神农架地区米心水青冈林和锐齿槲栎林的格局与过程

本文对神农架地区广泛分布的米心水青冈林和锐齿槲栎林的种群和群落学特征、干扰历史、更新策略、生物量、生产量及元素循环特征进行了研究。得到如下结论： 1 米心水青冈林是神农架地区山地垂直分布的地带性植被类型，主要群落学特征为：（1）建群种明显，该区域主要有2种类型，即米心水青冈林和米心水青冈、锐齿槲栎林;（2）群落结构简单，但物种组成丰富，在6600m~2样地中出现高等植物（不含苔藓植物）77科150属271种，组成种类以蔷薇科、百合科、忍冬科、虎耳草科、樟科、杜鹃花科和壳斗科为主;（3）群落乔木层（占重要值的12％）和灌木层（占盖度的15％）中含有一定比例的常绿树种;（4）群落生活型以高位芽植物（70.89%）占绝对优势，其次为地面芽植物（15.50%）和地下芽植物(12.92%)。 2 米心水青冈是多主干的树种，萌枝现象普遍，但萌枝数量不同地点差异较大。通过萌枝产生的枝群体平均密度为257 ± 99.3n•hm~(-2)。枝群体的年龄结构表现为“幼龄个体数目较多型”和“中国年龄阶段数目较多型”，并且有较多的枝群体表现出一致的年龄结构。从整个群落米心水青冈的年龄结构来看，表现出发展型种群的特点。枝群体的分布格局为随机分布。9丛米心水青冈完整的年轮分析结果表明，它们萌枝的时间不是边疆的，而与森林的受干扰有关。根据83个圆盘和生长锥芯资料，米心水青冈在萌枝后成长为乔木层或林冠层的过程中，径向生长表现为5种模式。这是丛株内竞争的结果。萌枝在米心水青冈林的维持和发展过程中，具有重要的生态学作用。 3 锐齿槲栎林是神农架地区山地垂地分布的地带性植被类型，主要群落学特征为：（1）建群种明显，该区域主要有2种类型，即锐齿槲栎林和锐齿槲栎、米心水青冈林;（2）群落乔木层和灌木层中含有一定比例的常绿树种，和暖温带的落叶栎林有较大差异;（3）群落物种组成丰富，不仅具有典型的温带科属，还有典型亚热带分布的科属，组成种类主要以蔷薇科、百合科、忍冬科、虎耳草科、山茱萸科、杜鹃花科、壳斗科和樟科;（4）生活型以高位芽植物（66.32%）占绝对优势，其次为地面芽（23.51%）和地下芽（9.47%）植物。 4 通过样地调查、树干解析及直径分析法，对米心水青冈林和锐齿槲栎林受压和释压历史及更新策略进行了研究。米心水青冈直径生长表现为5种模式。而锐齿槲栎只表现为2种模式。85.9 ± 6.9%的米心水青冈有过受压过程，平均受压2.1 ± 0.8次，平均受压时间为47 ± 24.1a，最长受压时间73a，平均释压次数为1.6 ± 0.7次，平均释压时间为23 ± 21.5a，而60.83%的锐齿槲栎都均有1次受压。平均受压时间为19 ± 14a，受压后没有表现出释压过程。结合高生长和径向生长，认为米心水青冈是耐阴树种，它的更新策略是在林下形成苗性萌枝，在有林窗形成时释压生长进入乔木层;而锐齿槲栎是不耐阴树种，它的更新策略是通过产生大量种子，当有大的林窗时，幼苗在林窗内生长逐步进入乔木层。 5 神农架地区102-130a成熟米心水青冈林的生物量在251.31-358.63T•hm~(-2)之间，平均为288.70 ± 48.30T•~(-2)，20-60a锐齿槲栎林群落生物量在134.85-301.20T•hm~(-2)，平均为231.60 ± 78.10T•hm~(-2)。虽然米心水青冈林和锐齿槲栎林灌木层草本层及藤本植物组成很丰富，但二种类型森林生物量的95％以上集中在乔木层。乔木层生物量主要集中在少数优势种中。在米心水青冈林生物量从大到小的序列中，前5种植物分别占乔木层总生物量58.67%-96.37%不等，同样锐齿槲栎林前5种植物占群落生物量的68.13%-95.26%。常绿植物占乔木层生物量的比例变化较大，米心水青冈林中占2.85-18.70%，锐齿槲栎林中一般常绿植物占0.8-9.98%，只有1个锐齿槲栎林样地常绿植物（主要是粉白杜鹃）占乔木层生物量的44.04%。米心水青冈林生物量根冠比为0.27 ± 0.05，锐齿槲栎林为0.21 ± 0.06。神农架地区米心水青冈林的生物量，在成熟的欧洲水青冈林及日本的水青冈林生物量范围之内，而锐齿槲栎林生物量远远大于我国温带落叶栎林的生物量。 6 神农架地区102-130a米心水青冈林生产量范围在1857-2786g•m~(-2)•a~(-1)，平均为2330 ± 397 g•m~(-2)•a~(-1)。20-60a锐齿槲栎林的生产量范围在1319-2521 g•m~(-2)•a~(-1)，平均为1930 ± 498 g•m~(-2)•a~(-1)。米心水青冈林和锐齿槲栎林乔木层生产量占群落总生产量的95％以上，乔木层各器官生产量大小顺序为叶> 树干> 枝和根，其中叶生产量占乔木层的一半以上，达53.87 ± 2.72%（米心水青冈林）和57.31 ± 6.23%（锐齿槲栎林）。在乔木层生产量从大到小的序列中，前5种植物平均占乔木层总生产量的81.03 ± 13.94%（米心水青冈林，范围在62.75%-92.66%）和84.23 ± 9.68%（锐齿槲栎林，范围在68.54-95.11%）。米心水青冈林和锐齿槲栎林群落地下部分生产量占总生产量的比例分别为11.29 ± 1.02%和9.22 ± 2.72。和我国其它地区地带性植被类型相比。米心水青冈林和锐齿槲栎生产量是较高的，和亚热带绿阔叶林生产量接近，但在器官分配上两者差异较大。 7 米心水青冈林和锐齿槲栎林土壤均呈酸性。其中锐齿槲栎林地土壤酸性更强。土壤元素特征表现为Al>C>K>Mg>Ca>N>S、P的特点，富铝化作用明显。8种元素在群落优势植物不同部位含量差异较大，N、P、K、Ca、Mg基本上是以叶片含量最高，树干或根中最低。仅从叶片来看，元素特征表现为C>Ca、N>K>Mg>S>P、Al。优势植物的C/N和C/P显著高于暖温带落叶阔叶林优势植物。8种元素在米心水青冈林和锐齿槲栎林中积累量分别为147.09 ± 25.60和116.00 ± 37.63 Mg hm~(-2)a~(-1)，其中97％以上积累在群落乔木层。两种森林类型各元素的积累量都表现为C>Ca, N> K> Mg> P> S> Al的特点。米心水青风林和锐齿槲栎林8种元素的年存留量分别为6263 ± 90.8和5946 ±246 kg hm~(-2)a~(-1),其中N、P、K、Ca、Mg 5种主要营养元素的存留量分别为179.7 ± 18.2和169.4 ± 23.5kg hm~(-2) a~(-1)。两种森林类型各元素的存留量都表现为C> N> Ca> K> Mg> S> P> Al。

神农架的植被及其1：200，200植被图的编制

神农架位于湖北省西部，长江以北、汉水以南的广阔地带，属北亚热带向暖温带的过渡区域。本文依据该地区所处地理位置的植被分布规律等资料，绘制了1：20万的植被复原图。并在此基础上，运用ERDAS imagine 8.4和Maplnfoprofessional 6.0软件，分别对神农架地区的TM影像（5、4、3波段）进行监督分类及目视解译，同时结合野外的样方调查，绘制了神农架地区1：20万的植被类型图，并建立了相应的属性数据库。最后，根据野外的GPS定位点对制图精度进行了Kappa检验。 制图结果表明，制图区总面积3476.67 km2，共计504个斑块。据统计，林地面积2607.45 km2，森林覆盖率75%;山地灌丛及亚高山灌丛总面积358.62 km2，占总面积的10.3%：草甸面积156.84 km2，占4.51%。自然植被划分为10个植被型，46个群系，以及农田（包括居民点）和茶园两种农业土地利用类型。其中针叶、落叶阔叶混交林面积最大（6个群系），约908 km2，占总面积的26.12%;其它依次为落叶阔叶林（1 1个群系），针叶林（4个群系），常绿阔叶林（3个群系），山地灌丛（5个群系），常绿阔叶、落叶阔叶混交林（3个群系），亚高山灌丛(6个群系)，草甸（4个群系）以及亚高山针叶林（3个群系）等。另外，两种农业土地利用类型面积共计430 kn12，占总面积的12.37%。 植被类型图与复原图叠加分析表明：①常绿阔叶林的理论分布区域，由常绿阔叶林，常绿、落叶阔叶混交林等7种植被型以及农田（含居民点）等土地利用类型共同组成。因处低海拔区域，人口集中，所以农田（含居民点）分布最广，所占面积最大，占到该区域面积的35.28%;加上长期的人为干扰，常绿阔叶林面积缩小至48.76 krr12，占到该区域面积的13.93%;②常绿、落叶阔叶混交林的理论分布区域内，因干扰后落叶阔叶林恢复较快，逐渐占据优势。另外，该区域海拔较低，人类活动也较频繁，农田（含居民点）面积仍有相当的比例;③针阔混交林理论分布区海拔位置高，人为活动影响少，原地带性植被保存较好，分布面积最大;其余部分为落阔林等7种植被型共同组成。④针叶林理论分布区域应是以巴山冷杉林为单优种的亚高山针叶林带，但因历史上的皆伐及火烧等原因，现面积仅有17 kfr12，占该区域的19.8%，其余则为亚高山灌丛及亚高山草甸所替代。

神农架植被及其生物多样性与垂直分布格局-兼论中国中、北亚热带植被带的划分

本文主要通过样线法和样方法相结合，进行了大量的群落学调查和分析，分别从植物区系、物种多样性的垂直分布格局和森林群落类型三个方面分析了神农架植被的基本特征及其物种多样性，结果表明： 1．神农架地区具有很高的物种丰富度，有高等植物3，479种，隶属于1，010属，202科。 其中，蕨类植物305种，80属，32科;种子植物3，174种，930属，170科，其中裸子植物32种，19属，6科，被子植物3，142种，911属，164科;单子叶植物501种，175属，21科，双子叶植物2，641种，736属，143科。植物区系属的分布区类型中北温带分布型最多，其次为东亚分布、泛热带分布、东亚北美间断分布、旧世界温带分布以及热带亚洲分布。中国特有成分占5.65%，较全国的8.12%低。温热比(温带分布型(8-11)属数与热带分布型(2-7)属数的比值）为1.200，比全国(0.385)高。 调查样方中共出现高等植物784种，隶属于454属，144科，其中蕨类植物41种，32属，16科;种子植物743种，422属，128科，其中裸子植物20种，14属，5科，被子植物723种，408属，123科;单子叶植物86种，58属，11科，双子叶植物637种，350属，112科。属的分布区类型中北温带分布型最多，其次为东亚分布、泛热带分布、东亚北美间断分布、旧世界温带分布以及热带亚洲分布。温热比为1.52，草本层>乔木层>灌木层分别为2.18、1.76和1.14。 2．神农架植被类型多样，具有常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、针阔混交林、亚高山针叶林、硬叶常绿阔叶林和亚高山灌丛草甸等自然植被类型。本文，依据乔木物种的重要值将神农架地区的森林植被划分出了69个类型。用Twinspan将调查的森林群落划分为32组，能基本上反映群落间相似的关系。 3．神农架地区具有完整的植被垂直带谱：海拔900 (1300) m以下为常绿阔叶林带;海拔900 (1300) m～1500 (1800)ⅡI为常绿落叶阔叶混交林带;海拔1500 (1800) m-2000 (2200)m为落叶阔叶林带;海拔2000 (2200) m～2400 (2600)m为针阔混交林带：海拔2400 (2600)m以上为亚高山针叶林带。神农架地区植被的垂直带的分化从总体上比较显著，但由于小生境的异质性和人为干扰，垂直带谱又具有一定的模糊性和次生性。南北坡具有一定的差异，但不十分明显，也说明神农架植被的过渡性。 4．神农架物种多样性的垂直分布格局。神农架的物种多样性与海拔的关系，类似于“中间膨胀”规律(mid-altitude bulge)，在中低海拔处生物多样性最高。通过二次多项式回归拟合，得到如下拟合曲线： 1)海拔与总体物种数：y= _14.445x2+ 34.74lx+42.07，Xd=1.203km; 2)海拔与乔木层物种数：y=-6.9707x2+ 21.334x+0.2004，Xdrl.530km; 3)海拔与灌木层物种数：y=-6.1599x2+ 9.9747x+30.991，Xd=0.8 lOkm: 4)海拔与草本层物种数：y= _3.9907x2+ 10.455x+15.35，Xd-1.308km; 5）海拔与乔木层Shannon-Wiener指数：y=_0.3337x2+ 0.9877x+0.2537，Xd' 1.480km; 6)海拔与灌木层Shannon-Wiener指数：y=-0.1938xz+ 0.422lx+1.2103，Xd=1.089km： 7)海拔与草本层Shannon-Wiener指数：y=_0.1072x2+ 0.294lx+0.9954，Xd=1.372km; x为海拔( km)，y为各物种多样性指标，Xd为物种多样性的最大时的海拔。 从这些拟合曲线中可以看出：总体物种多样性在海拔1200m左右的常绿落叶阔叶混交林带最高：乔木层物种多样性在海拔1500m左右的常绿落叶阔叶混交林带与落叶阔叶林的过渡带最高;灌木层物种多样性在海拔800-llOOm左右的常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林带的过渡带最高;草本层物种多样性在海拔1300-1400m左右的常绿落叶阔叶混交林带最高。 但物种多样性随海拔变化有许多的起伏和波动。这些波动有些反映了群落的垂直带谱随海拔梯度变化的特点，在垂直带谱的过渡区物种多样性往往较高;有些波动反映了一些特殊的生境，有些反映了人为活动的影响，造成了神农架植被的次生性。因此，影响神农架物种多样性垂直分布的因素有：植被本身的性质和特点、过渡带的特点、生境的异质性和人为活动。 5．神农架植被水平地带性的过渡性。海拔1300m以下的植物属的分布区类型的温热比南坡总是比北坡小，而且相差十分显著，反映了神农架作为植被分界线的价值。神农架南坡的基带植被是常绿阔叶林，因此南坡属于中亚热带。北坡的基带植被，虽然也有常绿树种的零星分布，甚至有小块的常绿阔叶林，完全由于小生境所至，分布的主要类型是常绿落叶阔叶混交林，应属于北亚热带。因此，神农架是中、北亚热带重要的过渡地带。神农架地区中北亚热带的具体分界线宜按照分长江干流和汉水的水岭来划界，即猴子石、大窝坑、神农架、神农顶、老君山一线，南坡属于中亚热带，北坡属于北亚热带。 总之，神农架处于我国中、北亚热带的过渡带，具有过渡带的性质，具有很高的物种多样性，拥有完整的植被垂直带谱，具有多种多样的植物群落及其组成的生态系统。而且，具有我国许多特有植物和珍稀濒危保护植物和许多资源植物。因此，神农架植被在我国植被体系中具有重要的地位，是我国生物多样性最丰富的地区之一，是生物多样性保护的关键地区，也应是生物多样性研究的热点地区。 另外，调查分析了黄山和万朝山植被及其物种多样性与垂直分布格局，结果表明： 6．黄山样方中共出现高等植物259种，隶属于263属，110科，其中蕨类植物14种，II属，8科，种子植物345种，152属，105科，其中裸子植物9种，8属，6科，被子植物336种，144属，99科，其中单子叶植物37种，27属，6科，双子叶植物299种，117属，90科。属的分布区类型中北温带分布最多，其次为东亚分布和泛热带分布，再次为东亚北美间断分布、热带亚洲分布以及旧世界温带分布，与神农架和万朝山也较相似，但热带分布的属更多一些。温热比为1.1875，灌木层>草本层>乔木层，分别为1.3818、1.2609和1.2143。 黄山的森林植被类型有针叶林、常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔混交林、落叶阔叶林和竹林。Twinspan将调查的森林群落划分为22组，反映群落间相似的关系，比较清楚和适用。依据乔木物种的重要值将森林植被划分出了34个类型。黄山物种多样性的与海拔的关系不十分明显。黄山植被的垂直带谱不是十分明显，将其垂直带谱划分为：海拔1300m(1500m)以下为常绿阔叶林带;海拔1300m(1500m)-1500m(1600m)常绿落叶阔叶混交林 带;1500m(1600m)以上为落叶阔叶林、黄山松林、山地灌木草丛带。垂直带谱在不同坡向上有差别，东、南、西坡的相似性较大，而北坡与其差别较大。 7．万朝山样方中共出现高等植物490种，隶属于339属，124科，其中蕨类植物21种，18属，11科，种子植物469种，321属，113科，其中裸子植物9种，7属，4科，被子植物460种，314属，109科，其中单子叶植物47种，37属，11科，双子叶植物413种，277属，98科。植物属的分布区类型中，北温带分布所占最多，其次为泛热带分布、东亚分布、东亚北美间断分布、旧世界温带分布以及热带亚洲分布，。温热比为1.3366，草本层>乔木层>灌木层，分别为1.5429、1.4063和1.0645。 万朝山的植被类型包括针叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和常绿落时阔叶混交林，但没有典型的常绿阔叶林。依据乔木物种的重要值将森林植被划分出了20个类型。万朝山物种多样性与海拔的关系则不十分明显。万朝山的人为干扰比较强，植被的次生性很大，南、北坡物种多样性随海拔升高的起伏较大。

神农架锐齿槲栎种群更新及区域生物多样性保护对策

摘要 神农架有着丰富的生物多样性和相对完整的森林生态系统，锐齿槲栎（Quercus aliena var. acuteserrata）是该地区落叶阔叶林重要的建群种之一，是其山地植被垂直带上的一个重要类型，对维持生态系统的稳定和水土保持具有重要意义。本论文主要研究了影响锐齿槲栎种群更新的一些重要因素以及探讨了神农架地区生物多样性的保护对策。 锐齿槲栎种子雨时空分布格局的研究结果表明：不同样地间种子雨的密度差别很大。树木的不同空间方位及种子的不同性状（被昆虫侵害、未发育成熟和有活力）在种子雨密度上的差异都极其显著。但在所研究的距离范围内（2－6m），与母株的距离对种子雨的密度影响不明显。相关性分析显示，样地中的种子雨空间分布与幼苗分布没有直接关系。实验中还发现，被昆虫侵害的种子较早下落，种子雨与落叶时间的不同步性有利于锐齿槲栎幼苗的建成。锐齿槲栎种群的结实存在明显的大小年现象，其结实周期约为2年。 动物对种子的散布与传播是影响锐齿槲栎种群更新的重要因素。在研究小型啮齿目动物对锐齿槲栎种子传播影响的实验中，用样方内布置铁夹的方法共捕获8种小型啮齿目动物，隶属3科、4属。实验结果还证明，不同林型和不同时间段（种子下落高峰期和种子基本落完时期）内小型啮齿目动物的捕食活动规律不同，林下灌木层类型对动物取食橡子和搬运距离也有一定的影响。 光对锐齿槲栎幼苗更新影响的研究结果表明，锐齿槲栎在林窗及林下都有大量的幼苗，而其幼树却很少。坡向对锐齿槲栎种群的更新有重要影响，光照好的东南坡上的更新情况明显比光照较少的西北坡好。光照梯度处理实验证明，光照强度影响锐齿槲栎幼苗的资源分配方式和比例，一定的遮荫环境更有利于锐齿槲栎幼苗的生长。 米心水青冈林（Fagus engleriana）和锐齿槲栎林在神农架地区广泛分布,两者分布的海拔范围比较相近,并形成一定面积的混交林。通过典型样地调查以及对苗木光合作用与资源分配的研究，结果表明：这两个树种具有不同的光利用策略，米心水青冈比较耐荫，林下更新较好，而锐齿槲栎林下更新不良，在光照较好的林窗下及次生裸地上更易更新。 神农架保护区是我国建立较早的以保护森林生态系统为主的自然保护区，是是联合国人与生物圈的保护地区之一，具有重要的生态价值和科研价值。保护区的建立对该地区的生物多样性保护发挥了重要的作用，但仍然面临着种种威胁。通过对神农架自然保护区当地社区的基本情况进行实地调查，分析结果表明，当地社区经济发展与生物多样性保护的矛盾比较突出，人类活动的干扰使景观破碎化呈增加趋势，整个生态系统比较脆弱。针对以上种种问题，建议加快制定有关保护区管理的法律;建立国家生态效益的补偿机制;推动实施社区共管;加强科研与区域生物多样性保护网络的协作;发展特色经济;加强能力建设，促进当地社区社会经济的全面发展。

濒危植物秦岭冷杉的种实特性和幼苗适应性

　　秦岭冷杉(Abies chensiensis)是松科冷杉属常绿乔木，我国国家二级濒危植物，主要分布在我国的秦岭。迄今为止，国内外有关秦岭冷杉的研究鲜有报道。本文研究了核心分布区和边缘区秦岭冷杉的结实特性、球果和种子的形态变异、种子萌发特性及幼苗的最初生长和适应状况，并通过与同属非濒危物种巴山冷杉相关特性的比较研究，初步探讨了秦岭冷杉的繁殖生物生态学特性, 为全面揭示秦岭冷杉濒危机制奠定基础。 　　与冷杉属其他种相比，核心区秦岭冷杉种子较大，出种量也较高，但空粒率很高，达到88%以上;边缘分布区的空粒率更达到95%以上，反映出极高的败育率。秦岭地区秦岭冷杉结实量和结实率随海拔高度升高而减少;同时，两个海拔高度的对比表明，低海拔秦岭冷杉具有较大的球果和种子，饱满度高。表明在其垂直分布范围内，低海拔地段更适合秦岭冷杉的生长和发育。 　　核心区（即秦岭地区）的秦岭冷杉球果和种子的绝大部分指标均值显著大于边缘区（即神农架地区）。相同海拔条件下，秦岭冷杉绝大部分球果和种子形态指标在地区间、地区内种群间、种群内部均有显著差异，约85%的变异来自地区内个体间和个体内，说明秦岭冷杉的球果和种子形态特征变化受遗传控制更显著。人工林与天然林相比，大部分人工林球果和种子指标均值和变异幅度大于天然林，表明通过人为经营可以改善秦岭冷杉的一些生殖性状。 　　秦岭冷杉具有浅休眠，除经典的冷层积方法可以打破休眠外，适当的物理、化学方法处理，如流动水冲洗、适宜浓度硝酸钾、赤霉酸浸种也可以起到相似的作用。各种促进萌发的方法所得到的最大萌发率间没有显著差异。核心区种子萌发率显著高于边缘区;此外，核心区种子在萌发速度和进程上也要显著高于边缘区，这也表明核心区秦岭冷杉活力更高。同样，由于巴山冷杉较高的饱满度，同等条件下，巴山冷杉种子萌发率约三倍于秦岭冷杉种子。 　　野外幼苗的适应性研究主要通过播种后观测出苗率及幼苗在各种环境条件下的存活率、生长状况来进行。通过一年的观测发现，秦岭冷杉野外种子出苗率平均只有16.9%，一年后幼苗死亡率高于50%。 林窗中、土壤覆盖厚度2~3cm的苗床中种子出苗率最高;较深土壤厚度出苗率低说明秦岭冷杉土壤种子库对更新贡献较小。层积30天种子出苗率高于未处理的种子，但对生长率没有影响。林外苗床中幼苗生长率较高。矿质土壤基质上幼苗生长率明显高于林地中。

神农架巴山冷杉林种群生态学研究

巴山冷杉（Abies fargesii）是松科冷杉属常绿乔木，是秦巴山地森林的重要树种之一，为我国特有的重要用材树种和经济林树种。近年来，由于乱砍滥伐、采育失调等人为干扰的影响，许多地区的巴山冷杉群落处于消退状态，原始林日趋减少。神农架地区是巴山冷杉天然分布区的东界，这里分布着大片巴山冷杉纯林，对这一地区巴山冷杉的种群生态学的专门性研究较少。本研究包括三方面的内容：1.神农架地区巴山冷杉林的物种组成与群落结构;2.巴山冷杉林的种群结构与动态;3.巴山冷杉群落主要树种的分布格局，旨在为巴山冷杉林的培育及天然林的保护提供理论依据。 神农架巴山冷杉林具有典型的温带常绿针叶林性质，巴山冷杉在群落中占绝对优势，红桦、粉红杜鹃为乔木层次优种。群落物种组成丰富，1公顷样地内共有维管束植物34科63属74种，以温带性分布占优势，群落中以中小型革质、单叶的常绿高位芽植物占多数。群落成层现象明显，结构不很复杂，在垂直方向上可划分为乔木层、灌木层、草本层和苔藓层，乔木层没有明显的亚层，灌木层不太发达，草本层以菊科植物为主，林下苔藓层发达。 巴山冷杉种群为进展型种群，幼苗储备丰富，但幼树缺失，属林窗更新方式。高度结构基本呈倒金字塔形，植株个体数随冠幅级的递增呈倒“J”形分布，冠幅小于20m2的植株占87.4％，其中5m2以下最多（30.8％）。冠幅与胸径的关系比与树高更密切，冠幅与胸径的回归方程为y＝2.7118e0.0308x，R2＝0.520。 定量研究了0-40m尺度上巴山冷杉、红桦和粉红杜鹃种群的空间格局。结果表明，巴山冷杉种群在0-16m尺度上表现为聚集分布，16-40m尺度上表现为随机分布;各年龄阶段的分布格局也有所不同，幼年种群为强烈的聚集分布，随着巴山冷杉的生长，聚集强度降低，逐渐扩散为随机分布。红桦种群在0-2ｍ、11-18ｍ以及20-21ｍ的尺度上表现为聚集分布，在其余尺度上为随机分布;a2、a3级的个体在0-4m的小尺度上均为聚集分布，尺度大于4ｍ时全部表现为随机分布。粉红杜鹃为聚集分布，且受研究尺度与年龄大小的影响不大，表现出对高竞争环境的适应性特征。

神农架巴山冷杉种子雨及种实特性研究

巴山冷杉主要分布于秦巴山地，是湖北神农架地区暗针叶林的建群种，构成了当地的优势群落，对神农架地区的植被景观具有决定意义。研究巴山冷杉的结实特性，种子雨时空格局，种子萌发能力和活力劣变过程，有利于进一步认识和分析这一物种的生活史特征，群落组成结构和更新动态。对这一重要物种的合理保护和有效利用具有促进作用。 在湖北神农架自然保护区选择巴山冷杉－箭竹、巴山冷杉－茵芋和巴山冷杉－陕甘花楸群落设置样地，通过布设种子收集器结合室内实验分析，对巴山冷杉种子雨的时空格局进行研究。待巴山冷杉球果成熟时，人工采集球果和种子，测量和比较巴山冷杉的结实特征，利用发芽实验研究巴山冷杉的萌发特性，并通过人工加速老化实验探讨巴山冷杉种子的劣变过程。 巴山冷杉种子雨始于10月初，持续超过2个月，不同类型的巴山冷杉种群表现出不同的种子雨时空格局。巴山冷杉－箭竹群落中巴山冷杉种子雨平均强度167.93±111.14粒/m2，有活力种子比例占22.31%，落种高峰期集中于10月27日到11月2日间，种子雨在种群中呈现聚集分布。巴山冷杉－茵芋群落种子雨强度在三个样地中最小，只有16.41±14.41粒/m2，有活力种子仅占3.05%。巴山冷杉－陕甘花楸群落，种子雨落种高峰为10月15日至10月21日，林冠内种子雨数量占到了收集总数的87.95%。扩散的种子数量与离开中心母树的距离间的关系近似正态分布。 对巴山冷杉的结实特性的分析结果表明，巴山冷杉球果近圆柱形，球果平均长5.37±0.75cm;平均宽3.01±0.32cm;重量介于5.9g～41.3g。巴山冷杉种子长1.08～8.68mm，种子宽1.16～6.42mm，种子厚0.66～3.48mm，种子千粒重7.30g。球果单果出种量在不同种群的频数分布格局不同，巴山冷杉球果和种子的各项指标在种群间和种群内存在显著差异。球果大小、出种量及单粒种子的质量间存在着极显著的正相关关系。此外，种子生活力水平在母树间差异较大，不同母树的种子发芽率和发芽势不等且随时间的萌发进程也不相同，相同种源的巴山冷杉种子在不同的培养条件下萌发能力不同，室温条件下具有最高的发芽率但在25℃，8h光照，恒温培养时的萌发最为整齐。 高温高湿条件能够加速巴山冷杉种子的老化进程，使巴山冷杉种子的含水量发生变化，种子的活力水平随着老化时间的延长而降低，40℃，100% 相对湿度处理6天后种子基本丧失活力。

神农架巴山冷杉天然林凋落物特性的研究

神农架地区的巴山冷杉（Abies fargesii）林是秦巴山地重要的森林生态系统类型，长期以来其在水土保持、水源涵养、林产品供给等方面的生态服务功能受到了广泛的重视，近年来该类森林的生物地球化学循环正成为关注的热点。本文以神农架巴山冷杉天然林为研究对象，从其凋落物的数量、养分、能量3个方面入手，着重研究1)凋落物组成及其凋落量的月变化模式;2)凋落物养分含量及养分年归还量的特征;3）凋落物的能流量及其月变化模式。研究表明： 巴山冷杉天然林的年凋落量为5702.99kg.hm-2，处于亚热带森林年凋落量的范围内;巴山冷杉林的凋落物组成比较丰富，主要有落叶、落枝、球花、球果和其它五部分，其中以落叶为多，占总凋落量的46.00%;凋落量的月变化模式呈双峰型，分别在2006年10-11月和2007年4-5月达到峰值。 巴山冷杉林凋落物养分含量的大小顺序为：N＞K＞Ca＞P＞Mg;N、P、K、Ca、Mg的年归还量分别为：39.1063 kg.hm-2、4.5346 kg.hm-2、13.4367 kg.hm-2、5.4965 kg.hm-2、0.0911 kg.hm-2，以N的年归还量最多;就凋落物各组分的养分年归还量而言，落叶的养分归还量远远大于其余组分的养分归还量，占总归还量的52.65%。因此，不论凋落量还是养分归还量，巴山冷杉林凋落物中的落叶都占有绝对的优势。 在巴山冷杉林凋落物各组分中，干重热值介于20.60 KJ/g 至22.70 KJ/g之间，灰分浓度介于1.38%至5.94%之间，去灰分热值介于21.34 KJ/g至23.55KJ/g之间，充分表明了灰分对热值的影响。在各组分中，无论是干重热值还是去灰分热值，均以落叶的热值最高。从整年来看，落叶的热值在2006年10－11月和2007年6－7月较高。巴山冷杉林通过凋落物的年能流量为 12500.96 KJ.m-2，以落叶能流量最大，占总能流量的47.72%。通过计算凋落物的能流量占太阳有效辐射的百分数可以得出太阳辐射进入凋落物的转化效率，巴山冷杉林凋落物的能量转化效率为0.61%，这在亚热带和热带森林类型中属于中等水平。

Microsatellite polymorphisms of Sichuan golden monkeys

Previous study using protein electrophoresis shows no polymorphism in 44 nuclear loci of Sichuan golden monkey (Rhinopithecus roxellana), which limits our understandings of its population genetic patterns in the nuclear genome. In order to obtain sufficient information, we scanned 14 microsatellite loci in a sample of 32 individuals from its three major habitats (Minshan, Qinling and Shennongiia). A considerable amount of polymorphisms were detected. The average heterozygosities in the local populations were all above 0.5. The differentiations among local populations were significant. There was evidence of geneflow among subpopullations, but geneflow between Qinling and Shennongjia local populations was the weakest. Minshan and Qinling populations might have gone through recent bottlenecks. The estimation of the ratio of the effective population sizes among local populations was close to that from census sizes. Comparisons to available mitochondria data suggested that R. roxellana's social structures played an important role in shaping its population genetic patterns. Our study showed that the polymorphism level of R. roxellana was no higher than other endangered species; therefore, measures should be taken to preserve genetic diversity of this species.

隆肛蛙属Feirana种群的系统学与动物地理学研究

对隆肛蛙属的物种构成进行了订正，建立新属肛刺蛙属Yerana gen. nov.；订正后的隆肛蛙属现仅隶2种， 即隆肛蛙F. quadrana和太行隆肛蛙F. taihangnicus。运用形态学分析探讨了隆肛蛙属物种及种群的形态差异和分类关系，通过分子系统学研究探讨了隆肛蛙属物种及种群的分类和系统发育关系，运用动物地理学方法结合系统发育关系探讨了隆肛蛙属种群的地理分布格局成因与历史过程。主要结果和推论如下： 1．隆肛蛙属物种构成的订正及一新属建立 建立新属肛刺蛙属，将隆肛蛙属中的原叶氏隆肛蛙F. yei归隶新属肛刺蛙属并更名为叶氏肛刺蛙Y. yei，，新属建立的主要依据为：（1）雄性肛部隆起，肛孔下方有两个布满黑刺的大的白色球形隆起，具单咽下内声囊， 第一指具婚刺；（2）形态量度分析表明叶氏肛刺蛙与隆肛蛙和太行隆肛蛙的形态差异远大于后两者之间的差异；（3）叶氏肛刺蛙的分布区与隆肛蛙和太行隆肛蛙的分布区距离较远且呈隔离状态；（4）分子系统学研究资料（Jiang et al.,2005）证明叶氏肛刺蛙与隆肛蛙和太行隆肛蛙非单系发生；叶氏肛刺蛙在第二支中位于基部。因此，隆肛蛙属现仅隶2种，即隆肛蛙和太行隆肛蛙。 2．隆肛蛙属种群形态学研究 对隆肛蛙属中隆肛蛙和太行隆肛蛙的15个地理种群565只标本的28项形态性状进行了测量，运用典型判别分析法对其分析的结果表明：（1）太行隆肛蛙与隆肛蛙形态差异明显，支持其为不同的物种；（2）原隆肛蛙河南伏牛山种群和山西中条山种群应为太行隆肛蛙的地理种群；（3）隆肛蛙不同地理种群之间形态差异明显，其中四川安县种群、陕西周至种群和湖北利川种群与模式产地重庆巫山种群的差异可能达到了亚种或亚种以上分化水平。对隆肛蛙属量度分析的15个种群进行定性形态分析表明其分为三种形态型，对应隆肛蛙、过渡型和太行隆肛蛙，其变异特征主要为内跗褶、雄性肛部隆起及疣粒分布、第五趾外侧缘膜等，这与量度分析结果相似。 3．隆肛蛙属种群分子系统学研究 测定隆肛蛙属Feirana的2种19种群的线粒体12S rRNA和16S rRNA基因片段、ND2基因的DNA序列，比对后共计1953bps。（1）遗传多样性与距离分析：结果表明，隆肛蛙属种群具很高的遗传多样性，19个种群样品表现出19种单倍型（遗传多样性指数Hd＝1.0）； ND2基因的进化信息含量远高于12SrRNA和16SrRNA。隆肛蛙属2种群组内的种群间的遗传距离远小于两种群组间的距离，种群在不同基因上的遗传距离表现的关系与对应的系统树一致。（2）系统发育关系分析：结果表明，不同基因片断基于不同方法构建的隆肛蛙属种群系统发育树结构基本一致，基本表明隆肛蛙属种群为单系发生；它们在系统树中分为两大支，分别对应于隆肛蛙和太行隆肛蛙；支持中条山种群（沁水、历山和济源种群）和伏牛山种群（栾川和内乡种群）为太行隆肛蛙的地理种群，而原隆肛蛙秦岭中东段的部分种群（柞水、宁陕、长安大坝沟种群）也应为太行隆肛蛙的地理种群。（3）亚种分化分析：根据遗传距离分析和系统发育关系分析结果，并考虑形态上的差异情况以及地理分布信息，隆肛蛙所隶种群组可分为2亚种，即隆肛蛙指名亚种F. quadrana quadrana包括四川盆地东缘大巴山东段-巫山-武陵山北麓种群和秦岭中段（周至板房子和长安广货街）种群，他们在系统关系树上聚为一支；安县亚种F. quadrana anxianensis包括四川盆地西缘岷山东麓-龙门山-大巴山和秦岭西段的种群（安县、青川、文县、南江和凤县种群），他们在系统关系树上聚为一支。太行隆肛蛙所隶种群组也可分为2亚种，即太行隆肛蛙指名亚种F. taihangnicus taihangnicus包括中条山的种群（沁水、历山和济源种群）和中东秦岭的部分种群（柞水、长安大坝沟和宁陕种群），他们在系统关系树上聚为一支；太行隆肛蛙伏牛亚种F. taihangnicus funiuensis，为伏牛山地区的种群（栾川和内乡种群），他们在系统关系树上聚为一支。 4．隆肛蛙属种群动物地理学研究 隆肛蛙属19种群的分歧年代分析： 以长江巫山段和黄河三门峡段的形成历史时期为参考点，根据已测隆肛蛙属19种群及其外群包括N. pleski、P. yunnanesis、P. robertingeri、F. limnocharis的1953bps DNA序列构建分子钟，获得各支系的分歧年代。结果表明：①棘蛙族在70Ma左右开始其独立演化历程，这与Roelants et al.（2004）的分析结果～60±15Ma左右开始分化基本一致，后者印证了本文的分子钟。②隆肛蛙属的起始分化年代较早，隆肛蛙和太行隆肛蛙两种群组的最近祖先种群大概在46Ma～50Ma左右；隆肛蛙和太行隆肛蛙种群组内的种群分化年代相对两种群组间晚得多， 隆肛蛙种群组内两亚种分化起始年代约为10Ma左右，而太行隆肛蛙种群组内两亚种分化起始年代约为6Ma。 隆肛蛙属种群分布格局形成过程分析： ①隆肛蛙属的系统关系与地理分布格局密切相关，大部分系统分支分级与地理距离成正比；②隆肛蛙属最近祖先种群的分化中心可能位于秦岭中部地区， 隆肛蛙属的种群分布格局的形成表现为隔离分化与扩散相结合的机制，由隔离分化产生的隆肛蛙祖先种群主要从秦岭中部向西南方向扩散，后隔离分化为两亚种；太行隆肛蛙祖先种群向东北方向扩散也分化为两亚种。 隆肛蛙属种群分布区域地质历史的探讨：本文所建分子钟和种群分化方式印证了该区域的几次主要地质事件，包括岷山-龙门山-西秦岭等地区的快速差异隆起、第四纪冰期等。 The specific composition of the genus Feirana should be revised. A new genus Yerana gen. nov.（Ranidae：Dicroglossinae）was established based on morphological data-set and molecular phylogeny, as a result, only two species F. quadrana and F. taihangnicus are classified into Feirana now. Morphological differences and taxonomy of populations of Feirana were investigated based on morphological and morphometric data; phylogenetic relationships and taxonomy of populations of Feirana were elucidated using molecular data, and then the proceeding of the distribution pattern of populations of Feirana were discussed. The main results and conclusions and proposals were presented as following: 1. Revising of the specific composition of the genus Feirana and establishment of a new genus The new genus Yerana, only containing the type species Y. yei, was established based on the following evidences: (1) In adult male, distinct up-heaved circular vesicle presents around the anal, and under anal there are two white balls on which black spines exist, black horny spines scatter on the upper side of first finger, and internal single subgular vocal sac presents; (2) there is obvious morphometric differences between Yerana and Feirana; (3) Yerana is distributed far from Feirana; (4) evidences of molecular phylogeny（Jiang et al.,2005）suggested that Yerana take a special phylogenetic clade which is different from other genus included in the tribe Paini. As a result, there are only two species in Feirana, i.e., F. quadrana and F. taihangnicus. 2. Morphological research of populations of Feirana Twenty-eight characters of 565 individuals of 15 populations of the genus Feirana were measured, the results of Canonical Discriminant analysis of the morphometric data-set indicated that: (1) there are very prominent differences between the two species F. quadrana and F. taihangnicus. The validity of species F. taihangnicus was approved here; (2) Mt. Funiu population and Mt. Zhongtiao population should belong to the species F. taihangnicus; (3) Obvious differences exist among 12 populations of F. quadrana, the differentiation among Zhouzhi population, Anxian population, Lichuan population, and Wushan population together with the others probably reach sub-specific or specific level. Result of morphological comparison between 15 different populations show that 3 morphological types are recogenized in according with F. quadrana, F. taihangnicus and intergradation, this result conform to the result of morphometric analysis. 3. Molecular phylogenetic study on populaions of Feirana Fragment of 12SrRNA and 16SrRNA genes, and ND2 gene of 19 populations of two species of Feirana were sequenced and aligned, from which 1953 bps were received. (1) analyses of genetic distance and hereditary diversity indicated that: genetic distance between populations in each group were less than distance between two groups of Feirana, 19 haplotypes were recognized from 19 samples of 19 populations, so the hereditary diversity of populations of Feirana was very high (Hd=1.0), phylogenetic information in ND2 gene is more than fragment sequence of 12SrRNA and 16SrRNA genes. (2) Result of molecular phylogeny indicate that the phylogenetic trees constructed using different methods based on different sequence data sets showed the revised genus Feirana is monophyletic since the 19 populations of Feirana were firstly clustered together as one large clade, which was further clustered into two major clades, corresponding to F. quadrana(GroupⅠ) and F. taihangnicus(GroupⅡ), respectively. So populations of Qinshui and Lishan in Mt. Zhongtiao, populations of Luanchuan and Neixiang in Mt. Funiu, and populations of Zhashui, Dabagou of Chang’an and Ningshan in eastern Mt. Qinling should belong to the species F. taihangnicus; (3) Subspecific differentiation. on the basis of genetic distance, phylogenetic trees and geographical distribution, F. quadrana should have two subspecies, i.e., F. quadrana qudadrana, consisting of the populations Guanghuojie of Chang’an and Zhouzhi in Mid-Mt. Qinling, populations in Wushan area and northern Mt. Wuling (Lichuan), and F. qudadrana anxianensis, consisting of the populations in eastern Mt. Ming shan-Mt. Longmen-western Mt. Daba-western Mt. Qinling (Anxian, Qingchuan, Wenxian, Nanjiang and Fengxian); F. taihangnicus should also has two subspecies, i.e., F. taihangnicus taihangnicus, consisting of the populations in Mt. Zhongtiao and eastern Mt. Qinling, and F. taihangnicus funiuensis, consisting of the populations in Mt. Funiu. 4. Zoogeography of populaions of Feirana Analysis for divergent time of 19 populations of Feirana: Using the dates of run-through of Wushan segment of Changjiang River as the time when the population of Lichuan started differentiated from the populations of Wushan and Shennongjia, and the dates of Sanmenxia segment of Yellow River as the time when the populations in Mt. Zhongtiao started differentiated from the population of Dabagou in Chang’an, molecular clock was established using sequences with 1953 bps of 19 populations of Feirana and outgroup including N. pleski, P. yunnanesis, P. robertingeri, F. limnocharis in order to estimate divergent time of all clades. Result of that indicated that: ① the tribe Paini started to evolve independently at about 70Ma when is in consistent with that estimated by Roelants et al.（2004）with result of about ～60±15Ma, they were corroborated by each other, this confirms the validity of this molecular clock; ② divergent time for speciation of Feriana is early, ancestral populations of F. quadrana and F. taihangnicus were found about 46Ma～50Ma; differentiation of populations within species is greatly late to the divergence of the two species, divergent time for F. quadrana is 10Ma and divergent time for F. taihangnicus is 6Ma. Proceeding of distribution pattern of Feirana. Phylogenetic relationships of populations of Feirana matched quite with distribution pattern of them, the relationships among clades showed in phylogenetic trees is direct ratio to geographical distance of them; the estimated date of speciation between two species of Feirana was as early as speciation of Paa yunnanesis and Nanara pleski; middle part of Mt. Qinling is the center of speciation of Feirana, combination of mult-events of dispersal and vicariance are probably the mechanism of speciation of Feirana, F. quadrana colonized the mid-Mt. Qinling and then differentiated into two subspecies in southwest direction, ancestral population of F. taihangnicus colonized the mid-Mt. Qinling and then differentiated into two subspecies in northeast direction. On geological history of the distribution of Feirana. According to molecular clock and speciation model of populations of Feirana, some geological events are confirmed, including special rise of Mt. Minshan- Mt. Longmen-western Mt. Qinling, glacial age.

中国中部全新世气候变化的泥炭同位素记录--以湖北神农架大九湖为例

泥炭作为一种地质档案，其发育形成过程中包含了丰富的古气候和古环境的变化信息。由于泥炭沉积中植物残体的碳、氧等稳定同位素组成与气候变化之间存在着密切关系，其稳定同位素时间序列已作为气候变化的代用指标逐渐用于古气候的恢复和重建，尤其是在以高时间分辨率重建全新世以来的气候环境变化方面已取得一些重要进展。 本论文通过对湖北省神农架地区大九湖泥炭中植物残体的氧、碳同位素的研究，同时以温度和湿度这两种重要的气候参数代用指标，恢复和重建全新世以来中国中部地区的气候状况。通过本论文的工作并与其它相关成果综合对比研究，对从末次冰消期晚期和全新世以来中国中部地区气候状况有如下的认识： 1. 末次冰消期晚期至全新世阶段，大九湖泥炭纤维素δ18O敏感地记录了发生在约14.67～12.89 cal. kaBP的BA暖期以及在此期间所发生的两次冷事件：Oder Dryas冷事件和Intra-Allerød冷事件；并指示随后的Allerød暖期明显较Bølling暖期偏冷；在新仙女木时期（YD），神农架地区温度较低，事件中后期温度开始回升；在11.0～9.0 cal. kaBP的早全新世时期，大九湖泥炭δ18O在波动中升高，指示了整体上的温暖气候，期间存在一系列的气候变冷事件。这些冷事件基本都是叠加在一种长期的、相对较暖的变化趋势上，有别于末次冰消期的突然变冷事件；在9.0～5.0 cal. kaBP的中全新世阶段，神农架地区总体上处于相对温暖的适宜阶段，但波动较为频繁，期间记录到了著名的“8.2ka”冷事件；约5.0 cal. kaBP开始，大九湖泥炭δ18O值持续升高，指示以一次快速的升温过程开始了晚全新世阶段并保持在一个相对较高的温度水平；在整体温暖的气候背景下也明显记录有“4.2ka”、“小冰期”等全球性冷事件；大九湖泥炭纤维素δ18O所记录的温度变化趋势与中国大陆地区其他一些气候代用指标所记录的温度变化趋势有很好的相似性，说明中国大陆地区温度变化的趋势基本一致。 2. 大九湖泥炭δ18O温度变化序列所记录到的历次突然气候变冷事件，与格陵兰冰芯和北大西洋冷事件的发生具有很好的一致性，这说明对应于北半球高纬度区域的气候变化，在中低纬度的中国地区同样存在响应和变化，并且这种响应贯穿于整个全新世阶段。 3. 大九湖泥炭纤维素δ13C敏感地记录了末次冰消期以来东亚季风的演变历史。东亚季风在整个末次冰消期至晚全新世阶段始终处于一种强弱交替的波动态势。在末次冰消期至全新世早期，其整体上表现为一种由弱转强的态势；在全新世早期和中期阶段，东亚季风活动强度整体较高，表现为整个时间序列中的高活动时段，而其中也出现了数次明显的减弱迹象；全新世晚期阶段，东亚季风的活动强度较中期和早期为弱，整体上表现出低幅的波动但没有恢复到前两个时期的活动强度。在中世纪温暖期阶段的中后期，东亚季风的活动强度开始在波动中逐渐升高。 4. 该泥炭纤维素代用指标所记录的一些东亚季风突变（增强）事件与同一时期所发生的印度季风的突变（减弱）事件具有很好的对应关系；进一步证实这两个季风系统之间所存在的反相变化关系；同时，这些突变事件与北大西洋IRD冷事件在发生时间段也具有较好的对应关系，即每当北大西洋地区气候变冷时，东亚季风都表现出增强的迹象。 5. 综合分析中国泥炭同位素古气候记录和其它研究结果，对气候驱动机制有如下认识：当太阳活动发生百年至千年时间尺度的减弱时，由大气臭氧层变化所触发的影响向大气层下部延伸，导致北半球气候变冷；同时，减弱的太阳活动可能在赤道太平洋触发类厄尔尼诺状态出现，并引发印度洋夏季风减弱和东亚夏季风增强；早全新世北半球冰盖周围大冰湖冰岸坍塌，湖中巨量体积淡水突然流入北大西洋，导致海洋温盐环流传送带运转放慢甚致停顿，通过跨赤道的温盐环流向北输送的热量大大减少，引起北半球气候变冷；由于海洋温盐环流的变化改变了全球热量的分配，暖水在地球南部积累，导致西太平洋暖池区域海表面水与深层水温度之间反差的增加，从而有利于类厄尔尼诺状态出现，同样将可能引起印度洋夏季风减弱和东亚夏季风增强。