:东部热点地区伏牛鄄熊耳山地目前已有国家
级自然保护区建立,即河南伏牛山和宝天曼自然保
护区群,但是仍存在保护空缺;中西部热点地区太
白鄄佛坪山地附近目前已建立多个国家级自然保护
区,包括太白山、周至、佛坪、天华山、长青等,但保护
区之间缺乏连通性;而西部热点地区天水市东南部
山地及周边目前尚无国家级自然保护区。
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图 4摇 秦岭地区重点保护植物的热点地区和保护空缺地区
Fig.4摇 Hotspots and gap areas of plants under state protection in Qinling Mountain
FNXE,TBFP,TSSE分别为伏牛鄄熊耳山地,太白鄄佛坪山地和天水市东南部山地;0—12 分别为佛坪、汉中朱鹮、伏牛山、牛背梁、周至、太白
山、长青、黄河湿地、小陇山、天华山、小秦岭、桑园和宝天曼国家级自然保护区
4摇 讨论
秦岭独特的地理位置、复杂的地形和气候条件,
为生物的生长繁衍提供了多样化的生境。 该区域重
点保护植物资源丰富,且总体的丰富度空间格局呈
现出随山体呈东西向递减的条带状分布特点。 受海
拔和水热条件等环境因素的重要影响,山区丰富度
明显高于平原,南坡丰富度明显高于北坡。 秦岭重
点保护植物丰富度的高值区均位于高海拔的山地,
如秦岭主峰太白山、伏牛山、熊耳山等众多高大山
脉。 因此,地形错综复杂,气候梯度显著的伏牛鄄熊
耳山地、太白鄄佛坪山地和天水市东南部山地成为秦
岭重点保护植物的热点地区。 该区域还分布着一些
重要的物种,如独叶草为秦岭特有种,仅分布在太白
山海拔 2600—3100m 的局部山区。 而海拔低的地
区,地势平坦,生境相对单一、不稳定,且多为交通要
道,长期遭到强烈的人类干扰,因此重点保护植物丰
富度较低。 秦岭地区重点保护植物分布的几个低值
区主要位于渭河平原,汉水、嘉陵江、丹江河谷以及
南阳盆地等地势地平区域。 同时,地形通过影响水
热、光照等条件,对不同坡向的物种丰富度产生重要
影响。 来自海洋的暖湿气流沿河谷易入秦岭南坡,
而来自北方的冷干气流可直达北坡,导致秦岭南北
坡水热条件形成明显差异,南坡物种丰富度显著高
于北坡。
本研究在分析秦岭重点保护植物丰富度空间格
局的基础上,进一步探讨了其热点地区和保护现状
及保护空缺。 将可以涵盖 85%的秦岭重点保护植物
物种的热点地区与区域内已有的国家级自然保护区
分布图进行空间叠加后鉴别出保护空缺地,进而可
以在空间上直观地提出科学可靠的建议:(1)河南伏
牛山、宝天曼自然保护区群覆盖了东部热点地区的
部分区域,但面积仍不够大,可考虑扩展已有自然保
护区界线[31],或将一些省级自然保护区升级为国家
级保护区;(2)太白山、周至、佛坪、天华山、长青等自
然保护区基本涵盖了中西部的热点地区,但是这些
保护区之间缺乏有效的连通性,成为了保护区“孤
岛冶,可考虑向西扩大现有太白山自然保护区的范
围,并加强生境廊道的建设;(3)而天水市东南部山
地目前尚无国家级自然保护区,甚至尚未建立省级
或县级自然保护区,而该区域是重点保护植物分布
的热点地区之一,尤其是国家一级保护植物的丰富
度较高,建议给予重视;(4)同时,在一些重点保护植
物丰富度零星分布的区域,建议建立一些规模较小
的保护区,或者采取相关措施,给予适当保护。
在大尺度空间上分析物种丰富度格局和热点地
区,能够为提高物种的保护效率提供科学依据[32]。
然而目前绝大多数物种的分布记录以行政县为单
位,缺乏精确的物种分布点记录或地理坐标标
记[33],数据的局限性直接影响了该领域的发展和应
用。 尤其在我国开展全国和较大区域的生物多样性
评估和保护工作时,往往受到物种分布数据的精确
5112摇 8期 摇 摇 摇 张殷波摇 等:秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区 摇
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性和准确性的影响和限制。 在研究过程中,参考的
权威文献中在记录物种的县级分布之外,还记录了
物种的海拔分布范围和生境类型。 考虑到大尺度范
围内地形和生境条件对物种的空间分布有着最直接
和显著的影响,本文在充分利用县级分布数据的基
础上,以物种的海拔分布范围和生境条件为主要限
制因子,对物种的适宜分布区进行了提取,从而提高
了物种分布的精度。 通过在垂直空间和水平空间分
布的细化分析,剔除了县域中的物种不适宜生境,确
定了重点保护植物较精确的丰富度分布格局。 该研
究方法较为简便直接,依据的数据真实可靠,初步的
结果可以在空间上直观地为生物多样性保护提供重
要参考。 在进行分析的时候,考虑对于重点保护植
物这一研究对象而言,受威胁的原因更多的是由于
人类干扰和物种本身的生理特征导致,且物种实际
的分布点也较少,如果采用物种分布预测模型进行
物种分布区预测时有分布数据小样本问题、如何选
择合适的环境要素以及人为干扰等诸多不确定因素
存在。 因此,本研究首先尝试了这种在大尺度上普
遍采用的简便物种适宜分布区预测办法。 但通过该
方法得到的结果中还存在一些明显的不足,通过提
取物种适宜分布区得到的丰富度空间格局仍表现出
相邻县域的物种丰富度值突变的特点,进而得到了
热点地区尽管集中在局部山地,但是面积仍较大,该
结果在保护空缺性分析以及指导保护区规划中只能
提出粗略的建议。 因此,在针对珍稀濒危物种的分
布和保护研究中,探讨一种较大空间尺度上进行物
种丰富度空间分布预测的方法,仍是未来该领域一
个非常重要的研究议题。 在下一步的研究工作中,
可采用多种方法进行大尺度物种丰富度的估算与比
较,避免由单一研究方法而产生的误差[34],这些尚
需展开深入的研究。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
学术尧科研动态及开放实验室介绍等遥
叶生态学报曳为半月刊袁大 员远开本袁圆愿园页袁国内定价 怨园元 辕册袁全年定价 圆员远园元遥
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本期责任副主编摇 杨永兴摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报渊杂匀耘晕郧栽粤陨摇 载哉耘月粤韵冤渊半月刊摇 员怨愿员年 猿月创刊冤
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编摇 摇 辑摇 叶生态学报曳编辑部
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主摇 摇 编摇 王如松
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