赵芳¹, 张百平^,2,3, 朱连奇¹, 姚永慧², 崔耀平¹, 刘俊杰¹1. 河南大学环境与规划学院,开封 475004
2. 中国科学院地理科学与资源研究所 资源与环境信息系统国家重点实验室,北京 100101
3. 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心,南京 210023

Spectra structures of altitudinal belts and their significance for determining the boundary between warm temperate and subtropical zones in the Qinling-Daba Mountains

ZHAO Fang¹, ZHANG Baiping^,2,3, ZHU Lianqi¹, YAO Yonghui², CUI Yaoping¹, LIU Junjie¹1. College of Environment and Planning, Henan University, Kaifeng 475004, Henan, China
2. State Key Laboratory of Resource and Environment Information System, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
3. Jiangsu Center for Collaborative Innovation in Geographical Information Resource Development and Application, Nanjing 210023, China

通讯作者: 张百平(1963-), 男, 研究员, 博士生导师, 中国地理学会会员(S110001706M), 主要从事自然地理与GIS应用研究。E-mail: zhangbp@lreis.ac.cn

收稿日期:2018-03-29修回日期:2019-02-14网络出版日期:2019-05-25

基金资助:

国家自然科学基金项目.41601091 河南大学杰出人才特区支持计划 中国南北过渡带综合科学考察项目.2017FY100900 河南大学地理学优势学科建设经费

Received:2018-03-29Revised:2019-02-14Online:2019-05-25

Fund supported:

National Natural Science Foundation of China.41601091 Scientific Research Start-up Funding of the Program Supporting Special Talent Zone (Henan University, to Zhaodong Feng) Integrated Scientific Investigation of the North-South Transitional Zone of China.2017FY100900 Scientific Promotion Funding of the Prioritized Academic Discipline (Geography, Henan University)

作者简介 About authors
赵芳(1984-),女,河南三门峡人,博士,讲师,主要从事山地地理、山地生态环境研究E-mail:zhaofang84@163.com。








摘要
秦巴山地垂直带谱结构的空间分异对于揭示秦巴山地地域结构复杂性和过渡性、探索中国复杂的生态地理格局具有重要的意义。本文从文献中搜集了秦巴山地33个山地垂直带谱,建立了秦巴山地数字垂直带谱体系,从纬向、经向和坡向3个维度分析了山地垂直带谱的结构、特征、数量、高度以及分布模式。结果表明：① 纬向上从南向北基带由亚热带常绿阔叶林带逐渐转变为暖温带落叶阔叶林带;垂直带结构由复杂逐渐变得简单;优势带由山地针阔混交林和山地常绿落叶阔叶混交林转变为山地落叶阔叶林带;② 经向上山地垂直带结构呈现复杂—简单—复杂的特征;常绿落叶阔叶混交林带和山地落叶阔叶林带的海拔呈现了二次曲线分布模式;山地针阔混交林带的海拔则呈现显著的线性降低趋势;③ 坡向方面,秦岭北坡和南坡基带均为暖温带落叶阔叶林带,但南坡含有常绿成分;大巴山北坡为亚热带常绿落叶阔叶混交林带,大巴山南坡为亚热带常绿阔叶林带;秦岭和大巴山北坡优势带类似,均为山地针阔混交林带或山地落叶阔叶林带,但大巴山南坡具有独特的山地常绿落叶阔叶混交林优势带,这表明了大巴山比秦岭更适合作为暖温带和北亚热带的分界线,但是未来还需使用土壤和气候指标进行系统的分析。
关键词： 秦巴山地;山地垂直带谱;纬度;经度;二次曲线

Abstract
The Qinling-Daba Mountains, as the north-south transition zone of China and the watershed between the Yellow River and the Yangtze River, are characterized by multi-dimensional and high-degree heterogeneity and variations in climate and landscape. Especially, the spectra of altitudinal belts show outstanding areal differentiation in the study region and could be considered to serve as a criterion for determining the boundary between warm temperate and subtropical zones in the Qinling-Daba Mountains. This paper designs a digital integrated system for 33 spectra of altitudinal belts in the study region and analyzes their structures and the spatial patterns of the main altitudinal belts from north-south, from west-east and with exposures. The results show that: (1) From south to north, the basal belt gradually transfers from subtropical evergreen broadleaved forest to warm temperate deciduous broadleaved forest; the spectra of altitudinal belts change from complex to simple; the dominant belt changes from mixed broadleaf-conifer forest and evergreen-deciduous broadleaved mixed forest, and then to deciduous broadleaved forest belt; and the upper limit of the evergreen-deciduous broadleaved mixed forest decreases from 1600-2000 m in the Daba Mountains to 700-800 m in the Xunhe Basin of the Qinling Mountains. (2) From west to east, the structures of altitudinal belt spectra show a complex pattern in the eastern and western sections but a simple one in the middle section; the upper limits of both evergreen-deciduous broadleaved mixed forest belt and mountain deciduous broadleaved forest belt present a quadratic curve distribution pattern in longitude direction; however, the upper limit of mountain broadleaf-conifer mixed forest belt exhibits a nearly linear decrease in west-east direction from 2700 m to 2000 m in the Qinling Mountains and from 3300 m to 1600 m in the Daba Mountains. (3) In the Qinling Mts., the basal belt is just warm temperate deciduous broadleaved forest both in the northern and southern flanks, with only some evergreen trees mixed in the basal belt in the southern flank; while in the Daba Mts., the basal belt is evergreen-deciduous broadleaved mixed forest in the northern flank and evergreen broadleaved forest belt in the southern flank. The north flanks of the Qinling and Daba Mountains have similar dominant belts, namely, mountain broadleaf-conifer mixed forest belt or mountain deciduous broadleaved forest belt. However, the southern flank of the Daba Mountains has its own unique dominant belt, i.e., evergreen-deciduous broadleaved mixed forest belt. This implies that the Daba Mountains are more appropriate than the Qinling Mountains to act as the boundary between subtropical and warm-temperate zones in central China.
Keywords：Qinling-Daba Mountains;mountain altitudinal belt;latitude;longitude;quadratic curve


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本文引用格式
赵芳, 张百平, 朱连奇, 姚永慧, 崔耀平, 刘俊杰. 秦巴山地垂直带谱结构的空间分异与暖温带—亚热带界线问题. 地理学报[J], 2019, 74(5): 889-901 doi:10.11821/dlxb201905004
ZHAO Fang. Spectra structures of altitudinal belts and their significance for determining the boundary between warm temperate and subtropical zones in the Qinling-Daba Mountains. Acta Geographica Sinice[J], 2019, 74(5): 889-901 doi:10.11821/dlxb201905004

1 引言

秦岭—大巴山是中国中部的重要山脉,是长江和黄河水系的分水岭,更是中国南北地理和气候的天然界限。它西起陇南的迭山,东至豫西伏牛山,东西约跨过8个经度,因而成为连接青藏高原和中国东部平原的“桥梁”,具有“东西承接,南北过渡”的地理—生态属性,受地带性因素和非地带性因素综合作用,形成了复杂多样且具有过渡性质的山地垂直带谱。研究秦巴山地垂直带谱的结构、特征、数量、高度以及分布模式对于探索秦巴山地复杂的生态地理格局、识别南北分界线的具体位置、认识山地生物多样性及对全球气候变化的响应具有重要的意义。

秦巴山地地带性植被从南向北发生了明显的变化,主要表现为常绿阔叶林带逐步过渡为落叶阔叶林带^[1,2],秦巴山地因此常被作为亚热带和暖温带气候分界线,即南北分界线。但是分界线具体在哪里却出现了较大的争议,目前主流观点有3类：秦岭主脊^[3,4,5]、秦岭南坡^[6,7,8,9]和秦岭北坡^[10,11,12]。引起争议的原因主要是因为植被带总是逐步更替的,其界限通常表现为一个“或宽或窄”的过渡带^{[7, 13]},即南北过渡带。过渡带内存在南北向水平地域分异、气候随海拔增加而变化导致植被的垂直分异、不同坡向景观自然带的变化^[14]、东西向地带属性特征的变化、地表物质的差异和山体效应等,致使秦巴山地地理地带性呈现了复杂性和多样性^[2],即多维地带性。这种多维地带性（包括地带性和非地带性）通常叠合在一起,难以识别。比如从秦岭北坡到秦岭南坡,地带性植被常绿成分开始出现,山地垂直带出现了落叶松纯林带（太白山南坡）^[2],这种变化是地带性分异还是坡向分异?山地垂直带谱能反映山地的基本特征,蕴含了丰富的多维地带性信息,对它的分析研究是揭示山地环境结构的基本模型方法^[15]。研究秦巴山地垂直带带谱结构的空间分异,将多维地带性进行分离,有助于科学地理解秦巴山地的过渡性、复杂性和多样性,全面的认识秦巴山区的生态—地理属性。

秦岭—大巴山作为完整的南北过渡地带,跨越陕西、甘肃、四川、重庆、湖北、河南等六省市,从甘肃的迭部向东延伸到湖北的神农架,东西长1000余公里,面积约30万km²,涵盖陕西秦岭山脉、东秦岭伏牛山区、西秦岭甘南和川西北地区和大巴山段^[16]。过去的****对不同地段植被、土壤、气候进行了科学调查和分析。应俊生^[17]、岳明^[18,19]、傅志军^[20,21]等对秦岭山脉土壤和植被区系分布进行野外调查;傅抱璞^[22]、Tang等^[23]研究了秦岭主峰太白山的温度格局;薛智龙^[24]、沈泽昊等^[25]、高冠民^[26]等对大巴山段的神农架、米仓山等的植物特征和植被类型也进行了调查;李佳喜等^[27]对秦巴山地西部的莲花山的植物区系进行了研究。但是秦巴山地垂直带的研究依然缺乏系统、整体、综合的分析。冠名为秦巴山地的文献几乎都限于陕西境内的秦巴山地^[28]。这些资料和数据涉及面窄,且分散在不同的文献中,数据呈现碎片化和局域化。如何将这些碎片化、局域化的资料进行科学的集成是秦巴山区山地垂直带分析研究的关键。

随着现代对地观测技术、GIS技术和网络技术的发展,山地垂直带谱的研究由传统的简单模型向数字集成过渡,山地垂直带地理信息系统的建立为秦巴山地垂直带谱的数字化和集成奠定了基础^[29,30]。山地垂直带谱理论和山体效应的定量化研究也为基于山地垂直带谱的多维地带性的分析提供了理论支撑^{[15, 31-33]}。本文从文献中收集了秦巴山地33个山地垂直带谱数据,基于中国水平地带和垂直带分类体系^[15]和山地垂直带地理信息系统^{[29-30, 34]}对其进行标准化和数字化,按照从南向北、从东向西、南北坡对比3个维度对秦巴山地垂直带的分布模式进行系统的分析,以展示秦巴山地的多维地带性,揭示暖温带和北亚热带界限的分布。

2 数据与方法

从雷明德^[2]、应俊生^[17]、岳明等^[18,19]、傅志军等^[20,21]、薛智龙等^[24]、沈泽昊等^[25]、高冠民^[26]等对秦巴山地不同山体植被研究的文献中收集到秦巴山地33条山地垂直带分布数据,包括西秦岭的甘肃莲花山、虎头山阴坡;秦岭中部的太白山南坡和北坡、汉中地区、佛坪自然保护区、鹰嘴石、牛背梁,草链岭等;秦岭东部的伏牛山南坡和北坡;大巴山中段的米仓山;东段的神农架自然保护区和西段的白水江自然保护区、大板昭数据、雪宝顶等。山地垂直带谱数据分布如图1所示。

图1

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图1秦巴山地范围及山地垂直带谱数据点的分布

Fig. 1Data sites of spectra of altitudinal belts in the Qinling-Daba Mountains



基于统一的分类体系将收集到的秦巴山地垂直带谱数据进行标准化,并集成到统一的框架体系。数据集成时应遵循几个原则：① 基带与水平地带植被型保持一致。参考陕西植被^[2]和中国植被^[5],本文将原生的栓皮栎和麻栎植被带作为秦岭北坡的基带,含有常绿树的落叶阔叶林带作为秦岭南坡的基带;② 参考中国山地垂直带谱标准化体系^[15],基带和山地垂直带使用不同的命名方式。基带采用生物气候带+植被型,山地垂直带使用地貌+植被型命名。比如,太白山北坡基带命名为暖温带落叶阔叶林带,基带之上命名为山地落叶阔叶林带;③ 不同文献对同一位置山地垂直带的描述存在较大的差异时,采用认可度较高且相对权威文献的分类方法。比如根据陕西植被^[2]和中国植被^[5],秦岭中段鹰嘴石、草链岭和牛背梁1200~2100 m为落叶阔叶林带,但刘胤汉等^[14]却将其划分为针阔叶混交林带,本文采用前者的分类方法;④ 山地垂直带谱存在坡向差异时,按照不同坡向分开记录;⑤ 山地垂直带的界限是一个过渡区,而不是一条明确的线,区域尺度记录该过渡区的平均值为其分布界限。比如根据沈泽昊等^[25]的描述,神农架南坡常绿落叶阔叶混交林的上限为1700 m,而落叶阔叶林的下限为1600 m,区域尺度取其平均值1650 m作为二者的分界线。

在此基础上,按照从南向北、从东向西、南北坡对比3个维度：① 系统地展示了秦巴山地垂直带的结构、特征、数量、高度以及优势带的变化;② 分析了秦巴山地垂直带界限的空间分布模式,以此揭示秦巴山地作为南北过渡带植被分布的过渡性、多样性、复杂性和多维地带性;③ 对中国南北分界线分布提供新的论据。

3 结果

3.1 秦巴山地垂直带的纬向分异

如图2所示,从南向北秦巴山地垂直带的基带由亚热带常绿阔叶林带（大巴山南坡）逐渐过渡到亚热带常绿—落叶混交林带（大巴山北坡）、暖温带落叶阔叶林带（秦岭北坡）,分布范围分别为,大巴山南坡：400~1300 m^{[2, 25]}、大巴山北坡：200~1800 m^{[2, 26, 36]}、秦岭南坡：200~1300 m^{[2, 19, 37]}、秦岭北坡：300~1300 m^{[2, 37-38]}。同海拔山体山地垂直带的结构由复杂逐渐变得简单,比如,2000 m以下的亚热带山体（如三峡大老岭、香溪、神农架南坡）通常具有3个分带：亚热带常绿阔叶林带、山地常绿—落叶阔叶混交林带、山地落叶阔叶林（或山地针阔混交林带）,而秦岭北坡除伏牛山少数山体,基本为2个分带：暖温带落叶阔叶林带、山地落叶阔叶林带,缺乏亚热带常绿阔叶林带。山地垂直带的优势带由山地常绿落叶阔叶混交林带、山地暗针叶林带变为山地针阔混交林带和山地落叶阔叶林带。如图3、图4、图5所示,秦巴山地常绿落叶阔叶混交林带、山地落叶阔叶林带和山地针阔混交林带的分布上限从南向北与纬度没有明显的相关。

图2

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图2研究区南北向山地垂直带谱的变化

Fig. 2South-north variation of spectra of altitudinal in the Qinling-Daba Mountains

图3

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图3秦巴山地常绿—落叶阔叶混交林带上限的纬向分布

Fig. 3Latitudinal distribution of the upper limit of evergreen-deciduous broad-leaved mixed forest belt in the Qinling-Daba Mountains

图4

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图4秦巴山地落叶阔叶林带上限(a)和山地针阔混交林带上限(b)的纬向分布

Fig. 4Latitudinal distribution of the upper limits of mountain deciduous broad-leaved forest belt (a) and mixed broad-leaved-conifer forest belt (b) in the Qinling-Daba Mountains

图5

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图5秦岭北坡东西向山地垂直带谱的结构

Fig. 5Mountain altitudinal belts from east to west in the northern flank of the Qinling Mountains

3.2 秦巴山地垂直带的经向分异

秦岭和大巴山垂直带结构均呈现先复杂后简单再复杂的特征（图5~图7）。其中秦岭中东部垂直带分带数量由东部伏牛山的4个,向西先减少为3个,如草链岭、蟒岭、流岭、旬河流域、鹰嘴石,后增加为太白山、湑水流域的4~5个,其优势带除伏牛山北坡和流岭为山地针阔混交林带外,其他均为山地落叶阔叶林带。大巴山中东部则由其东部神农架的3~5个分带,向西到米仓山减少为3个分带,优势带南北坡差异明显,北坡由山地针阔混交林带和山地暗针叶林带变为山地落叶阔叶林带,而南坡则由山地常绿落叶阔叶混交林带和山地暗针叶林带转变为山地常绿落叶阔叶混交林带。

图6

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图6秦岭南坡东西向山地垂直带谱的结构

Fig. 6Mountain altitudinal belts from east to west in the southern flank of the Qinling Mountains

图7

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图7大巴山东西向山地垂直带谱的结构

Fig. 7Mountain altitudinal belts from east to west in the Daba Mountains



秦巴山地的西部位于东部季风湿润区、青藏高原高寒区、西北干旱区和三大自然地理单元的过渡区,山地垂直带结构和优势带较为复杂,一般为4~6个带（图5~图7）。其中位于秦岭西部的甘肃莲花山自然保护区具有半干旱区特有的山地草原带,虎头山阴坡河谷地带具有干热河谷灌丛带,其优势带均为山地暗针叶林带;大巴山西部的白水江自然保护区是秦巴山地垂直带结构最复杂、垂直带数量最多的地区,多达6个带,其优势带为山地针阔混交林带;北川小寨子沟自然保护区优势带为亚高山灌丛草甸带;雪宝顶优势带为冰雪带和亚冰雪带。

秦巴山地常绿落叶阔叶混交林带上限随经度分布满足开口向上的二次曲线的模式（图8）,其常绿落叶阔叶混交林带上限的最低值位于111°E的武当山,分布海拔低至 800 m^[39],最高点位于104°E的北川小寨子沟自然保护区,其分布上限可达2300 m^[40]。

图8

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图8秦巴山地常绿落叶阔叶混交林带上限的经向分布

Fig. 8Longitudinal distribution of upper limit of evergreen-deciduous broad-leaved mixed forest belt in the Qinling-Daba Mountains



秦岭和大巴山山地落叶阔叶林带的上限随经度分布呈现了相似的开口向下的二次曲线分布模式（图9）。二者都在108°E出现了山地落叶阔叶林带分布最高点：秦岭在太白山,可达2800 m^[2],大巴山在米仓山北坡,可达2350 m^[2]。秦岭山地落叶阔叶林带上限分布最低点位于112°E的伏牛山,仅为1600~1800 m^[37];大巴山则在111°E的武当山分布最低,其上限仅为1200 m^[39]。

图9

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图9秦岭和大巴山山地落叶阔叶带上限的经向分布

Fig. 9Longitudinal distribution of upper limit of mountain deciduous broad-leaved forest belt in the Qinling(a) and the Daba (b) Mountains



秦岭和大巴山山地针阔混交林带的上限从西向东随经度分布呈现了线性降低的趋势（图10）,秦岭山地针阔混交林带的最高点位于西部的甘南莲花山自然保护区和迭部林区,可达2700 m^{[27, 41]},向东至秦岭中段湑水流域降低至2600 m^[2],至伏牛山地区降低至2000 m^[37]。大巴山山地针阔混交林带的最高点位于其西部的雪宝顶,可达3300 m^[42,43],向东至甘南白水江自然保护区降低至2900 m^[44],继续向东至米仓山南坡降低至2480 m^[2],神农架南坡降低至2300 m^[26],最低点位于武当山,受限于山体高度,仅为1600 m^[39]。

图10

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图10秦岭和大巴山山地针阔混交林带上限的经向分布

Fig. 10Longitudinal distribution of upper limit of mixed broad-leaved-conifer forest belt in the Qinling(a) and the Daba (b) Mountains

3.3 秦巴山地垂直带的坡向分异

秦岭和大巴山是横亘在中国中部东西走向的山脉,山体垂直带谱具有明显的南北坡的差异。秦岭北坡和南坡基带均为暖温带落叶阔叶林带,但南坡含有常绿树种。秦岭东段伏牛山南北坡山地垂直带结构完全相同,都为山地落叶阔叶林带—山地针阔混交林带—山顶灌丛矮曲林带,但是垂直带的高度和宽度差异明显,如图2所示,伏牛山南坡山地落叶阔叶林带上限达1800 m,比北坡高200 m,其下限比北坡低200 m,致使该带比北坡宽400 m,幅宽达700 m,成为了南坡的优势带,而北坡的优势带为山地针阔混交林带。秦岭中段太白山南坡和北坡的优势带均为山地落叶阔叶林带,但是南坡比北坡多山地明亮针叶林亚带（落叶松亚带）,致使南坡山地垂直带数量比北坡多1个（南坡为5个,而北坡仅为4个）;另外根据陕西植被^[2],太白山南坡山地落叶阔叶林带的上限比北坡低200 m,山地暗针叶林带比北坡低400 m。

大巴山北坡基带为亚热带常绿落叶阔叶混交林带,南坡为亚热带常绿阔叶林带。大巴山东段神农架南坡具有4~5个分带,优势带为山地常绿落叶阔叶混交林带和山地暗针叶林带^[25];而其北坡仅有3个分带,缺失山地常绿落叶混交林带,其优势带为山地针阔混交林带和山地暗针叶林带^{[26, 36]};米仓山南北坡均为3个垂直带,但是南坡的优势带为山地常绿落叶阔叶混交林带;米仓山北坡的优势带为山地落叶阔叶林带。

4 结论与讨论

本文的结果表明,秦巴山地自南向北随着纬度的增加,山地垂直带的基带由亚热带常绿阔叶林逐渐过渡为暖温带落叶阔叶林带;垂直带结构由复杂变得简单;优势带由山地常绿落叶阔叶混交林转变为山地落叶阔叶林带和山地针阔混交林带。反映了秦巴山地的纬度地带性,主要受南北向温度梯度的控制。但常绿落叶阔叶混交林带、山地落叶阔叶林带和山地针阔叶混交林带的分布上限与纬度没有明显的相关。这与山体结构有关,秦岭主山脊线偏北,从秦岭南麓的汉江谷地向北至山脊线,地势由低到高,山体效应逐渐增加,导致了山地垂直带的界限在一定程度下呈现了增加的趋势,弥补了它们的分布高度从南向北的降低,破坏了纬度地带性规律。这也导致了纬度偏北但地势较高的太白山的山地落叶阔叶林带的上限达到2600~2800 m^[2],比南侧的佛坪自然保护区植被界限高100~300 m^[19];纬度偏北但地势较高的白水江自然保护区的针阔混交林带分布高度比纬度偏南的地势稍低的神农架自然保护区高600 m^{[25, 44]}。山体效应如何影响秦巴山地垂直带的分布还有待于进一步的研究。

从东向西随着经度变化,秦岭和大巴山山地垂直带结构呈现复杂—简单—复杂的特征。秦岭中东部优势带为山地针阔混交林带或山地落叶阔叶林带,向西到甘南地区转变为山地暗针叶林带;大巴山北坡优势带先由山地针阔混交林带和山地暗针叶林带变为山地落叶阔叶林带,南坡则由山地常绿落叶阔叶混交林带和山地暗针叶林带转变为山地常绿落叶阔叶混交林带,最后到川西北地区变为亚高山灌丛草甸带。反映了秦巴山地的经度地带性,受东西向水分梯度的作用。但是西高东低的地势导致了山地垂直带的变化呈现了复杂性。秦巴山地常绿落叶阔叶混交林带和山地落叶阔叶林带从西向东在经向上呈现了二次曲线的模式,这与中国山地垂直带分布的二次曲线假说相吻合^[45]。山地针阔混交林带上限在经度方向上呈现了显著的线性降低趋势。

本文的结果还表明,大巴山比秦岭更适合作为南北分界线。首先,秦岭南坡和北坡水平地带相似,均以暖温带落叶阔叶林—落叶栎林为主^[2],尽管秦岭南坡基带位置出现了常绿灌木或小乔木,但是这些常绿植被并不占优^[2]。相比之下,大巴山南坡和北坡地带性植被发生了明显的变化。大巴山南坡基带为亚热带常绿阔叶林带^{[2, 25]},而北坡为暖温带（亚热带）常绿落叶阔叶混交林带,这就意味着大巴山相比秦岭对植被的地带性分异的影响更强。

其次,秦岭南坡和北坡山地垂直带的结构和类型也极为类似,比如秦岭东段伏牛山南北坡均为山地落叶阔叶林带—山地针阔混交林带—山顶灌丛矮曲林带,秦岭中段最高峰太白山,南北坡均为山地落叶阔叶林带—亚高山针叶林带—高山灌丛草甸带^[2];而大巴山南北坡则差异明显,大巴山南坡为山地常绿落叶阔叶林混交林带—山地针阔叶混交林带（米仓山南坡）,而北坡为山地落叶阔叶林带—山地针阔叶混交林带（米仓山北坡）^[2]。另外,秦岭和大巴山北坡的优势带均为山地针阔混交林带或山地落叶阔叶林带,而大巴山南坡具有独特的山地常绿落叶阔叶混交林带优势带,也是特征带,这一点不同于秦岭和大巴山北坡。

最后,根据秦岭和大巴山山麓1981-2010年部分气象站点的计算（表1）,秦岭南麓和大巴山北麓温暖指数约为120~135 ℃·月,与暖温带常绿落叶阔叶混交林带的热量条件一致^[46]。向南经过大巴山至大巴山南麓,温暖指数达到140~150 ℃·月,满足了亚热带常绿阔叶林带存在的热量需求^[46]。因此,从热量状况来看大巴山作为南北分界线也是值得考虑的。相比之下,秦岭对南北过渡带的影响主要体现在对降水格局的影响,如表1所示,年降水量经过秦岭由800~900 mm陡降至500~700 mm,影响了南北过渡带的干湿格局,因此秦岭也被认为应作为干湿气候的重要界限,而非温度带的界限^[47,48],秦岭作为中国亚热带和暖温带的分界线只是由于水分不足所导致的一种假象^[46]。另外,从秦巴山地气候变化与植被覆盖的研究可以发现,秦岭山地的植被覆盖的变化与降水呈现正相关关系,但与气温呈现负相关^[49],说明秦岭山地植被生长受降水的影响大于气温。但是大巴山植被覆盖变化与气温呈一定的相关性,与降水量相关性不明显^[50]。这也说明了相比秦岭,大巴山更适合作为温度界限,即暖温带与北亚热带的分界线。

Tab. 1
表1
表1秦岭大巴山山麓部分气象站点的气候指标
Tab. 1Climatic variables from weather stations in the piedmont of the Qinling-Daba Mountains

站点	位置	纬度 (°)	经度 (°)	高度 (m)	温暖指数 (℃·月)	年均温AM (℃)	最热月温度(℃)	最冷月温度(℃)	年降水 (mm)
嵩县	秦岭北麓	34.1	112.1	326	128.2	15	26.6	0.8	689
洛宁		34.4	111.1	328	121.7	14.4	25.9	0.6	569
礼泉		34	108.5	543	113.3	13.4	25.7	0.9	541
秦岭
商南	秦岭南麓 大巴山北麓	33.5	110.9	523	118.8	14.4	25.1	1.6	864
汉中		33.1	107	510	123.5	15	25.6	2.8	838
石泉		33	108.3	485	123.4	15.1	25.5	3	890
汉阴		32.9	108.1	413	127.2	15.4	26	3.3	904
大巴山
广元	大巴山南麓	32.4	105.8	514	140.6	16.7	26.2	5.4	929
旺苍		32.2	106.3	486	141.3	16.8	26.3	5.4	1158
南漳		31.8	111.1	151	135.9	16.1	27.3	2.6	912
巫溪		31.4	109.6	338	156.6	18.1	27.8	6.7	1091
兴山		31.4	110.7	337	148.5	17.4	27.3	5.5	977

注：数据来源于国家气象科学数据共享服务平台http://data.cma.cn/。

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由于地带性是大尺度问题,先前的研究常使用大尺度指标,比如水平地带的植被和气候的分异来界定南北分界线^{[3, 6]}。但是由于秦巴山地的基带常作为农耕带,其原生植被大都消失殆尽,难以判断南北分界线位置;而秦岭植被分布除受大尺度热量状况影响外,还受山体对寒暖气流的阻挡作用和山体效应等因素的影响,导致了现有植被难以反映地带性的规律,比如秦岭南坡基带位置出现了常绿灌木,这些常绿灌丛的出现是地带性温度、山体屏障作用造成的温度和降水等诸多因素共同作用的结果,以此作为亚热带的标志难以令人信服。由于山地垂直带是在水平地带的基础上发育而来,具有水平地带的烙印^[51],使用山地垂直带可以鉴别水平地带的性质。本研究为南北分界线的确定提供了一种新的方法和新的论据。本文得出的大巴山可能比秦岭更适合作为暖温带和北亚热带的分界线的结论与方精云^[47]、宋永昌^[52]的观点一致,未来还需要结合南北过渡地带不同尺度植被、气候和土壤等的分异进行系统的研究。

另外,之前****使用的秦巴山地概念多指的是陕西秦巴山地^{[14, 28]},而文中秦巴山地的边界依据陕西师范大学地理系1989年编制的中国秦岭大巴山地区地貌图^[16],跨越甘肃、重庆、陕西、四川、河南、湖北6省,涵盖了甘南和川西北的部分山体。尽管在先前的研究中,雪宝顶被划分为横断山区^[42,43],而甘南莲花山自然保护区则被认为是黄土高原与青藏高原的过渡地带^[27],但文中将其划分为秦巴山地西段,体现了秦巴山地作为青藏高原与东部平原之间过渡的桥梁的作用。根据本文的结果,秦巴山地白水江自然保护区是山地垂直带分带最多的地区,多达6个带,这一区域位于中国东部季风湿润区、青藏高原高寒区、西北干旱区三大自然地理区的过渡带,既具有亚热带特征带,即亚热带常绿阔叶林带和山地常绿落叶阔叶混交林带的存在,又具有青藏高原东缘成分如岷江冷杉为主的暗针叶林带和高山灌丛草甸带^[44],加上自然历史的变迁,该地区物种极为丰富,为山地垂直带的形成奠定了良好的基础。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

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山地自然生态分界线，实际为一条生态过渡带。分界线位置的准确划分，有助于把握现代气候-植被-土壤的敏感变化特征，也是指导当地大农业生产的基础依据。秦岭山地长期以来被认为是中国东部重要的南北生态分界线，即亚热带和暖温带的分界线。但对该界线的具体位置，历来存在着北坡、分水岭和南坡3种争议。根据作者多年的工作积累和对相关问题的思考，以文献评析为基础，以气候-植被参数计算结果为依据，并通过对秦岭山地不同区域植物区系和植被垂直带谱已有研究结果的比较分析，从中得出如下主要结论：（1）根据秦岭地区气候-植被参数等值线的分布，整个秦岭山地都应属于暖温带，这一结论可与国际有关研究相互接轨。（2）根据对秦岭不同区域植物区系调查结果的比较分析，秦岭南坡大部分区域都应属于暖温带，而南麓海拔1000m等高线附近很可能是暖温带的南缘。（3）根据对秦岭南北坡植被垂直带谱的比较分析，南麓海拔1000m等高线应该是一条重要的生态分界线。综合来看，将秦岭山地的南北分界线放在南坡海拔1000m附近比较适宜。上述归纳研究所获结论，将通过在秦岭山地深入开展现代“3S”技术支撑下的植被、土壤、气候等生态与地理方面的综合研究，最终得到完全验证。
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神农架南坡在我国植被区划中具有十分重要的意义。在神农架南坡沿海拔梯度设置50个样方进行植物物种多样性调查，通过对样方的数量分类和DCA排序，结合物种丰富度、区系分化强度、区系成分和生活型神农架， 垂直， 植被带谱， 多样性， 区系成分， 生活型构成等方面的分析，研究神农架南坡植物物种多样性的垂直格局。结果表明： （1）神农架南坡的植被垂直带谱为： 海拔900-1000 m以下为常绿阔叶林； 1000-1700 m为常绿落叶阔叶混交林； 1600-2100 m为落叶阔叶林； 海拔2000-2400 m为针阔叶混交林； 海拔2300 m以上为暗针叶林。（2）植被基带群落中，在物种数量、区系成分和重要值方面，常绿和落叶阔叶树种所占的比例都相差无几。（3）植物多样性的垂直格局基本符合“单峰”模式。峰值出现在海拔1400-1500 m； 但混交林类型的多样性和区系分化强度较高。（4）在植物区系中，温带成分处于主导地位； 世界广布属的比例随海拔上升而增加； 而中国特有属仅见于海拔2000 m以下。亚热带成分和东亚区域性区系成分都随海拔上升而减少，峰值都位于山地常绿落叶阔叶混交林。（5）蕨类植物丰富度随海拔上升而减小； 草本植物丰富度与海拔高度之间没有呈现显著的相关关系； 木本植物丰富度总体沿海拔梯度减少，但峰椎处于常绿落叶阔叶林带。针阔混交林样方的平均木本物种数也超过落叶阔叶林带。
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在欧亚大陆山地垂直带880个带谱点数据采集的基础上,设计和开发了山地垂直带数字集成系统。其功能:(1)垂直带谱可视化显示功能:实时生成垂直带地理分布图、垂直带堆积柱状图、上下限高度随经纬度变化曲线;(2)垂直带上下限提取和绝对高度和相对高度转化功能:提取山地垂直自然带分布上限和下限高度,进行垂直带的宽度和垂直带上限海拔高度之间的转化;(3)垂直带查询、分析功能:空间选择垂直带查询、植被带和温度带等地理区域的垂直带查询与其制图分析;(4)垂直带界线提取功能:林线、雪线、冻土线等垂直带界线分布高度,随地理位置、气候、地形等影响因子变化的曲线生成、垂直带界线数据输出。其为揭示欧亚大陆山地环境的垂直分布规律奠定了重要的基础,为大陆尺度和全球尺度山地垂直带的地理分析和生态分析提供了重要的技术平台。
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[41] Feng Zicheng, Zhang Chengwei . Studies on the special characteristics of forest vegetation in diebu county (1)
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[ 罗伦德 . 岷山之巅: 雪宝顶
西南师范大学学报(自然科学版), 1983(4):134-143]
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[43] Zheng Yuanchang, Gao Shenghuai, Chai Zongxin . A preliminary study on the vertical natural zones in the Hengduan mountainous region
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[ 郑远昌, 高生淮, 柴宗新 . 试论横断山地区自然垂直带
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[44] Sun Guojun, Feng Huyuan . The analysis of flora characteristics Baishuijiang Natural Sanctuary in Gansu
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[ 孙国钧, 冯虎元 . 白水江自然保护区植被区系特征分析
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[47] Fang Jingyun . Ecoclimatological analysis of the forest zones in China
Acta Ecologica Sinica, 1991,11(4):377-387.
Magsci [本文引用: 2]
本文利用671个气象台站的温度资料和大量植被资料,采用吉良的温暖指数(WI)作为温度气候指标,研究了我国湿润地区植被的分布与温度气候的关系。分析15个森林植被类型的分布与WI的关系,发现在这些植被类型中存在四条界线(线A,带B,C和D),它们分别表示寒带与亚寒带,亚寒带与温带,温带与暖温带、暖温带与亚热带热带的分界线,其WI分别为15,50—55,80—90和170—180℃月。利用73种木本植物的温度分布资料进行聚类分析,获得了7个树种组合。分析这7个树种组合的温度分布曲线,发现亚寒带针叶林树种、温带落叶阔叶林树种、暖温带常绿阔叶林树种以及亚热带热带树种的主要分布范围分别为WI值50℃月以下、50—90和90—175℃月。利用一些树种的分布资料,进一步论证了森林上限及亚寒带针叶林的分布与WI间的关系。此外,用大量生态气候学事实,讨论了我国森林植被类型,特别是常绿阔叶林的归属问题,认为常绿阔叶林作为暖温带的植被景观似更合适。最后给出我国生物温度气温带的划分依据,即寒带,WI<15,亚寒带:15—50;温带:50—90;暖温带:90—175;亚热带热带>175℃月。
[ 方精云 . 我国森林植被带的生态气候学分析
生态学报, 1991,11(4):377-387.]
Magsci [本文引用: 2]
本文利用671个气象台站的温度资料和大量植被资料,采用吉良的温暖指数(WI)作为温度气候指标,研究了我国湿润地区植被的分布与温度气候的关系。分析15个森林植被类型的分布与WI的关系,发现在这些植被类型中存在四条界线(线A,带B,C和D),它们分别表示寒带与亚寒带,亚寒带与温带,温带与暖温带、暖温带与亚热带热带的分界线,其WI分别为15,50—55,80—90和170—180℃月。利用73种木本植物的温度分布资料进行聚类分析,获得了7个树种组合。分析这7个树种组合的温度分布曲线,发现亚寒带针叶林树种、温带落叶阔叶林树种、暖温带常绿阔叶林树种以及亚热带热带树种的主要分布范围分别为WI值50℃月以下、50—90和90—175℃月。利用一些树种的分布资料,进一步论证了森林上限及亚寒带针叶林的分布与WI间的关系。此外,用大量生态气候学事实,讨论了我国森林植被类型,特别是常绿阔叶林的归属问题,认为常绿阔叶林作为暖温带的植被景观似更合适。最后给出我国生物温度气温带的划分依据,即寒带,WI<15,亚寒带:15—50;温带:50—90;暖温带:90—175;亚热带热带>175℃月。

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