植物空间分布格局中邻体距离的概率分布模型及参数估计

最近邻体法是一类有效的植物空间分布格局分析方法,邻体距离的概率分布模型用于描述邻体距离的统计特征,属于常用的最近邻体法之一。然而,聚集分布格局中邻体距离(个体到个体)的概率分布模型表达式复杂,参数估计的计算量大。根据该模型期望和方差的特性,提出了一种简化的参数估计方法,并利用遗传算法来实现参数优化,结果表明遗传算法可以有效地估计的该模型的两个参数。同时,利用该模型拟合了加拿大南温哥华岛3个寒温带树种的空间分布数据,结果显示:该概率分布模型可以很好地拟合美国花旗松(P.menziesii)和西部铁杉(T.heterophylla)的邻体距离分布,但由于西北红柏(T.plicata)存在高度聚集的团簇分布,拟合结果不理想;美国花旗松在样地中近似随机分布,空间聚集参数对空间尺度的依赖性不强,但西北红柏和西部铁杉空间聚集参数具有尺度依赖性,随邻体距离阶数增加而变大。最后,讨论了该模型以及参数估计方法的优势和限制。     

从空间分布特征认识珍稀植物领春木的种群动态

领春木(Euptelea pleiosperrnum)系第三纪孑遗植物和东亚特有种,目前已被列为国家Ⅲ级重点保护植物.基于空间定位数据以最近邻体距离统计研究了神农架地区领春木的空间分布特征,比较幼苗(DBH≤2.5cm)、幼树(2.5～7.5cm)和成树(＞7.5cm)各径级(代表各生活史阶段)形成的时间序列上的空间格局差异,进而探讨空间格局与立苗、补员、种内竞争等种群动态过程的相互关系.结果显示,在邻域尺度上,领春木的空间格局呈聚集态;幼苗(或幼树)的大小与其距离最近幼树(或成树)的远近没有相关性,幼树(或成树)周围一定距离以内出现同等大小个体的概率约等于幼苗(或幼树)出现的概率,且幼树与最近幼苗(或成树与最近幼树)的平均距离与幼树之间(或成树之间)的平均最近邻体距离没有显著差异;任意个体的大小、任意个体与相应最近邻体的大小之和与相应的最近邻体距离均为显著的正相关关系,但幼树间的最近邻体距离并不大于幼苗随机死亡产生的最近邻体距离,成树间最近邻体距离也不大于幼苗+幼树随机死亡产生的最近邻体距离.这些结果表明,领春木的聚集分布可能与种子散布、生境异质性对立苗格局的作用有关;已定植的大个体可能不限制其邻域内小个体的布局与生长,但是长期的补员过程与邻体间的相互作用不无关系;邻体间存在一定程度的竞争作用,但是竞争强度并未充分激化至发生距离依赖的死亡.     

亚热带常绿阔叶林优势种个体及生物量的点格局分析

在广东康禾自然保护区的亚热带常绿阔叶林内设置4 hm2固定样地进行每木调查,分析群落优势种米槠(Castanopsis carlesii)和木荷(Schima superba)种群的年龄结构,并分别用Ripley's L函数和标记相关函数(mark correlation function)对种群个体和生物量空间点格局进行可视化解析。结果表明:1)米槠和木荷种群的径级结构为金字塔型,种群中有大量幼年个体,属增长型种群。2)米槠和木荷种群在0—50 m尺度上均呈聚集分布,说明生境异质性在种群空间格局形成中发挥重要作用。米槠种群聚集强度随空间尺度的增大逐渐增强,木荷种群在0—29.5 m尺度上聚集强度随尺度增大而增强,随后开始减小。3)米槠和木荷种群生物量分布格局与个体分布格局并不耦合,米槠生物量在个体间主要呈负相关,说明个体间存在显著的资源竞争。木荷个体间生物量分布相互独立,竞争不明显,显示出作为亚热带先锋树种的木荷有很高的资源利用效率。个体及生物量空间分布格局分析表明两个种群的分布模式均有利于实现物种共存。     

热带森林乔木种群分布格局及其研究方法的比较

应用样地个体数为基础的方差／均值比率、Ｍｏｒｉｓｉｔａ分散指标,以及以个体距离为基础的最近邻体法、复合个体距离分析法对海南岛吊罗山山地雨林８个主要种群分布格局进行了比较研究．结果表明,８个种群为聚集或随机分布,４种测定方法中以复合个体距离分析法较好．     

北京暖温带次生林种群分布格局与种间空间关联性

种群分布格局和种间空间关联性研究有助于深入理解物种共存机制.本研究在北京地区5个1 ha典型暖温带森林样地,在0-50 m尺度范围内综合分析了常见种的种群分布格局及成年树种问的空间关联性.研究发现:(1)所有检验的物种都表现了聚集格局,主要发生在较小(0-15 m)的尺度范围内,并且同种聚集强度峰值普遍出现在目标个体周围1 m的距离内;在>15 m的较大尺度上,随着尺度增加,随机和规则格局成为物种分布的主要形式;(2)种间不相关联的比例高(～50%),即使种间存在显著的关联性,也是以隔离和部分重叠为主要的关联形式;很少的物种对(～4%)呈混合分布.种子扩散限制和牛境异质性在某种程度上解释了种群普遍聚集的格局,种群聚集分布又促使种间分布不相关联,或者种间呈现隔离和部分重叠格局,反映了物种分布与生境存在紧密的关联性.另外,种间隔离的格局会阻止种间个体相互竞争.然而,由于同种个体聚集分布,密度制约成为调节种群分布的主要形式.本结果将有助于揭示森林群落物种共存的潜在维持机制.     

山东省滨海湿地柽柳种群的空间分布格局及其关联性

柽柳(Tamarix chinensis)是暖温带滨海盐碱湿地的先锋灌木物种, 在滨海湿地植物群落演替和防止沿海地区海水入侵中发挥着重要的作用。研究柽柳种群的空间分布格局和不同径级柽柳个体之间的空间关联性, 揭示种群发展规律, 可以为盐碱地柽柳种群的保护提供指导, 并为滨海湿地生态系统的演替和生态管理提供依据。该研究在昌邑国家海洋生态特别保护区核心区内沿平行海岸线方向设置两条间隔800 m左右的样带, 每条样带上设置3个50 m × 50 m的样地, 共设置6块样地进行每木调查, 绘制柽柳种群空间位置分布图, 并将调查的柽柳按照其基径大小分为≤4 cm、4-8 cm、>8 cm 3个不同径级。利用Programita软件对柽柳种群的分布格局以及不同径级间的空间关联性进行分析。结果显示: (1) 6块样地共调查柽柳个体374株; (2)不同样地间柽柳植株密度差别较大, 说明柽柳在区域尺度上的分布并不均匀; (3)柽柳种群在小尺度(小于5 m)上表现为聚集分布, 在大尺度(大于15 m)上表现为随机分布, 总体表现为随空间尺度的增大柽柳种群呈现由聚集分布过渡到随机分布的趋势; (4) 3个径级两两之间在小尺度上表现为正关联, 在大尺度上表现为无关联, 但在15 m尺度上径级II与径级III因为竞争而呈空间负相关关系。     

珍稀濒危植物长蕊木兰种群的年龄结构与空间分布

珍稀濒危植物长蕊木兰为国家Ⅰ级保护植物。然而,由于受研究尺度和分析方法的限制,对其种群生态特征等方面仍不清楚。以云南高黎贡山原生的中山湿性常绿阔叶林4 hm2样地调查数据为基础,应用Ripley的L函数分析了长蕊木兰种群的年龄结构与空间分布格局。研究发现:(1)长蕊木兰种群的年龄结构为反"J"型,属稳定型种群。(2)长蕊木兰种群个体的空间分布格局与空间尺度关系密切,空间尺度小于75 m时为聚集分布,大于75 m时为随机分布。生境异质性在长蕊木兰种群空间分布格局的形成中可能发挥了重要的作用。(3)不同发育阶段个体的空间分布格局存在明显的差异,中树和小树阶段的分布格局在中、小尺度上呈聚集分布,在较大尺度上呈随机分布;大树阶段在整个空间尺度上均呈现随机分布。(4)长蕊木兰不同发育阶段的空间关联性主要表现为中、小尺度上的负相关,在较大尺度上则趋向于无关联。     

黑河下游胡杨种群的点格局分析

采用空间点格局分析方法中的Ripley K函数,将宏观的地理环境与微观的点格局相结合,分析了不同尺度下黑河下游胡杨种群的空间分布格局.结果表明: 胡杨种群密度随离河距离增大而减小,且东河胡杨种群密度整体上高于西河;胡杨种群分布格局随空间尺度的变化而变化,主要在中尺度5～12 m呈聚集分布,在小尺度0～2 m和大尺度38～40 m呈随机分布,极少呈均匀分布;胡杨种群在不同离河距离主要呈聚集分布,且聚集强度随离河距离的增大呈增大趋势,而胡杨种群在离河距离较远的地段有扩散趋势,转为随机分布.表明胡杨种群内部的生态联系对空间尺度具有很强的依赖性,胡杨种群空间分布主要受表层土壤含水量和地下水埋深的影响.     

小兴安岭谷地云冷杉林主要种群及林隙形成木的空间格局

调查了小兴安岭谷地云冷杉林1.5 hm²(100 m×150 m)固定样地内的物种组成和径级结构,用点格局方法分析样地内主要种群的空间格局和空间关联性以及林隙形成木的空间格局.结果表明： 样地内胸径≥2 cm的乔木有13种,种群密度差异大,重要值在前4位的为臭冷杉、红皮云杉、白桦和花楷槭.种群的径级结构近似倒“J”形.臭冷杉和红皮云杉空间分布相似,随空间尺度的变化趋势为聚集 随机 均匀分布.白桦在≤40 m尺度为聚集分布,>40 m尺度变为随机分布,而花楷槭在整个研究尺度上均为聚集分布.除白桦和花楷槭两者间在整个研究尺度上均为负相关以外,其余种群间均为小尺度上正相关、大尺度上负相关.臭冷杉和白桦种群间正相关的显著性强,其他种群间正相关性普遍较弱.样地内林隙形成木的空间格局表现为中小尺度聚集分布,随尺度增大趋于随机分布.掘根形成的林隙形成木的空间点格局呈单峰型分布,随机、聚集和均匀3种分布均有出现.折干形成的林隙形成木的空间点格局分布整体波动不大,小尺度上在随机和聚集分布间交替出现,到大尺度则归于随机分布.两者间的空间关联性分析表明,≤32 m尺度为显著正相关,>32 m尺度为不显著的负相关.     

广西大青山次生林的群落特征及主要乔木种群的空间分布格局

本文依托广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站在大青山设置的1 ha长期监测样地, 分析了森林群落的物种组成、区系特征及乔木种群的径级结构, 并用点格局分析方法的O-ring统计对主要乔木植物种群的空间分布格局及其空间关联性进行了研究, 旨在深入探讨该区域次生林的物种多样性特点及其维持机制, 分析影响优势树种空间分布格局的可能因素。大青山次生林共调查到植物109种, 其中乔木58种、灌木29种、草本22种, 樟科为样地内物种最丰富的科, 区系组成以泛热带成分为主; 乔木树种的径级结构接近倒“J”形, 主要种群的个体集中分布于中小径级范围(1-5 cm), 林分结构合理, 更新良好。从物种多度、胸高断面积和重要值来看, 大叶栎(Quercus griffithii)和锈毛梭子果(Eberhardtia aurata)是群落中的共优种, 其个体数占总个体数的30.8%, 鸭公树(Neolitsea chuii)、广东琼楠(Beilschmiedia fordii)和尖连蕊茶(Camellia cuspidata)为群落的主要伴生树种。用完全随机模型不排除生境异质性的条件下, 主要种群多数呈聚集分布; 用异质性随机模型排除生境异质性的条件下, 主要种群的聚集程度显著下降, 仅在小尺度上呈聚集分布; 主要树种均在一定尺度上表现为两两间正相关, 且在0-50 m的大部分尺度上显示出相互独立的特点, 没有表现出负相关。     

Detecting spatial aggregation from distance sampling: a probability distribution model of nearest neighbor distance

Spatial point pattern is an important tool for describing the spatial distribution of species in ecology. Negative binomial distribution (NBD) is widely used to model spatial aggregation. In this paper, we derive the probability distribution model of event-to-event nearest neighbor distance (distance from a focal individual to its n-th nearest individual). Compared with the probability distribution model of point-to-event nearest neighbor distance (distance from a randomly distributed sampling point to the n-th nearest individual), the new probability distribution model is more flexible. We propose that spatial aggregation can be detected by fitting this probability distribution model to event-to-event nearest neighbor distances. The performance is evaluated using both simulated and empirical spatial point patterns.     

Genetic diversity across natural populations of three montane plant species from the Western Ghats, India revealed by intersimple sequence repeats

We analysed genetic diversity across the natural populations of three montane plant species in the Western Ghats, India; Symplocos laurina, Gaultheria fragrantissima and Eurya nitida using intersimple sequence repeat (ISSR) markers. These markers revealed genetic diversity within the populations of these plants from Nilgiri and also between two populations of S. laurina from Nilgiri and Amboli. Genetic variation within and between populations was analysed using various parameters such as total heterozygosity (HT), heterozygosity within population (HS), diversity between populations (DST), coefficient of population differentiation (GST), genetic distance (D) and gene flow (Nm). Total heterozygosity (HT) was higher for S. laurina (0.238) than for G. fragrantissima (0.172) and E. nitida (0.182). Two populations of S. laurina, separated by > 1000 km, showed a high within-population variation (53.7%) and a low gene flow (Nm = 0.447). upgma phenograms depicted a tendency of accessions to group according to their geographical locations in all the three plant species. The insight gained into the genetic structure of these plant populations might have implications in developing in situ and ex situ conservation strategies.     

长白落叶松人工林天然更新幼苗分布格局及其研究方法的比较

长白落叶松是东北东部地区主要造林树种之一．该文研究了55a生长白落叶松人工林天然更新幼苗的空间分布格局．测定了样地内（30m×18m）所有天然更新幼苗的坐标、地径和苗高．在幼苗坐标点图的基础上,进行了23个取样尺度（离散尺度）下的相邻格子法的空间格局分析：采用Poisson分布、负二项分布和正二项分布拟合幼苗的离散分布,方差均值比、Morisita指数和最近邻体法确定了空间分布格局,C-指数、Green指数和负二项参数K值度量了它们的聚集强度．利用更新幼苗的坐标点图,采用地统计学中自々半方差分析方法和空间点格局方法（采用Ripley二次分析法）研究了尺度连续变化条件下更新幼苗空间分布格局和聚集强度的变化并确定了其聚集规模,利用最近邻体法的计算方法分析了更新幼苗的自然定植特点．结果表明：1）更新幼苗所有离散尺度下（样方面积从1m^2到18m^2）均呈聚集分布．连续尺度下,在0—10．5m的半径区间内呈聚集分布,在10．5—12．3m的半径区间内呈随机分布．2）离散尺度下（样方面积从1m^2到18m^2）,聚集强度随尺度的增加而增加．连续尺度下,在0．10．5m的半径区间内,聚集强度随尺度的增加表现出先增加后降低的趋势,在半径（尺度）为4．2m处聚集强度最大．3）此次调查的样地范围内天然更新幼苗呈现聚集状态生长的平均最大聚集斑块（聚集规模）的半径为4．79m．4）天然更新幼苗之间的平均距离为0．30-0．42m,更新幼苗生长在与母树相距2．99—3．26m之外的空间．5）相邻格子法（传统的样方方法）和空间点格局分析法对格局的判别和格局强度的确定基本一致,但是空间点格局分析法能够反映出尺度连续变化条件下格局和格局强度的变化．它与最近邻体法和地统计学方法等以种群分布的坐标点图为数据源的     

涪陵磨盘沟自然保护区桫椤种群分布格局的分形特征

利用分形理论中的计盒维数探讨了重庆市涪陵磨盘沟桫椤种群的分形特征。结果表明,桫椤种群的分布格局具有分形特征。桫椤种群在不同海拔高度分布格局的计盒维数各不相同,与生境密切相关。在6个不同植物群落中,桫椤种群的计盒维数大小依次为黄牛奶树淡竹叶>黄杞水麻>盐肤木腹水草>血桐芒>白栎扁穗莎草>毛叶木姜子火炭木。计盒维数定量地反映了该自然保护区桫椤种群占据生态空间的能力,随机型的桫椤种群对空间占有能力比聚集型的低。     

浙江天童灌丛群落中优势种群的年龄结构和分布格局

利用每木调查法、时空互代法和相邻格子样方法研究浙江天童地区灌丛群落中4个优势种群的年龄结构和分布格局。结果表明：从年龄结构上看,山矾为稳定剂种群,继木为衰退型种群,苦槠、白栎为增长型种群;从分布格局上看,继木为随机分布,其余3种集群分布。     

区域农田景观格局对麦蚜种群数量的影响

明确农田景观格局对麦田蚜虫种群的影响,是开展区域性害虫生态调控的重要理论依据之一。以区域性小麦种植区为研究对象,基于遥感影像与土地覆盖分类数据以及田间调查的蚜虫种群数据,计算景观格局指数,使用负二项分布的广义线性模型从农田景观、非作物生境景观和区域景观3个方面分析了区域农田景观格局对麦田蚜虫种群的影响。结果表明,蚜虫种群的数量与草地的平均斑块面积和最大斑块指数显著正相关,与县域的平均几何最邻近距离和面积加权平均斑块面积显著负相关,与耕地的面积加权平均斑块面积显著负相关,与耕地的斑块密度显著正相关。草地斑块面积的增大、区域景观与耕地的破碎化、区域景观的聚集会促进蚜虫种群数量的增加。使用草地的斑块面积和最大斑块指数、区域景观的平均几何最邻近距离可以预测蚜虫种群的发生量。非作物生境草地的斑块面积、耕地的破碎化、区域景观的空间分布及破碎化是影响麦田蚜虫种群发生的重要景观因素。     

皖南山区南方红豆杉种群不同龄级立木的点格局分析

采用点格局分析方法O-ring统计,利用Programita软件对皖南山区霞乡村和仙寓山的南方红豆杉种群不同龄级个体的分布格局及其相互关系进行了分析.结果表明：霞乡村南方红豆杉种群各尺度下均表现为随机分布,而仙寓山南方红豆杉种群在2～25 m的空间尺度上呈随机分布,＜2 m尺度上为集群分布;仙寓山种群Ⅰ龄级在＜5 m尺度上呈集群分布,而高龄级个体在较多尺度上有偏离随机分布的倾向.随着龄级差距的加大,南方红豆杉幼龄个体与其他个体的空间负关联逐渐显现,而相邻龄级在空间分布上相互独立,关联性很小.南方红豆杉种群的这种空间关系有利于其对资源环境的有效利用,随着个体的生长,南方红豆杉种群的空间分布有一个从聚集到随机的过渡.     

SPATIAL PATTERNING AND COMPETITION IN AN ASPEN-WHITE PINE SUCCESSIONAL SYSTEM

The spatial patterning of and competition between established large-toothed aspen (Populus grandidentata) and invading white pine (Pinus strobus) were examined in a 65-yr-old forest system at the AuSable Trails Institute of Environmental Studies, Kalkaska County, Michigan. Density, diameter, and distance measures were recorded for tree species on two 40 × 40 m grids containing 64 quadrats each 5 × 5 m. Several indices of dispersion were used to assess pattern and regression analysis of nearest neighbor distance to tree diameter provided an index of competition. The results indicate strong aggregation for both aspen and pine on a large scale, but regularity of pattern for pines in relation to their nearest neighbor. This regularity appears to be due to competition with established aspens and suggests that the spatial patterning of the aspens acts to control the spacing and subsequent development of the invading white pines.     

基于不同零模型的点格局分析

在种群空间格局研究中,定量分析格局及其形成过程已成为生态学家的主要目标。在量化分析的众多方法中,点格局分析是最常用的方法,而在选择零模型时,完全空间随机模型以外的复杂零模型很少使用,实际上,这些零模型可能有助于认识格局的内在特征。为此,我们在研究实例中,选择完全空间随机模型(complete spatial randomness)、泊松聚块模型(Poisson cluster process)和嵌套双聚块模型(nested double-cluster process)对典型草原处于不同恢复演替阶段的羊草(Leymus chinensis)种群空间格局进行了分析。结果发现:完全空间随机模型仅能检测种群在不同尺度下的格局类型;而通过泊松聚块模型和嵌套双聚块模型检验表明,在恢复演替的初期阶段,羊草种群在小尺度范围内偏离泊松聚块模型,而在整个取样范围内完全符合嵌套双聚块模型;随着恢复演替时间的推移,在恢复演替的后期,在整个取样尺度上,羊草种群与泊松聚块模型相吻合。这是很有意义的生态学现象。这一实例表明在应用点格局分析种群空间格局时,仅通过完全空间随机模型的检验来分析格局特征,或许很难论证复杂的生态过程,而选择一些完全空间随机模型以外的较复杂的零模型,可能发现一些有价值的生态学现象,对揭示格局掩盖下的内在机制有所裨益。