線上組：王國瑞 鄭王宇 郭宇豪 宋靜 朱竑霖 任玥 蔣林艷
實地考查組：王耀臣 石文樂 周景 馬恒元 陳夢柯 楊鴻博 徐可軒
指導(dǎo)老師：張新娜
（北京林業(yè)大學(xué)，北京100083）
摘要：本文聚焦于太白山北坡部分區(qū)域的植物物種分布：棧道附近的植被稀疏地區(qū)相對特殊，優(yōu)勢植被海拔分布細(xì)分至百米級別；其他植被較為分散，則以千米或百米級別劃分區(qū)域。筆者所在團(tuán)隊，分析考察路線中秦嶺依海拔和水熱條件不同而有所差異的植物種群分布，旨在對其分布的垂直規(guī)律有所揭示，并對棧道區(qū)的特別情況進(jìn)行討論。
關(guān)鍵詞：太白山北坡；植物種群分布；垂直規(guī)律；海拔；水熱條件
Abstract: This paper focuses on the distribution of plant species in some areas on the northern slope of Taibai Mountain: the sparse vegetation area near the plank road is relatively special, and the distribution of dominant vegetation is subdivided into 100 meters above sea level; other vegetation is scattered, and the area is divided into 1000 meters or 100 meters above sea level. The author's team analyzed the distribution of plant populations in Qinling Mountains with different altitudes and water and heat conditions, aiming at revealing the vertical law of their distribution and discussing the special situation of the trestle area.
Key words: north slope of Taibai Mountain; plant population distribution; vertical regularity; altitude; water and heat conditions
一、秦嶺太白山概述
秦嶺山脈，中國南北方地區(qū)之分界線，亞熱、暖溫帶氣候區(qū)之過渡帶，中國800mm年等降水量線西側(cè)部分，同時也是中華民族兩大母親河流黃河與長江的分水嶺，有中華龍脈之稱，在地理、地質(zhì)、生物、歷史、政治、軍事等多個學(xué)科中均為重要的研究地區(qū)。于生態(tài)系統(tǒng)而言，秦嶺山脈與北美洲落基山脈、中歐地區(qū)阿爾卑斯山脈并稱為世界三大著名的、具有生物地理分界意義的山脈，是世界生物多樣性典型代表區(qū)域之一，為我國乃至世界重要的生物基因庫。太白山為秦嶺最高峰，橫跨南北，海拔3771.2m，因其是秦嶺主峰，被賦予了眾多地理意義，生態(tài)系統(tǒng)比較特殊，尤其南北兩坡的氣候迥異，造就當(dāng)?shù)靥厥獾奈锓N分布，且部分國家保護(hù)動植物生存于此。
二、海拔和水熱條件對植物群落垂直分布的影響
在標(biāo)準(zhǔn)的大氣壓下，海拔每升高100米，氣溫就會下降0.6攝氏度，秦嶺北坡垂直遞減率更低，約為 0． 44 ℃ /( 100 m) ，南坡為 0． 5 ℃ /( 100 m)。[3]這是由于對流層大氣偏好吸收長波輻射，其主要的直接熱源為地面，海拔越高，離地面越遠(yuǎn)，所得地面長波輻射越少，氣溫自然降低，同時，垂直遞減率往往于空氣濕度負(fù)相關(guān)，這在另一個層面表明秦嶺北坡的濕度相對于南坡更大，但是，根據(jù)已有的研究表明，濕度上的有利條件并不能使太白山北坡的植被分界線相比于南坡下移，由于南坡的總體氣溫仍然更高，就目前而言，北坡的同種植被分布海拔仍不及南坡，但是，相比于其他一些山區(qū)，太白山南北坡植被分布差異并不太大，尤其秦嶺高海拔的高山灌叢草甸區(qū)。[2]
2.1 海拔1000米以下區(qū)域
在1000m以下的區(qū)域內(nèi)，山麓北坡以700米左右為自然植被帶的起點，有側(cè)柏林出現(xiàn)，800m以上太白山的主要植被與其它溫帶季風(fēng)氣候區(qū)比較相似，褐土層較厚，以栓皮棟為優(yōu)勢種群，油松亦常見，其中間雜火炬樹（漆樹科）、金線草（蓼科）、鴨跖草（鴨跖草科）、絞股藍(lán)（葫蘆科）等喜愛暖溫帶落葉闊葉林區(qū)的植物類群，其中金線草在南方地區(qū)多有栽種，適于暖濕氣候區(qū)。百合科的玉簪花和鳳仙花科的鳳仙花也有出現(xiàn)，長勢良好，前者喜愛陰濕，在一眾喜愛暖濕氣候與光照的植物中顯得頗為特殊，經(jīng)確認(rèn)后可知，其主要作為林下被地植物，一般不接受過多光照；后者喜暖濕，喜光，不耐寒。以上特征性物種的出現(xiàn)，從側(cè)面印證了太白山北坡此海拔段的暖濕氣候，也表明在林下植被層較為明顯；而油松這類喜愛干冷氣候的植被的出現(xiàn)，則表明了山地氣候的多樣以及油松生存繁殖能力的優(yōu)勢。
2.2海拔1000至2000米區(qū)域
直至1300m左右，栓皮櫟仍然在當(dāng)?shù)氐纳降亓謪^(qū)中占據(jù)優(yōu)勢種群地位，而且常常為純林，少間雜其它高大喬木，較為稀疏。土壤以普通棕壤為主，間有弱灰化棕壤，肥力尚可，較低海拔區(qū)較弱。此后愈向上，銳齒櫟愈加常見，種群密度增加，該樹種在全國范圍分布較栓皮櫟更廣泛，在氣候干冷的西北地區(qū)也可以良好生存。而到了1800m左右，遼東櫟出現(xiàn)并逐步取代其它櫟的優(yōu)勢種群地位（此處存疑，后文還有提及），相對耐寒耐旱的樺樹（紅樺）也出現(xiàn)，其并作為秦嶺西段高山次生林區(qū)主要的建群種之一。遼東櫟，顧名思義，是遼寧遼東半島的代表樹種之一，在寧夏、甘肅、山西、河北、山東等地常見，出現(xiàn)地區(qū)較為干冷，而太白山較低海拔出現(xiàn)的栓皮櫟在甘、寧等地更是難覓蹤影，可知海拔升高后，優(yōu)勢種群更偏好、更耐干冷氣候。
在此區(qū)間（1000m-2000m）內(nèi)的棧道區(qū)，櫟樹純林遠(yuǎn)較低海拔少，往往可見漆樹（漆樹科）、構(gòu)樹（?？疲?、槭樹（槭樹科）、瓜木（八角楓科）、欒樹（無患子科）、臭椿（苦木科）等喬木間雜分布，或者單獨成迷你林，參差不齊，此類樹種往往常見于較陜西省偏北的省份和地區(qū)，在北京地區(qū)也多常見。到了1300至2000m區(qū)間，太白山麓北坡的植被分布，由較低海拔偏向于南方暖濕帶的植物群落，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫捅狈降貐^(qū)的半濕潤、半干旱地區(qū)植物群落（海拔升高使得大氣中水汽含量降低，氣溫亦逐步降低）。
同時需要明確，由于考察調(diào)研到的1000到2000m內(nèi)經(jīng)行區(qū)域多為絕壁棧道，導(dǎo)致觀察到的櫟樹和樺樹分布比較分散，往往局限于僅有的平臺上集中分布，形成小樹林，甚至?xí)r常出現(xiàn)櫟、樺不見蹤影，而其他常見樹種間雜成林的現(xiàn)象，山地林區(qū)指示牌與其他文獻(xiàn)中濃墨重彩的華山松在棧道區(qū)更是一株難覓，推測由于地形因素，山間天然屏障將各個小型樹林分隔開來，形成一個個生態(tài)小島，彼此相對獨立，單一物種難以擴(kuò)散至全部區(qū)域，或者優(yōu)勢種還未踏足的區(qū)域已經(jīng)由其他物種先行登陸，擠占了原有的生態(tài)位和養(yǎng)分資源。故在棧道區(qū)內(nèi)，再行討論櫟屬、樺木屬物種的優(yōu)勢種地位并不完全嚴(yán)謹(jǐn)，櫟樹等山林地區(qū)的優(yōu)勢種并不能強(qiáng)有力地控制各個子區(qū)域的林群落結(jié)構(gòu)。
2.3海拔2000至3000米區(qū)域
此后由2000m向上至2300m左右，棧道區(qū)結(jié)束，考察行徑大片山林，林中遼東櫟基本消失，標(biāo)志著落葉櫟樹統(tǒng)治的結(jié)束，樺樹大量出現(xiàn)。自2300m至2800m，紅樺林與牛皮樺林構(gòu)成分帶，此地全年無夏，春秋短促，冬季漫長，氣候冷濕，多雨多霧（高海拔背風(fēng)坡水汽凝結(jié)），年降水量多達(dá)750～1000毫米，與之相比秦嶺以北地區(qū)大多常年低于800mm，類似寒溫帶濕潤低溫氣候。土壤由棕壤逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榛一?，酸性增?qiáng)，肥力降低。一般認(rèn)為，紅樺常分布于云南、川東、鄂西、河南、河北、山西、陜西、甘肅、青海等地的山地。在其他地區(qū)，紅樺耐寒耐旱，時常與多種伴生樹種一同生存，生態(tài)位重疊明顯，具有較大的生態(tài)適應(yīng)范圍，然而在此處，以紅樺為建群種的山地林區(qū)樹種多樣性不大，紅樺占據(jù)絕對優(yōu)勢，推測為較高海拔區(qū)土地資源和養(yǎng)分有限，先行物種紅樺大量擠占生存空間導(dǎo)致。以斗母宮所在點（2800m）為地理標(biāo)志，其下紅樺林并不茂密，可能與當(dāng)?shù)叵鄬Τ睗袂彝寥婪柿Σ桓哂嘘P(guān)，林下多密著生太白杜鵑及稀疏低矮的華橘竹灌木層，林緣和林間空地多有峨嵋薔薇灌叢。草本層以野青茅占優(yōu)勢。除此之外，華山松僅零星散布，殘留于絕壁凸出的裸露基巖上。牛皮樺依據(jù)現(xiàn)有資料，則僅存在于陜西秦嶺山地。其分布較遼東櫟海拔更高（斗母宮更上），且時常形成純林。以上喬木均為山地樹種，太白杜鵑、峨眉薔薇等灌叢植物亦為典型山地植物，前者常生存于1800-3500m的山地林中，喜涼爽濕潤；后者則一般在4000m以下區(qū)域繁衍，喜光且耐寒耐半陰，契合當(dāng)?shù)亍Ｓ捎谠摿謳趨^(qū)域氣溫年較差大（極端差可達(dá)50攝氏度），本地植物如野青茅耐氣溫變化能力一般較強(qiáng)，不過，三七這類不耐嚴(yán)寒酷暑的植物也有其一席之地，依賴于紅樺林冠的庇護(hù)生存。
2000-3000m段，在以上物種之外，還有一些物種分布海拔跨度比較大，或者集中分布于某幾點，如柳蘭（柳葉菜科，次生演替先鋒植物，重要蜜源，推測可能與當(dāng)?shù)氐闹腥A蜜蜂種群有聯(lián)系）、大葉醉魚草（玄參科，較為耐寒，可在干冷的華北地區(qū)露地越冬）、魁薊（菊科，喜濕潤）等草本植物，無一例外，非常適應(yīng)該海拔段的低溫潮濕氣候，主要作為牛皮樺、太白紅杉或巴山冷杉林群落的附屬物種，或者見于人行道旁。
2800m處，也就是斗母宮所在點，闊葉林帶達(dá)到上限，針葉林帶大范圍形成，由此直至3400m左右的巴山冷杉林上限，秦嶺森林上限被劃定。在此區(qū)段中，太白紅杉與巴山冷杉（均為松科）占據(jù)優(yōu)勢地位，二者均喜愛山地寒溫帶低溫潮濕氣候。當(dāng)?shù)啬杲邓笥?00mm，而土壤結(jié)凍期長達(dá)八個月，遍布灰化土、生草灰化土，酸性強(qiáng)，肥力較低，土層較薄。驚訝的是，在照片記錄中發(fā)現(xiàn)了一些側(cè)柏（疑似），一般認(rèn)為側(cè)柏在秦嶺多分布于1500m以下，而今出現(xiàn)于更高更干冷的高海拔地區(qū)，懷疑可能與近四十年來秦嶺年均溫不斷升高有一定關(guān)聯(lián)[1]，還需進(jìn)一步研究。其它喬木包括一些零星分布的杉松（松科）。這一部分的林冠層郁閉度大，下層難覓灌木，多有苔蘚，其它區(qū)域主要以草本植物和小灌叢為主，實地考查組口述林草地面積比例約1：1。林間空地上可見石沙參（桔?？疲⒍堂毣睿▊阈慰疲?、東風(fēng)菜（菊科）等山地草本植物，并可見太白山獨有的秦嶺烏頭（毛茛科）。高山草本多數(shù)都喜愛光照，這解釋了其為何不生長于針葉林下，當(dāng)然從演化的角度，也可以說是因為其祖先在裸地扎根，逐漸被選擇為喜光植物。
特別的，在2800m海拔高度，偶見國家一級保護(hù)植物獨葉草（毛茛科，以往記錄為2420m發(fā)現(xiàn)），著生于太白杜鵑灌叢下，偏好當(dāng)?shù)睾錃夂蚺c酸性土壤。該物種與牛皮樺、太白紅杉和巴山冷杉群落的關(guān)系緊密，活躍于白堊紀(jì)晚期，無性繁殖為主，屬被子植物門下雙子葉植物綱、原始花被亞綱，是一種非常珍稀也相當(dāng)原始的的草本被子植物（被子植物在白堊紀(jì)早期才出現(xiàn)），它的良好長勢表明當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境非常優(yōu)越。
以上除側(cè)柏分布較為特殊，其他喬木構(gòu)成的群落均呈現(xiàn)典型的高海拔針葉林特征，耐寒樹種比例上升，為優(yōu)勢種和建群種。草本中也多見耐寒品種。
2.4海拔3000米以上區(qū)域
針葉林帶在3400m左右基本結(jié)束，此后向上，則是高山灌叢草甸區(qū)。此處比最大降水高度高出1500米，降水量明顯減少，但年降水量仍有約750～800毫米?；鶐r裸露，砂石亂布。此處主要分布有高山草甸土、原始草甸土和原始土壤，較少的植被、低溫限制的微生物種群和干燥的環(huán)境導(dǎo)致成土緩慢，主要是冰川凍融風(fēng)化和物理風(fēng)蝕作用成土，土地貧瘠，風(fēng)力較大，光照充足，氣候寒冷，相對干燥，水熱、風(fēng)力和土肥條件共同作用導(dǎo)致此處多有耐寒耐旱、低矮抗風(fēng)、生命力強(qiáng)的高山植物，在石縫間求得一處庇護(hù)所，也多有苔蘚地衣之類的原始植被。高山灌叢草甸可見物種包括大葉碎米薺（十字花科）、高山韭（百合科）、四川金罌粟（罌粟科）、棉毛水蘇（唇形科）、肋柱花（龍膽科）、小叢紅景天（景天科）等草本植物以及高山柏（柏科）、高山繡線菊（薔薇科）等小灌木，物種多樣，薄被于山巒之上，其間碎石亂布，時有砂石荒地。
綜上所述，氣象、地形條件形成了太白山北坡的垂直水熱條件差異，植物生長季節(jié)依序變化，并由此深刻影響了動植物種群的垂直分布。另外，在記錄時，我們將各種櫟（殼斗科）、樺（樺木科）、松（松科）統(tǒng)稱為“櫟樹”、“樺樹”、“松樹”，經(jīng)后期鑒定和查閱資料，再行分種。
三、結(jié)語
優(yōu)勢植被與其它植被的分布嚴(yán)格遵循分帶情況，隨海拔變化帶來的水熱條件變化與土壤理化性質(zhì)變化而做出適應(yīng)。逐步由落葉闊葉林轉(zhuǎn)型為針葉林，乃至于高山灌叢草甸。
值得注意，高海拔帶裸子植物等原始植物種類較低海拔帶更加豐富，這首先與裸子植物發(fā)達(dá)的根系和針狀葉帶來的更強(qiáng)抗逆性有關(guān)，有利于在貧瘠的土壤上吸收水和無機(jī)鹽，并減少蒸發(fā)，耐寒耐旱。此外，再結(jié)合毛茛科這類比較原始的草本被子植物的分布偏高這一事實，我們也可以提出兩種可能因素：一、高海拔帶植物對古今氣候變化沒有低海拔平原地區(qū)敏感，植物可以隨著氣候變化改換海拔分布，尋找適應(yīng)氣候?qū)?yīng)的海拔帶扎根，使得某些在低海拔帶難以氣候突變中生存的植物物種得以在此幸存，獨葉草能在當(dāng)?shù)胤毖苌?，也許正是由于當(dāng)?shù)仄渌荼局参镌诒坏貙痈偁幉患ち?，而該種植物又偏好寒濕氣候，在漫長的地質(zhì)年代中得以在高山地區(qū)幸存；二、晚白堊紀(jì)世氣候偏冷，獨葉草習(xí)慣于此，毛茛科和現(xiàn)代松科出現(xiàn)于同樣寒冷的早白堊世，導(dǎo)致此類植物偏好于今天的高海拔帶。
聲明：因為路途原因，無法將所有植物全部進(jìn)行特寫鏡頭拍攝，名錄中也并未對無特寫鏡頭的植物進(jìn)行過多描述，故而文中出現(xiàn)了一些《植物名錄》中所未記錄的物種。
參考文獻(xiàn)：
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[3]翟丹平,白紅英,馮海鵬,何紅.基于氣象數(shù)據(jù)和遙感影像的太白山氣溫直減率[J].山地學(xué)報,2016,34(04):496-503.DOI:10.16089/j.cnki.1008-2786.000155.
（北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院的太白山生物調(diào)查小組）
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