森林垂直结构和大树作为森林生态系统结构与功能的重要属性,参与了资源分配、竞争等群落构建的多个关键过程,对林下环境和植物生长有着至关重要的影响。相较于气候、土壤、地形等环境因子的研究工作,森林垂直结构和大树如何影响不同林层植物多样性维持机制尚缺少系统研究。不同区域气候条件、植被类型、地质历史、人类干扰历史等存在差异,这些区域效应如何影响垂直结构和大树,进而作用于植物群落构建尚不清楚。山地生态系统蕴藏着丰富的森林和大树资源,其沿海拔梯度快速变化的环境为综合评估垂直结构对植物多样性的影响提供了理想平台。本论文以覆盖我国亚热带和热带森林区的10个海拔梯度样带的木本植物调查数据（共153个固定样地,1192个物种,57341株植物个体）为基础,整合生物与非生物因子以及系统发育多样性,揭示大树沿海拔梯度分布的驱动机制,分析和比较垂直结构和大树作用于不同林层植物物种多样性和系统发育多样性的效果,主要研究发现:（1）我国亚热带和热带山地生态系统蕴藏着丰富的大树资源,其中壳斗科（Fagaceae）、松科（Pinaceae）、樟科（Lauraceae）、杜鹃花科（Ericaceae）和柏科（Cupressaceae）占大树总体的66%;大树生物量在不同区域呈现不同的海拔梯度格局,其中大树生物量在大多区域的中海拔达到峰值;年均温和降水是解释大树生物量沿海拔变化的主要限制因子,而土壤和地形的影响相对较弱,支持水分-能量假说;东部亚热带浙江天目山和江西官山在低海拔较低的大树生物量可能与低海拔较强人类干扰相关,表明干扰对生物多样性维持的间接作用。（2）垂直结构和大树效应对一些区域植物物种多样性有显著影响,但整体效应不明显;垂直结构显著促进云南玉龙雪山（R~2=0.41,P＜0.01）和江西官山（R~2=0.54,P＜0.05）植物群落均匀度,大树生物量与安徽大别山物种丰富度呈正相关（R~2=0.57,P＜0.05）;垂直结构和大树效应作用于不同林层的效果不同,相较群落整体,其对乔木幼树与灌木物种多样性影响更强;区域效应显著影响垂直结构与物种多样性关系,大树效应对群落均匀度的影响随海拔跨度增大而显著降低（R~2=0.44,P＜0.05）;土壤与坡度显著影响云南玉龙雪山、云南高黎贡山、安徽大别山等的海拔梯度物种多样性,支持生境异质性假说。（3）垂直结构和大树对植物系统发育多样性的影响在大部分区域与物种多样性并不一致,表明系统发育多样性反映了垂直结构效应的不同方面;在云南玉龙雪山,垂直结构越复杂,群落系统发育结构越聚集（R~2=0.52,P＜0.01）,即近缘种越多;沿重庆金佛山海拔梯度,大树生物量与系统发育多样性呈单峰关系（R~2=0.37,P＜0.05）;林下乔木幼树和灌木系统发育多样性的垂直结构效应在多个区域强于群落整体,且对幼树的影响较灌木更显著,表明垂直结构对森林更新的重要性;垂直结构和其他环境因子对系统发育多样性的影响受区域效应限制,海拔跨度较大的云南高黎贡山、浙江天目山、广西大明山受气候影响较大,生境异质性在高黎贡山和玉龙雪山有重要作用;垂直结构对群落系统发育结构的影响沿经纬度增加而显著降低（R~2=0.33,P＜0.05;R~2=0.34,P＜0.05）,表明人类干扰历史的东西差异和植被类型的南北差异对解释系统发育多样性维持的重要性。综上所述,基于跨越12个纬度和20个经度的10条海拔梯度样带的植物多样性数据,本论文系统分析了大树分布的海拔梯度格局及其驱动机制,深入探究了森林垂直结构和大树对海拔梯度植物物种和系统发育多样性的影响,明晰了区域效应对垂直结构效应的作用,结果表明垂直结构复杂性对维持植物多样性及其空间变异的重要作用,突出了保护山地生态系统中成层结构复杂的原始林和大树的重要价值,为开展跨尺度、多维度的植物多样性维持机制提供科学参考。