森林的垂直结构是地上植被要素在垂直方向上的排列,它影响动植物多样性和生态系统功能,是许多植物生态学家关注的重点.背包激光雷达技术的发展为大面积、高精度扫描三维森林结构提供了基础.直观反映生物量的冠层高度(canopy height,CH)、代表植物光合能力的叶面积指数(leaf area index,LAI)和单木尺度上的特征是森林垂直结构最重要的参数.本研究旨在探索鸡足山半湿润常绿阔叶林样地尺度和单木尺度上的垂直结构特征.本研究基于背包激光雷达,对滇中高原20.16ha半湿润常绿阔叶林样地群落的CH和LAI进行了精细扫描和点云定量分析,在进行地形校正和群落分类的基础上,精细提取和分析了森林群落的叶面积指数的垂直变化和水平格局,并定量提取了群落常见乔木种的单木形态和垂直结构参数.结果显示:(1)以20 m × 20 m标准样方为统计单位的CH和LAI的分布接近正态分布;(2)根据LAI的垂直分布,森林动态监测样地群落冠层由上至下可划分为林冠上层、林冠中层、林冠下层与灌木层4个层次;(3)元江栲(Castanopsis orthacantha)和高山栲(C.delavayi)群落的LAI垂直变化呈单峰格局,峰值高度分别为15 m和13 m,云南松(Pinus yunnanensis)群落为双峰格局,峰值高度为5 m和10 m;(4)不同树种的各单木参数表现出较大的差异性,但冠幅面积/胸径比表现出相对的稳定性.本研究在国内首次基于激光雷达技术定量分析具有复杂结构的半湿润常绿阔叶林的叶面积指数的三维格局,或可对以后该类型森林生物多样性的研究和不同森林类型之间的比较研究提供数据基础.

森林生态系统服务功能评估一直是国内外研究热点之一,森林不仅具有经济价值,更有巨大的生态价值.基于山西省2016年森林资源2类调查数据,根据中华人民共和国林业行业标准LY/T1721-2008《森林生态系统服务功能评估规范》,对山西省11个地市的主要植被类型生态系统服务功能进行评估.结果 表明:1)2016年,山西省森林生态系统服务功能总价值为3172.64亿元,其价值量由大到小的顺序为涵养水源、净化大气环境、保育土壤、固碳释氧、生物多样性保护、林木积累营养物质、森林游憩,其中涵养水源、净化大气环境和保育土壤的价值量共占山西省森林生态系统服务功能总价值的78.98％;2)山西省各市森林生态系统服务功能价值量由大到小的顺序为吕梁市、忻州市、临汾市、晋中市、长治市、运城市、晋城市、大同市、太原市、朔州市、阳泉市,而单位面积价值量最大的是晋城市,最小的是朔州市;3)不同林分类型生态系统服务功能价值量由大到小的顺序为乔木林(油松、栎类、针阔混、阔叶混、桦木及山杨类、落叶松、杨树及软阔类、槐类、柏木、针叶混、云杉、硬阔类和竹林)、灌木林和经济林;4)不同龄组提供的生态系统服务功能价值量由大到小的顺序为中龄林、幼龄林、成过熟林、近熟林.

植物系统发育多样性研究服务于区域植被历史、演化规律、生物多样性保护,盐生植物作为区域植被演化的独特类群和未来农业种质资源开发的重要物质基础,其区域系统发育多样性对于揭示区域环境变化、盐生植物种质资源保护、区域开发具有重要意义,但目前为止,这方面的研究匮乏.本文应用植物系统发育多样性理论和方法,以省级行政区为单位,系统评价中国盐生植物系统发育多样性和差异性,构建65科484种,17变种,8亚种盐生植物系统发育树;净谱系亲缘关系指数大于0的只有新疆维吾尔自治区、宁夏回族自治区、甘肃省、青海省、陕西省、内蒙古自治区和北京市;系统发育多样性与科、属、种级物种丰富度相关性依次为67.01％、91.20％和96.99％;根据盐生植物分类学组成相似性和系统发育组成相似性把中国盐生植物分为4大区域.本文结果对于省级行政区域盐生植物资源评估、盐生植物种质资源收集和中国盐生植物分区具有重要的指导意义.

植被志是基于植被(或植物群落)调查资料,全面记叙植被的外貌、物种组成、结构和功能,以及地理分布和生境条件等特征,并对同类植被进行归纳和总结的志书.《中国植被志》是第一部对中国植被进行全面记述的志书,预计完成约48卷110册.在借鉴《中国植被》(1980)(简称“80方案”)植被分类基本原则的基础上,《中国植被志》将对中国植被分类系统的高级分类单位(植被型组、植被型和植被亚型)进行归纳和总结,对中级和低级分类单位(群系组、群系、亚群系,群丛组、群丛)进行详细描述.植被高级分类单位的描述具有概括性质,是在中国植被分类系统中级和低级分类单位描述的基础上,对其在全球和中国境内的地理分布、自然环境、群落外貌、植被类型及多样性、优势种或共优势种、生物多样性保育价值以及资源现状等进行概述,并对“80方案”相关内容进行修订和拓展,将提供对中国植被基本特征客观、准确的记述.在植被中级和低级分类单位中,群系组描述的内容包括地理分布、自然环境、群落外貌、植被类型以及价值与保育等内容;群系描述的主要内容包括地理分布、自然环境、生态特征、物种组成、群落结构、群丛组和群丛的分类与描述、优势种的生物学特性、生物量与生产力、植被动态与演替以及价值与保育等方面.作为植被志研编的核心内容,群丛组和群丛的分类与描述主要基于植被调查资料,采用数量分类方法,根据群落结构和物种组成的差异划分出不同的植被类型,并对其基本特征进行定量描述和归纳.其中,群落的层片结构、特定植被分类单元的特征种或特征种组的筛选与甄别是植被类型划分的关键环节;而群落外貌,群落结构,物种组成,各类物种的生长习性、生境的偏适性等是群丛组和群丛描述与归纳的重点内容.该文提出了中国植被中级和低级分类单位的命名方案,其特点在于植被类型的科学名称中同时体现了植被分类单元特征种或优势种的名称及其所属的高级植被分类单位(植被型组或植被型)的名称,兼顾了植被名称的规范性与实用性.《中国植被志》的研编工作由文献整编、群落调查、数据分析与整理、文本撰写等环节组成.该文对植被样方的调查与收集,文献收集与整编,气候、土壤、地形等相关数据的来源及其整理方法,植被分类方法,植被命名,植被分类单元描述的内容,植被志章节编写大纲、体裁及撰写等多个规范进行了详细的阐述或示例.

植被志(vegegraphy)是基于植被调查资料,全面记叙植被的群落外貌、种类组成、结构和功能、生境条件,以及地理分布等特征,并对同类植被进行归纳和总结的志书.“植被志”的英文译为“vegegraphy”,是本文的新造词,它是由“vegetation”的词头“vege-”和英文后缀“-graphy”(记叙之意)组成的合成词.《中国植被志》的研编是一项时间紧迫、内容复杂、工作量浩繁的重大科学工程.它的完成将极大提升中国植被科学和生态学的研究水平,并为中国植被资源的合理利用、生物多样性保护及生态环境治理等提供不可或缺的基础资料.本文首先简述了植被的基本特征(主要包括外貌特征、种类组成、群落结构以及动态变化等)和国内外植被调查的进展情况,简要回顾了中国植被分类系统的研究历史,并对以往的分类系统进行了若干修订.在此基础上,着重讨论并提出了《中国植被志》卷册编排体系和用于《中国植被志》研编的植被类型划分方案.在对植被分类系统的修订方面,主要对高级分类单位及相对应的英文名称进行了讨论和修订.按照本文修订的分类系统,中国植被的分类单位及其对应的英文名称分别是:植被型组(Vegetation Formation Group)、植被型(Vegetation Formation)和植被亚型(Vegetation Subformation)、群系组(Alliance Group)、群系(Alliance)和亚群系(Suballiance)、群丛组(Association Group)以及群丛(Association).在植被型组中,划分为9类:森林、灌丛、草本植被、荒漠、高山冻原与稀疏植被、沼泽与水生植被、农业植被、城市植被及无植被地段.关于《中国植被志》的卷册编排和“植被类型”划分,首先按高级分类单位——植被型划分相应的“卷”;在此框架下,模糊“植被亚型”、“群系组”和“群系”的概念,确定“植被类型”(Vegetation type),并将其作为植被志各卷中的“册”.这样处理不仅保证了研编工作的可操作性,也保持了同一卷册中特定植被类型的完整性.《中国植被志》编排体系中的“植被类型”的划分很重要,它是指具有相同建群种及相同优势类群(如种、属)的植被组合,但它不是严格意义上的植被分类单位.“植被类型”的划分遵循“优势类群及生活型的同一性,生境条件的相对重要性,植被特征及用途的差异性,以及突出植被志的应用性”等原则.按该编排体系,《中国植被志》将由48卷约110册组成.

为了推动《中国植被志》研编工作,该文回顾了中国植被分类系统的发展过程和主要阶段性成果,提出了作为《中国植被志》研编技术框架组成部分的中国植被分类系统修订方案,对各植被型组及各植被型进行了简单定义和描述,并针对中国植被分类系统若干问题,特别就中国植被分类系统总体框架、混交林的界定以及土壤在植被分类中的重要性等问题进行了讨论.1960年侯学煜在《中国的植被》中首次提出了中国植被分类的原则和系统,1980年出版的《中国植被》制定了分类等级和划分依据等更加完善的系统,之后《中国植被及其地理格局——中华人民共和国1∶1 000 000植被图说明书》和《中国植物区系与植被地理》以及很多省区的植被专著对该系统进行过修订.2017年宋永昌在《植被生态学》中提出了一个分类等级单位调整的方案.本次提出的中国植被分类系统修订方案基本沿用《中国植被》的植被分类原则、分类单位及系统,采用“植物群落学-生态学”分类原则,主要以植物群落特征及其与环境的关系作为分类依据,包含三级主要分类单位,即植被型(高级单位)、群系(中级单位)和群丛(低级单位);在三个主要分类单位之上分别增加辅助单位植被型组、群系组和群丛组,在植被型和群系之下主要根据群落的生态差异和实际需要可再增加植被亚型或亚群系.修订方案包含了森林、灌丛、草本植被(草地)、荒漠、高山冻原与稀疏植被、沼泽与水生植被(湿地)、农业植被、城市植被和无植被地段9个植被型组,划分为48个植被型(含30个自然植被型、12个农业植被型、5个城市植被型和无植被地段).自然植被中有23个植被型进一步划分出了81个植被亚型.

综合世界植被和中国植被的分类进展,以群落外貌、结构、动态、种类组成、成因和生境相结合为依据,提出一个新改进的中国植被分类系统.该分类系统仍坚持将植被型(Vegetation type)、群系(Alliance)和群丛(Associaton)作为植被分类的基本等级,但群系的英文建议用"Alliance",而不用"Formation".植被型以上设置植被纲(Class of vegetation types)、植被亚纲(Subclass of vegetation types)和植被型组(Group of vegetation types)作为辅助分类单位,植被型以下建议不设过多的分类辅助等级.我们将自然植被分类系统的高级分类单位分为3个植被纲,7个植被亚纲,12个植被型组,76个植被型.植被型等级编排了分类代码.新改进的分类系统与中国植被1980分类系统的主要区别是:将冻原、荒漠、沼泽分别作为一种植被类型的生长环境,而非作为一种植被类型来看待,以示与地貌学和自然地理学相关概念区分;新增簇生叶类植被亚纲和相关植被型,将竹类分别归并到森林植被和灌丛植被相关等级;依据草本植物的生态类型、植被成因及其动态,将草本植被分成草原、草甸和草丛3个植被型组.植被命名的方法作为植被分类的重要内容之一,也在文中进行了重点探讨.

该研究以宽阔水国家级自然保护区野生草本植物为研究对象,依据不同生境类型共选取10个样地进行调查,分析草本植物物种组成、区系特点及物种多样性的变化规律,为保护区草本植物物种多样性研究提供基础资料.结果表明:(1)样地内共有草本植物58科183属277种(含种下分类单位),以菊科(Asteraceae)、唇形科(Lami-aceae)、禾本科(Poaceae)和荨麻科(Urticaceae)为优势科;以凤仙花属(Impatiens)、堇菜属(Viola)、蓼属(Persicar-ia)和冷水花属(Pilea)为优势属.(2)在分布区类型中,科的热带分布成分最多,这与保护区所处的中亚热带植被环境的特点相吻合,属的温带地理分布比重最大(61.69％),但温带分布属内含种数较少,均以单种属为主,相反热带分布属的种数较多,并且属级在区系性质的分析中和科级相比更为敏感和可靠;由科和属的性质递变来看,热带性与温带性成分相互渗透,有较明显的过渡特征,属级的地理分布反映出保护区草本植物区系属于亚热带向暖温带过渡分布的性质.(3)各样地中草本植物群落组成有较大的差异,不同样地草本植物群落的α多样性指数与丰富度指数的变化格局不完全一致,但总体变化趋势是一致的,均在样地7的草本植物群落中达到峰值;相异性系数和Cody指数变化格局较为一致,总体呈现上升的趋势;样地8中草本植物多样性指数偏低,受人为干扰因素影响较大.

植被图通常采用不同的颜色并结合符号来区分不同的植被类型,以期更加直观、清晰地将植被类型信息传达给读者.如何通过色彩和符号的合理搭配来区分不同的植被类型是植被制图中的关键步骤,尤其是对于植被类型较丰富的区域,植被图的色彩和符号设计更为复杂.植被图图例系统建立在植被分类系统之上,近10余年来我国的植被分类系统得到了进一步的发展和完善,因此,非常有必要在最新的植被分类系统基础上,提出一套植被制图色彩和符号设计方案,用以指导当前的植被制图工作.该研究整理了地图学、植被图以及其他专题地图色彩和符号设计的要求,提出了植被制图的色彩和符号设计原则.在最新的植被分类系统基础上,采用颜色三属性(色调、明度、饱和度)及符号的基本视觉变量(形状、尺寸、方向、色彩、密度、亮度)的变化及其组合,依据色彩和符号设计的系统性、科学性、象征性等原则,对中国植被分类系统高级分类单位中的植被亚型,进行了标准化配色和符号设计,旨在为植被制图工作者及新一代1∶50万植被图编研提供理论依据和参考,提升植被制图的效率和质量.

亚种是种的一个亚单位,由于分类学上的不同定义和主观性而受到质疑.然而,在分类学实践中,所有试图用不同的术语取代亚种或完全放弃亚种的尝试都是不可接受的.亚种同样是生物多样性的重要组成,有一定独特性,为自然进程的一部分,具有保护研究价值.本文基于亚种概念、特征认为亚种分类需参考地理隔离(如异域分布)与表型差异2个原则.我们以珍稀喙凤蝶属Teinopalpus为例,系统收集亚种分类文献,采集该属亚种的地理分布、形态描述与差异等信息,综合分析该属蝶类的亚种分类现状、问题与原因.1843-2007年喙凤蝶属金带喙凤蝶Z imperialis及其姊妹种金斑喙凤蝶T.aureus各自记录了8个亚种.然而,部分亚种记录于同一行政区,如金带喙凤蝶T.i.imperialis,T.i.himalaicus与T.i.behludinii均在中国四川有记录,而金斑喙凤蝶在中国浙江有2个亚种记录,这显示名称应用的不确定性.考虑到两姊妹种同域分布在亚洲东南部,通过比对亚种正模所在地植被群落(biome)、生态区(ecoregion)的一致性判定地理隔离,发现金带喙凤蝶(覆盖3个植被群落)比金斑喙凤蝶(仅覆盖1个)的种下生态位分化程度更高.而据所处生态区的一致性,建议将金带喙凤蝶亚种分类修订为T.i.imperialis,T.i.himalaicus,T.i.miecoae,T.i.behludinii,T.i.imperatrix(含T.i.bhumipholi),T.i.gillesi和T.i.gerritesi 7个;金斑喙凤蝶亚种分类修订为T.a.aureus(含T.a.wuyiensis,T.a.guangxiensis与T.a.nagaoi),T.a.eminens(含T.a.laotiana),T.a.shinkaii与T.a.hainani4个.由于可参考标本少,喙凤蝶属亚种确立时可用形态比对信息有限、不完整(如只依据单性的形态比对结果等),易"过度亚种化".珍稀亚种分类问题(如"过度亚种化"、信息不确定性等)影响其保护措施,因为管理者常需权衡投入成本与成效、明确优先保护区域或对象,并以此做出决策.因此,在更多确定信息未获得前,不建议进行亚种分类.