云南沾益中度退化天坑草地植物群落水平空间分布特征

规模最为宏大的地表负地形——喀斯特天坑不仅是世界罕见的地质奇观,圈闭化地形而形成的独特生境更是探索植物物种多样性及其空间分布特征最为理想的地域。以云南沾益天坑群中的中度退化天坑——"巴家陷塘"坑底草地植物群落为研究对象,通过α多样性指数与β相似性系数的应用,对"巴家陷塘"中度退化天坑坑底草地植物群落物种多样性的水平空间分布特征展开探讨,并对其近邻退化漏斗和"大毛寺"原生天坑坑外草地植物群落的相似性进行对比分析,研究结果发现:(1)中度退化天坑坑底草地植物群落物种丰富度和多样性从中心到边缘呈现出"中心高边缘低"的"逆洼地效应"特征;(2)相较于土壤资源,喀斯特天坑植物群落的生长与空间分布对光照资源的响应更为明显,且四周坑壁高度差异造成的坑内光照资源的空间异质性,也使坑底草地植物物种多样性存在一定的"圈层效应";(3)喀斯特天坑独特的圈闭化地形对植物群落的"隔离"、庇护作用即使在退化天坑中也有明显体现,且对喜阴、耐湿的物种更具庇护性。因而在全球气候变化下,即使是退化天坑,也应成为区域小尺度生态避难所的重要保护对象。     

云南中度退化的喀斯特天坑草地植物群落优势种种间关系

喀斯特天坑作为独特的宏大地表负地形,其坑底生境与外界环境相互独立,呈现出独特的植物群落格局及特征.本研究选取云南沾益天坑群中可进入性较强的中度退化天坑--巴家陷塘为对象,筛选出重要值大于1的优势种,结合总体关联性分析、χ²检验、AC联结系数及Spearman秩相关系数对巴家陷塘退化天坑植物群落中11种优势种的种间关联性和相关性进行研究.结果表明: 巴家陷塘退化天坑植物群落种间联结指数VR=1.377>1,总体呈显著正关联,但正负关联差异较大,阳生型植物和阴生型植物呈极显著负关联,现阶段仍具有独立的分布格局,但呈逐渐趋于稳定的趋势;Spearman分析中种间正相关对数(26对)少于种间负相关对数(29对),结合天坑微环境的差异,将退化天坑的优势物种划分为3个生态种组,群落总体呈现出一定的圈层分布规律.     

重度退化的喀斯特天坑草地物种多样性及群落稳定性——以云南沾益退化天坑为例

喀斯特天坑是21世纪初命名的宏大地表负地形,其隐域生境为动植物的生长和繁衍提供了良好的条件,近几年来,随着天坑价值的深入挖掘,天坑独特生境特征及其植物群落逐渐得到重视,但现有研究较多关注原生天坑及轻度退化天坑,对退化程度较高且可进入性较强的退化天坑的研究仍相对薄弱。云南大竹菁天坑属于典型的重度退化天坑,可进入性较强,坑底以草地植物群落为主,将其作为退化天坑的代表性区域开展天坑内外植物群落的特征差异及植物群落的稳定程度研究,有利于补充系列天坑现有的理论知识体系,亦能为广大喀斯特区域的生态恢复提供一定的借鉴意义。采用野外采样及数据分析相结合的方法,从定性及定量的角度研究大竹菁退化天坑植被群落特征以及植物群落的稳定程度,研究结果表明:1)退化天坑内草地群落现有14科35属35种,坑外14科30属30种,坑内外物种组成相对多样,两者优势种差异较大,仅一种共优种;2)退化天坑生态系统较为脆弱,坑内外植物群落多样性总体偏低,坑外植物多样性高于坑内植物多样性,但差异不显著,而坑外均匀度却显著高于坑内均匀度;3)坑内外植物群落处于极不相似水平,结构分异明显,群落之间具有较大的生境差异性;4)坑内植物群落种间总体呈正联结性,种间联结较松散,具有一定的独立性,处于正向演替阶段,而坑外呈负关联性,群落较不稳定;5)采用稳定性分析进一步阐释得出,坑内植物群落离稳定状态仍有一定差距,说明受到人为干扰的重度退化天坑生境仍较脆弱。     

广西大石围天坑群天坑森林主要木本植物种间关联性研究

为了解大石围天坑群天坑森林植物群落的种间联结特征,该文以大石围天坑群中7个典型天坑森林为研究区建立18个样地,取其中重要值大于1的木本植物为研究对象,采用方差比例、χ2检验、Pearson相关系数检验、Spearman秩相关系数检验及PCA排序方法,对天坑森林内的主要木本植物种间关联性和生态种组进行定量分析。结果表明:(1)乔木层总体联结性呈现显著正联结,灌木层总体联结性呈现不显著正联结,群落总体关联性呈现显著正联结,表明天坑森林植物群落处于稳定的阶段。(2)χ2检验、Pearson相关系数检验和Spearman秩相关系数检验发现,乔木层正联结种对多于负联结种对且显著联结种对占多数,灌木层负联结种对多于正联结种对,且显著联结种对占多数,表明乔木层群落稳定性高于灌木层,乔木层种间竞争合作强,灌木层种间竞争排斥性强,群落主要木本植物之间联结性强,种间保持紧密联结的联结特征。(3) PCA排序将天坑森林植物分为四大生态种组,物种分布由天坑底部至顶部呈现圈层分布方式,且物种分布方式总体受生境差异和物种自身特性影响。可见,植物紧密的联结关系是天坑森林多样性维持机制之一,而群落内部种间关联性的自我调控及物种对生境异质性的趋同适应是群落维持稳定的基础。     

西南喀斯特退化天坑负地形倒石坡的土壤微生物分布特征

喀斯特退化天坑倒石坡作为一种负地形坡面,在退化天坑植物避难所的物种多样性保护中发挥着重要作用。研究坡面土壤微生物群落功能多样性,有助于阐明土壤微生物群落生态特征和空间分布规律,探索土壤微生物与植物多样性关联,挖掘退化天坑负地形倒石坡的生物多样性宝库价值。研究以云南沾益天坑群中的退化天坑-巴家陷塘为研究对象,运用Biolog微平板技术,分析坡面环境梯度(坑口﹑上坡位﹑中坡位﹑下坡位以及坑底)的土壤微生物群落功能多样性差异。结果显示,坑底土壤微生物群落的功能多样性指数(Shannon指数﹑Simpson指数﹑McIntosh指数)、碳源利用程度均显著高于坑口。下坡位的土壤微生物群落功能多样性略高于坑底,显著高于中坡位,呈现出下坡位中坡位上坡位的趋势。坡面土壤微生物群落主要利用的碳源为糖类和氨基酸类。2个主成分分别解释所有方差变量的31.9%和28.7%,能区分不同坡位土壤微生物群落的碳源利用。坑内外草本植物α多样性指数差异显著,坑坡木本层植物α多样性指数差异显著(P0.05),其中下坡位木本层植物多样性最高。β多样性指数显示不同坡位的生境具有差异性,但下坡位生境类型最多样。研究发现,喀斯特退化天坑倒石坡的独特负地形和土壤环境孕育了较高的植物多样性和土壤微生物群落功能多样性,二者的空间分布较为一致,未来在退化天坑物种多样性保护中应特别注意倒石坡地下森林资源价值。     

喀斯特天坑内孔雀藓科植物垂直分布特征及其与环境因子关系的研究

喀斯特天坑是一种独特的负地貌,拥有巨大而封闭的空间,形成了适于植物生长发育的特殊生境。为了探索喀斯特天坑内孔雀藓科植物垂直分布特征及环境因子的影响,以贵州猴耳天坑为代表（坑口直径300 m,坑深280 m）,通过野外调查、室内分析鉴定以及典范对应分析（Canonical Correspondence Analysis,CCA）等方法对该天坑内12个样点孔雀藓科植物的分布与主要环境因子的关系进行研究,并进行与其它样地的比较（喀斯特石漠化地带、天坑边缘地带）,探讨其在垂直空间上的分布特征。结果表明：（1）共采集到天坑内孔雀藓科植物3属9种,占中国该科物种总数的47.37%,贵州该科物种总数的69.23%,其中黄边孔雀藓（Hypopterygiumflavo-limbatum C.Muell）较常见,分布于6个样点,出现频率为50%;（2）空气湿度、光照度、林冠郁闭度以及人为干扰度是影响贵州猴耳天坑内孔雀藓科植物分布的主要环境因子,其余环境因子影响程度依次为土壤含水量 > 土壤pH > 坡度 > 空气温度;（3）孔雀藓科植物物种丰富度：喀斯特天坑内 > 天坑边缘地带 > 喀斯特石漠化地带;（4）孔雀藓科植物在垂直分布格局上呈现以天坑底部为生物多样性的中心,由坑口至坑底种类分布逐渐增加,是喀斯特石漠化山区生物天然的避难所。     

塔里木荒漠绿洲过渡带主要种群生态位与空间格局分析

于新疆塔里木盆地荒漠绿洲过渡带设置3条样带(长900 m×宽50 m)进行植物群落调查,运用生态位测度指标和点格局法对种群空间格局、空间关联性及生态位特征进行研究。结果显示,胡杨(Populus euphratica Oliv.)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)和甘草(Glycyrrhiza inflate Bat.)具有较大的重要值和生态位宽度,对其它生态位较窄的物种具有资源竞争和扩张优势,生态适应能力强,对群落结构和环境变化起决定性作用;生态过渡带植物的种间生态位重叠普遍较高,尤其是草本植物间更明显,此分配格局反映出荒漠植物长期适应旱化生境而发生趋同适应,生态位分化程度低,种间资源竞争激烈;优势种群空间格局呈明显的空间变异性,0~25 m尺度内多枝柽柳和甘草分别呈随机分布和聚集分布,胡杨种群在≤5 m尺度内呈聚集分布,并随尺度增大转为随机分布;胡杨与多枝柽柳、胡杨与甘草、多枝柽柳与甘草分别在4 m、≤16 m和≤25 m尺度内呈显著空间负关联,种间相互排斥。表明在匮乏环境资源条件下植物趋同适应与资源竞争是驱动荒漠植物群落演替和限制物种共存的主要原因。     

广西天坑森林物种多样性与土壤酶活性和养分的关系

为研究天坑负地形生境土壤酶活性、养分和木本植物多样性的分布特征和内在联系，该文以广西大石围天坑群天坑森林为研究区，基于天坑坑内—坑口—坑外群落多样性调查和土壤生境调查，采用相关性分析和冗余分析方法，探究木本植物物种多样性与土壤因子间的耦合关系。结果表明：(1)坑内木本植物有21种31属20科，坑口木本植物有91种58属58科，坑外木本植物有47种30属30科，天坑坑内Margalef指数和Patrick指数显著低于天坑坑口和坑外生境，沿天坑坑内—坑口—坑外生境变化，物种分布总体较为均匀，但物种数量增多。(2)天坑坑外土壤全氮含量显著高于坑内和坑口生境，坑内的土壤全镁、土壤全磷和土壤速效磷含量显著高于坑口和坑外生境，坑外的土壤碱性磷酸酶和土壤脲酶活性显著高于坑口和坑内生境，表明天坑坑内土壤磷含量较高，但土壤酶活性总体偏低。(3)物种多样性与土壤养分、土壤酶活性相关性强。综上表明，天坑生境对物种多样性、土壤酶活性及土壤养分含量的分布特征影响较大，土壤速效磷、土壤碱性磷酸酶、土壤含水量、土壤脲酶、土壤全镁和土壤全磷是影响天坑森林木本植物物种多样性的关键因子。该研究为喀斯特地区植物资源的保护与...     

广西流星天坑植物群落结构与多样性

以广西乐业流星天坑为研究对象,在流星天坑腰部与底部设置样地,采用样方法调查冠层树种及林下植物群落;并用数量生态学的方法分析了天坑植物群落的组成、结构与物种多样性,探讨其生境关联。结果表明:(1)在天坑调查的样地中,胸径大于10cm的冠层树种个体60株,隶属于13科、17属、18种,个体密度约为188株/hm2。林下植物种群共记录到94株个体,隶属于28科、38属、43种,个体密度为23 500株/hm2。群落物种多样性较丰富,Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数均较高;冠层树种的科属多样性很高,体现出群落组成的古老和隔离性质。(2)樟科是流星天坑植物群落的优势科,在群落冠层包含4个种14株个体,在林下包含3个种,7株个体,其中2种与群落冠层共有;群落的林下层含物种数较多的科包括大戟科(4种)、菊科(3种)、凤尾蕨科(3种)、鳞毛蕨科(3种),但天坑植物群落中种群水平的优势现象不明显。(3)林下植物包含了各种生长型,以灌木数量最多,禾草类植物数量最少,乔木的幼苗也较少,体现出天坑的生境提供了较丰富的资源生态位,同时也表明乔木的幼苗更新不良。(4)流星天坑大树数量比例高,在样地中记录到的60株个体中,最小胸径为17.0cm,最大胸径104.0cm,胸径30cm的大树共34株,占全部立木比例56.6%,体现出天坑森林群落的原始性并且未受到干扰破坏。(5)双向指示种分析表明,广西乐业天坑林下植物对生境的响应更为敏感,但无论冠层还是林下层其现状分布并不能完全把坑腰和坑底两种生境分离。该研究结果为深入开展天坑这种特殊生境下植物种群以及群落的发生、演替和生态适应性的研究提供了基础数据及理论依据。     

三峡库区特有植物荷叶铁线蕨种群分布格局研究

通过相邻格子样方法采集数据,应用点格局分析技术研究了荷叶铁线蕨(Adiantum reniforme var.sinense)种群空间格局,结果表明:荷叶铁线蕨的空间分布格局和空间关联性与空间尺度、植株大小密切相关.在较小的空间尺度上(4.5 m),荷叶铁线蕨种群趋向于聚集分布,个体间有较强的空间正关联;在较大的空间尺度上(>5 m),荷叶铁线蕨呈随机分布,空间关联性减弱.成熟植株具有更明显的聚集分布趋势.大小级差异越小,植株间的正关联关系越强.荷叶铁线蕨的更新较好,但更新苗分布不均匀.建议在该物种原生种群的就地保护和恢复重建中,在减少人为采挖的同时,适当加大灌木层密度、降低草本层的郁闭度.     

紫茎泽兰入侵下喀斯特退化天坑的土壤微生物群落特征

紫茎泽兰入侵到宏大地表负地形的喀斯特退化天坑后,会通过改变其立地环境的土壤微生物群落来影响退化天坑的植物多样性、群落演替与自然生态恢复.以云南沾益天坑群的典型退化天坑巴家陷塘为研究区,选择不同生境的紫茎泽兰根系土壤,采用Biolog微平板法探究紫茎泽兰根系土壤微生物群落特征.结果表明: 受退化天坑内生境异质性影响,紫茎泽兰的入侵程度表现为坑坡灌草地>坑底草地>坑坡林地>坑口灌草地,并且不同生境的紫茎泽兰性状特征存在差异;紫茎泽兰根系土壤微生物代谢活性、优势度指数、丰富度指数、均匀度指数与其入侵程度具有一致的变化趋势,且坑内外差异显著;糖类和氨基酸类为土壤微生物利用的主要碳源;不同生境的草本层植物α多样性与土壤微生物群落多样性存在相关性.紫茎泽兰根系土壤微生物群落多样性会随入侵程度的增加而显著提高,形成有利于入侵定植的微环境.未来退化天坑经过植物群落演替和自然生态恢复,最终形成地下森林顶极群落,可能使紫茎泽兰在退化天坑中消失.     

基于改进PSO的洞庭湖水源涵养林空间优化模型

以结构化森林经营思想为理论基础,从与水源林涵养水源、保持水土功能密切相关的林分物种组成(树种混交)、种内及种间竞争、空间分布格局、垂直结构4个方面选择混交度、竞争指数、角尺度、林层指数、空间密度指数、开阔比数作为水源林健康经营和林分空间结构优化的目标函数,建立洞庭湖水源林林分多目标空间优化模型,应用改进的群智能粒子群算法求解林分空间结构优化模型,并针对模型输出的目标树空间结构单元制定周密的经营策略.研究结果表明,优化模型能准确定位林分空间关系的薄弱环节,调控措施能显著改善林分空间结构,有利于促进森林生态系统的正向演替,为恢复洞庭湖水源林生态功能和健康经营提供理论依据和技术支撑.应用优化模型进行水源涵养林健康经营突破了传统森林经营模式,为智能信息技术在森林空间经营中的应用提供了新的思路.     

喀斯特山顶区域濒危裸子植物群落特征及其地形关联

喀斯特濒危裸子植物往往局限分布于生境恶劣的山顶区域,受保护的急迫性和必要性较强,但目前针对该区植物群落的研究较少,保护技术措施缺乏理论支持。对木论喀斯特山顶区域典型的濒危裸子植物群落进行了调查,分析了该群落特征的空间变异及其地形关联。结果表明：该群落共有植物73种,隶属于39科58属;裸子植物、双子叶植物、单子叶植物分别有3、67、3种;壳斗科、蔷薇科和樟科物种相对较多;64.1%的科和81.0%的属只含有1个物种。双子叶植物净关系指数（NRI）和最近关系指数（NTI）表现出随机格局。个体数、总基面积、NTI分别在5.66、4.75、6.51 m尺度内具有强烈的空间相关性,空间连续性相对较差;Shannon多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数分别在71.01、71.01、42.44 m尺度内具有强烈的空间相关性,空间连续性相对较好。总基面积与凹凸度呈显著正相关关系;濒危裸子植物相对基面积与坡度呈显著正相关关系;NTI与相对海拔呈极显著正相关关系,与坡度和坡向均呈显著负相关关系。上述结果对于喀斯特濒危裸子植物的保护和恢复工作具有一定的指导意义。     

基于无人机的昆明海口林场宽地坝林区植物群落建群种格局研究

建群种是植物群落优势层中的主要物种,对群落环境有显著控制作用。空间格局是植物种群的基本特征之一,探讨建群种的空间格局是理解生物与生境之间关系和认识群落生态过程的有效途径。空间格局特征包括种群空间关联性及其空间分布型。利用无人机技术,获取昆明海口林场半湿润常绿阔叶林和落叶栎类林的多光谱遥感影像,采用ArcGIS Pro软件进行遥感影像分类并提取滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides)、光叶石栎(Lithocarpus mairei)、滇石栎(L.dealbatus)、栓皮栎(Quercus variabilis)、槲栎(Q.aliena)植株树冠中心点空间坐标。在Programita Febrero 2014软件中进点格局分析。结果表明:各物种10m以下呈均匀分布或随机,随尺度增加,渐渐表现为聚集分布。光叶石栎种群和滇石栎种群空间关联性表现为负相关。     

洞庭湖森林生态系统空间结构均质性评价

以东、南、西洞庭湖区域君山岛、龙山、赤山岛龙虎山林场、明朗山、常德林场、和洑林场和桃源县天然次生林为对象,借鉴生态学有关生态系统内部均衡和均质原理,在森林生态系统(斑块)尺度,从空间结构的混交、竞争、空间分布格局3个方面分析提出空间优化的均质性目标、均质性指数及均质性评价方法和评价标准.结果表明:15个洞庭湖湿地调查林分平均均质性评价指数为0.2517.均质性评价的5个等级中处于l级和2级的林分为12个,占80％,处于3级的林分只有3个,仅占20％.说明洞庭湖各林分整体上在空间结构、生长环境和树种优势度等方面不具有明显优势,离理想空间结构差距太大;按照高程不同,洞庭湖湿地从湖沼到丘陵岗地,林分空间结构均质性特征逐渐增强.森林生态系统空间优化均质性目标及均质性指数的提出是森林可持续经营空间途径的拓展,为森林经营的理想空间结构及其表达探索一条新途径.     

喀斯特退化天坑不同坡向植物群落系统发育与功能性状结构

喀斯特退化天坑地下森林主要分布在不同坡向的倒石坡上,探究环境过滤、竞争排斥和随机过程在天坑地下森林群落构建中的作用,有助于揭示天坑物种避难所价值,为天坑植物多样性的保护及坑外地表生态恢复提供科学的参考。以云南沾益深陷塘退化天坑为例,综合运用功能性状生态学和系统发育方法,研究不同坡向植物群落的土壤环境特征、功能性状变异、系统发育信号及系统发育多样性。研究表明：（1）不同坡向土壤环境差异较大,相对于南坡和北坡而言,东坡的土壤环境变异程度最大。（2）各坡向具有不同的优势种群,其中壳斗科植物种群多度较大,在北坡和东坡的黄背栎（Quercus pannosa）种群数量较大,在南坡则是青冈（Cyclobalanopsis glauca）多度最大。各优势物种功能性状在不同坡向存在差异,整体上变异程度中等,但南坡优势物种变异程度最大。（3）叶宽、长宽比、叶厚度、比叶面积具有较强且显著的系统发育信号（K>1,P<0.05）,性状进化过程中受遗传因素影响较大;而叶长、叶面积、叶干重、叶干物质含量、最大树高系统发育信号弱（K<1）,性状进化过程中受生境因素影响较大。（4）各坡向植物群落构建过程由生态位理论的环境过滤和竞争排斥作用主导,坡向从北坡-东坡-南坡的转变过程中,植物群落构建中环境过滤作用逐渐减小,竞争排斥作用逐渐增大。北坡可能较长时间内都是以旱生型植物为主要建群种,而南坡则可能最终演替成亚热带湿润气候型的顶极群落。     

长白山落叶阔叶混交林的物种多样性、种群空间分布格局及种间关联性研究

根据在吉林省蚊河实验管理局1hm^2落叶阔叶混交林样地调查结果,对落叶阔叶混交林的群落结构、物种多样性、主要树种的空间分布格局以及树木种群的种间关联进行了研究．结果表明,树木种群优势程度不明显;乔木、灌木、草本的均匀度指数、生态优势度指数都较低．对5个主要乔木种群的空间格局均呈现聚集分布;15个主要树种之间有14个种对存在着显著的种间关联,一个种独立;树种之间正关联的种对少,关联强度低,而负关联多且较高,群落结构组成不稳定,处于软阔叶林向硬阔叶林直至红松阔叶林过渡的阶段．