五台山林线过渡带华北落叶松格局过程和尺度分析

林线过渡带作为气候变化的预警区,有很重要的研究意义,林线过渡带中人工林的生存与发展对自然保护区景观生态系统影响显著。选取五台山林线内占绝对分布优势的华北落叶松为研究对象。设置50m×50m样地,随机选取5个10m×10m样方进行群落物种信息收集,对乔木的胸径和位置信息进行调查,利用点格局方法和CSR(完全空间随机模型)、HP(空间异质性过程模型)、RL(随机标签模型)对华北落叶松的活立木和枯立木的格局过程进行0—25m尺度上的分析,结果发现:活的华北落叶松平均胸径在11.54cm,死的华北落叶松平均胸径是8.27cm,这个对于30年以上华北落叶松来说胸径值偏小,其生长慢的特点是和林线这个生境特点相适应的。华北落叶松枯立木的聚块很大,在0—15m上都是聚集分布;活立木聚块小出现在0—3m、和21m上。空间异质性过程模型模拟的格局与活立木实际格局差异检验不显著,说明空间异质性可以很好解释活立木格局的成因。随机标签模型模拟结果表明现有活立木和枯立木只在21m附近出现负相关,主要是负密度制约效应是导致的华北落叶松死亡的主要原因,而且对幼苗到幼树的影响最大。同时推测灌木和华北落叶松幼苗和幼树的种间相关作用与其死亡也有一定关系。     

基于不同零模型的三江平原沼泽湿地主要物种小尺度点格局分析

在三江平原沼泽湿地,基于不同零模型的点格局方法,研究了常年积水环境条件下沼泽湿地主要优势种毛苔草、漂筏苔草、狭叶甜茅以及小叶章种群的空间分布格局特征。结果表明:在0—200cm尺度范围内4种物种基本都偏离完全随机模型,表现为聚集分布,但偏离的程度不同;除了数量最少的小叶章种群外,其他3种物种都在一定尺度上偏离了泊松聚块模型;毛苔草和狭叶甜茅种群在极小尺度上偏离嵌套双聚块模型,但不显著,而漂筏苔草种群在所有尺度上符合嵌套双聚块模型。种群的实测值偏离完全随机模型的程度越大,越有可能符合符合泊松聚块模型,偏离泊松聚块模型的程度越大,越有可能符合嵌套双聚块模型。4种物种在0—200cm尺度范围内形成的聚块是由营养繁殖引起的,多个分株系统组成大聚块,而每个分株系统形成一个小聚块,聚块的形成加剧了种内竞争,使得种群的聚集强度降低。     

不同恢复演替阶段糙隐子草种群的点格局分析

采用摄影定位法测定了羊草+大针茅草原不同恢复演替群落中糙隐子草种群的空间格局,并应用完全空间随机模型、泊松聚块模型和嵌套双聚块模型对其格局进行分析.结果表明:在严重退化的群落中,糙隐子草种群格局表现为嵌套双聚块结构,即在大聚块中分布着较高密度的小聚块;在恢复5年、8年和21年的群落中,则为以母体为中心的泊松聚块结构,即在糙隐子草种群空间格局的聚块中不存在较高密度的小聚块.这说明在严重退化的群落中正相互作用居主导,而在恢复演替群落中负相互作用居主导.糙隐子草种群在恢复演替过程中的格局变化主要是由于伴随放牧胁迫的消失,种群正相互作用(易化)向负相互作用(竞争)转化所致.     

秦岭皇冠优势灌木苦糖果的空间分布格局及种内种间关联

以秦岭皇冠暖温性落叶阔叶林25 hm²森林样地中的优势灌木苦糖果为对象,研究了苦糖果不同径级个体的空间分布格局以及种内种间关系。结果表明: 苦糖果径级结构呈现出下宽上窄的金字塔型,小径级植株数量最多,更新状态较好,处于稳定增长阶段,有利于群落更新和演替。以Ripley's K函数为基础,采用单变量和双变量成对相关函数,在3个零模型(完全空间随机模型、异质泊松模型和先决条件模型)的处理下,树种整体和不同径级以聚集分布为主,且聚集程度随研究尺度的加大而逐渐减小,逐渐趋向随机分布。受到生境异质性、扩散限制、负密度制约等影响,种内不同径级个体之间以正关联为主,但也有一定程度的无关联,未出现负关联的情况。种间关系较为复杂,既有无关联,也有正关联和负关联,但以负关联和无关联为主。     

羊草+大针茅草原退化群落优势种群空间点格局分析

草原退化的特征主要表现为群落生产力的大幅下降和植物个体的小型化, 同时, 退化的草原生态系统与一定强度的放牧压力保持平衡而相对稳定。该文应用摄影定位法测定了羊草+大针茅草原退化群落中4个优势种群羊草(Leymus chinensis)、米氏冰草(Agropyron michnoi)、大针茅(Stipa grandis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)的空间格局。点格局分析结果表明: 在空间分布格局上, 4个优势种群均偏离完全随机模型和泊松聚块模型, 而符合嵌套双聚块模型, 也就是说, 其空间格局表现为聚集分布, 且在大聚块中分布着较高密度的小聚块。严重退化的草原群落中优势种群的嵌套双聚块空间分布格局当属一种集体行为, 是种群适应过度放牧压力的一种表现形式, 为过度放牧导致的退化草原群落的主要特征之一。这种生态学现象同植物个体小型化一样, 是种群易化(正相互作用)的结果。在过度放牧的胁迫下, 种群通过改变个体性状及个体在空间的分布状况实现自我帮助, 以抵御外界的放牧压力达到自我保护, 从而维持退化草原生态系统与放牧压力间的相对平衡。     

西双版纳热带雨林林窗空间分布格局及其特征数与林窗下植物多样性的相关性

林窗作为森林群落中一种重要的干扰方式, 对林下物种构成有着重要的影响。开展林窗空间格局及其特征指数与林下植物多样性关系研究对于探讨林窗对林下生物多样性的影响有重要意义, 有助于进一步了解群落动态, 在物种多样性保护方面也具有指导作用。本研究在西双版纳热带雨林地区随机选取3块大小为1 ha的热带雨林为研究样地, 采用轻小型六旋翼无人机搭载Sony ILCE-A7r可见光传感器, 分别获取各个样地的高清数字影像, 结合数字表面高程模型以及各个样地的地形数据用以确定各样区的林窗分布格局, 并进一步提取出各林窗的景观格局指数。结合地面样方基础调查数据, 对各样地各林窗下植物多样性情况进行统计, 旨在分析热带雨林林窗空间分布格局以及林窗下植物多样性对各林窗空间格局特征的响应情况。研究表明, 西双版纳州热带雨林林窗呈大而分散的空间分布, 林窗空间格局特征指数如林窗形状复杂性指数、林窗面积都与林下植物多样性呈显著正相关关系。在面积小的林窗下, 较之林窗形状复杂性因子, 林窗面积大小对林下植物多样性影响更显著; 在面积达到一定程度后, 相对于面积因子, 林窗形状复杂性指数对林下植物多样性影响更显著, 各样地林窗皆趋于向各自所处样地顶极群落发展。     

基于不同零模型的点格局分析

在种群空间格局研究中,定量分析格局及其形成过程已成为生态学家的主要目标。在量化分析的众多方法中,点格局分析是最常用的方法,而在选择零模型时,完全空间随机模型以外的复杂零模型很少使用,实际上,这些零模型可能有助于认识格局的内在特征。为此,我们在研究实例中,选择完全空间随机模型(complete spatial randomness)、泊松聚块模型(Poisson cluster process)和嵌套双聚块模型(nested double-cluster process)对典型草原处于不同恢复演替阶段的羊草(Leymus chinensis)种群空间格局进行了分析。结果发现:完全空间随机模型仅能检测种群在不同尺度下的格局类型;而通过泊松聚块模型和嵌套双聚块模型检验表明,在恢复演替的初期阶段,羊草种群在小尺度范围内偏离泊松聚块模型,而在整个取样范围内完全符合嵌套双聚块模型;随着恢复演替时间的推移,在恢复演替的后期,在整个取样尺度上,羊草种群与泊松聚块模型相吻合。这是很有意义的生态学现象。这一实例表明在应用点格局分析种群空间格局时,仅通过完全空间随机模型的检验来分析格局特征,或许很难论证复杂的生态过程,而选择一些完全空间随机模型以外的较复杂的零模型,可能发现一些有价值的生态学现象,对揭示格局掩盖下的内在机制有所裨益。     

云南普洱季风常绿阔叶林不同种子扩散方式的优势种空间点格局分析

物种的空间分布格局和种群结构受生境过滤、扩散限制、种内和种间相互作用等多重过程的影响。研究物种的空间分布格局、物种关联及其与环境因子的关系, 有利于揭示生物多样性维持机制, 探索群落稳定演替的生态过程。季风常绿阔叶林作为我国热带-亚热带交错区典型的地带性植被类型, 是研究交错区物种空间分布格局的重要平台。本研究基于普洱30 ha季风常绿阔叶林动态监测样地的调查资料, 采用点格局分析的方法, 对3种不同种子扩散方式的优势种即短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)、茶梨(Anneslea fragrans)、西南桦(Betula alnoides)的空间分布格局及其随尺度的变化进行研究, 分析了生境过滤和扩散限制对物种空间分布格局的影响以及不同生活史阶段间的种内和种间关联。结果显示: 短刺锥和茶梨在山脊和山坡分布居多, 而在沟谷较少, 西南桦则主要分布于山坡。3种优势种在完全随机模型下所有尺度上均表现为聚集分布, 且聚集强度随空间尺度的增大而减小。排除生境异质性后, 所有优势种只在小尺度上表现为聚集分布, 大尺度上为随机分布或规则分布。扩散限制对短刺锥和茶梨的分布格局影响较小, 而对西南桦的分布格局影响较为显著。在种内不同径级的空间关联上, 短刺锥和茶梨种内不同生长阶段树木之间存在相关性, 但西南桦则相关性不明显; 在种间关联上, 短刺锥和茶梨为正相关, 和西南桦为负相关, 茶梨和西南桦则正、负相关都存在。本研究表明, 物种的空间分布格局是物种本身属性和环境条件的综合反映, 其中生境过滤和扩散限制的关联效应是影响物种空间分布的主要原因。     

鹞落坪国家级自然保护区吊罐井物种分布格局与种间关联的多尺度分析

为了探讨群落结构形成机制,采用点格局分析方法,对鹞落坪国家级自然保护区吊罐井核心区1 hm²样地内36个优势物种在0~50 m尺度上的空间分布格局和种间关联性进行了研究.结果显示,36个物种的空间分布格局在小尺度上主要呈聚集分布,在较大尺度上呈随机分布的物种比例最高;对36个物种种间关联性的分析发现,无关联类型是该样地物种间相互作用的主要表现形式,并且在10 m尺度上无关联种对的比例最低,正相关和负相关的种对在所有尺度上的比例均未超过20%.群落结构的次生性、生境异质性和扩散限制性是导致该样地物种分布和种间关系格局的主要原因.本研究结果有助于了解物种共存的尺度依赖性特征及其形成机制.     

淫羊藿分株种群特征及其与箭叶淫羊藿空间分布的点格局分析

对四川省南充市金城山3个不同海拔梯度(560m、653m、774m)上的淫羊藿分株种群特征以及用聚块性指标(m*/m)、聚集指数、Cassie指标、扩散系数和点格局分析法,分别对淫羊藿基株种群与海拔771m处箭叶淫羊藿基株种群的空间分布格局进行了研究。结果显示:在低海拔梯度560m处淫羊藿分株种群密度达到最大,随着海拔的升高,淫羊藿分株种群密度显著减小。不同海拔高度下,淫羊藿分钻种群根冠比在774m处最高。3种海拔梯度上,淫羊藿基株种群空间分布格局为集群分布;箭叶淫羊藿基株种群在尺度(t)0~0.01之间呈随机分布,在0.01~0.5之间呈集群分布。最后,结合保护淫羊藿和箭叶淫羊藿的药用资源以及点格局分析方法在研究草本植物种群空间分布格局中的优越性展开了讨论。     

Two-dimensional pattern analysis on dominant species and community in subalpine meadow of Luya Mountain, Shanxi Province, China

The spatial pattern analysis of population and community is important to understand community structure and has become one key topic in modern plant ecology. There are many techniques for analyzing one-dimensional pattern in ecological literature. Two-dimensional pattern analysis is better than one-dimensional analysis in the study on community spatial characteristics and structure. However, it is hard to analyze these two-dimensional patterns due to poor effective methodology. The two-dimensional sampling using two transects that meet at right angles was applied to get quadrat data in this work. And then the data from the two transects were analyzed separately by one-dimensional pattern analysis method, two-term local quadrat variance. The length, width, and area of patches at different scales of pattern for populations were obtained from the analysis. For community pattern, detrended correspondence analysis (DCA) was employed to summarize the species information firstly, and then the first DCA axis scores were analyzed to check its pattern. The application of this method to the pattern analysis on dominant populations and community for subalpine meadow (Comm. Polygonum viviparum + Carex rigescens + Kobresia bellardii) in the Luya mountains showed that it could release the characteristics of spatial pattern clearly and was a very effective technique. The method is easy to use and saves time with obvious advantages, compared with the two-dimensional pattern analysis methods presented in the literatures. In the study meadow, the patterns of the main dominant species, Polygonum viviparum, Carex rigescens, and Kobresia bellardii, were apparent and comparatively regular in shape with large areas of patches at the same scale compared with other species such as Festuca sp. and Thalictrum petaloideum. There were two or three scales of patterns for each plant population studied. This was related to population features, the interaction with environmental factors, and their dominant position in the community. The two scales of patterns for the meadow community were clear. The pattern of community was closely correlated with that of the main dominant species. The patches of dominant species were inter-distributed and overlapped, and formed the community pattern together. This is beneficial for utilization of resources, and keeping the community stable. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(6): 1264–1268 [译自: 生态学报]     

Two-dimensional pattern analysis on dominant species and community in subalpine meadow of Luya Mountain,Shanxi Province,China

The spatial pattern analysis of population and community is important to understand community structure and has become one key topic in modern plant ecology.There are many techniques for analyzing one-dimensional pattern in ecological literature.Two-dimensional pattern analysis is better than one-dimensional analysis in the study on community spatial characteristics and structure.However,it is hard to analyze these two-dimensional patterns due to poor effective methodology.The two-dimensional sampling using two transects that meet at right angles was applied to get quadrat data in this work.And then the data from the two transects were analyzed separately by one-dimensional pattern analysis method,two-term local quadrat variance.The length,width,and area of patches at different scales of pattern for populations were obtained from the analysis.For community pattern,detrended correspondence analysis (DCA)was employed to summarize the species information firstly,and then the first DCA axis scores were analyzed to check its pattern.The application of this method to the pattern analysis on dominant populations and community for subalpine meadow (Comm.Polygonum viviparum+Carex rigescens+Kobresia bellardii)in the Luya mountains showed that it could release the characteristics of spatial pattern clearly and was a very effective technique.The method is easy to use and saves time with obvious advantages,compared with the twodimensional pattern analysis methods presented in the literatures.In the study meadow,the patterns of the main dominant species,Polygonum viviparum,Carex rigescens,and Kobresia bellardii,were apparent and comparatively regular in shape with large areas of patches at the same scale compared with other species such as Festuca sp.and Thalictrum petaloideum.There were two or three scales of patterns for each plant population studied.This was related to population features,the interaction with environmental factors,and their dominant position in the community.The two scales of patterns for the meadow community were clear.The pattern of community was closely correlated with that of the main dominant species.The patches of dominant species were inter-distributed and overlapped,and formed the community pattern together.This is beneficial for utilization of resources,and keeping the community stable.     

秦岭北坡不同生境栓皮栎种子雨和土壤种子库动态

为了阐明栓皮栎种子雨和种子库动态,以秦岭北坡林下、林窗、林缘3种生境栓皮栎天然林为对象,采用离地和地面收集种子的方法,连续定位观测了栓皮栎种子雨、种子库的数量、质量动态,以及幼苗发育过程.结果表明:栓皮栎种子雨从8月中旬开始,9月中旬到10月上旬达到高峰期,11月上旬结束;3种生境种子雨降落历程、发生时间和组成不同;林下种子雨强度最大,为(39.55±5.56)粒·m-2,林窗种子雨降落时间最早,持续时间最长,种子活力最高,而林缘成熟种子占其种子雨的比例最大,达58.7％.从种子雨降落结束到翌年8月,土壤种子库总储量均以林下最大,林缘最小;各生境的土壤种子库中成熟、未成熟、被啃食种子数量和种子活力均随时间变化呈递减趋势,而霉烂种子数量则相反.各生境的土壤种子库中的种子均主要集中在枯落物层,其次为0～2 cm土层,2～5 cm土层中只有极少量种子存在.3种生境中栓皮栎幼苗的密度差异显著,林窗幼苗最多,林缘次之,林下最少.说明林窗更适合栓皮栎种子的萌发和幼苗生长.在栓皮栎林的经营中,通过适当间伐、增加林窗数量,可以促进栓皮栎林的天然更新.     

福建大田栲树次生林优势种群结构与动态

在福建大田栲树(Castanopsis fargesii Franch.)次生林内,应用相邻格子法设置3 200 m2样地,进行优势种群结构和空间格局的研究.结果表明, 栲树种群、罗浮栲(C. fabri Hance)种群、樟树[Cinnamomum camphora (Linn.) Presl]种群结构呈金字塔型,栲树种群和罗浮栲种群从Ⅰ、Ⅱ级幼苗到Ⅲ级幼苗发育过程中出现死亡高峰; 3个优势种群从Ⅲ级幼苗向第4立木级的生长过程中,死亡率也很高.栲树、罗浮栲和樟树种群在不同发育阶段空间分布格局差别较大,栲树种群在幼树阶段为集群分布,中树及大树阶段为随机分布;罗浮栲种群在幼树阶段呈集群分布、中树阶段呈均匀分布、大树阶段呈随机分布;樟树种群在幼树及大树阶段呈均匀分布,中树阶段为随机分布.不同区组规模对种群空间分布格局产生影响.     

千岛湖次生林优势种种群结构与分布格局

为了揭示亚热带地区常绿阔叶林次生演替机理,以砍伐后自然恢复40余年的浙江千岛湖姥山岛次生林为研究对象,分析了该群落优势种的种群结构、存活曲线和空间分布格局。结果表明:1)群落中重要值最大的是马尾松(Pinus massoniana)种群,达到50.47%,其后依次是石栎(Lithocarpusglabra)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)和青冈(Cyclobalanopsis glauca)。2)马尾松的种群结构呈纺锤型,但1、2径级个体数极少,幼龄个体储备严重不足,已呈衰退趋势;石栎、苦槠、青冈的种群结构呈金字塔型。3)从静态生命表看,马尾松种群小径级的死亡率为负值,也说明马尾松种群幼苗严重缺乏,种群呈衰退趋势。4)马尾松种群的存活曲线为凸型,石栎、苦槠和青冈种群则近似直线型。5)4种优势种种群总体和各级个体的空间分布格局均呈聚集分布。总体来看,马尾松种群为稳定型趋向衰退型,而石栎、苦槠和青冈种群为稳定增长型,群落会继续向针阔混交林方向演替,进而演替成为常绿阔叶林。     

水分胁迫对长白山阔红松林主要树种生长及生物量分配的影响

以长白山阔叶红松林主要树种红松、水曲柳、胡桃楸和椴树为研究对象 ,设置 3个水分处理 ,土壤含水量分别为田间持水量的 85 %～ 10 0 % (对照 )、6 5 %～ 85 % (MW )、4 5 %～ 6 5 %(LW )。对不同树种在不同处理下的生长进行测定 ,结果表明 :土壤水分含量对供试树种的单叶面积、单叶干重、叶片数量、茎干重、根长等生长指标均有显著影响。但各个树种对土壤水分胁迫的响应存在明显差异。在中度水分胁迫下 ,红松和水曲柳在总生物量降低的同时增加了地下生物量的比例 ,地下生物量 /地上生物量值比对照组分别提高了 79 31%和 2 3 91%。而胡桃楸和椴树的地下生物量 /地上生物量分别比对照组降低了 4 2 32 %和 7 92 %。在重度水分胁迫条件下 ,供试树种中只有红松的的地下生物量 /地上生物量比对照组提高了 2 7 5 % ,水曲柳、胡桃楸和椴树均呈下降趋势。由此可见 ,在供试树种中 ,红松对土壤水分胁迫的适应性最强 ,水曲柳仅对中度水分胁迫具有一定的适应性 ,而胡桃楸和椴树均不适宜在干旱的环境中生长。     

Change in spatial distribution patterns of a biennial plant between growth stages and generations in a patchy habitat

BACKGROUND AND AIMS: The aim of the study was to evaluate factors causing change in spatial distribution patterns of plants between growth stages and generations for a monocarpic biennial plant, Lysimachia rubida. It was assumed that habitat heterogeneity was a primary factor determining spatial patterns of plants, and a randomization procedure was developed for testing the null hypothesis that only spatial association with ground surface conditions determined spatial patterns of plants. METHODS: A 5-year demographic census was conducted on an open dry habitat that was heterogeneous with regard to the ground surface conditions. KEY RESULTS: There was significant habitat association in that plants at vegetative and reproductive stages were denser in areas with smaller gravel than with larger gravel. Point process analyses rejected the null hypothesis of the spatial association with ground surface conditions. CONCLUSIONS: The results suggest that other factors, such as patchy seed dispersal, secondary dispersal of the seeds and life-history variation at various spatial scales, also affected spatial patterns of individuals in a population of L. rubida. Spatial structures and dynamics of a local population in a patchy habitat represent various performances of plants within patches and seed dispersal within a patch and beyond the patch.