白豆杉的地理分布格局及潜在分布区估计

　　根据物种的分布信息结合环境因子估计物种的分布区对珍稀濒危物种的保护有着重要的意义。白豆杉Pseudotaxus chienii为第三纪孑遗植物，我国东南部地区特有，分布区狭窄。本文通过对白豆杉的标本记录研究它的地理分布，找出影响其分布的关键因子并对其潜在分布区进行估计，并解释其分布区形成的原因。全球升温将对物种分布造成重要影响，通过温度升高情况下2100年的气候数据模拟白豆杉未来的潜在分布区，估计温度升高对白豆杉的影响，将对白豆杉的保护有着重要的意义。 　　根据白豆杉的标本信息结合Diva-Gis软件对白豆杉的地理分布进行研究。以海拔图层和植被图层为底图对白豆杉的分布格局进行研究，并对白豆杉种群的多度进行统计分析。用Diva-Gis软件的气候数据提取功能提取白豆杉分布点的气候信息，并运用主成分分析对影响白豆杉分布的气候因子进行分析，找出影响白豆杉分布的主要环境因子。根据白豆杉的分布信息和气候数据，运用Diva-Gis内嵌的BIOCLIM模型和DOMAIN模型对白豆杉在不同气候条件下的潜在分布区进行估计，评价温度升高对白豆杉分布区的影响。 　　白豆杉分布格局研究结果表明，白豆杉分布在我国东南部地区中低海拔山区，白豆杉的分布和植被类型及海拔有着密切的关系。白豆杉的分布与海拔的关系表现为，由东到西，分布的最低海拔升高，海拔范围缩小。白豆杉分布地的植被类型为常绿灌木林，常绿阔叶林及针、阔叶混交林。白豆杉由东向西的海拔变化趋势与植被类型的由东向西的海拔变化趋势相一致。PCA分析结果表明白豆杉的分布与温度相关因子有着密切的关系。 　　现在气候对潜在分布区的估计表明,白豆杉的潜在分布区散布于浙、闽、粤、赣、湘，桂及黔几省各自交界之处即从浙江南部山区沿武夷山山系至南岭山系（向北到沿湘赣交界的罗宵山系）至大瑶山山系（向北沿雪峰山）。潜在分布区南部有三处分布的热点地区，即浙江南部、湖南南部和广西北部地区。三个主要分布区之间仅有有星散的潜在分布区存在，或没有潜在分布区出现，处在一种高度的隔离状态。造成这种潜在分布格局形成的原因可能有二，一是第四纪冰期的到来使白豆杉的分布区向南迁移，局部性气候的变化和地质变化可能导致了部分白豆杉的生境的消失，从而使得原来连续的分布区破碎化，形成了现在的星散分布；二是白豆杉的潜在分布区预测结果与中国东南部地区的山脉走势非常一致，山脉地带小生境多样化能够为白豆杉在垂直地带上的迁移提供更大的可能性。 　　未来气候数据对白都杉的潜在分布区估计表明，温度升高后白豆杉最适生分布区显著缩小。白豆杉的潜在分布区的地理分布格局发生了明显的变化，原来在南部的适生区明显缩小，星散程度更高。除已知的分布地外，在江西西南部武夷山、南岭山脉的湖南、广西、广东三省交界的地方都是白豆杉的适生区。江西和湖南交界的罗宵山山脉北部到井冈山都有白豆杉分布可能性较大，可以作为野外调查的重点地区。气候变化会使白豆杉在浙江、湖南南部的最适生境破碎化从而影响白豆杉的分布。生境保护对白豆杉的保护起着关键作用。

外来入侵种紫茎泽兰竞争策略与扩散动态

紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng.）作为重要的外来入侵种之一，已严重破坏了入侵地生态系统的结构与功能，同时使当地农林业生产蒙受巨大的损失。因此，明确紫茎泽兰的竞争策略与扩散潜力，对制定合理的控制措施具有重要意义。 土壤氮素增加常常有助于外来种的入侵，那么降氮能否抵制入侵呢？向土壤中添加碳素，增强微生物对氮素的吸收，从而降低土壤中可被植物吸收的氮素是目前常用的降氮方法。为检验这一假说对入侵种紫茎泽兰的适用性，选取入侵种紫茎泽兰和本地种禾本科雀麦（Bromus japonicus）、菊科鱼眼草（Dichrocephala integrifolia），分别单栽或与紫茎泽兰混栽，向各植物组合中添加碳素（按1650克有机质/平方米计）或氮素（按30克氮素/平方米计），并设立对照进行盆栽实验。在碳素添加条件下，紫茎泽兰地上与地下生物量分别比对照降低了71.9% 和 74.9%，而本地种的生物量却没有受到显著影响。同时，碳素添加导致紫茎泽兰对本地种的竞争强度（RII）明显下降。氮素添加则减弱或逆转了上述碳素的作用。因此，向土壤中添加碳素有助于抵抗氮沉降对外来种入侵的促进作用，特别对抵御那些与氮素有亲和力的入侵种更为有效。在不同氮素条件下，紫茎泽兰对本地种竞争中，资源竞争强度均明显大于化感作用。尽管在紫茎泽兰发育早期化感作用较小，但是，碳素添加使紫茎泽兰可利用氮素减少，激发了化感作用在竞争中占有更大的比例，说明资源竞争与化感是相互结合、共同发挥作用的。 去叶作为模拟采食方法之一，至少可以通过两种方式影响植物竞争。一是去叶对目标种生长产生负面影响，二是邻种去叶有利于目标种生长，进而改变种间竞争关系。基于以上假定，对紫茎泽兰与相邻本地种分别单栽、同种合栽和异种混栽，进行去叶处理。结果恰与假定相悖：在整个生长季内，去叶增加目标株生物量的1.0 – 198.9%。对于入侵种而言，当邻居本地种去叶时，紫茎泽兰能完全弥补竞争产生的负面效应，即它与未去叶的单栽紫茎泽兰生长无显著差异;而紫茎泽兰去叶降低了相邻本地种的生长，加剧了原本由于竞争给对本地种带来的负面影响。因此，去叶效应与邻种的存在与否及邻种的类型均有关。在应用生物控制对目标株采食时，特别是在没有造成严重伤害或致死情况下，可以使本来具有竞争优势的入侵种变得更具强势。竞争与去叶之间存在复杂的相互作用，采食带来的间接效应可能比预想的更为复杂。因此，在生物控制措施实施之前，充分地估计生物控制的间接作用至关重要。 为检验反应—扩散模型（reaction–diffusion model）能否正确模拟紫茎泽兰小尺度扩散速率，本研究调查了四川攀枝花山区5个不同的生境的紫茎泽兰群落。对各样地内紫茎泽兰定位和年龄确定，基于克里金插值法做出其入侵格局的等年线图，通过等年线之间的垂直距离即可得到紫茎泽兰扩散速率的经验值。同时，计算内禀增长率和扩散系数，根据模型计算得到扩散速率的预测值。结果表明：紫茎泽兰扩散速率经验值明显小于模型预测值。因此，尽管反应—扩散模型已在大尺度扩散预测方面得到广泛的应用和验证，但在小尺度上，由于没有借助于复杂的生活史模型和分层模型，单凭反应—扩散模型不足以得到准确的预测。另外，在没有遭受干扰的生境中，可以发现紫茎泽兰扩散早期存在明显的时滞期。倘若这种时滞效应在入侵扩散中是频繁发生的，那么在判定物种是否具有入侵性时，很可能由于物种处于时滞期而被误认为非入侵种。 基于紫茎泽兰入侵至中国60年来所收集到的441已知分布记录和23个环境变量，采用GARP模型对其潜在分布范围做出了预测，并通过Kappa和ROC（receiver–operator characteristic）对预测结果进行检验。结果表明紫茎泽兰目前分布以云贵高原为主体，逐渐向四川盆地东部、山东半岛、东南沿海、台湾沿海以及海南岛等地扩散。冷季降水量、年极端低温和年均最高温对分布影响较大。RDA（Redundancy Analysis）分析结果显示温度和降水是限制紫茎泽兰扩散的重要因素。在过去的20年里，紫茎泽兰已经从温度较高、天气波动较小的亚热带气候逐渐向气候温凉、降水减少的高海拔地区扩散。紫茎泽兰可以适应相对较宽的温度和降水梯度，年均温度在10—22 ˚C，年降水量在800—2000 mm区间均有分布。本研究结果为发展早期预警工作、防止紫茎泽兰在中国进一步入侵提供了科学依据。