湿润和干旱条件下喀斯特地区洼地表层土壤水分的空间变异性

在桂西北喀斯特洼地,用地统计学方法研究了旱季初期湿润和干旱条件下表层（0—5和5～10cm）土壤水分的空间结构及其分布特征．结果表明,表层土壤水分存在明显的空间异质性和各向异性,呈现差异显著的斑块状分布格局．湿润条件下,土壤水分具有中等和较强的空间相关性,变程分别为33．15n,和15．75m,其中0～5cm层具有明显的趋势效应;干旱条件下,土壤水分则呈现出强烈的空间相关性,而且相似斑块的空间尺度有所减小,变程最小仅为8．22m;在平均含水量较低时（干旱条件）其变异程度较大,实际应用中应根据平均含水量水平采取不同的取样设计．实验区表层土壤水分空间变异及其分布格局的显著差异,主要是受地貌、平均含水量（降水）和地形等因素的影响．     

湿润和干旱条件下喀斯特地区洼地表层土壤水分的空间变异性

在桂西北喀斯特洼地,用地统计学方法研究了旱季初期湿润和干旱条件下表层(0～5和5～10 cm)土壤水分的空间结构及其分布特征.结果表明,表层土壤水分存在明显的空间异质性和各向异性,呈现差异显著的斑块状分布格局.湿润条件下,土壤水分具有中等和较强的空间相关性,变程分别为33.15 m和15.75 m,其中0～5 cm层具有明显的趋势效应;干旱条件下,土壤水分则呈现出强烈的空间相关性,而且相似斑块的空间尺度有所减小,变程最小仅为8.22m;在平均含水量较低时(干旱条件)其变异程度较大,实际应用中应根据平均含水量水平采取不同的取样设计.实验区表层土壤水分空间变异及其分布格局的显著差异,主要是受地貌、平均含水量(降水)和地形等因素的影响.     

典型岩溶洼地土壤水分的空间分布及影响因素

在桂西北典型岩溶洼地的旱季和雨季,用地统计学结合GIS方法研究了洼地表层(0—16cm)土壤水分的空间分布特征及其影响因素。结果表明:土壤含水量受前期降雨量的影响,且旱季土壤水分对降雨量的反应较雨季敏感。土壤水分均呈中等变异且变异系数随着平均含水量的增加而减少。土壤水分的半方差参数显示土壤水分空间变异及其主导因素随旱、雨季而不同。此外,不同取样区域及取样时段内土壤含水量高低差别明显,分布格局及空间变异程度各异,这主要与当地环境和人为因素的综合影响有关。旱、雨季土壤水分均与前期降雨导致的土壤平均含水量变化呈相反趋势,且不同土地利用方式下的土壤含水量不同。土壤含水量还与土壤有机碳含量呈显著正相关,此外,地势及裸岩率也是造成洼地土壤水分变异及其分布差异的重要因素。下一步应根据旱季和雨季土壤水分分布及影响因素的差异,在岩溶洼地采取有针对性地土壤水资源利用及其水分管理策略。     

喀斯特典型坡地旱季表层土壤水分时空变异性

基于网格(10 m×10 m)取样,用地统计学方法研究了桂西北喀斯特地区典型灌丛与草灌两种植被类型坡地(90 m×120 m)旱季(2011年10月至2012年3月)表层(0—16 cm)土壤水分含量的空间变异特征。结果表明:整个采样期灌丛坡地的土壤水分含量明显要高于草灌坡地,两种类型坡地的表层土壤水分含量均属于中等程度的变异(10%Cv100%),且灌丛坡地的变异系数大于草灌坡地。两种植被类型坡地的土壤水分含量与降雨量的波动变化趋势相同,而与土壤水分变异系数的变化趋势整体相反。土壤水分含量均具有明显的空间依赖性和空间结构。两种类型坡地土壤水分的变程与块基比的变化趋势都大致相反,灌丛坡地土壤水分的变程与土壤水分含量均值的变化趋势在采样前期和中期趋势相反,在采样后期趋势相同,而草灌坡地土壤水分的变程与土壤水分含量均值的变化趋势大致相同。两块样地土壤水分的变异系数、变程与块基比均随土壤水分含量的变化有一定的季节变化规律,说明平均土壤水分含量对土壤水分空间格局的主导作用是持续存在的,结合研究目标可以有效指导后续的土壤采样。虽然两块样地表层土壤水分含量整体沿坡面自上而下呈递增趋势,但土壤水分含量最大值均分布在样地下坡位右侧地段,这主要与该地段坡度较缓、土壤厚度较大且碎石含量较低有关。     

小流域土层厚度对土壤水分时空格局的影响

以丹江口库区五龙池小流域为研究区,通过定点观测,探讨了土层厚度对土壤水分时空格局的影响.结果表明：土壤含水量在降雨后立即升高,随后逐渐降低,空间异质性则相反.不同土层厚度剖面含水量差异显著.其中,0～20 cm厚度的土壤剖面含水量较低,与降雨有相似的变化趋势,季节变异大;中等厚度（20～40 cm）的土壤水分受降雨特征影响,剖面含水量居中,季节变异中等;较大厚度（>40 cm)的土壤的剖面含水量较高,季节变异小.土壤水分的剖面格局是降雨、蒸发蒸腾和渗漏综合作用的结果,半湿润期呈增长型,湿润期呈波动型,干旱期包括增长型和波动型.土壤剖面含水量与土层厚度呈显著正相关,相关系数在0.630～0.855.土层厚度与表层（0～15 cm）土壤水分相关不显著,但与中下层（20～55 cm）土壤水分显著相关.     

黑河中游绿洲区不同土地利用类型表层土壤水分空间变异的尺度效应

了解表层土壤水分空间变异及其尺度效应,可获取土壤水分真实变异,并可为客观揭示土壤水分空间变异制定合理采样方案提供参考.用“再采样”方法对黑河中游张掖绿洲区林地和农地表层土壤水分空间变异的尺度性进行研究.结果表明： 研究区林地和农地表层土壤水分变异程度随土壤水分含量的增加而增加;变异系数随采样尺度的增大而更接近真实变异值.在干旱和湿润条件下,当采样幅度在一定范围内增大时,林地和农地土壤水分的变异系数、Moran I指数、块金值、基台值及林地变程均不断变大,而农地在干旱条件下的变程无固定变化规律.当采样密度在一定范围内增大时,块金值、变程不断增大,但变异系数、Moran I指数、基台值均不受影响.
     

黄土丘陵沟壑区小流域土壤水分空间变异

采用经典统计学和地统计学相结合的方法探讨了黄土丘陵沟壑区小流域土壤水分(0~300 cm)水平和垂直方向的空间变异特征,以及土地利用和地形因子对其影响规律。结果表明:(1)土壤水分的垂直变化表现为先降低后增加;变异系数为11.22%~21.05%,具有中等程度变异,土壤水分平均值与变异系数之间呈显著负相关。(2)梯田的层状分布和微地形的存在削弱了土壤水分在水平方向上的空间相关性;水平方向变程范围在19~102m,增加采样密度能增加土壤水分的空间结构信息;(3)土壤水分在垂直方向上存在强烈或中等程度的空间自相关;垂直方向的变程的范围为0.67~2.64 m;(4)不同环境因子基台值的变化格局与平均土壤含水量相反,水分的增加对基台值有一定的平滑效应;不同土地利用类型对土壤水分垂直变异影响程度依次为荒草地林地退耕地耕地,而坡位则表现为梁沟谷。     

喀斯特木论自然保护区旱季土壤水分的空间异质性

采用经典统计学和地统计学方法,分段研究了喀斯特木论自然保护区典型峰丛坡地和洼地旱季表层土壤水分（0～5 cm和5～10 cm）的空间异质性.结果表明：研究区旱季表层土壤水分仍然较高,总体上具有良好的半方差结构;坡地和洼地0～5 cm和5～10 cm土层土壤水分的空间分布均符合指数模型,同一立地条件下两土层土壤含水量具有相似的空间结构和分布格局,相同土层不同立地条件下的差异明显;坡地土壤水分含量的空间相关性中等且连续性好,具有明显的斑块分布格局,其Moran I值的变化相对缓慢;洼地土壤水分含量具有强烈的空间自相关,但变程很短,其Moran I值的波动较大,斑块比较破碎.地形、微地貌、降雨、人为干扰特别是植被是保护区土壤含水量空间变异的重要影响因素,保存完好的原始森林对土壤水分空间异质性具有良好的调控作用.     

喀斯特峰丛洼地区坡地不同土地利用方式下土壤水分的时空变异特征

基于典型喀斯特峰丛洼地坡面土地利用方式试验火烧、刈割、刈割除根、封育、种植桂牧1号、种植玉米(面积分别为20m×70m)控制性试验建设,通过网格法(5 m×5 m)采样,用经典统计学和地统计学方法,分析了6种土地利用方式下(火烧、刈割、刈割除根、封育、种植桂牧1号、种植玉米)表层土壤水分在不同季节的空间变异特征。结果表明:喀斯特峰丛洼地土壤含水量均很高,雨季显著大于旱季,雨季为火烧封育、刈割除根玉米、桂牧1号刈割,旱季为刈割、火烧、刈割除根桂牧1号、封育玉米,均呈中等至强度变异,且含水量越低变异越大;不同土地利用方式土壤水分的自相关函数均呈由正向负方向发展的相同趋势,但拐点不同,且旱季大于雨季,不同土地利用方式旱季、雨季土壤水分的最佳拟合模型不同,但均呈中等或强烈的空间相关性,变程为6.8—213 m,且旱季大于雨季;同一土地利用方式旱季、雨季表层土壤水空间格局相似,不同土地利用方式空间格局则不同,因此在该区域进行植被恢复和生态重建时应采取不同的水资源利用策略。     

红松阔叶混交林林隙土壤水分分布格局的地统计学分析

以小兴安岭原始红松阔叶混交林林隙为研究对象,采用网格法布点,通过对生长季内林隙各样点土壤含水量的连续观测,利用基本统计学和地统计学的方法分析并揭示了林隙土壤含水量的时空分布格局,旨在为红松阔叶混交林的可持续经营提供基础数据和理论参考。结果表明:林隙土壤含水量不仅存在明显的空间异质性,而且空间异质性的强度、尺度和空间结构组成随时间而改变。浅层土壤水分空间异质性大于深层,林隙0—7.6 cm、0—12 cm和0—20 cm土壤含水量大小顺序均为9月>7月>8月>6月。林隙、郁闭林分和空旷地土壤含水量大小顺序均为0—7.6 cm>0—12 cm>0—20 cm。生长季内6月土壤含水量不同空间样点极差最大,各月变异都属于中等变异程度;基台值和变程大小顺序同样为0—7.6 cm>0—12 cm>0—20 cm;林隙月平均土壤含水量斑块连接度高,形状复杂,0—7.6 cm、0—12 cm和0—20 cm平均土壤含水量最大值均分布在林隙中心及其附近,最小值分布位置不固定;生长季内土壤含水量及其变化程度均为空旷地最大,林隙次之,郁闭林分最小。     

空间结构对捕食关系影响研究进展

随着人类对环境影响的加剧(如空间破碎化),生态系统的空间结构发生了剧烈变化,极大地改变了生态系统的结构和功能.空间结构对生态系统的影响与捕食关系的改变密切相关,探讨两者之间的联系对于了解破碎生境生态变化的机制至关重要.基于此,本文就典型空间结构对捕食关系的影响进行了论述,包括空间大小、形状、方向、布局和连通性等.资料表明,空间变小、连通性降低、空间及集合群落过度破碎化、空间方向和形状变化等导致捕食成功率过度增长,都不利于猎物-捕食者系统的稳定和持续.关于简单空间构型耦合形成的复杂空间结构对捕食关系,尤其是对多物种共存的复杂捕食关系的影响有待在今后的研究中进一步加强.     

空间分析方法在微生物生态学研究中的应用

微生物生态正在受到越来越多的关注,对其研究也渐趋深入。然而由于微生物个体微小的特点及研究手段的限制,多数研究还停留在探索阶段,研究方法也在不断完善当中。近年来,较多的研究开始探讨空间因素在微生物多样性和分布中的影响,对空间分布的探讨有助于更好地认识生态过程,是一种有力的研究手段。微生物空间分析方法已经成为微生物生态学领域中重要的研究方向之一,我国空间方法在微生物生态研究中的应用还没有得到普遍的重视。从不同研究角度出发,结合空间统计的作用,对空间统计方法在微生物生态研究中的应用的必要性及现状做了评述。介绍了空间自相关性的检验,方差图,Mantel检验,Kriging插值等方法在微生物生态研究中的应用,并论述了微生物研究中的尺度问题。这一梳理,对丰富微生物生态学研究中的新方法、新手段具有一定价值。     

Rapid learning of shelter position in an intertidal fish, the shanny Lipophrys pholis L.

The homing ability of an intertidal fish, the shanny Lipophrys pholis , was investigated using two experiments that were based on the shanny's natural propensity to home to a refuge. A displacement experiment demonstrated that the fish were able to accurately locate the previous position of a refuge once the shelter itself had been removed so that it could not be used as a cue to directly signal the goal location. This shows that the shanny can encode information about its familiar surroundings into a spatial map and use this information to home. A second experiment in which the cues internal and external to the experimental tank were put in conflict with one another suggested that the shanny can encode cues that are both intra- and external-tank cues in its representation of space, but that there is individual variation in the type of cues that are used, or memorized.     

基于相邻木排列关系的混交度研究

混交度是反映森林群落中树种相互隔离状况的一个重要指标,目前已提出多种混交度指数.Mg考虑了对象木与最近相邻木的树种异同,Mv和Ms进一步考虑了最近相邻木(空间结构单元)树种数,但仍不能准确描述树种隔离程度.基于相邻木排列关系的混交度Mp,利用“1+4”结构的17个不同空间结构单元和天目山常绿阔叶林数据对Mg、Mv、Ms和Mp4个混交度进行了比较分析.结果表明:Mp的区分能力最强,Mv和Ms次之,Mg最差.Mp最适用于分析混交结构复杂的林分.在天目山常绿阔叶林分析中,混交度水平为中度,4个最近邻体中有2个相同种顺序排列的空间结构单元个数明显多于交错排列的个数.基于相邻木排列关系的混交度Mp能准确区分树种隔离程度,提高了混交度的区分度,可反映森林实际混交状况.     

中国陆域地表人类活动与自然环境的空间关系研究

在人类活动主导人地矛盾的当代背景下,从空间关联角度测度人类活动与自然环境相互作用是推动区域可持续发展的基本前提。以2015年数据为基础,通过选取特征变量构建综合测度指标体系,利用小波多尺度分析、双变量局域空间自相关、人地系统耦合协调度模型等方法多层次刻画中国陆域地表人类活动与自然环境的空间相关关系、空间匹配关系、空间耦合关系。研究结果表明:①人类活动与自然地理基础的空间相关关系随着地域尺度增大而趋于增强,说明自然环境条件对人类活动格局的基础性作用;②人类活动与自然资源支撑的空间匹配关系呈现非均衡性特征,华北地区人类活动规模与自然资源支撑空间错位显著、区域可持续发展面临严峻挑战;③人类活动与自然环境承载的空间耦合协调度从东南向西北递减,调整人类活动的结构与方式是化解区域人地矛盾的理性选择。     

Detection and visualization of spatial genetic structure in continuous Eucalyptus globulus forest

Visualizing the pattern of variation using microsatellites within a Eucalyptus globulus forest on the island of Tasmania provided surprising insights into the complex nature of the fine-scale spatial genetic structure that resides in these forests. We used spatial autocorrelation and principal coordinate analysis to compare fine-scale genetic structure between juvenile and mature cohorts in a study area, 140 m in diameter, located within a typical, continuous E. globulus forest. In total, 115 juvenile and 168 mature individuals were genotyped with eight highly polymorphic microsatellite loci. There was no significant difference in the level of genetic diversity between cohorts. However, there were differences in the spatial distribution of the genetic variation. Autocorrelation analysis provided clear evidence for significant spatial genetic structure in the mature cohort and significant, but weaker, structure in the juvenile cohort. The spatial interpolation of principal coordinate axes, derived from ordination of the genetic distance matrix between individuals, revealed a spatially coherent family group which was evident in both cohorts. Direct comparison of the genetic structure within each cohort allowed visualization of a shift in the spatial distribution of genetic variation within the population of approximately 10 m. As the shift coincided with the direction of prevailing winds, it is hypothesized that this phenomenon is due to downwind dispersal of seeds and is indicative of the important role of prevailing winds in forcing eastward gene flow in these high-latitude forests.     

Less than eight (and a half) misconceptions of spatial analysis

Spatial analyses are indispensable analytical tools in biogeography and macroecology. In a recent Guest Editorial, Hawkins (Journal of Biogeography, 2012, 39 , 1–9) raised several issues related to spatial analyses. While we concur with some points, we here clarify those confounding (1) spatial trends and spatial autocorrelation, and (2) spatial autocorrelation in the response variable and in the residuals. We argue that recognizing spatial autocorrelation in statistical modelling is not only a crucial step in model diagnostics, but that disregarding it is essentially wrong.     

山西植被空间格局及演替简

在ArcGIS软件中采集1984年和2005年山西植被类型的图形,得到山西群系、森林、灌丛、草本植被及栽培植被的图形及面积,用叠置分析和景观格局分析方法研究植被的空间分布及其演替、空间格局及其变化。森林在西南部相对集中分布,在西北角增加明显,它在山西植被中所占面积及比重都最小,最为破碎。油松林在山西森林中占优势,恢复森林主要是油松林、小叶杨林、辽东栎林。1984年灌丛的面积在植被中最大,所占比例也最高,超过50%,集中连片分布面积较大,但灌丛缩减迅速,主要在中南部,在山西植被中遭破坏最为严重。沙棘、虎榛子灌丛和黄栌、连翘灌丛对灌丛的影响最大。草本植被主要在北部减少,在中南部分散增加,更加破碎。白羊草草丛在山西草本植被中占优势,蒿、禾草草原和百里香、禾草草原变化最大。栽培植被明显增加,在植被中所占比重急剧增加,成为山西优势植被。森林、栽培植被分别增加24.3%、71.5%,而灌丛、草本植被却分别减少70.3%,15.6%,演替主要是人为因素造成的。     

小尺度海域空间评价单元划分技术研究——以福建省东山湾为例

科学合理的海域空间评价单元划分是各类海洋空间监测、评价、规划和管理的基础工作,对于保护海洋生态环境,实现海洋资源的可持续开发利用具有重大现实意义。然而,海洋的流动性、开放性、边界模糊性等特征,导致海洋空间评价单元划分较陆地而言更为复杂、困难。以福建省东山湾为例,提出一种适用于小尺度海域的空间评价单元划分技术方案,通过从化学属性、物理属性、生物学属性三个方面构建海域空间生态属性划分指标体系,进行空间分类评价,运用插值、叠加分析等GIS技术将东山湾划分为67个基本空间评价单元。研究结果不仅能为进一步划定东山湾海洋空间规划提供技术支持,同时为其他小尺度海域生态监测、评价、规划和管理提供科学参考。     

Local dispersal can facilitate coexistence in the presence of permanent spatial heterogeneity

Abstract In the presence of permanent spatial heterogeneity, local dispersal, especially short‐range dispersal, can facilitate coexistence by concentrating low‐density species in the areas where their rates of increase are higher. We present a framework for predicting the effects of local dispersal on coexistence for arbitrary forms of dispersal and arbitrary spatial patterns of environmental variation. Using the lottery model as an example, we find that local dispersal contributes to coexistence by enhancing the effects of environmental variation on scales longer than typical dispersal distances, which can be characterized solely by the variance of the dispersal kernel. Higher moments of the dispersal kernel are not important.