摘 要 :黑戈壁是戈壁中最为干旱的区域,为了系统的研究其植被及物种多样性,该研究采用无人机航拍和实地调查的方法,对中国西北内陆的黑戈壁进行了分析研究。结果表明:(1)中国西北内陆的黑戈壁地区共记录植物154种,分属28科,85属;植物生活型组成简单,主要以灌木、半灌木及多年生草本植物为主,占植物物种比例的70%以上。(2)在植物物种组成方面,与整个荒漠区比较,黑戈壁地区物种数量少,但灌木所占比例远高于荒漠区。(3)黑戈壁地区植物科、属内物种组成贫乏,科内属、种数量比较多的为藜科、菊科、豆科等。(4)黑戈壁地区优势群落的建群种为红砂、盐生草、膜果麻黄等,中国特有植物为新疆沙拐枣、哈密黄蓍、胀果甘草等,主要国家保护植物有胡杨、裸果木、胀果干草等。(5)黑戈壁地区植物区系表征科主要为蒺藜科、蓼科、麻黄科等,而属的分布型以地中海区、西亚至中亚分布及北温带分布为主,占黑戈壁地区总属的47%以上,是群落组成的优势种和建群种。(6)与其他荒漠地区植物区系相比,黑戈壁地区植物旱生种比例增加,适应类型更为贫乏,缺乏特有成分,具有明显残遗性;由于特殊极端干旱环境,形成黑戈壁地区特殊植物类群和区系特征;黑戈壁地区是荒漠地区的区域特色植物物种资源和基因资源的重要区域和保存地,而黑戈壁生态系统非常脆弱,一旦破坏,将很难恢复。
Abstract:The Black Gobi desert is the most arid regions in the dryland.The aim of this paper is to study the flora and its plant species diversity in the Black Gobi ecosystems by using the technique of pilotless aircraft and survey plots.The results showed that:(1)The life forms are relatively simple because of the low heterogeneity and poor soil and water conditions.154 plant species were listed in the Black Gobi desert,which belong to 28 families and 85 genera.(2)In terms of plant species composition,the gobi region has less species but far more shrub compared to the desert.(3)The plant diversity of the Black Gobi region is absent and Chenopodiaceae,Asteraceae,Fabaceae have relatively high quantities.(4)The Black Gobi desert edificators are Reaumuria soongarica,Halogeton glomeratus and Ephedra przewalskii.Calligonum klementzii,Astragalus hamiensis,Glycyrrhiza inflata are China endemic plants,and Populus euphratica,Gymnocarpos przewalskii,G.inflata are the national protected plants.(5)Zygophyllaceae,Chenopodiaceae and Ephedraceae are the dominant families in the flora and vegetation.Meanwhile,Mediterranea.W.Asia to C.Asia and North Temperate are overwhelming geographical elements,which account for 47% of the total genera in the Black Gobi desert.(6)Compared to the near desert regions,the ratio of xerophytes was higher,and the endemic element was extremely lower,but the relic nature was more obvious in the Black Gobi desert.
全 文 :书西北植物学报!
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文章编号$
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基金项目$中国林业科学研究院重大项目"
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#%国家自然科学基金项目"
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作者简介$夏延国"
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#!男!在读硕士研究生!主要从事生物多样性方面的研究&
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通信作者$李景文!教授!主要从事生物多样性方面的研究&
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中国黑戈壁地区植物区系及其物种多样性研究
夏延国#!宁
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宇#!李景文#"!李俊清#!冯益民!!吴
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琦!
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北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室!北京
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中国林业科学研究院荒漠化研究所!北京
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摘
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要$黑戈壁是戈壁中最为干旱的区域!为了系统的研究其植被及物种多样性!该研究采用无人机航拍和实地调
查的方法!对中国西北内陆的黑戈壁进行了分析研究&结果表明$"
#
#中国西北内陆的黑戈壁地区共记录植物
#(*
种!分属
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科!
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属%植物生活型组成简单!主要以灌木半灌木及多年生草本植物为主!占植物物种比例的
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以上&"
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#在植物物种组成方面!与整个荒漠区比较!黑戈壁地区物种数量少!但灌木所占比例远高于荒漠区&"
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#
黑戈壁地区植物科属内物种组成贫乏!科内属种数量比较多的为藜科菊科豆科等&"
*
#黑戈壁地区优势群落
的建群种为红砂盐生草膜果麻黄等!中国特有植物为新疆沙拐枣哈密黄蓍胀果甘草等!主要国家保护植物有
胡杨裸果木胀果干草等&"
(
#黑戈壁地区植物区系表征科主要为蒺藜科蓼科麻黄科等!而属的分布型以地中
海区西亚至中亚分布及北温带分布为主!占黑戈壁地区总属的
*+F
以上!是群落组成的优势种和建群种&"
&
#与
其他荒漠地区植物区系相比!黑戈壁地区植物旱生种比例增加!适应类型更为贫乏!缺乏特有成分!具有明显残遗
性%由于特殊极端干旱环境!形成黑戈壁地区特殊植物类群和区系特征%黑戈壁地区是荒漠地区的区域特色植物物
种资源和基因资源的重要区域和保存地!而黑戈壁生态系统非常脆弱!一旦破坏!将很难恢复&
关键词$黑戈壁%植物区系%物种多样性%分布%特性
中图分类号$
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文献标志码$
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中国西北内陆有大面积的戈壁!据统计!中国戈
壁面积约
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[3
!
!是世界上戈壁分布面积最
大的国家之一(#)&黑戈壁是由黑色砾石或*戈壁漆+
覆盖的最为干旱的主要戈壁类型!中国西北黑戈壁
面积约
!"
万
[3
!
!分布于甘肃与新疆之间!东起额
济纳河!北抵中蒙界山!南临河西走廊西段!西依天
山东段&由于交通和环境条件苛刻!一般为无人区!
所以中国对黑戈壁这一蕴藏丰富自然资源的神秘地
区!在很多科学领域还未做过专门的综合科学考察
和较为系统的研究&有关黑戈壁植被的相关资料一
般包含在对荒漠或沙漠的研究中(!)#")!系统的植被
及其物种多样性研究极为缺乏&
针对中国黑戈壁地区自然资源本底资料和科学
研究极其缺乏问题!
"##
年
#"
月!由中国林业科学
研究院荒漠化研究所牵头!组织中国科学院北京林
业大学国家气象局等多个单位对中国黑戈壁地区
进行了包括地貌特征植被与植物资源气象水文
土壤资源等生态本底的综合考察&考察发现!黑戈
壁地区分布着多样植被类型和植物物种!是重要的
极端干旱区珍稀植物基因资源保存地&同时还发
现!由于黑戈壁地区蕴藏着丰富的矿产资源!近几年
来采矿业正悄然兴起&因此!尽快开展黑戈壁植被
与植物资源的调查!深入研究黑戈壁植被与物种多
样性维持机制!不仅可以丰富生态学领域研究的新
理论并取得突破性研究成果!同时对于合理利用与
保护黑戈壁中的自然资源!保护黑戈壁中珍贵的物
种基因资源!以及未来应对气候变化和维持黑戈壁
地区国土安全等都有着重要的理论与实践价值&
#
!
研究地概况
研究地点位于新疆的哈密伊吾巴里坤!甘肃
的敦煌安西肃北以及内蒙的额济纳地区&该区域
属于典型的大陆性气候!冬寒夏热!春秋多风!日温
差大!降水量小!气候干燥!光照充足!热量丰富&年
平均气温
%?1^
!极端最高气温
*$?%^
!极端最低
气温
$!^
!年积温
*"""^
左右!年降水量一般
在
("33
以下!一些区域甚至几年无降雨!而年蒸
发量
$$""33
以上!属于极端干旱的荒漠戈壁区&
!
!
研究方法
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!
调查区域与线路的确定
结合卫星遥感图!在黑戈壁地区的典型区域进
行调查路线设计&按照设计的调查路线调查分别
于
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年
#"
"
##
月和
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年
1
月进行!具体对甘
肃敦煌安西肃北!新疆哈密伊吾巴里坤!内蒙额
济纳等典型的黑戈壁地区的
(&
个地点进行了植被
和植物物种的调查"图
#
#&
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!
植物种类调查
采用样线加样方的调查方法!在每个调查样点!
调查植被类型物种的组成&植物物种调查记录的
主要内容$植物名称地点"行政#
L_V
位置采集
日期生境描述"地形地貌土壤植被#生活型"乔
木灌木亚灌草本#生长状态"直立平卧匍匐
攀援缠绕等#叶形花果!收集植物标本等&采集
的标本带回实验室进行物种鉴定&
=?
!
数据分析
根据野外调查记录和标本鉴定的结果!整理出
黑戈壁地区植物名录!按照吴征镒(##)和王荷生(#!)的
植物区系理论和方法进行统计分析&根据样地调查
资料!统计不同区域植物物种分布情况!总结黑戈壁
地区的植被优势物种!保护特有物种&
$
!
结果与分析
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!
黑戈壁物种组成情况
??>?>
!
生活型特点
!
通过对整个黑戈壁地区
(&
个
调查地点植物与植被数据分析!共记录植物
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种!
分属于
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科!
1(
属&其中乔木树种
#
种!为胡杨
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#%灌木
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种%草本植物
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种!
草本植物中!多年生
(1
种二年生
*
种一年生
!&
种"表
#
#&可见黑戈壁地区的植物主要以灌木和草
本为主!这些植物的生长和繁殖主要依赖夏季降雨
和环境异质性所形成的特殊生境来维持&
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!
黑戈壁地区植物生活型与西北荒漠地区的
组成差异
!
黑戈壁地区是西北荒漠地区最干旱的区
+"%#
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期
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夏延国!等$中国黑戈壁地区植物区系及其物种多样性研究
图
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黑戈壁调查的样点分布
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中国黑戈壁植物生活型统计
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区域比例
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灌木
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半灌木
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小,小半灌木
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草本
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一年生
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二年生
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多年生
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黑戈壁种数
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注$西北荒漠区物种数据引自潘晓玲等-西北干旱荒漠区植物区系地理与资源利用.!
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域!也是整个戈壁地区中最为干旱的区域!降水量
低!无地表径流!植被覆盖度一般在
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以下!植被
分布格局与物种组成数量受地形地貌以及环境异质
性影响较大!建群种主要是灌木&在植物组成方面!
与整个荒漠区比较!黑戈壁地区物种数量少!如乔木
仅
#
种!但灌木所占比例"
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#远高于荒漠区
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科内物种组成情况
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表
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显示!在调查中记
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科植物中!科内属种数量较多的依次为藜
科 "
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#蒺 藜 科 "
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#柽 柳 科
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#以及禾本科
"
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#等%根据群落调查统计!黑戈壁地区群落
建群种也主要由这
+
个大科植物组成!这
+
个大科
植物属与种分别占黑戈壁地区记录的
&1?!*F
和
++?%!F
&黑戈壁地区单种科比例很大!如单种科和
寡种科"
$
种以下#占
+(?"F
以上!表明该区植物科
内物种组成相对贫乏!同时!具有科的特殊性&
??>?@
!
属内物种组成情况
!
对黑戈壁地区植物属
内的物种数量统计结果"表
$
#显示!黑戈壁地区植
物属内物种组成非常贫乏!
$
种以下的寡种属比例
近
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!而包含
+
"
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种较大属的比例不到
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这几个大属是猪毛菜属"
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#以及蒿属"
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#等
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黑戈壁植物物种组成分析
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根据对黑戈壁地区
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个调
查点的数据统计!物种分布频率"表
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#和数量占优势
的主要植物包括$红砂"
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#盐生
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#!这些植物分布的频率均在
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以上!
是黑戈壁地区优势群落的建群种&
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西
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北
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植
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学
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卷
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!
特有植物组成
!
黑戈壁地区中国特有物种
组成相对其他地理区域更为贫乏!中国特有植物
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种!包括$新疆沙拐枣"
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#等&但主
要分布于戈壁内的植物较多!成为戈壁地区特有分
布植物!如红砂膜果麻黄合头藜短叶假木贼"
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#细枝盐爪爪"
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等&调查中发现黑戈壁地区极度干旱!环境异质性
低!环境对于植物选择苛刻!造成植物适应与进化的
单一而特殊&
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主要的保护植物
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黑戈壁地区主要的国家
表
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黑戈壁地区植物属内物种组成情况
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占属内比例
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黑戈壁植物科属种统计
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属数
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占总属比例
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占总种的比例
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豆科
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蒺藜科
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柽柳科
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蓼科
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禾本科
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列当科
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萝雐科
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54E4@B4B # #?#1 $ #?%(
紫草科
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白花丹科
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百合科
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夹竹桃科
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麻黄科
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毛茛科
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十字花科
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石竹科
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车前科
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唇形科
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胡颓子科
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景天科
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马鞭草科
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蔷薇科
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茄科
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山柑科
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锁阳科
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9<3旋花科
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杨柳科
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总计
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夏延国!等$中国黑戈壁地区植物区系及其物种多样性研究
保护植物有胡杨裸果木胀果干草肉苁蓉梭梭&
但很多物种在调查中分布的频度和数量较低!在保
护中需要重点关注!特别是黑戈壁地区特有的植物!
如霸王属"
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#的草本植物等&
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黑戈壁地区植物区系特点分析
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黑戈壁地区植物科的分布区类型
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从表
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可以看出!黑戈壁地区调查记录的
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科植物属于
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个分布型和
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中亚和南非洲和大洋洲间断分布各有
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科&
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黑戈壁地区植物属的分布区类型与地理成
分分析
!
根据吴征镒关于中国种子植物属的分布区
类型的划分方法!把黑戈壁地区植物划分为
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个分
布区类型!
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个分布区变型"表
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包括$滨藜属"
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黑戈壁不同样地主要植物分布频率
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649U59U>B064@[L,
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植物名称
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敦煌
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:
哈密
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伊吾
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巴里坤
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肃北
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黑鹰山
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额济纳
2
:
594
标准差
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平均值
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变异系数
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红砂
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盐生草
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沙拐枣
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合头藜
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梭梭
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白刺
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雾冰藜
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泡泡刺
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灌木亚菊
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胡杨
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柽柳
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芦苇
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木本猪毛菜
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戈壁藜
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裸果木
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大花霸王
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骆驼刺
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石生霸王
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黑果枸杞
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黄花补血草
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表
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黑戈壁地区植物科的分布区类型
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分布区类型
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科的数量
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占非世界分布
科的比例
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世界分布
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泛热带
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东亚"热带亚热带#及热带南美间断
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北温带
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北温带和南温带间断分布
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欧亚和南美洲温带间断
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A
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旧世界温带分布
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地中海区至中亚和南非洲和,或大洋洲间断分布
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总计
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西
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植
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物
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学
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报
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卷
表
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黑戈壁地区植物属的分布区类型
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8BX649U
:
B9BT459U>B064@[L594
分布区类型及变型
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8B49EW4T549U
属数
K;3CBT
占黑戈壁非世界
分布属数
4`U5<
,
F
#?
广布
,<65U49 ##
!?
泛热带
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旧世界热带
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北温带
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北温带和南温带间断分布
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东亚及北美间断
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旧大陆温带
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地中海区!至西亚和东亚间断分布
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2?-X54E5X
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地中海区和喜马拉雅间断分布
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4E5X
A
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欧亚和南美洲间断
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温带亚洲分布
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地中海区西亚至中亚
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地中海至中亚和南非洲大洋洲间断
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地中海区至中亚和墨西哥至美国南部间断
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地中海区至温带热带亚洲大洋洲和南美洲间断分布
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-3BT?E5X
A
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地中海区至热带非洲和喜马拉雅间断
YBE5UBTT49B4?U