黑河上游天然草地亚洲小车蝗多度与地形的关系

在小尺度范围内,地形差异导致的环境异质性是物种格局形成和演变的环境基础.在2009年7-8月野外调查的基础上,借助GIS和S-PLUS软件,利用广义相加模型(GAM)定量分析了黑河上游祁连山北坡天然草地亚洲小车蝗多度与海拔、坡向、坡度和剖面曲率等地形因子之间的关系.结果表明:亚洲小车蝗具有较好的模型结构和模拟效果,能够较好地反映亚洲小车蝗的多度分布状况;各地形因子对亚洲小车蝗多度分布的影响不尽相同,其中海拔和剖面曲率起主导控制作用;在海拔梯度上,亚洲小车蝗多度随海拔的升高大体呈现倒“V”型变化趋势,在2380 ～ 2560 m,多度与海拔呈正相关,海拔升至2560 m以上时多度开始降低,与海拔呈负相关;亚洲小车蝗多度主要集中分布在剖面曲率＜0的区域,在剖面曲率＜-1.6的区域,多度与剖面曲率呈正相关,在剖面曲率＞-1.6的区域,二者呈负相关.亚洲小车蝗多度与地形因子之间的相互关系及分布状态,反映了地形因子对水热条件的重分配,使亚洲小车蝗空间分布格局出现异质化.     

黑河上游天然草地蝗虫物种丰富度与地形关系的GAM分析

地形差异性导致的环境异质性为小尺度范围内生物空间格局的形成与维持提供了一种重要机制, 是形成物种丰富度差异性的前提条件。借助GIS和S-PLUS软件, 利用广义可加模型(GAM)于7-8月对影响蝗虫分布的地形因子进行了研究, 在定量分析黑河上游祁连山区北坡地形的海拔分异特征的基础上研究了该区域蝗虫的丰富度与地形复杂度的关系。结果表明： 在36个样方中共采集蝗虫3 149头, 隶属于3科10属13种; 蝗虫丰富度受地形因子影响的顺序为海拔＞坡向＞坡度＞剖面曲率＞平面曲率＞坡位; 蝗虫的分布在平面曲率和剖面曲率各个梯度上的分布比较均衡, 在海拔、 坡向以及坡位的每个梯度上呈二次抛物线分布, 坡度上呈递减趋势; 从分布的区域上来看, 蝗虫在整个区域都有较高的丰富度, 但主要分布在海拔2 600~2 700 m区域, 坡向上则主要集中在西北坡和西坡, 与实际观测情况相一致。蝗虫丰富度与地形因子之间的相互关系以及分布状态, 反映了地形因子对水热条件的重分配使蝗虫分布格局出现多元化以及破碎化。     

黑河上游天然草地蝗虫密度与地形关系的GAM分析

地形差异性导致的环境异质性是小尺度范围内生物空间格局形成与维持的重要机制之一,也是导致物种密度分布差异的前提条件.借助GIS和S-Plus软件,利用广义可加模型(GAM)于2009年7-8月对影响蝗虫分布的地形因子进行了研究,在定量分析黑河上游祁连山区北坡地形特征的基础上,研究了该区域蝗虫密度与地形之间的关系.结果表明:蝗虫密度受地形因子影响的顺序为坡向＞海拔＞坡度＞坡位＞平面曲率＞剖面曲率;蝗虫密度在坡位、平面曲率以及剖面曲率各个梯度上的分布比较均衡,在坡向和坡度梯度上呈二次抛物线分布,在海拔梯度上呈“S”曲线分布;从分布区域上来看,蝗虫主要分布在海拔2550～2650 m区域,坡向上则主要集中在西北坡和西坡,与实际观测情况一致.蝗虫密度与地形因子之间的相互关系及其分布状态反映了地形特征对水热等条件的影响,使蝗虫分布格局呈现多元化和以及破碎化状态.     

高寒退化草地狼毒种群地上生物量空间格局对地形的响应

地上生物量的空间格局是物种分布格局的重要内容,在小尺度范围内因地形差异导致的环境异质性是这种格局形成和演变的环境基础.在2011年8月野外调查的基础上,借助ArcGIS和S-PLUS软件,利用广义相加模型(GAM)对退化高寒草地狼毒(Stellera chamaejasme)种群的空间分布格局进行了研究,定量分析了狼毒地上生物量空间格局对主要地形因子的响应机制.结果表明:狼毒种群地上生物量受地形因子影响的顺序为坡向＞坡度＞海拔＞平面曲率＞剖面曲率;坡向和坡度两种地形因子对狼毒的地上生物量空间格局的贡献率分别为3.75和1.48,其余因子则相对较小;狼毒地上生物量在海拔、平面曲率和剖面曲率梯度上的分布比较均衡,在坡向梯度上呈开口向下的抛物线趋势,在坡度梯度上则呈现开口向上的抛物线趋势.狼毒地上生物量空间异质性及其与地形因子之间的关系,反映了狼毒在地形因子对水热条件重分配影响下的响应机制及生长策略.     

内蒙古荒漠草原亚洲小车蝗的种群动态

2010—2011年于内蒙古乌兰察布市四子王旗格根塔拉草原对亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus(B.-Bienko)种群动态进行了研究。结果表明,亚洲小车蝗种群空间格局为随机分布;亚洲小车蝗于6月中旬开始孵化出土,1～3龄蝗蝻高峰期在6月中下旬至7月初,终见期在7月下旬;4～5龄蝗蝻于6月下旬始见,高峰期在7月上中旬,终见期在7月末;成虫于7月上旬始见,高峰期在7月中旬至8月下旬,终见期在9月上旬。应用最优分割法将亚洲小车蝗种群动态划分为3个阶段:(1)6月中旬,为蝗蝻开始出土期,数量稀少,空间格局为聚集分布或随机分布;(2)6月下旬至7月上中旬,为蝗蝻发生盛期,密度低时为随机分布,密度高时为聚集分布;(3)7月中下旬至9月上旬,为成虫发生期,空间格局为随机分布。     

内蒙古草原主要蝗虫的防治经济阈值

通过取样调查确定内蒙古草原的优势蝗虫种类;根据5种优势蝗虫自然种群的结构和数量,计算了其蝗蝻和成虫的平均寿命;在半自然条件下测定了这5种蝗虫在不同发育阶段的日食量。根据这5种蝗虫蝗蝻和成虫平均寿命及其日食量数据,估算了不同蝗虫造成的牧草损失,提出了其防治经济阈值(3龄蝻,头/m²), 其中：毛足棒角蝗Dasyhippus barbipes为22.7,小蛛蝗Aeropedellus variegates minutus为37.4,亚洲小车蝗 Oedaleus asiaticus为16.9,宽须蚁蝗 Myrmeleotettix palpalis为34.3,狭翅雏蝗Chorthippus dubius为36.7。     

黑河上游天然草地蝗虫空间异质性与分布格局

蝗虫空间分布格局是物种长期适应自然的结果,是蝗虫与环境、蝗虫之间关系的反映,有助于理解蝗虫发生学的环境背景。采用地统计学方法,在黑河上游山区天然草地研究了微生境影响下的蝗虫空间格局与异质性。结果表明:该区域5种优势种蝗虫的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;不同种类蝗虫样点之间空间依赖的范围为2.29—24.59 m;在蝗虫种群总异质性中随机部分引起的空间异质性占15.77%—88.64%。受食性和栖息地选择的影响,蝗虫种群形成了片状和斑块状的分布格局;尺度依赖性使蝗虫分布格局趋于多元化和繁杂化的特点,不同蝗虫种群之间相互交错嵌插,同种蝗虫高低值呈非均匀扩散,整体上形成了均衡性与互补性的斑块镶嵌结构,这种分布格局反映了蝗虫对生境和气候变化的多元适应性结构。     

高山草原狭翅雏蝗的生物学特性及种群空间分布

在甘肃省夏河县甘加高山草原,对狭翅雏蝗的发生期、食量、空间格局及动态进行了系统研究。结果表明,该虫1年发生1代,以卵在土中越冬,翌年5月下旬至6月上旬开始孵化出土,6月中旬至下旬为孵化出土盛期,蝗蝻多数为4龄,少数(约23％)为5龄,整个蝗蝻期为70．45±15．76d,成虫寿命42．36±13.46d;取食量随龄期增大而增大,蝗蝻期平均食量为368．3mg,成虫期平均食量为743．8mg,狭翅雏蝗在前期低龄蝗蝻阶段为聚集分布,高龄蝗蝻及成虫阶段以均匀分布和随机分布为主。     

丰林典型阔叶红松林地表鞘翅目成虫空间异质性及其与环境因子的空间关联性

土壤动物群落空间异质性及其与环境因子的空间作用关系, 是揭示土壤生态系统格局与过程及生物多样性维持机制的重要基础。作者于2015年生长季节(8月)、寒冷季节(10月)在丰林典型阔叶红松林动态监测样地内, 采用陷阱法调查地表鞘翅目成虫群落, 基于地统计空间分析方法, 揭示步甲科和隐翅虫科群落个体数和物种数及优势种的空间格局, 并分析这些空间格局与土壤含水量和地形因子的空间关联性。两次采样共捕获步甲科成虫26种617只, 隐翅虫科19种222只。8月群落个体数和物种数表现为中等变异, 10月为强变异, 群落组成在两个月间具有显著差异。生长季节(8月)和寒冷季节(10月)步甲科和隐翅虫科群落多表现为中等的空间自相关性, 空间分异由随机性因素和结构性因素共同决定。单个物种的个体数多具有中等的空间异质性特征, 且其空间分异主要由随机性因素和结构性因素共同调控。生长季节群落的个体数、物种数和优势种个体数多形成斑块和孔隙镶嵌分布的空间格局。物种之间及物种与环境因子之间多为复杂的空间关联性, 这些关联性主要受到结构性因素或随机性因素的单一调控。典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)结果表明, 8月土壤含水量对步甲科和隐翅虫科物种分布影响显著, 10月凹凸度对步甲科分布影响显著, 海拔对隐翅虫科分布具有显著影响。本研究表明地表步甲科和隐翅虫科在生长季节形成明显的空间格局而在寒冷季节空间格局不明显, 为不同尺度地表土壤动物空间异质性和生物多样性维持机制研究提供了理论基础。     

蝗虫微孢子虫病在草原蝗虫优势种种群及空间的分布

在采用蝗虫微孢子虫Nosema locustae防治过的草场中进行抽样调查,研究了草原蝗虫优势种类、混合种群平均密度与蝗虫微孢子虫疾病分布之关系,以及该疾病的空间分布。在防治后的当年,蝗虫微孢子虫疾病的感染率随着混合种群平均密度及靶标蝗虫亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus的感病率的下降而降低。但是,次靶标蝗虫如宽须蚁蝗Myrmeleotettixpalpalis(一种中后期发生的种类)其感病率呈上升趋势,表明该疾病可在不同发生期种类蝗虫之间进行有效地传播。病蝗虫在防治后第7d其空间分布呈随机分布(Poisson),第28d 则是聚集分布,第40d时也呈聚集分布。于1993年、1994年对1988年(样区Ⅱ)、1989 年(样区Ⅲ)采用微孢子虫防治过的草场进行抽样调查。结果表明,在二个样区中,二年混合种群平均虫口密度与混合种群的平均感病率呈正相关(相关系数分别为r=0.289, r=0.479)。蝗虫微孢子虫病在主要优势种,如亚洲小车蝗、宽须蚁蝗、白边痂蝗Bryode maluctuosumluctuosum、皱膝蝗Angaracris /I>spp.、毛足棒角蝗Dasyhippus barbipes均有分布。二个样区中的混合蝗虫种群的平均感病率在1994年显著低于1993年。混合蝗虫种群的种类组成也有所变化,与1993年相比,1994年宽须蚁蝗及白边痂蝗的比例上升较大,而亚洲小车蝗的比例下降。经过5—7年的扩散,蝗虫微孢子虫病至少可扩散距防治区1 000m,其扩散方向可能与风及地势等有关。     

伊犁河谷山地植物群落物种多样性分布格局及环境解释

结合对新疆伊犁河两岸科古琴山南坡(河谷北坡)和乌孙山北坡(河谷南坡) 94个样地的调查资料, 采用DCCA (detrended canonical correspondence analysis)排序法, 分析了物种多样性指数与环境因子之间的关系, 运用广义可加模型拟合植物群落总体多样性指数对海拔梯度的响应曲线, 探讨了伊犁河谷山地植物群落物种多样性的垂直分布格局。结果表明: 在调查的94个样地中, 共出现259种植物, 其中, 草本植物的种类极其丰富, 多达235种, 木本植物的种类极其有限; 垂直结构完整的植物群落具有较高的多样性指数; 河谷北坡植物群落物种多样性的分布格局受海拔、坡度、坡向以及土壤全氮、全钾、有机质、含水量等环境因子的影响较大, 而在河谷南坡, 物种多样性分布格局主要受坡度、海拔、有效磷含量和土壤含水量等环境因子的影响; 在河谷北坡, 植物群落的Patrick丰富度指数与Shannon-Wiener指数与海拔呈明显的双峰曲线关系, Simpson指数与Pielou均匀度指数呈不对称的单峰格局, 而河谷南坡的物种多样性指数随海拔均呈双峰格局, 尽管Patrick丰富度指数不甚明显。山地植物群落物种多样性的垂直分布格局是由海拔为主的多种环境因子综合作用的结果。     

基于植物-地形关系的物种丰富度空间格局预测——GAMs途径的一种应用

将基于样本调查数据的群落-生境因子回归分析与GIS支持下的植物属性空间格局预测结合起来,是国际上植被-环境关系定量研究的新途径。通用可加性模型（GAM）的非参数属性使之具有对不同数据类型的广泛适应性,成为这种“回归分析＋空间预测”途经的有效手段;不同程度上依赖于数字高程模型的环境空间数据集是实现空间预测的必要条件。介绍了这一新的研究途径,并应用于案例研究区域植物多样性指标空间格局的预测和分析。野外调查的一组样方地形特征指标和植物多样性指标（包括样方物种丰富度及乔木、灌木、草本、常绿木本、珍稀种类的丰富度）,分别作为预测变量和响应变量,建立GAM模型。结合研究区域10m分辨率的数字高程模型,对该区域植物物种丰富度的空间格局进行空间预测,并对预测模型和结果进行统计分析和检验。结果表明：（1）不同的多样性指标具有不同的模型结构和模拟效果,重复模拟的结果稳定性也不同,反映了所受地形因子影响的差异;（2）影响各多样性指标空间格局的地形变量主要是坡位和坡度等小尺度特征,大尺度海拔因素的影响并不显著;（3）模拟结果与独立检验数据的相关分析表明,对乔木种、草本种、珍稀种的模拟全部有效;对常绿种和样方物种总数的模拟部分有效;而对灌木种丰富度的预测基本失败。（4）模型预测变量有效性和全面性决定了模型对数据的解释能力,样本大小对模型的稳定性和可靠性也有显著影响。就地形因子对生境条件的代表性、模拟误差的来源及GAMs模型的优缺点和应用前景进行了讨论。     

黄土残塬沟壑区流域次生植被物种分布的地形响应

研究流域次生植被物种对地形因子的响应规律,识别影响次生植被物种分布的主要地形因子,是流域近自然植被生态恢复和重建的基础。采用ArcGIS空间分析模块和地形分析模块TauDEM,并与统计软件SPLUS2000中的GRASP工具相结合,建立了位于黄土高原残垣沟壑区山西省吉县蔡家川流域次生植被各个物种分布基于地形因子的广义相加模型(GAM)。模型中的地形因子包括:海拔、坡向、坡度、平面曲率、坡位指数(SPI)、地形湿度指数(TWI)、单宽汇水面积(SCA)等。受试者操作特征曲线(ROC)测试中AUC值表明:大部分测试物种(约62%)拟合模型效果较好,且模型较为稳定。总体来看,研究流域次生植被物种分布体现了水分限制的空间分异特征:阴坡各物种分布概率较大,且随海拔升高而减小。影响研究流域次生植被物种空间分布的潜在重要因子为海拔和坡向,而单宽汇水面积(SCA)和地形湿度指数(TWI)虽然是多个物种响应模型的预测因子,但受高一级尺度海拔的影响,SCA与TWI对物种分布的影响作用较小;坡度影响作用最小。据此,在流域植被恢复和防护林建设目标区选择及立地条件划分时应首先以海拔和坡向为依据,单宽汇水面积(SCA)和地形湿度指数(TWI)则可以作为次一级立地分类依据,而坡度则仅能作为最后一级的分类依据。     

尖峰岭热带山地雨林优势树种白颜树空间分布格局

优势树种对群落的构建和形成起主要作用。该文以海南岛尖峰岭60 hm²样地内重要值第二大的树种白颜树(Gironniera subaequalis)为研究对象, 探索其种群分布格局特征, 讨论环境异质性、密度依赖死亡、扩散限制等机制在格局形成过程中所起的作用。将白颜树10022个植株分为6个径级, 分别归属于幼树、中龄树、成年树三个生活史阶段, 采用成对相关函数分析各径级的空间分布特征; 双变量成对相关函数和标签关联函数分析不同生活史阶段之间的空间关系; Berman检验方法检验3个地形因子分别对幼树、中龄树、成年树分布影响的显著度。结果表明: 白颜树种群内I、II、III、IV径级呈现聚集分布, 聚集程度随径级的增加减弱; V和VI径级小尺度上均匀分布, 大尺度上以随机分布为主。幼树与中龄树空间正关联; 幼树与成年树空间负关联; 成年树与中龄树在较小的尺度上负关联, 大尺度上微弱正关联。但是不同生活史阶段的个体之间彼此分离, 个体间无直接的促进作用。地形因子中, 坡度、海拔、凹凸度对幼树的分布影响显著; 坡度、凹凸度对中龄树的分布影响显著; 仅坡度对成年树的分布影响显著。从现有的空间格局可以推断出环境异质性和密度依赖死亡对格局形成起作用, 但是种子的扩散限制对空间格局的影响没有明确地表现出来。     

基于沿海蝗区飞蝗卵块分布格局的土壤空间异质性

以沿海蝗区南大港水库为研究区域,通过连续2a野外450m,50m规则栅格取样,利用地统计学方法,在GIS平台下,分析东亚飞蝗卵块分布格局与土壤空间异质性的研究,结果表明：（1）飞蝗卵块呈斑块、聚集分布,并具有明显的空间异质性,其空间自相关范围为390m,且主要分布在南大港水库的中部和东部,少数分布在南部,而在西部和北部地块几乎没有卵的分布。（2）研究区域内土壤含盐量和5cm含水量由空间自相关引起的空间异质性分别占总空间异质性的76.15%、78.04%,即表现出较强的空间相关性,空间自相关范围分别为594m,621m,土壤有机质和pH值具有中等强度的空间相关性,由空间自相关引起的空间变异分别为61.85%和57.19%,空间变异尺度分别为1014m,1368m。（3）研究区域内卵块主要集中在土壤含盐量较低（〈1.9%）、含水量适中（10.1%~29.9%）的中部和东部地块,而在土壤含水量较高（〉30%）的西部和盐分过重（〉3%）的北部几乎没有卵块的分布。即在一定程度上,蝗区土壤理化特性的空间异质决定了飞蝗卵块的空间分布特点。（4）卵块和土壤理化特性的空间格局图不仅为野外抽样调查、蝗灾预测预报及其防治提供科学依据,而且对蝗区环境改造具有重要指导作用。     

南岭国家级自然保护区林下植物分布的地形相关性

以南岭国家级自然保护区山地森林群落林下植物为研究对象,探讨地形因子对林下植物分布的影响。该区3个海拔高度下的山地常绿阔叶林林下植物组成丰富,但个体多度在样方中的分布存在很大的空间异质性。在9000m^2的样地中设置的450个4m^2小样方,共记录到林下维管植物255种,隶属于95科、181属,总的物种个体多度为18203株。多响应置换过程（MRPP）分析表明,坡向和海拔（p〈0．0001）及坡度（p〈0．05）这3个地形因子对林下植被分布有显著的影响,其影响程度大小排序为：海拔〉坡向〉坡度。指示种分析（ISA）进一步确定了不同地形条件下具有显著指示值（IV≥50）的指示种。本项研究表明林下植物的空间分布会同时受到多个地形因子的影响,因此需综合各因子间的相互作用全面考虑;同时,MRPP结合ISA对于揭示群落植物分布的空间异质性及其与环境因子作用的相互关系、生物多样性保育、森林恢复以及造林引种等方面均有着重要的理论意义和实践价值。     

Tree Diversity,Forest Structure and Productivity along Altitudinal and Topographical Gradients in a Species-Rich Ecuadorian Montane Rain Forest

We studied the spatial heterogeneity of tree diversity, and of forest structure and productivity in a highly diverse tropical mountain area in southern Ecuador with the aim of understanding the causes of the large variation in these parameters. Two major environmental gradients, elevation and topography, representing a broad range of climatic and edaphic site conditions, were analyzed. We found the highest species richness of trees in valleys <2100 m. Valleys showed highest values of basal area, leaf area index and tree basal area increment as well. Tree diversity also increased from ridges to valleys, while canopy openness decreased. Significant relationships existed between tree diversity and soil parameters (pH, total contents of Mg, K, Ca, N and P), and between diversity and the spatial variability of pH and Ca and Mg contents suggesting a dependence of tree diversity on both absolute levels and on the small-scale heterogeneity of soil nutrient availability. Tree diversity and basal area increment were positively correlated, partly because both are similarly affected by soil conditions. We conclude that the extraordinarily high tree species richness in the area is primarily caused by three factors: (1) the existence of steep altitudinal and topographic gradients in a rather limited area creating a small-scale mosaic of edaphically different habitats; (2) the intermingling of Amazonian lowland plant species, that reach their upper distribution limits, and of montane forest species; and (3) the geographical position of the study area between the humid eastern Andean slope and the dry interandean forests of South Ecuador.     

贺兰山冲积扇荒漠草地拟步甲群落小尺度空间格局动态

为探讨贺兰山冲积扇荒漠草地拟步甲群落小尺度空间格局动态特征,本研究于2019年5—10月每月采用陷阱法调查200 m×200 m空间尺度的拟步甲昆虫群落,基于地统计分析方法,研究拟步甲昆虫群落的空间格局,并分析空间格局与地形因子的关系。6次调查共捕获拟步甲科成虫7属10种1086只,群落组成具有较明显的空间和时间变异性。其中,拟步甲群落多样性以5月最大,7月最低。Moran I指数表明,拟步甲优势种空间自相关性具有明显的季节波动性,在5月、9月和10月表现为显著空间正相关。拟步甲群落和优势种具有较强的空间异质性,主要由结构性因素决定。普通克里金插值表明,不同季节群落空间格局梯度分布存在明显差异,夏季群落空间格局比较简单。交叉方差函数分析显示,优势种物种间大多表现为正空间关联性,且主要受结构性因素单一调控。典范对应分析(CCA)结果表明,坡度和海拔显著影响昆虫分布。本研究揭示了拟步甲昆虫群落小尺度空间异质性具有明显的季节变异,为研究贺兰山冲积扇生境地表甲虫物种多样性空间格局及维持机制奠定基础。