桂西北喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种多样性分布格局的尺度效应

物种多样性的空间分布格局及其与尺度的关系研究对于了解群落物种多样性形成机制具有重要意义。为了探讨喀斯特地区物种多样性空间分布格局的尺度效应,以喀斯特常绿落叶阔叶混交林25 hm~2样地的(胸径DBH≥1)木本植物为研究对象,分析了6个空间尺度(5 m×5 m,10 m×10 m,20 m×20 m,50 m×50 m,100 m×100 m,250 m×250 m)上的多度、物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数的变化规律。结果表明:物种多样性指数的空间分布均表现出较高的空间异质性;物种多样性指数的方差随取样尺度增加呈现单峰分布特征,并且在100 m×100 m尺度上达到最大值;物种多样性指数的变异系数随尺度的增加呈线性下降趋势,其中,Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数均在5 m×5 m至20 m×20 m尺度上明显减小;在大于50 m×50 m的尺度上,物种丰富度与多度的正相关性不显著(P0.05)。喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种多样性的空间分布格局与不同空间尺度密切相关,深入解析物种多样性随空间尺度的变化模式,需要在类似的森林生态系统做更多的研究。     

喀斯特森林土壤养分的空间异质性及其对树种分布的影响

以贵州省茂兰国家级自然保护区喀斯特峰丛坡面中原生性常绿落叶阔叶混交林为研究对象, 以建立的100 m × 100 m样地的群落学调查数据和基于网格取样的土壤养分数据为基础, 采用半方差函数、Kriging空间插值和典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)等方法分析了喀斯特森林土壤养分的空间异质性特征及其对树种分布的影响。结果表明: 喀斯特峰丛坡面土壤养分的变异系数为10%-80%, 变异程度中等。各土壤养分指标均具有良好的空间自相关性, 其中全磷(TP)、全钾(TK)、全镁(TMg)和pH值呈强烈的空间自相关, 而有机质(OM)、全钙(TCa)、速效磷(AP)和速效钾(AK)为中等程度的空间自相关; TCa的空间变异尺度最小, OM、TP和AK的空间变异尺度较大。土壤TK、TP、TCa、TMg、AP和pH值等随着海拔高度的增加和岩石裸露率的降低而逐渐减少, OM则随着海拔高度的增加而趋于增加, 这表明喀斯特地形因子是造成土壤养分空间变异的重要因素。CCA分析表明, 土壤养分的空间变异性显著影响到群落中树种的组成与空间分布, 其中TK、TMg、pH值、TCa和OM的影响最为明显, 体现了不同植物在土壤资源利用上的生态位分化, 这有助于喀斯特森林群落物种多样性与稳定性的维持。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤磷钾养分空间异质性

在木论国家级自然保护区内喀斯特常绿落叶阔叶混交林内建立500 m×500 m长期监测样地,采用经典统计学和地统计学方法研究喀斯特森林土壤磷钾养分含量及其空间变异特征。结果表明:研究区土壤全磷(TP)、全钾(TK)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量分别为(1.60±0.76)g/kg、(5.42±2.74)g/kg、(5.74±3.63)mg/kg、(5.20±2.96)mg/kg;磷钾养分含量均为中等变异,变异强度为APAKTKTP。研究区土壤TP、TK、AP、AK变异函数值的最佳拟合模型均为指数模型,决定系数均很高(0.671-0.995),TP、AP呈中等强度空间自相关,TK、AK呈弱空间自相关。TP、AP的变程较长,分别为336.00 m和373.50 m,空间连续性较好,TK、AK变程较短(33.30 m、64.50 m),空间依赖性较强。土壤TP表现为坡下(含洼地)含量高,坡上含量较低;AK表现为坡中含量高于洼地含量;AP、TK呈斑块破碎化分布。海拔、坡度和地面凹凸度是土壤磷钾养分空间异质性的主要影响因素。喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤磷钾养分存在不同空间异质性和空间关联性,这为小流域尺度上土壤养分管理、可持续利用策略、喀斯特退化生态系统生态恢复提供理论依据。     

贵州雷公山国家级自然保护区金龟总科昆虫多样性初步调查

为了解贵州雷公山国家级自然保护区的金龟总科Scarabaeoidea昆虫资源状况,2011—2018年对保护区内的金龟总科昆虫开展了多次调查。共采获标本160号,隶属于9科38属63种,其中贵州省新记录4种。α多样性分析结果表明,落叶阔叶林中金龟总科昆虫的多样性和丰富度指数最高(0.365和6.897),但均匀度指数最低(0.107),亚热带针叶林最低(0.260和2.337),但均匀度指数最高(0.125),其他生境类型差异不明显。金龟总科昆虫多样性、丰富度指数在5月最高(0.359和7.313),6月次之(0.347和7.048),其余月份较低;在均匀度上,3月最高(0.198),其次为9月(0.147),其余月份相差不大。金龟总科昆虫多样性和均匀度指数在1 500～1 700 m最高(0.341和0.129),多样性和丰富度指数在1 700 m以上最低(分别为0.123和1.116),均匀度指数在1 300～1 500 m最低(0.080),但丰富度指数最高(8.252),其余指数的差异不明显。群落相似性分析结果表明,马尾松阔叶混交林与落叶阔叶和常绿阔叶混交林之间相似性最高(0.429),其次是落叶阔叶林、落叶阔叶和常绿阔叶混交林(0.415)。     

浙江西天目山主要森林类型的苔藓多样性比较

苔藓是森林的重要组分, 是森林保护区的重要保护对象, 在物种资源和生态系统功能维护中有重要作用。该研究以浙江西天目山国家自然保护区内7种主要森林类型(落叶矮林、落叶阔叶林、常绿-落叶阔叶混交林、常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林和竹林)内的苔藓植物为对象, 调查了32个10 m × 10 m的样地, 记录地面生苔藓植物盖度和树附生苔藓植物多度, 采用重要值、相似性系数、多样性指数分析了森林类型间的苔藓植物多样性差异。共采集969份标本, 隶属41科84属142种, 其中苔类植物13科18属33种, 藓类植物28科66属109种, 优势科为灰藓科、青藓科和羽藓科。2种混交林(常绿-落叶阔叶混交林和针阔混交林)的物种丰富度和多样性指数均高于其余5种森林, 其中物种丰富度以针阔混交林最高, 苔藓植物多样性则以常绿-落叶阔叶混交林最高, 竹林两者均为最低。海拔等环境因子较为接近的植被类型的苔藓植物多样性相似性较高, 常绿阔叶林与针叶林相似性最高, 而落叶矮林和竹林相似性最小。     

喀斯特峰丛洼地小流域表层土壤微量元素的空间异质性

基于网格取样(80 m×80 m),利用经典统计学和地统计方法分析了典型喀斯特峰丛洼地小流域163个表层(0～20 cm)土壤样点微量元素(Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、B)的空间变异特征.结果表明:研究区土壤6种微量元素含量的差异及变异系数均较大,平均含量大小顺序为Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞B＞Cu,平均变异程度依次为Ni＞Cu＞Zn＞Pb＞B＞Cr.不同微量元素具有不同的空间结构和最佳拟合模型,除Cr呈中等程度自相关、变程较长、空间连续性较好外,其他5种元素均呈强烈自相关,变程较短,空间依赖性较强.6种微量元素的Kriging等值线图较为相似,表明研究区土壤微量元素含量有着相似的分布趋势,表现为东部高,南北两头低,洼地高,坡地低.人为干扰和自然条件(植被、裸岩率、坡度、坡向)是土壤微量元素空间异质性的主要影响因素.     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林木本植物组成特征

喀斯特常绿落叶阔叶混交林是我国西南喀斯特地区分布的典型森林植被类型之一,由于富钙偏碱的地球化学背景及多样性的生境类型,该森林具有群落结构多样、树种组成丰富、优势物种突出等特点,基于大型动态监测样地的群落特征分析是揭示其生物多样性维持机制的基础。该研究在木论国家自然保护区建立了25 hm2的样地,依照CTFS全球森林生物多样性监测规范,定位并调查了样地内每一棵胸径≥1 cm的木本植物。结果表明：(1)样地内有监测树种254种,隶属于64科161属;独立个体总数为110370株(含分枝为144679株),平均胸径为4.14 cm。(2)个体数最多的15个树种的个体数之和占到总个体数的78.46％,稀有种有100种,占总树种数的39.37％。(3)群落结构稳定且更新良好,木本植物整体径级结构呈倒“J”形。(4)样地内重要值≥1的树种有26种,占总树种数量10.24％;重要值排名前三的物种分别是小果厚壳桂、栀子皮和香叶树。(5)样地中共有萌生木本植物204种34309株,分属于127属51科,分别占样地总物种、个体数量、属及科数的80.32％、14.42％、78.88％和79.69％。此结果表明木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种组成丰富、群落成熟稳定、更新良好,反映了亚热带非地带性喀斯特顶极群落常绿落叶阔叶混交林的典型特征。     

唐家河自然保护区夏季啮齿类的空间生态位

本文在野外调查的基础上, 运用现代生态学中生态位的理论和方法, 采用以Shannon - Wiener 多样性指数为基础的生态位宽度指数和Pianka 生态位重叠指数对唐家河自然保护区的啮齿类动物群落进行了研究。根据海拔高度和植被类型, 将唐家河自然保护区的植被划分为4 个带, 即山地常绿阔叶林带(海拔1 600 m以下) 、常绿与落叶阔叶混交林带(1 600～ 2 100 m) 、针阔叶混交林带(2 100～ 2 400 m) 和亚高山针叶林+ 亚高山灌丛草甸带(2 400～ 3 600 m) 。发现唐家河自然保护区的12 种啮齿类动物中, 高山姬鼠、龙姬鼠和大林姬鼠在4 个垂直植被带上的分布范围最宽。本文还对群落中物种的空间生态位宽度指数与其分布的关系以及各物种对空间资源的竞争与空间生态位重叠指数大小的关系进行了讨论。     

四川唐家河自然保护区西北至东南方向景观格局的梯度变化

通过设置西北至东南方向样带的方式,对唐家河自然保护区的遥感解译图像从景观和类型两种水平上分析了该区植被景观格局的梯度变化.结果表明:1)该区域内森林植被状况良好,林地分布面积达到91.65%.其中,常绿落叶阔叶混交林的面积最大,是区域的景观基质,而亚高山灌丛草甸以及农耕地等在整个区域内分布面积较小,边界较简单,景观地位弱.2)沿样带方向,景观水平上的指数具有上升型、下降型和无明显趋势3种变化,表现为边界密度、邻近度、形状指数、斑块分形指数的递增,平均斑块面积和最近距离的递减,以及香农多样性和均匀性、最大斑块面积和散布与并列指数的稳定波动.3)该区景观类型以次生落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔叶混交林和针叶林为主,其景观指数波动变化显著、具明显的峰值.     

湖北七姊妹山亚热带常绿落叶阔叶混交林的物种组成和群落结构

亚热带常绿落叶阔叶混交林是亚热带山地中重要的森林植被类型之一,是维持区域生态安全和保护生物多样性的重要屏障。为深入研究亚热带常绿落叶阔叶混交林中的生物多样性维持机理和动态过程,我们在湖北恩施七姊妹山国家级自然保护区6 ha亚热带常绿落叶阔叶混交林动态监测样地调查了所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物,分析了其群落组成、径级结构和优势种的空间结构特征。共记录到木本植物50,316株,其中独立个体有36,596株(去除分枝和萌生),隶属于57科124属245种,包括7种国家级保护植物和76种稀有种(每公顷个体数不超过1株)。样地内落叶物种分别占总物种数的61.2%(150种)和总个体数的52.6%(26,503株)。整个样地内植物个体胸径呈明显的倒"J"型分布,平均胸径为4.38 cm。样地小径级木本植物较多,胸径≥30 cm的木本植物仅175株。样地中重要值排名前4位的物种分别是川陕鹅耳枥(Carpinus fargesiana)、多脉青冈(Cyclobalanopsis multinervis)、交让木(Daphniphyllum macropodum)和缺萼枫香(Liquidambar acalycina)。这些优势种虽然在整个样地均有分布,但大径级个体(DBH≥10 cm)的空间分布差异较为明显。依据群落组成和径级结构特征,湖北七姊妹山森林动态样地属于人为干扰后处于自然恢复中期的森林群落。针对该样地开展长期的森林动态监测,将有助于深入了解亚热带常绿落叶阔叶混交林恢复过程中的群落构建规律和物种多样性维持机制。     

植被格局的分形模型：植被格局的分形特征

 目前植被格局研究存在一些问题,分形模型是解决这些问题的有力工具。选择从分枝到景观的各个等级层次上若干有代表性的研究实例进行介绍,给出了尺度、自相似性和分形维数在植被格局研究中的应用方法,说明了分形模型描述植被格局的实用性和优越性。在此基础上提出植被格局的分形机制,认为植被格局是具有自组织特征的分形体。最后对植被格局的分形模型进行了评价,提出研究中需要注意的若干问题以及未来的发展方向。     

植被格局的分形特征

目前植被格局研究存在一些问题,分形模型是解决这些问题的有力工具。选择从分枝到景观的各个等级层次上若干有代表性的研究实例进行介绍。给出了尺度,自相似性和分形维数在植被格局研究中的应用方法,说明了分形模型描述植被格局的实用性和优越性。在此基础上提出了植被格局的分形机制,认为植被格局是具有自组织特征的分形体。最后对植被格局的分形模型进行了评价,提出了研究中需要注意的若干问题以及未来的发展方向。     

荒漠草原不同植被微斑块土壤粒径分布分形特征与养分的关系

采集宁夏中部干旱带荒漠草原4种植被(猪毛蒿、甘草、苦豆子、草木樨状黄芪)微斑块土壤剖面3个层次土壤,测定了各微斑块土壤颗粒粒级分布、有机质、pH值、土壤电导率(EC)、全氮、全磷和全钾等理化性质,探讨了不同植被微斑块土壤粒径分布的分形维数(D)特征及其与土壤理化性质的关系.结果表明:斑块化植被分布可影响土壤粒径分布,其影响作用以草木樨状黄芪微斑块最大(D=2.51),甘草微斑块最低(D=2.46);分形维数与黏粒、粉粒含量呈显著正相关,而与砂粒含量呈显著负相关;土壤粒径分布分形维数与pH和EC呈显著正相关,与有机质和全氮含量呈显著负相关,与全磷和全钾含量无显著相关关系.斑块化植被分布有潜在土地盐碱化和土地退化的趋势.     

Evaluation of beach vegetation for conservation/rehabilitation in Tottori Prefecture,Southwest Japan

We examined 17 beaches in Tottori Prefecture to evaluate the current status of beach vegetation for conservation/rehabilitation purposes. We conducted a floristic survey and a beach vegetation status survey, and analyzed the beach environment using aerial photographs and a geographic information system. The health of the beach vegetation was evaluated by principal component analysis (PCA) of beach vegetation and environmental variables. PCA of beach vegetation variables, where axis 1 represented the scale of beach vegetation and axis 2 represented the quality of beach vegetation, resulted in four categories. PCA of beach environment variables, with axis 1 representing the synthetic component of grain/area/extension and axis 2 representing beach widths, also resulted in four categories. A beach vegetation list was determined from a floristic survey, and three conclusions were made based on this list. We first determined the priority of the beach plant species with regard to conservation. Based on their occurrence, the beach plants were divided into four types that were ordered with regard to their priority for beach plant conservation. We next focused on the occurrence of beach plants listed in the Red data book for Tottori Prefecture and reexamined the validity of the extinction risk category. Our conclusion was that this category needs to be updated. Finally, we compared the number of beach plant species of the survey site beaches with that of the Tottori Sand Dunes, where more natural conditions prevail. We found that only seven beaches equaled or surpassed the Tottori Sand Dunes in terms of the number of plant species. Based on these findings, we concluded that beaches other than the Tottori Sand Dunes are in need of conservation/rehabilitation.     

北京地区植被景观中斑块形状的指数分析

选取４个斑块形状指数（斑块的击长面积比ＳＩ１、斑块周长与等面积的圆周长之比ＳＩ２和身份个斑块分维ＳＩ３和ＳＩ４）并借助ＧＩＳ软件ＡＲＣ／ＩＮＦＯ对北京地区植被景观中的斑块形状进行分析,又地这四个形状指数进行 ｅａｒｓｏｎ相关分析和Ｓｐｅａｒｍａｎ秋相关分析,结果表明,ＳＩ１与ＳＩ４,ＳＩ２与ＳＩ３两两之间均呈显著的正的秩相关,ＳＩ１与ＳＩ２,ＳＩ２与ＳＩ４,ＳＩ３与ＳＩ４两两之间于垢负和秩相关。因     

Fractal fluctuations in spatiotemporal variables when walking on a self-paced treadmill

This study investigated the fractal dynamic properties of stride time (ST), stride length (SL) and stride speed (SS) during walking on a self-paced treadmill (STM) in which the belt speed is automatically controlled by the walking speed. Twelve healthy young subjects participated in the study. The subjects walked at their preferred walking speed under four conditions: STM, STM with a metronome (STM+met), fixed-speed (conventional) treadmill (FTM), and FTM with a metronome (FTM+met). To compare the fractal dynamics between conditions, the mean, variability, and fractal dynamics of ST, SL, and SS were compared. Moreover, the relationship among the variables was examined under each walking condition using three types of surrogates. The mean values of all variables did not differ between the two treadmills, and the variability of all variables was generally larger for STM than for FTM. The use of a metronome resulted in a decrease in variability in ST and SS for all conditions. The fractal dynamic characteristics of SS were maintained with STM, in contrast to FTM, and only the fractal dynamic characteristics of ST disappeared when using a metronome. In addition, the fractal dynamic patterns of the cross-correlated surrogate results were identical to those of all variables for the two treadmills. In terms of the fractal dynamic properties, STM walking was generally closer to overground walking than FTM walking. Although further research is needed, the present results will be useful in research on gait fractal dynamics and rehabilitation.     

毛乌素沙地沙生半灌木群落的空间异质性

在使用 5m× 50 0 0 m样带进行调查获得的植被盖度数据的基础上 ,通过半方差分析和分形分析揭示了毛乌素沙化草地沙生半灌木群落植被盖度的空间变异特点。半方差分析揭示出植被盖度的多尺度变异和等级斑块结构 ,在取样范围内至少存在着 3个等级。分形分析得出毛乌素沙地沙生半木群落植被盖度的分维 D=1 .90 ,接近于 2 ,指示着大部分空间变异发生在较小的尺度上 ;分段分形分析得出不同尺度范围内的分维 ,反映了空间异质性的多尺度变异性。这一结果揭示了荒漠化过程引起的生境破碎化     

Correlation between vegetation and environment at different levels in an arid,mountainous region of China

Vegetation patterns and spatial organization are influenced by the changing environmental conditions and human activities. However, the effect of environment on vegetation at different vegetation classification levels has been unclear. We conducted an analysis to explore the relationship between environment and vegetation in the land use/land cover (LULC), vegetation group, vegetation type, and formation and subformation levels using redundancy analysis with seven landscape metrics and 33 environmental factors in the upper reaches of the Heihe River basin in an arid area of China to clarify this uncertainty. Atmospheric counter radiation was the most important factor at the four levels. The effect of soil was the second determinant factor at three levels (except in vegetation formation and subformation level). The number of variables whose relationship to vegetation reached significant levels varied from 26 to 28, and 20 variables were the same at all four levels. The factors affecting vegetation were basically the same at vegetation group level and vegetation‐type level. It was sufficient to analyze the relationship between environmental and vegetation patterns only in LULC, vegetation group and vegetation formation and subformation level in mountainous regions; different factors should be considered at different vegetation levels.     

Tree formations in relation with soil and grasses in a dry savanna in Mali, West Africa

The relationship between trees, grass and soil in a dry savanna in Mali was investigated, to identify variables that are most relevant to assess vegetation units. A 65 ha plateau was inventoried using a systematic square grid sampling pattern. Thirteen soil or topography variables, and tree and grass characteristics were measured at each sampling point. Multivariate analysis was used to separately analyse soil, tree and grass data, and to characterize tree–grass and tree–soil relationships. Four units of soils, four units of tree formations, and four units of grass formations were identified. There was a correspondence between these groups, indicative of four vegetation units: thicket, bare land, shrub savanna and tree savanna. Soil depth and soil texture were the soil variables that best related to tree vegetation. A negative correlation was found between tree basal area and grass dry biomass. Finally, vegetation units, as identified from tree species composition, had contrasted diameter structures and densities.