《中华人民共和国植被图(1:1,000,000)》(以下简称为《1:100万中国植被图》)(中国科学院中国植被图编辑委员会, 2007)是由中国科学院植物研究所为主编单位, 经三届编辑委员会、全国70个单位260余位科研人员, 耗时30多年艰辛工作才得以完成的专著, 是我国植物学工作者继1980年出版的《中国植被》等专著后的又一项总结性重大基础研究成果。该专著详细记载了我国11个植被类型组、55个植被型、960个植被群系和亚群系(包括自然植被和栽培植被)及其地理分布, 反映了中国植被主要类型的水平地带性和垂直地带性分布规律。同时在该专著的说明书《中国植被及其地理格局》(中国科学院中国植被图编辑委员会, 2007)中, 详细描述了不同植被分类单元的基本特征和保护利用, 介绍了我国2,000多个优势种、主要农作物和经济作物的实际分布状况, 并在电子植被图中阐明了植被与气候、土壤和地面基质等的密切关系(中国科学院中国植被图编辑委员会, 2007)。《1:100万中国植被图》及其数据集是我国农林牧业发展与规划、生态和经济建设规划、环境保护与监测等必不可少的科学资料和重要依据, 已在我国国土资源部、农业农村部、水利部、生态环境部、国家气象局等多个国家单位的多项重大研究项目中得到了广泛应用。
《1:100万中国植被图》制图所利用的资料主要是新中国成立至20世纪80年代前的资料, 是通过大规模区域资源考察的路线调查获取的植被资料, 制图过程主要依靠人工勾绘方式完成(马克平等, 2018)。但是在过去的30多年里, 我国社会经济发展迅速, 土地覆被已经发生了翻天覆地的变化。另外, 在当前比例尺(1:100万)下, 一部分面积较小的群系无法体现在植被图中。因此, 由于调查范围、技术条件、制图要求等的限制及植被的时空变化, 现有的《1:100万中国植被图》在使用过程中存在现实性差、斑块边界不明确、小面积群系未能上图等问题, 这对于应用植被图进行科学研究、规划建设有较大影响。为了得到更全面的植被信息, 我们通过搜集各省的植被志书、森林志书以及与植被分类、地理分布相关的各类出版物, 对中国植被图中的森林和灌丛群系类型和分布状况进行了补充。
1 研究方法
1.1 数据来源
以“植被”、“植物区系地理”、“森林”、“科学考察报告”等为关键词, 通过中国科学院植物研究所图书馆、中国科学院文献情报中心、国家图书馆、北京大学图书馆、清华大学图书馆的官方网站以及中国知网进行搜索、借阅或下载, 共收集和整理植被方面的书籍252本, 主要包括各省已出版的植被志书、森林志书、区域植被图书、自然保护区科学考察报告等, 如《陕西植被》、《四川植被》、《云南植被》、《台湾植被》、《西藏植被》、《宁夏植被》、《山东森林》、《陕西森林》、《内蒙古森林》、《四川森林》、《云南森林》、《江西森林》、《贡嘎山植被》等, 以及60余篇植被分类相关的博硕士学位论文和期刊论文, 从这些书籍资料中来提取植被信息。
1.2 数据整理与分析
不同书籍中采用的植被分类系统和命名规则不尽相同, 主要用到的分类方法如表1所示。
表1 文献中的植被分类原则和系统
Table 1
| 分类原则 Classification principle | 分类系统 Classification system | 示例 Examples |
|---|---|---|
| 植物群落学-生态学原则 Phytocoenology-ecology principle | 植被型-群系-群丛 Vegetation type-formation-association | 《中国植被》、《宁夏植被》、《云南植被》、《湖南森林》 Vegetation of China; Vegetation of Ningxia; Vegetation of Yunnan; Forest of Hunan |
| 植物群落学-生态学原则 Phytocoenology-ecology principle | 林纲-林系-林型 Forest class-forest formation-forest type | 《中国森林》、《江西森林》、《陕西森林》 Forest of China; Forest of Jiangxi; Forest of Shaanxi |
| 植物群落学-生态学原则 Phytocoenology-ecology principle | 植被型-群系-林型 Vegetation type-formation-forest type | 《四川森林》、《甘肃森林》、《河南森林》 Forest of Sichuan; Forest of Gansu; Forest of Henan |
| Braun-Blanquet植物群落学原则 Braun-Blanquet plant community principle | 群纲-群目-群属-群丛 Class-order-alliance-association | 《元江、怒江、金沙江、澜沧江干热河谷植被》 The Vegetation of Dry Hot Valley of Yuanjiang River, Nujiang River, Jinsha River, and Lancang River |
基于这些搜集的书籍, 选取植被分类原则、系统、命名方法相同或相似, 且植被信息描述详细的90多本书籍和文献优先进行整理录入。本文录入的书籍文献目录见附录1。从这些资料中提取森林和灌丛群系的中文名称、拉丁名、分布地点及分布海拔等信息, 对提取的群系名称和分布点进行校正。主要依据书上记载的植物群系的拉丁名, 在Flora of China官方网站(http://foc.iplant.cn/)和中国自然标本馆网站(http://www.cfh.ac.cn/)上进行检索, 以这两个网站上发布的植物学名和拉丁名为准, 对录入的植物群系名称进行校正。在此基础上, 将优势种相同的群系合并为一个群系, 并以优势种来命名合并后的群系。群系分布的行政区划名称以中华人民共和国民政部全国行政区划信息查询平台(http://xzqh.mca.gov.cn/map/)上的信息为准。在群系名称和分布地点都校正完成后, 统计森林和灌丛群系在全国的分布情况。
2 结果
2.1 补充群系名录
通过书籍资料录入森林和灌丛群系信息23,730条, 经过植物名称校准统计后, 森林和灌丛群系类型总共2,452个, 分布范围涵盖全国除上海、香港和澳门之外的31个省级行政区。补充录入的群系信息中, 省级分布信息数据23,452条, 占总数据量的98.8%; 县级分布信息数据12,976条, 占总数据量的54.7%; 县级以下分布信息数据5,562条, 占总数据量的23.4%; 海拔范围信息数据15,579条, 占总数据量的65.7%。
将补充录入的森林和灌丛群系去除纯人工林、异名标准化后, 与《1:100万中国植被图》中的森林和灌丛群系进行匹配, 发现其中有228个群系相同, 新增群系1,475个。其中, 新增森林群系1,047个, 灌丛群系428个。新补充的群系名录见附录2, 按照《1:100万中国植被图》的分类系统排列。
2.2 补充群系的分布
通过资料信息提取得到的2,452个森林和灌丛群系其分布极不均匀, 绝大部分仅分布于一个省(1,861个)。各群系在省级的分布频率如图1所示。仅分布在一个省的群系与植被图中重复的有70个。分布在一个省以上的群系共591个, 其中与植被图中重复的群系有158个。
图1
图1
森林和灌丛群系省级分布数量
Fig. 1
Provincial distribution number of vegetation formations of forests and scrubs
图2
图2
中国各省的森林和灌丛群系数量
Fig. 2
The number of vegetation formations of forests and scrubs in each province of China
图3
图3
中国各省特有森林和灌丛群系数量
Fig. 3
The number of endemic vegetation formations of forests and scrubs in each province of China
3 讨论
中国植被图是反映我国自然资源条件及生态地理环境的重要基础图件, 广泛应用于各类科学研究工作中。例如, 利用基于植被图的植被信息进行区域植被制图(张晓龙等, 2018)、生态系统受威胁状况评估(Tan et al, 2017)、植被变化分布研究(王丹云等, 2018)和生物量碳库等的估算(王穗子等, 2017;谢宗强和唐志尧, 2017)等。因此, 对现有植被图的信息进行更新和补充尤为必要。
本研究通过提取相关植被书籍中关于森林和灌丛群系的信息, 对《1:100万中国植被图》中的森林和灌丛群系类型进行补充, 新增了1,475个森林和灌丛群系。这些新补充的群系是完善中国植被志的重要参考资料。对这些新增群系分布的简单统计发现, 全国各省新增群系分布极不均匀, 西南地区数量最多, 这可能是由于西南地区本身植被类型非常丰富, 相关的书籍资料也比较充足。
在研究过程中我们发现, 由于研究和编写人员以及出版年代不一致, 不同书籍中森林和灌丛植被的分类和命名存在一定差异, 大部分书籍采用1980年出版的《中国植被》(吴征镒, 1980)一书中制定的植被分类原则和系统, 少量书籍采用了不同的分类系统, 如《元江、怒江、金沙江、澜沧江干热河谷植被》(金振洲和欧晓昆, 2000)使用的是Braun-Blanquet的植物群落学的分类原则和方法。这种分类和命名差异导致我们不能对不同来源的群系名称进行标准化, 无法确定相对完善的全国森林和灌丛群系名录。植被分类是植被生态学研究中的复杂问题之一(宋永昌, 2011), 建立一个能被广泛接受的、统一的植被分类标准和原则极为必要。
另外, 由于全国关于植被的书籍数量庞大, 本文未能整理所有中国森林植被的相关资料; 搜集到的各省出版的植被相关书籍的比例不等, 西南地区较多, 而华东、华北、华中和东北地区的资料相对较少。这导致了提取的森林和灌丛群系空间分布有偏差, 也使我们难以得到较全面的群系名录。后续进行群系类型补充时, 还需要搜集更多关于这些地区的植被信息资料。同时, 各省的植被分类专家更多参与植被群系的补充和完善, 也是一条重要途径。
近年来, 随着3S技术的发展, 遥感(RS)和地理信息系统(GIS)等技术被广泛应用于植被的分类和制图方面(张晓龙等, 2018)。遥感和地理信息系统技术为植被信息的获取、分析和管理提供了极大的便利(高峻等, 2002)。在野外调查、资料搜集的基础上, 结合遥感数据和GPS、GIS软件, 可得到精度较高的植被图, 如1:20万神农架地区植被类型图(田自强等, 2004)、黑河流域1:10万植被图(张晓龙等, 2018)等。将地面植被信息收集和遥感技术相结合, 能有效促进植被分布信息的完善和更新, 可为未来绘制新一代植被图提供数据支持。
植被图只包含960个群系, 并非当时仅仅认识到这些群系, 有相当部分群系是因为当时的制图限制而舍去。本文的目的不是指出《1:100万中国植被图》的不足, 我们的出发点是进一步搜集、整理植物群系资料, 为建立更加完善的植被分类体系和更新“中国植被图”提供详实的数据基础。本文搜集的植被数据来自不同文献和不同地理区域, 这些资料所依据的植物群落分类标准和体系、数据基础与可靠性不尽相同。未来的迫切任务是在进一步搜集其他文献资料的基础上, 结合定性和定量的植被分析方法, 进一步完善中国的植被分类体系。
附录 Supplementary Material
附录1 新增森林和灌丛群系录入参考文献
Appendix 1 The checklist of literatures for newly added formations of forests and scrubs
附录2 对《中华人民共和国植被图(1:1,000,000)》的森林和灌丛群系的补充名录
Appendix 2 The checklist of formations of forests and scrubs supplemented to the Vegetation Map of the People’s Republic of China (1:1,000,000)
参考文献
Analysis on the characterristics of urban vegetation and its mapping based on remote sensing and geographic information system
遥感和GIS支持下的城市植被制图及其特征分析
Establishing China infrastructure for big biodiversity data
中国生物多样性大数据平台建设
Recognition and proposal on the vegetation classification system of China
对中国植被分类系统的认知和建议
Preliminary assessment of ecosystem risk based on IUCN criteria in a hierarchy of spatial domains: A case study in Southwestern China
Mapping of vegetation and analysis on its biodiversity in Shennongjia region, China
中国神农架地区的植被制图及植物群落物种多样性
The characteristics of spring vegetation cover and its response to spring drought over the Loess Plateau
黄土高原春季植被变化分布与变化特征及其对春旱的响应研究
A comprehensive analysis of difference in carbon stock estimation in the grasslands of China
中国草地碳库估算差异性综合分析
Studies on carbon storage of shrubland ecosystems in China
中国灌丛生态系统碳储量的研究
Vegetation mapping (1:100000) in Heihe River basin using 3S technology
基于3S技术的黑河流域1:100000植被制图
