中国17座山地森林植物群落沿海拔梯度的分布格局数据集

《Scientific Data》：Plant community data along elevational gradients in China’s 17 mountains

本刊推荐：为揭示中国山地植物多样性沿海拔梯度分布规律，研究人员开展了"BEST"（Biodiversity along Elevational gradients: Shifts and Transitions）研究网络项目，通过对17座山脉370个样地的系统调查，构建了包含1,493种木本植物的群落数据库。该数据集首次实现了从热带雨林到苔原的多生态系统覆盖，为研究气候变化下物种分布格局（DBH≥1 cm）和群落构建机制提供了重要基础，对山地生物多样性保护具有重要科学价值。

　　

在中国广袤的土地上，山脉占据了超过50%的面积，这些蜿蜒起伏的山峦不仅是自然景观的脊梁，更是生物多样性的宝库。据统计，中国拥有超过35,000种维管植物，其中半数为此地特有。山地由于独特的地形和气候条件，形成了复杂多样的微生境，成为85%以上全球两栖类、鸟类和哺乳类的重要栖息地，发挥着生物避难所、热点区域和生态廊道等关键生态功能。

然而，当前面临着一个严峻挑战：尽管山地生态系统如此重要，但跨越多座山脉、沿海拔梯度标准化的植物群落开放数据集仍然匮乏。这种数据缺口严重制约了科学家们对植物多样性空间格局的理解，也影响了预测气候变化背景下物种分布变化的准确性。海拔梯度被称为"天然实验室"，在短距离内环境条件（如温度、降水、太阳辐射和土壤养分）会发生系统性剧烈变化，导致物种组成、功能性状和群落结构的显著变异，为解析生物多样性的生态和进化驱动因素提供了独特窗口。

为了填补这一空白，由华东师范大学牵头，联合河南农业大学、厦门大学等20余家科研机构组成的科研团队，历时12年（2013-2025年）开展了大规模的野外调查工作。研究人员在17座山脉沿海拔梯度建立了370个永久监测样地，覆盖从166米到3,835米的海拔范围，横跨46个经度、24个纬度，总面积达31.95公顷。这些样地代表了从温带大陆性气候到热带季风气候的多种气候带，植被类型包括温带针叶林、温带针阔混交林、暖温带落叶阔叶林、亚热带常绿阔叶林和热带季节性雨林等几乎所有的中国主要生态系统。

研究团队采用标准化野外调查协议，对所有胸径（DBH）≥1厘米的木本植物进行挂牌标记，记录物种名称和胸径数据。对于野外难以鉴定的标本，采集凭证标本后请分类学专家鉴定。物种名称使用World Flora Online和中国植物志进行标准化处理。基于这些数据，研究人员计算了物种水平的基础面积（BA）、多度、相对多度（RA）、相对优势度（RD）和相对重要性值（RIV）。特别值得一提的是，研究还按照教科书和已发表研究中常用的基于胸径的植被分层方法，将个体分为乔木层（DBH≥5厘米）和灌木幼树层（DBH<5厘米），分别计算了各层的群落指标。

主要技术方法包括：采用标准化样地调查法在17座山脉建立370个永久监测样地；使用GPS精确定位所有样地地理坐标；对DBH≥1厘米的所有木本植物进行全调查；基于World Flora Online和中国植物志进行物种名称标准化；利用V.PhyloMaker2构建家庭水平系统发育树；计算群落多度、基础面积和相对重要性值等指标。

数据集概况与空间格局

该数据集共记录1,493种木本植物，隶属121科450属，涵盖了从热带雨林到苔原的几乎所有主要生态系统类型。数据集在经度上跨越46°，纬度上跨越24°，海拔跨度从166米到3,835米。科水平上，蔷薇科（Rosaceae）、樟科（Lauraceae）和壳斗科（Fagaceae）最为丰富，分别贡献123、117和76个物种，占总物种数的21%。属水平上，杜鹃花属（Rhododendron）、冬青属（Ilex）和槭属（Acer）多样性最高，分别包含49、47和40个物种，占总物种数的9%。

物种分布与特有性特征

研究发现995个物种（占总物种数的67%）仅出现在单一山脉中，而仅有9个物种在一半以上的山脉中都有分布。这种分布模式凸显了山地植物的高度特有性，也反映了地理隔离对物种形成的重要影响。植物多样性在不同山区表现出明显差异：位于海南岛的霸王岭拥有中国最大的热带雨林之一，物种丰富度最高，达330种；亚热带山地的物种丰富度从戴云山的88种到天目山的261种不等；作为中国南北自然分界线的秦岭，处于亚热带-温带过渡带，记录有207种木本植物；温带地区物种丰富度相对较低，西天山仅有23种，长白山为36种。

数据质量与可访问性

所有植物调查均遵循标准野外协议，确保17座山脉数据的一致性和可比性。370个样地的地理坐标均使用GPS设备精确记录。数据集以CSV格式在Figshare平台开放获取，包含四个主要数据文件：样地水平变量表、物种名录表、植物群落组成表和物种分布表。同时提供了Newick格式的家庭水平系统发育树，可用于系统发育相关研究。为确保数据一致性，数据清理过程中排除了与分枝相关的记录，仅保留与主干相关的数据。

这项研究的创新之处在于首次在全国尺度上实现了多山脉、沿海拔梯度的标准化植物群落监测，建立了完整的元数据库。数据集不仅为理解植物群落组成和物种多样性沿海拔梯度的变化规律提供了基线数据，更重要的是为全球变化背景下山地生态系统的保护和管理提供了科学依据。随着气候变化的加剧，高山特化物种可能面临分布区收缩或灭绝风险增加的压力，这一数据集为预测物种分布变化、识别生物多样性热点区域提供了宝贵的基础资料。

研究团队还建立了长期监测机制，所有样地计划每五年进行一次重调查。目前已有九座山脉（霸王岭、车八岭、高黎贡山、戴云山、玉龙雪山、官山、天目山、大别山、西天山）完成了植物群落的第一次复查。同时，微气候变量、土壤性质和冠层覆盖度等环境数据也在持续监测中，这些数据将通过SoilTemp网络部分共享，并在未来更新中纳入数据集。

该数据集的价值不仅体现在当前对山地植物多样性格局的解析上，更在于其长期监测的潜力。随着时间序列的延长，这一网络将能够捕捉植物群落对气候变化的动态响应过程，为理解生态系统演变机制、制定适应性保护策略提供不可替代的科学支撑。特别是在全球变化背景下，山地作为生物多样性的重要避难所，其保护意义愈发凸显，而这一数据集正是支撑相关研究和决策的重要基础。

这项发表于《Scientific Data》的研究，不仅填补了中国山地植物群落数据的空白，也为全球山地生态系统的比较研究提供了重要资料。通过开放获取的方式，数据集将促进更广泛的科学合作和知识发现，推动山地生物多样性保护事业的科学发展。随着更多环境因子的纳入和长期监测数据的积累，这一数据集有望在生态学、保护生物学和全球变化研究领域发挥更加重要的作用。