黄土高原柴松(Pinus tabulaeformis f.shekannesis)群落的植物物种多样性

物种多样性格局与所选择的尺度密切相关,用加性分配法分析柴松(Pinus tabulaeformis f.shekannesis)群落乔木、灌木和草本层在样方、坡位和坡面3种尺度的物种多样性分配关系,结果表明:1)以物种丰富度为指标时,坡面尺度对区域多样性贡献最大,说明在区域范围内坡面是物种组成和维持的关键尺度;而以Shannon和Simpson多样性为指标时,最大多样性分配在样方内,这是由于这2个指数不仅考虑了物种数,还考虑了样方内多度以及常见种和稀有种的影响和作用;2)以Shannon多样性为指标时,样方间、坡位间和坡面间尺度的β多样性对区域多样性贡献的百分比都大于以Simpson多样性为指标时的百分比,这主要是由稀有种在各尺度间的分布格局所决定的;3)样方间、坡位间和坡面间尺度的β多样性大小顺序各不相同,这与群落乔木层、灌木层和草本层的物种组成和分布情况以及不同尺度间环境异质性有密切关系。     

稀有种和常见种对黄土高原辽东栎群落物种多样性贡献的多尺度分析

明确物种多样性的多尺度格局及其形成过程是进行物种多样性保护的重要前提。通过加性分配的方法,在α1(小样方内)、β1(小样方间)、β2(样方间)、β3(样地间) 4个空间尺度上,研究了黄土高原子午岭辽东栎(Quercus wutaishanica)群落植物多样性的多尺度变化,确定了稀有种(频度5%)和常见种(频度25%)对物种多样性格局的相对贡献及其尺度依赖性,旨在阐明黄土高原辽东栎群落物种多样性的多尺度格局及其形成过程,为该区物种多样性的保护提供理论依据。结果表明:(1)乔、灌、草3层呈现了相似的物种多样性格局。物种丰富度基本上呈现了随尺度的增大而增加的变化趋势,小样方尺度上的α多样性(α1)对群落物种丰富度的贡献最小,样地尺度上的β多样性(β3)对各层物种丰富度的贡献最大(β3 50%)。(2) Shannon多样性呈现了与物种丰富度截然相反的格局,小样方尺度上的α多样性成分(α1)是Shannon多样性的主要贡献者(α145%),尔后随尺度的增大,Shannon多样性逐渐减小。(3)去除常见种引起的物种丰富度减小效应表现为随尺度的增加,影响逐渐减小,其效应主要集中在小样方内(α1尺度)以及小样方间(β1尺度) 2个尺度上;而去除稀有种引起的物种丰富度减小效应表现为随尺度的增加,影响逐渐增大,其效应主要集中在样方间(β2)以及样地间(β3) 2个尺度上。(4)去除稀有种对Shannon多样性的影响在每一尺度上均不明显,去除前后的曲线几乎重合,而去除常见种对Shannon多样性的影响在每一尺度上均十分明显。其中,去除常见种,草本层Shannon多样性在每一尺度都相应增大,而对于灌木层和乔木层,Shannon多样性则表现为在α1尺度上减小,而在其他尺度上增大。本研究揭示了空间尺度在评价稀有种和常见种对植物群落物种多样性相对贡献中的重要性。稀有种主要在较大尺度(β2和β3)上影响物种丰富度格局,而常见种不仅在小尺度(α1和β1)上影响物种丰富度,而且在较大尺度(β2和β3)上影响物种均匀度。同时,物种多样性的加性分配也是在多尺度上揭示物种多样性变化格局以及变异来源的有效且比较简单的方法。     

哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶林树种beta多样性格局形成的驱动力

Beta多样性通常指群落在时间和空间上物种组成的差异, 包括物种周转组分和物种丰富度差异组分。驱动beta多样性格局形成的生态过程决定了群落的时空动态, 然而关于beta多样性及其两个组分格局形成的驱动力还存在较多争议。以往研究表明, beta多样性的格局存在取样尺度的依赖性, 驱动其形成的生态过程在不同取样尺度下的相对重要性也随之改变。本研究以哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶林20 ha动态监测样地为研究对象, 在不同取样尺度上, 将样方间的Bray-Curtis指数分解为物种周转组分和物种丰富度差异组分, 通过典范冗余分析和方差分解的方法揭示环境过滤和扩散限制对于beta多样性及其两个组分格局形成的相对重要性及其尺度依赖性。结果表明: (1) beta多样性、物种周转组分和物种丰富度差异组分均随取样尺度的增大而减小。在不同取样尺度下, 物种周转组分对于beta多样性的贡献始终占主导地位。(2)随着取样尺度的增大, 环境过滤驱动beta多样性格局形成的相对重要性逐渐增加, 而扩散限制的相对重要性逐渐降低。本研究进一步证实了取样尺度在beta多样性格局形成及其驱动力定量评价中的重要性, 今后的研究需要进一步解析上述尺度效应的形成机制。     

秦岭及陕北黄土辽东栎林群落物种移样性特性

应用５种物种多样性测度指标及４种物种－多度分布模型对秦岭和黄土区辽东栎林种子植物物种多样性及木本植物种－多度分布进行了对比研究,结果表明：秦岭辽东栎林无论是群落物种多性还是各层次的物种多样性均高于黄土区辽东栎林。秦岭辽东栎林木栖植物种－多度分布符合对数正态分布而黄土区辽东栎林则符合对数级数分布,分布区气候差异是造成两类辽东栎林物种多样性差异的主要原因。物种－多度分布分析物种多样性分析是一致的。     

秦岭及陕北黄土区辽东栎林群落物种多样性特征

应用５种物种多样性测度指标及４种物种—多度分布模型对秦岭和黄土区辽东栎林种子植物物种多样性及木本植物种—多度分布进行了对比研究,结果表明：秦岭辽东栎林无论是群落物种多样性还是各层次的物种多样性均高于黄土区辽东栎林。秦岭辽东栎林木本植物种—多度分布符合对数正态分布而黄土区辽东栎林则符合对数级数分布,分布区气候差异是造成两类辽东栎林物种多样性差异的主要原因。物种—多度分布分析与物种多样性分析结果是一致的。     

天童国家森林公园树种多样性的加性分配

根据物种丰富度、Shannon指数和Simpson指数建立的物种多样性分配方法,提出分异度系数,对天童森林公园内不同森林类型的树种多样性进行了分析.结果表明,基于物种丰富度指数,总体的多样性只有小部分归功于样方内多样性,而多样性大多分配在样方间、亚群丛间或群丛间,例如在木荷-栲树群丛中,样方内只贡献了20.3%的物种丰富度.而在Shannon指数和Simpson指数中,多样性大多分配在样方内.这种差异主要是由于后两种指数不仅考虑了物种的存在与否,也考虑了其在样方内的多度.同时比较分析了加性分配与传统方法的结果.     

辽东山区次生林物种多样性的空间分布及尺度效应

以辽东山区次生林为研究对象,分析4 hm²样地Gleason丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数的空间分布特征及其与尺度的关系.结果表明: 4个多样性指数的空间分布均表现出较高的空间异质性;4个多样性指数的方差随尺度的增加其变化趋势有所差异;4个多样性指数的变异系数随尺度的增加呈下降趋势;乔木层的4个多样性指数值高于灌木层,且随尺度增加其变化趋势有所差异.在分析辽东山区次生林物种多样性时应考虑尺度效应.     

东灵山辽东栎林木本植物多样性的研究

应用α多样性和β多样性指数对东灵山地区辽东栎林在不同样地环境梯度的物种多样性进行了初步研究。结果表明:不同样地梯度的辽东栎林乔灌木物种α多样性逐步降低,但变化幅度较小,群落物种组成趋于简单。不同样地梯度内辽东栎林乔木物种的β多样性的二元属性测度与数量数据测度结果反映出乔木物种和灌木物种对整个辽东栎林多样性的影响是不同的。数量数据β多样性测度综合地考虑了物种数与物种数量对β多样性变化的影响,适于对单优群落物种多样性进行分析。在中海拔样地梯度,辽东栎林乔灌木物种各样地对之间的β多样性数值较小,表明辽东栎林内物种替代速率较低,物种组成相对稳定,总体上是比较稳定的林型。     

村落文化林与非文化林多尺度物种多样性加性分配

文化林是指村民按照文化传统、风俗习惯或宗教信仰自觉保护和管理的森林,具有一定社会文化功能。目前国内外对文化林物种多样性研究主要为定性描述,缺乏对文化林和非文化林生物多样性的定量比较及差异来源分析。利用物种多样性加性分配方法,将总的Gamma 多样性分成样格内的Alpha多样性以及样格间、样方间和林型间Beta多样性,对中国亚热带地区3个村落文化林的乔木层、灌木层、草本层和藤本层进行物种多样性的多尺度分析。调查发现:(1)文化林共有维管束植物296种,以苦槠,樟和米槠为优势种,非文化林共有维管束植物189种,以杉木、马尾松和毛竹为优势种。文化林乔木层和灌木层物种数显著高于非文化林,草本层和藤本层物种数差异不显著。(2)Beta多样性随尺度增大而增加,林型间Beta多样性最高,占区域总Gamma多样性的41.9%-62.8%,其次是样方间Beta多样性(18.6%-31.9%),对区域多样性贡献最小为样格内Alpha和样格间Beta多样性。(3)林型间的多样性对区域物种多样性的贡献中,文化林占主导作用,乔木层占54.4%-81.0%,灌木层占51.2%-60.2%,草本层占42.9%-64.1%,藤本层占49.9%-62.2%。(4) 物种累积-面积曲线表明,在各个尺度上,文化林物种多样性始终高于非文化林,从而在相同面积下保护了更多的物种。加性分配模型在多个空间尺度上阐明了Alpha和Beta多样性的变化,突出了文化林对区域物种多样性的贡献,对保护对象和保护范围的决策以及生物多样性的保护与恢复具有重要意义。     

福建梅花山常绿阔叶林植物物种多样性及其海拔梯度格局

常绿阔叶林是福建梅花山国家级自然保护区地带性植被。采用样带与典型群落调查法对区内的常绿阔叶林14400m2样地展开调查,并对植物多样性海拔梯度格局进行分析,结果表明：（1） 群落植物物种丰富度、Gleason丰富度指数、Simpson指数、Shannon Wiener指数和Pielou均匀度指数的均值分别为64.42、10.75、5.75、3.50、0.58,且这5种指数在各样带间差异极为显著,并随海拔的升高均呈单峰曲线变化,峰值出现在海拔700m~900m。（2） 群落各层次的植物物种丰富度、Shannon Wiener指数均呈现灌木层（包括幼树和层间植物）〉乔木层〉草本层的特征。乔木、灌木层物种丰富度与乔木层Shannon Wiener指数在海拔梯度上的样带间差异极显著,变化趋势与群落相似;灌木层与草本层Shannon Wiener指数以及草本层物种丰富度随海拔梯度变化不明显。因此,梅花山自然保护区常绿阔叶林植物物种多样性的海拔梯度格局呈现单峰分布,并支持中间高度膨胀模式（mid domain model）。     

戴云山物种多样性与系统发育多样性海拔梯度分布格局及驱动因子

生物多样性的海拔分布格局是生态学研究的热点。海拔作为综合性因子驱动着植物群落的物种、系统发育与功能多样性的空间分布。以戴云山南坡900-1600 m森林植物群落为研究对象,探讨物种多样性、系统发育指数与环境驱动因子的相互关系以及环境因子在群落构建与多样性维持中的重要意义。结果表明：（1）森林植物群落的系统发育多样性与物种多样性沿海拔均呈现中间高度膨胀格局。（2）物种多样性Margalef指数、Shannon-Wiener指数与系统发育多样性指数呈显著正相关,表明物种多样性越高,系统发育多样性也越高。Shannon-Wiener指数与物种多样性指数（Margalef、Pielou、Simpson指数）、系统发育多样性及系统发育结构都存在显著相关性,一定程度上Shannon-Wiener指数可以代替其他指数。Pielou指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数与系统发育结构NRI （Net relatedness index）指数、NTI （Net nearest taxa index）指数存在显著正相关,表明群落优势度、均匀度与系统发育结构相关性较强。（3）土壤全磷含量是影响系统发育多样性和物种多样性的主要驱动因子,土壤含水量是影响Shannon-Wiener、Pielou、Simpson指数的最显著因子,海拔是影响群落系统发育结构的主要因素。海拔是影响系统发育结构变化的主要环境因子,而土壤因子是影响物种多样性与系统发育多样性的主要因素,进一步验证了物种多样性与系统发育多样性的高度相关,结果旨在揭示物种群落空间分布规律。     

佛坪国家级自然保护区植物群落物种多样性特征

用物种多样性指数（Simpson指数和Shannon指数）、均匀度指数（Pielou均匀度）和物种丰富度,对佛坪国家级自然保护区主要高等植物群落物种多样性进行了测度。结果表明：森林群落的多样性程度高于灌丛和草甸,落叶阔叶林高于针叶林,栎林高于杨桦林。群落物种多样性有随海拔高度的升高而降低的趋势。物种多样性在森林群落垂直结构上的分布特点,表现为一般乔木层与灌木层接近但低于草本层。     

大青沟森林植物群落物种多样性研究

大青沟森林植物种类非常丰富,约占内蒙古自治区植物种数的三分之一,生物资源十分丰富。本文分别用Simpson指数、Shannon-Wienner指数和均匀度指数计测生态优势度、不同植物群落的物种多样性、群落物种多度的均匀度。结果表明：由于大青沟森林植物群落属于隐域性植被,从沟底到沟沿,小气候的差异较为明显,存在着生境梯度,但由于乔、灌、草综合作用的影响,各群落类型及生境梯度上的物种多样性的差异不十分明显。这可能是特殊森林群落类型长期适应隐域性生境条件的结果,它为我们改造周边环境提供了有益的启示。     

Community assessment techniques and the implications for rarefaction and extrapolation with Hill numbers

Diversity estimates play a key role in ecological assessments. Species richness and abundance are commonly used to generate complex diversity indices that are dependent on the quality of these estimates. As such, there is a long‐standing interest in the development of monitoring techniques, their ability to adequately assess species diversity, and the implications for generated indices. To determine the ability of substratum community assessment methods to capture species diversity, we evaluated four methods: photo quadrat, point intercept, random subsampling, and full quadrat assessments. Species density, abundance, richness, Shannon diversity, and Simpson diversity were then calculated for each method. We then conducted a method validation at a subset of locations to serve as an indication for how well each method captured the totality of the diversity present. Density, richness, Shannon diversity, and Simpson diversity estimates varied between methods, despite assessments occurring at the same locations, with photo quadrats detecting the lowest estimates and full quadrat assessments the highest. Abundance estimates were consistent among methods. Sample‐based rarefaction and extrapolation curves indicated that differences between Hill numbers (richness, Shannon diversity, and Simpson diversity) were significant in the majority of cases, and coverage‐based rarefaction and extrapolation curves confirmed that these dissimilarities were due to differences between the methods, not the sample completeness. Method validation highlighted the inability of the tested methods to capture the totality of the diversity present, while further supporting the notion of extrapolating abundances. Our results highlight the need for consistency across research methods, the advantages of utilizing multiple diversity indices, and potential concerns and considerations when comparing data from multiple sources.     

吕梁山森林群落草本层植物物种多样性的空间格局及其对模拟增温的响应

为研究气候变暖背景下森林群落草本层植物物种多样性对温度升高的响应及其随海拔、纬度的空间分布格局,按照纬度梯度选择吕梁山系北段的管涔山和南段的五鹿山为研究区,并在每个山地的不同海拔梯度(高、中、低)分别设置对照(CK)、低度增温(OTC1)和高度增温(OTC2) 3种试验样地。于2017年植被生长季对植物多度、频度、盖度、高度进行调查,计算物种多样性指数(Simpson指数、Shannon指数、Pielou指数、Patrick指数)。结果表明:(1)吕梁山森林群落草本层植物物种多样性随海拔呈"v型"变化格局,即在中间海拔梯度处最低,且海拔梯度对各多样性指数的影响均达到极显著水平(P0.01)。(2)物种多样性随纬度升高呈递增趋势(P0.05),即较高纬度山地具有较高的物种多样性。(3)物种多样性随温度升高整体呈递减趋势(P0.05),即温度升高可抑制林下草本层植物物种多样性。(4)在增温处理下,五鹿山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Patrick指数呈递减趋势,Pielou指数先降低后升高;管涔山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数先增加后减小,Patrick指数呈递增趋势。整体来说,在吕梁山较低海拔,持续增温会使物种多样性降低;在中等海拔,物种多样性随温度升高呈现先下降后上升的变化趋势;在较高海拔,适度增温可提高物种多样性,持续增温则抑制多样性。因此,增温对吕梁山森林群落草本植物物种多样性的影响随海拔升高整体呈下降趋势。     

武夷山大安源甜槠常绿阔叶林群落物种组成及多样性分析

采用相邻格子样方法对武夷山大安源甜槠〔Castanopsis eyrei(Champ.ex Benth.)Tutch.〕常绿阔叶林群落的物种组成及物种多样性进行了研究,并分析了群落的种-面积曲线以及样方面积与物种多样性的关系。结果表明:在面积4 800 m2的样方中共记录维管植物31科57属97种,其中乔木78种、灌木8种、草本植物5种、藤本植物6种;乔木主要为常绿树种,落叶树种仅10种;优势科为壳斗科(Fagaceae)、杜鹃花科(Ericaceae)、杜英科(Elaeocarpaceae)和山茶科(Theaceae)等,优势属为栲属〔Castanopsis(D.Don)Spach〕、杜鹃属(Rhododendron Linn.)和杜英属(Elaeocarpus Linn.);优势树种为甜槠、马银花〔Rhododendron ovatum(Lindl.)Planch.〕、鹿角杜鹃(R.latoucheae Franch.)和薯豆(Elaeocarpus japonicus Sieb.et Zucc.)等,其中甜槠的相对胸高断面积达64.93%,重要值也最高(25.70%),在群落中具有明显的优势地位。群落中胸径小于5 cm的乔木个体数量占76.88%,径级越高个体数量越少。南坡样方的Simpson指数和Shannon-Wiener指数均高于北坡,显示该群落南坡的物种多样性高于北坡。该群落的种-面积曲线拟合方程为y=21.836ln(x)-87.287(R2=0.990 2),且随样方面积的增加,物种数量、Shannon-Wiener指数和Pielou指数呈增加且趋于稳定的趋势,总体上调查样方面积应设置在2 000 m2以上。综合分析结果说明:武夷山大安源甜槠常绿阔叶林的物种组成较丰富、物种多样性水平较高;光照条件是导致该群落南坡多样性大于北坡的主要环境因素。     

砒砂岩区不同立地类型人工沙棘林下草本物种多样性环境解释

砒砂岩区是黄土高原区水土流失最为严重的地区之一。砒砂岩区沙棘人工林有良好的水土保持功能,沙棘林下草本植物是该人工林生物多样性的重要组成部分。目的是探明砒砂岩区人工沙棘林下草本物种多样性与环境的关系,依据生境条件的差异,沙棘林被划分为7个类型。野外调查记录了各类型所处的地形条件,采用样方法调查了每个样地草本的生物多样性,并取土样测定其养分和水分状况。采用Patrick指数、Pielou指数、Shannon指数、Simpson指数对砒砂岩区不同立地类型人工沙棘林下草本植物进行了物种多样性分析,并通过CCA、PCCA方法研究了物种分布与环境的关系。结果表明:(1)砒砂岩区不同立地类型人工沙棘林下草本层优势种不同,阴坡混交林物种数最多为23种,阳坡混交林Pielou指数最高为0.89,阴坡纯林和混交林Shannon指数均为最高,Simpson指数没有明显差异。(2)影响砒砂岩区人工沙棘林下草本物种的分布的环境因子顺序为地形因子土壤因子灌木层因子,其中坡向、坡度、土壤含水量、土层厚度、郁闭度、混交结构所占解释量较大。本研究可为当地沙棘人工林生物多样性保护和植被建设提供基础数据。     

海南五指山热带山地雨林植物物种多样性研究

王指山热带山地雨林的物种种类十分丰富,在１ｈｍ＾２样地中共出现５４个科,１００个属的乔木树种１７７种,１３３７个个体。区系地理分析表明属的分布区类型以热带分布型成分占优,为８９．０％,充分体现了五指山山地雨林的热带性质。多样性指数分析结果为：样地１Ｍａｒｇａｌｅｆ指数１７．８２２,Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ指数５．６２１,均匀度０．８２３,Ｓｉｍｐｓｏｎ指数０．０５０,均匀度６．７７５,表明五指     

坡向和坡位对四川夹金山灌丛群落结构与物种多样性特征的影响

研究不同坡向、坡位夹金山灌丛群落结构和物种多样性特征。结果表明: 在 24 个样地中,共有维管植物 186 种,隶属于 50 科 127 属。其中,灌木层有 32 种,隶属于 14 科 22 属,阴坡下坡位物种数最多;草本层有 154 种,隶属于 43 科 109 属,阴坡物种数最少。灌木层的平均高度表现为阳坡>半阳坡>阴坡,平均密度则相反;草本层平均高度表现为阴坡>半阳坡>阳坡,平均密度无显著变化。坡位仅对阳坡草本层平均高度有显著影响,灌木层物种多样性在阴坡较高,草本层物种多样性在阳坡下坡位和阴坡中坡位较高。坡向对灌木层和草本层 Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、物种丰富度指数、Pielou均匀度指数影响显著(除草本层 Simpson 指数),坡位对灌木层和草本层物种多样性指数均无显著影响,坡向和坡位的交互作用对草本层物种多样性的影响大于灌木层。冗余分析(RDA)表明,物种多样性不仅与坡向正弦值、坡向余弦值相关,也与群落结构特征相关性较大。     

Beta diversity and oligarchic dominance in the tropical forests of Southern Costa Rica

Recent studies have reported a consistent pattern of strong dominance of a small subset of tree species in neotropical forests. These species have been called “hyperdominant” at large geographical scales and “oligarchs” at regional‐landscape scales when being abundant and frequent. Forest community assembly is shaped by environmental factors and stochastic processes, but so far the contribution of oligarchic species to the variation of community composition (i.e., beta diversity) remains poorly known. To that end, we established 20.1‐ha plots, that is, five sites with four forest types (ridge, slope and ravine primary forest, and secondary forest) per site, in humid lowland tropical forests of southwestern Costa Rica to (a) investigate how community composition responds to differences in topography, successional stage, and distance among plots for different groups of species (all, oligarch, common and rare/very rare species) and (b) identify oligarch species characterizing changes in community composition among forest types. From a total of 485 species of trees, lianas and palms recorded in this study only 27 species (i.e., 6%) were nominated as oligarch species. Oligarch species accounted for 37% of all recorded individuals and were present in at least half of the plots. Plant community composition significantly differed among forest types, thus contributing to beta diversity at the landscape scale. Oligarch species was the component best explained by geographical and topographic variables, allowing a confident characterization of the beta diversity among tropical lowland forest stands. Abstract in Spanish is available with online material.