马尾松-川灰木人工混交林种内、种间竞争强度

将林木竞争影响空间划分为2部分:距离对象木最近的一圈竞争木所围成的面积称为内圈,主要包括地上部分对光源的竞争和地下部分对土壤资源的竞争;除内圈外,其他6m以内的竞争木所围成的面积记为外圈,主要包括地下部分对土壤资源的竞争.在此基础上,采用Hegyi提出的单木竞争指数模型对嘉陵江流域南充金城山国家森林公园的马尾松一川灰木混交林中种内、种间竞争强度进行定量分析.结果表明:无论是内圈还是外圈,马尾松种内、种间竞争强度随林木径级的增大而减小,竞争强度顺序为:内圈马尾松种内＞内圈马尾松与川灰木种间＞外圈马尾松种内＞外圈马尾松与川灰木种间.     

杉木-拟赤杨人工混交林种内、种间竞争强度研究

将林木竞争影响空间划分为两部分距离对象木最近的一圈竞争木所围成的面积称为内圈,主要包括地上部分对光源的竞争和地下部分对土壤资源的竞争;除内圈外,其它6 m以内的竞争木所围成的面积记为外圈,主要包括地下部分对土壤资源的竞争.在此基础上,采用Hegyi提出的单木竞争指数模型CI=N∑j=1(Dj/Di)1/Lij对福建省建瓯东安林场的杉木与拟赤杨混交林中种内、种间竞争强度进行定量分析.结果表明无论是内圈还是外圈杉木种内、种间竞争强度随林木径级的增大而减小;竞争强度顺序为内圈杉木种内＞内圈杉木与拟赤杨种间＞外圈杉木种内＞外圈杉木与拟赤杨种间.从而为生态学研究植物竞争关系提供了新的思路.     

水曲柳苗木地下竞争与地上竞争的定量研究

对3种密度进行栽培试验,利用通径分析的方法,研究了水曲柳地下竞争和地上竞争的关系及对总竞争的影响。结果表明,水曲柳苗木的地下部分生物量、地上部分生物量和总生物量与营养空间有密切关系。随着苗木空间距离增加,由生物量计算的竞争指数下降。在同一密度条件下,地下竞争指数明显大于地上竞争指数。由于地下生长与地上生长的相互作用,各竞争指数之间具有明显的相关性。但是地下竞争和地上竞争对总竞争的影响是不同的,通径分析可以定量的区分地下竞争和地上竞争的相对大小。地下竞争对总竞争的直接作用范围在0．5543～0．7426之间,明显大于地上竞争对总竞争的直接作用(0．2851～0．5282)。随着距离的增加,单株苗木的生长空间加大,地上部分的竞争作用增加,地下部分的竞争程度减弱。但是,地下根系的竞争在水曲柳苗木总的竞争中占有重要地位。     

植物地上竞争与地下竞争研究进展

植物地上光竞争和地下水分与营养的竞争过程十分复杂,并且与竞争机制密切相关。从地上和地下竞争理论、两种竞争过程的相互作用机制以及分离地上和地下竞争的研究方法和表达指标等几个方面综述和分析目前的研究状况,以期为国内研究者在本领域进一步展开实验提供理论依据和实验设计参考。总结了与地上、地下相对竞争强度有关的优化分配理论,地上、地下竞争随生产力梯度的变化,资源异质性对地上、地下竞争机制的影响。介绍了地上竞争和地下竞争相互作用类型以及目前提出的两种作用机制。对常用的3种分离地上、地下竞争的方法:盆分隔、间植分隔和目标植分隔法以及表达竞争强度和竞争重要性的指标和公式进行了归纳。提出未来的研究内容,认为在开展此类研究时,应考虑到实验植物的生理学特性、发育状况、立地生产力跨度范围以及竞争持续时间等方面因素,并认为发展地下竞争研究、深入探讨根系间相互作用的影响因子和过程是当前的研究热点。     

林窗中植物竞争强度随林窗发育的变化

 通过野外移植外来种尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、大叶相思(Acacia auriculaef ormis)和本地种荷木(Schima superba) 3种幼苗,挖沟排除根竞争和砍树创造林窗排除地上竞争的实验,来测定林窗形成后植物地下竞争和地上竞争强度的变化以及这些竞争对3种幼苗生长的影响。在林窗内,尾叶桉、大叶相思和荷木受到的地下竞争强度和地上竞争强度均呈现出随林窗年龄的增长而逐渐增大的趋势。外来种尾叶桉和大叶相思受到的地上竞争强度大于本地种荷木受到的地上竞争强度,而荷木受到的地下竞争强度大于两种外来种受到的地下竞争强度。在只有地下竞争和地上竞争时,这3种幼苗的相对生长速率均小于没有竞争时,这反映了地下竞争和地上竞争对3种幼苗的生长有抑制性影响,而且这种影响在本地种和外来种间存在差异。     

两种光强下木质藤本与树木幼苗的竞争关系

 为了探讨木质藤本和树木幼苗的相互作用关系，对两种光强(4%和35%的光强)、4种竞争处理下(全竞争、地上竞争、地下竞争和无竞争)，一种 需光木质藤本(刺果藤(Byttneria grandifolia))和3个树种(耐荫种：五桠果木姜子(Litsea dilleniifolia)和绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)；需光种：羊蹄甲(Bauhinia variegata))幼苗的地上部分和地下部分的竞争关系进行了研究。结果表明：木质藤本的竞争显著影响 着3种树木幼苗的光合能力、形态特征和生长，但生长环境的不同光强影响地上部分竞争和地下部分竞争的相对强度。在低光下，地上部分竞争 比地下部分竞争对3种树木幼苗的相对生长速率(Relative growth rate，RGR)和光合能力造成更大的影响；而高光下，地下竞争对树木幼苗的 生长有更强的抑制作用。不同的竞争处理和光强对树木幼苗的生物量积累造成显著的影响。光强对3种树种的比叶面积(Specific leaf area， SLA)和叶面积比(Leaf area ratio，LAR)有显著的抑制作用，但竞争只对需光的羊蹄甲的SLA和LAR有显著影响。不同的光照和竞争处理之间， 同种植物表现出不同的表型特征。由于竞争的影响，苗木在形态上较为矮小、叶片数目较少、叶面积减小，但是长细比改变较少 。     

梓树苗木地下和地上竞争的效应研究

采用生物量计算的竞争指数和通径分析的方法,研究了3种密度的梓树苗木地下竞争和地上竞争的关系及对总竞争的影响。结果显示,梓树苗木地下生物量、地上生物量和总生物量与密度密切相关,随着密度的增加,其根、茎、叶的生物量减少,根冠比均小于1。在同一密度条件下,地上竞争指数明显大于地下竞争指数,地上竞争对总竞争的直接作用范围(0.449 3～0.973 1)明显大于地下竞争对总竞争的直接作用(0.275 6～0.773 2)。研究表明,梓树幼苗地上茎、叶的竞争在梓树苗木总的竞争中占有重要地位。     

地上竞争与地下竞争对科尔沁沙地榆树幼苗生长的影响

榆树疏林草原对科尔沁沙地植被恢复和景观保护有着重要意义.本文采用双因素两水平控制试验,从幼苗生物量、地下/地上生物量、茎高、根茎比、叶片数等方面,研究了草-树地上、地下竞争对科尔沁沙地榆树幼苗生长的影响.结果表明:对于1年生榆树幼苗,单株平均生物量表现为无竞争＞地上竞争＞全竞争＞地下竞争;地下/地上生物量表现为地下竞争＞全竞争＞无竞争＞地上竞争;幼苗高度表现为地上竞争＞无竞争＞全竞争＞地下竞争;根茎比表现为地下竞争＞全竞争＞无竞争＞地上竞争;叶片数表现为地上竞争＞无竞争＞地下竞争＞全竞争.地下竞争对1年生榆树幼苗生长影响显著,而地上竞争对榆树幼苗生长无显著影响.地上竞争与地下竞争对2年生榆树幼苗生长的影响均不显著.科尔沁沙地草本植物对榆树幼苗生长的影响主要通过地下竞争的方式实现,但地下竞争并没有改变榆树幼苗的资源分配方式.随榆树幼苗龄级的增长,草本植物竞争作用的影响逐渐减弱.     

植物竞争对3种移植树苗生长的影响

 在植物幼苗生长过程中,总是受到包括地下根竞争在内的各种竞争影响。植物间的竞争主要同有效光辐射、水分和各种营养相关。当外来植物侵入森林群落时,可能受到群落中其它植物竞争的影响。该文通过移植尾叶桉(Eucalyptus urophylla)、大叶相思(Acacia auriculaeformis)两种外来种和本地种荷木(Schima superba)幼苗,挖沟排除根竞争和砍树创造林窗来排除地上竞争的野外实验,研究植物竞争对幼苗生长的影响。有根竞争时,荷木、尾叶桉和大叶相思幼苗的生物量和净初级生产力均小于没有根竞争时,可见地下根竞争对3种幼苗生长有抑制性影响。尾叶桉、大叶相思和荷木 3种幼苗受到的总竞争强度分别是0.357 9、0.338 3和0.198 9,受到的地下根竞争强度则分别是0.104 3、0.053 04和0.118 8,受到的地上竞争强度则分别是0.285 1、0.277 0和0. 090 85。尾叶桉和大叶相思两种幼苗受到的总竞争强度间的差异不显著,但都显著大于荷木;3种幼苗受到的地上竞争强度间的差异同总竞争强度情况相似;尾叶桉和荷木两种幼苗受到的地下根竞争强度间的差异不显著,但都显著大于大叶相思。地上竞争对阳性树种尾叶桉和大叶相思两种幼苗的生长影响大,而地下根竞争则对耐阴性强的荷木幼苗影响大。尾叶桉和 大叶相思两种外来种幼苗受到的总竞争强度均大于本地种荷木幼苗,这反映了这两种外来树种侵入次生林这样的群落受到竞争影响大。     

不同密度大叶相思林的竞争效应

对不同密度4年生大叶相思Acacia auriculiformis林分的竞争指数进行研究,以便为合理管理和利用大叶相思人工林提供理论依据。结果表明,随着密度的降低,大叶相思林的各器官竞争指数呈减小趋势。在同一密度条件下,地上竞争指数明显大于地下竞争指数。由于地下生长与地上生长的相互作用,各竞争指数之间具有明显的相关性。通径分析表明,地上竞争对总竞争的直接作用明显大于地下竞争对总竞争的直接作用。     

杉木-观光木人工混交林林木竞争效应研究

将人工混交林中林木竞争影响空间划分为内、外两圈，采用Hegyi提出的单木竞争指数模型对福建省建瓯东安林场杉木（Cunninghamia lanceolata）一观光木（Tsoongi odenodrum）混交林中林木的种内、种间竞争强度进行分析。结果表明，无论是内圈还是外圈，杉木种内、种间竞争强度均随林木径级的增大而减小；竞争强度顺序为：内圈杉木种内竞争〉内圈杉木观光木种间竞争〉外圈杉木种内竞争〉外圈杉木观光木种间竞争。用模型拟合预测杉木种内、种间的竞争强度，认为杉木在胸径达到36cm之前应采取适当的控制措施。     

广西不同林龄喀斯特森林生态系统碳储量及其分配格局

基于广西喀斯特地区45块1000 m²样地的调查,研究幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林5个林龄阶段喀斯特森林植被与土壤碳储量的分配格局.结果表明: 广西不同林龄喀斯特森林总碳储量表现为幼龄林(86.03 t·hm^-2)＜近熟林(110.63 t·hm^-2)＜中龄林(112.11 t·hm^-2)＜成熟林(149.1 t·hm^-2)＜过熟林(244.38 t·hm^-2);各林龄阶段植被不同层碳储量分配均不同,乔木层所占比例占绝对优势,达到92.3%～98.7%,随林龄的增加而增长,灌木层、草本层、凋落物层所占比例分别为0.3%～1.9%、0.3%～1.2%和0.3%～2.5%,细根所占比例为0.3%～3.3%.土壤有机碳密度随土层深度的增加而递减,土壤层碳储量为51.75～81.21 t·hm^-2,所占生态系统比例为33.2%～66.2%,其随林龄的增大呈减小趋势.生态系统地上、地下部分碳储量分别为22.80～141.72和62.30～102.66 t·hm^-2,除过熟林外均为地下部分＞地上部分,地上碳储量随林龄的增大呈逐渐增加的趋势,地下碳储量的变化规律与土壤碳储量变化趋势一致.土壤层和乔木层为生态系统的主要碳库,二者所占比例达到了96%以上.     

Crown allometry and growing space efficiency of Norway spruce (Picea abies [L.] Karst.) and European beech (Fagus sylvatica L.) in pure and mixed stands

In pure and mixed stands of Norway spruce ( Picea abies [L.] Karst.) and European beech ( Fagus sylvatica L.) we have analyzed crown allometry and growing space efficiency at the tree level and have scaled this from tree level to stand level production. Allometry is quantified by the ratio A between the relative growth rates of laterally and vertically oriented tree dimensions. Efficiency parameters, EOC for efficiency in space occupation, EEX for efficiency in space exploitation, and EBI for efficiency in biomass investment, were evaluated, based on quantity and quality of growing space and were measured using crown size and competition index. The evaluation reveals why pure stands of spruce are preferred by foresters, even though the natural vegetation would be dominated by beech. Spruce occupies its share of resources intensively by means of tightly packed pillar-like crowns, whereas beech seizes resources extensively by means of a multi-layered, veil-like canopy. With a given relative biomass increment, beech achieves a 57 % higher increment in crown projection area and a 127 % higher increment in height due to its particular capacity of lateral and vertical expansion. Beech trees are approximately 60 % more efficient in space occupation than spruce trees, however, on average, they are about 70 % less efficient in space exploitation. As a vertical fast growing tree, spruce is efficient in space exploitation under constant conditions, but far more susceptible to disturbances and less well equipped to overcome them when compared with beech. Beech is weaker in terms of space exploitation, while being superior in space occupation, where it encircles competitors and fills gaps after disturbances, which is a successful long-term strategy. A mixture of the two species reduces stand level production by 24 % in comparison to a pure spruce stand, however, when considering enhanced stabilization of the whole stand and risk distribution in the long term, the mixed stand may exceed the production level of pure spruce stands. EEX reflects a strong ontogenetic drift and competition effect that should be considered when scaling from tree to stand level production.     

林木分化对兴安落叶松异速生长方程和生物量分配的影响

林木因对资源竞争而产生分化,从而影响林木的异速生长方程和生物量分配,但其影响程度还不清楚。采用林木相对直径法将38株兴安落叶松(Larix gmelinii)样木在林分中的分化等级分为优势木、中等木和被压木,量化林木分化对林木异速生长方程和生物量分配的影响。结果显示:生物量组分异速生长方程多以胸径(DBH)为自变量为好,但以枝下高处的树干直径为自变量估测其枝、叶生物量时更精确。在一定的胸径范围内,同一胸径下不同林木分化等级的地下部分各组分生物量没有显著差异(P0.05),但优势木分配更多的生物量给枝和叶,中等木比优势木分配更多的生物量给树干,中等木比被压木分配更多的生物量给地上部分,而且被压木和中等木的树高显著高于优势木。除根茎生物量之外,不同林木分化等级的生物量组分(包括枝、叶、树干和根系)的相对分配比例无显著差异(P0.05),根冠比保持相对稳定。这些结果表明,主要由竞争而引起的林木分化改变了兴安落叶松地上生物量组分的异速生长和分配,但其相对分配格局较为保守。     

黑龙江省东部地区红松人工中幼龄林生物量研究

运用非线性联立方程组建模理论建立红松立木相容性生物量模型,然后利用模型计算出人工红松各个样地林木各器官和样地总生物量。以林分年龄、林分平均胸径、林分密度等因素为制约条件,讨论分析林分生物量在林木各器官之间的分配规律,并且探究林分年龄、林木大小和林分密度的变化对林分生物量的影响。结果表明:幼龄红松人工林林分生物量与平均胸径成正相关关系;林分密度对林分生物量影响较大,并且随着密度的增大而增大,且最适合的林分密度范围是1 000~1 400株·ha-1;红松人工幼、中龄林林分生物量各器官分配规律相同,表现为树干树根树枝树叶,地上生物量占林分生物量79%左右;林分地上和地下生物量大概呈3.8∶1的比例。     

Interspecific competition in perennial sedentary organisms: An individual-based model

We investigated a mathematical model of the dynamics of the ecological system consisting of two competing perennial species, each of which leads a sedentary life. It is an individual-based model, in which the growth of each individual is described. The rate of this growth is weakened by competition from neighboring individuals. The strength of the competitors' influence depends on their size and distance to them. The conditions, in which the competitive exclusion of one of the competitors and the coexistence of both competitors take place are provided. The influence of the parameters responsible for the strength of competition, the degree of competitive asymmetry, and consideration of the importance of specific elements of the spatial structure of this ecological system on the results of the competition were analyzed. Both species co-exist when they are equal competitors. Permanent coexistence is possible only when interspecific competition is weaker than intraspecific. When interspecific competition is stronger, the coexistence of equal interspecific competitors is random. Both species have equal probability of extinction. If species are not equal competitors, the stronger one wins. This result can be modified by different strengths of intraspecific competition. The weaker interspecific competitor can permanently coexist with stronger one, when its individuals suffer stronger intraspecific competition.     

基于结构方程模型分析林分空间结构对草本物种多样性的影响

林分空间结构的改变直接影响林下草本物种的多样性。以针叶纯林、针阔混交林和常绿阔叶林为研究对象,采用结构方程模型研究了林分空间结构对林下草本物种多样性的影响,并探讨了林分水平空间结构,垂直空间结构以及林木竞争态势对林下草本物种多样性的影响的相对重要性。结果表明,林分水平空间结构对林下草本的物种多样性指数和物种均匀性指数均存在极显著的影响（P < 0.001）,影响系数高达0.96和0.89,对林下草本物种丰富度存在显著影响（P < 0.01）,影响系数为0.22;林分垂直空间结对林下草本丰富度和物种均匀性指数均存在极显著的影响（P < 0.001）,影响系数分别为0.86和0.43,对林下草本物种多样性指数存在显著影响（P < 0.01）,影响系数为0.16;林木竞争指数与林下草本丰富度和物种多样性指数也均存在极显著的影响（P < 0.001）,但影响系数较小,分别为-0.47和-0.30,而对林下草本物种均匀性指数未达到显著影响作用（P > 0.05）,影响系数仅为-0.04。整体上看,林分水平空间结构、垂直空间结构和林木竞争态势均对林下草本物种多样性有较强的影响作用,但从影响系数看,林分水平空间结构的影响作用最大,垂直空间结构次之,林木竞争态势的影响作用最小。因此,欲维持或改善林下草本物种多样性,应采取调整林分水平空间结构为主,垂直空间结构调整为辅,并适当降低林木竞争程度的综合经营措施。     

Light acquisition and use by individuals competing in a dense stand of an annual herb, Xanthium canadense

The importance of light acquisition and utilization by individuals in intraspecific competition was evaluated by determining growth and photosynthesis of individual plants in a dense monospecific stand of an annual, Xanthium canadense. Photosynthesis of individual plants in the stand was calculated using a canopy photosynthesis model in which leaf photosynthesis was assumed to be function of leaf nitrogen content and light availability. The estimated photosynthetic rates of individuals were strongly correlated with the measured growth rates. Photosynthetic rates per unit aboveground mass (RPR, relative photosynthetic rate) increased with increasing aboveground mass, suggesting asymmetric (one-sided) competition in the stand. However, larger individuals had similar RPRs, suggesting symmetric (two-sided) competition. These results were consistent with the observation that size inequality over the whole stand increased with growth, but it remained stable among the larger individuals. The RPR of an individual was calculated as the product of absorbed photon flux per unit aboveground mass (Φ_mass) and light use efficiency (LUE, photosynthesis per unit absorbed photon flux). Φ_mass indicates the efficiency of light acquisition, and was higher in larger individuals in the stand, while LUE was highest in individuals with intermediate aboveground mass. LUE depends on leaf nitrogen content. At an early stage, leaf nitrogen contents of smaller individuals were similar to those that maximize LUE. Light availability to smaller individuals decreased as they grew, while their nitrogen contents did not change markedly, which decreased their LUE. We concluded that asymmetric competition among individuals in the stand resulted mainly from lower efficiencies in both light acquisition and light use by smaller individuals. Received: 31 January 1998 / Accepted: 12 November 1998     

基于Voronoi图的林分空间模型及分布格局研究

以南洞庭湖龙虎山次生林为研究对象,建立林分Voronoi图模型,通过该模型表示林分空间结构特征,提取林木空间量化信息。在此基础上,引入变异系数量化Voronoi多边形面积的变化率,将林木空间格局分析转化为计算Voronoi图变异系数,并将计算结果与角尺度作相关性比较。结果表明:林分Voronoi图模型能准确表达林木邻接关系、相邻木距离及角度、空间密度等重要空间信息;大尺度取样时(76m以上),变异系数趋于稳定,林分整体空间格局呈接近随机分布的轻度聚集;Voronoi图变异系数和角尺度存在显著的正相关关系,进一步说明本研究格局分析方法的可行性和有效性;受多种因素影响,乔木层主要树种在不同发育阶段的空间格局表现出强烈的时间和空间动态特性,且小径木多为聚集分布,大径木呈轻度聚集或随机分布。基于Voronoi图的林分空间模型及格局分析方法,从空间上表征林木的生长繁育特性、种内种间关系、资源及环境分布特征,为计算几何方法应用于林分空间经营提供了新的思路。     

临安区不同森林类型竞争指数比较研究

竞争对树木生长有重要影响,通常用竞争指数定量描述树木之间的竞争关系。以浙江省杭州市临安区的乔木林为对象,利用2004年临安区森林资源监测数据,基于Voronoi图的Hegyi竞争指数,在区域尺度上对临安区多种森林类型的竞争关系进行分析。结果表明：在单木水平上,不同森林类型单木的总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数在胸径5-10 cm最大;单木平均竞争指数随着胸径的增大而降低,胸径 > 30 cm的竞争压力得以缓解;临安区林木的竞争主要来源于种内竞争,天然林的种内竞争占总竞争指数的比例 > 50%,人工林的种内竞争占总竞争指数的比例 > 60%。径级平均总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数与胸径的关系均服从对数函数关系。在林分水平上,不同森林类型的林分总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数存在显著差异。平均总竞争顺序为：天然阔叶林 > 天然针阔混交林 > 人工针叶林 > 天然针叶林 > 人工针阔混交林 > 人工阔叶林。种内平均竞争顺序为：人工针叶林 > 天然阔叶林 > 天然针叶林 > 天然针阔混交林 > 人工针阔混交林 > 人工阔叶林。种间平均竞争顺序为：天然针阔混交林 > 人工针阔混交林 > 天然阔叶林 > 天然针叶林 > 人工针叶林 > 人工阔叶林。人工阔叶林的平均总竞争指数、种内竞争指数和种间竞争指数均为最小,该森林类型以山核桃经济树种为优势树种,说明为提高山核桃产量,人为控制低种植密度的经营措施有效降低了林分竞争强度。