古田山中亚热带常绿阔叶林群落物种多样性的空间变异特征

古田山常绿阔叶林的群落组成、结构及其维持机制已有许多研究,但该地区亚热带常绿阔叶林生物多样性空间变异特征还缺乏认识。本文以古田山24ha大样地(划分为24个1ha小样地)为基础,具体分析了α多样性和β多样性在1 ha尺度上的空间变异特征。结果表明:(1)群落第一、二优势物种在各小样地之间变化不大,但第三优势种变化较大;(2)α多样性变化中,样地间木本植物个体数量变异最大,物种丰富度其次,Pielou均匀度指数变异性最小;(3)物种丰富度与植株个体数量、Pielou均匀度指数没有显著的相关性,与Shannon-Wiener指数呈显著正相关;Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数呈显著正相关;(4)相邻样地间物种替代速率空间变异较大,与物种丰富度的空间变化格局有明显差异。这些结果说明尺度对认识群落结构、探讨群落维持机制有重要作用;由于森林群落是多尺度生态过程作用的结果,大尺度样地可能有利于更好地揭示森林群落维持机制。     

古田山10种主要森林群落类型的α和β多样性格局及影响因素

古田山国家级自然保护区地处中亚热带, 地形复杂, 森林群落类型丰富。我们在保护区内10种主要森林群落类型中网格化布置并调查了79个20 m × 20 m样地, 分析了不同群落类型内及相互间的α (Shannon-Wiener指数)、β (Horn-Morisita相异性指数)多样性分布格局及其影响因素。结果表明: (1) α多样性主要受到群落类型、海拔和坡向的影响。α多样性在不同群落类型间差异显著, 并且随海拔升高、坡向从南到北, α多样性增大。(2) β多样性主要受到群落类型和海拔的影响, 受空间距离的影响不显著。不同群落类型间的β多样性显著大于同一群落类型内部, 并且随海拔升高β多样性增大。总体而言, 群落类型和海拔是古田山森林群落α和β多样性的主要影响因子, 表明生境过滤等机制对该区域的森林物种多样性格局起着主要作用。     

古田山常绿阔叶林优势树种甜槠和木荷的空间格局分析

基于24hm2古田山中亚热带常绿阔叶林长期监测样地调查资料,采用Ripley的K函数点格局分析等方法,具体分析了古田山常绿阔叶林优势树种甜槠(Castanopsis eyrei)与木荷(Schima superba)不同年龄阶段的空间分布格局以及它们之间的空间关联性。结果表明:两种优势物种在总体上及不同年龄阶段主要呈聚集分布,且随年龄阶段的增加,聚集程度有降低的趋势。两物种在大尺度直观上有明显的生境偏好。两种优势物种的幼树、小树与大树和老树主要呈空间负相关或无空间关联性,与中树呈空间正相关。甜槠中树与大树、大树与老树主要呈空间正相关,而甜槠的中树与老树呈空间负相关。木荷中树与大树和老树、大树与老树均呈现空间负相关或无关联。我们发现古田山优势物种通过密度制约和Janzen-Connell效应释放空间,为其他物种共存提供了条件,密度制约和Janzen-Connell效应可能是古田山样地甜槠和木荷空间格局形成的重要原因。     

浙江古田山次生与老龄常绿阔叶林群落特征的比较

常绿阔叶林为东亚亚热带地区的地带性植被, 对该地区的生物多样性维持和社会发展具有重要的意义。由于长期人类活动的影响, 目前我国分布的常绿阔叶林绝大部分为次生常绿阔叶林。探究次生与老龄常绿阔叶林群落特征的差异, 有利于了解人类干扰对亚热带常绿阔叶林的影响, 为其保护和恢复提供依据。本研究在古田山老龄与次生常绿阔叶林内共设置了29个0.04 ha样地, 比较两者在优势种组成、物种和功能多样性以及生物量等方面的差异。结果表明: (1)次生林与老龄林优势种组成相似, 二者均以甜槠(Castanopsis eyrei)、木荷(Schima superba)等典型常绿阔叶林优势种为主, 但这些树种在次生和老龄常绿阔叶林中的优势度次序不同。(2)整体而言, 次生林的Shannon-Wiener指数和功能离散度高于老龄林; 次生林与老龄林的物种Bray-Curtis指数和功能Sørensen指数均无显著差别。(3)就垂直层次而言, 次生林与老龄林在Shannon-Wiener指数和Bray-Curtis指数的差异主要体现在乔木层和灌木层。(4)就群落结构而言, 次生林的植株密度高于老龄林, 但群落水平和个体水平的生物量均显著小于老龄林。上述结果表明, 人类干扰改变了古田山常绿阔叶林群落的多个重要特征, 不同群落特征的恢复过程并不同步。因此, 对常绿阔叶林生物多样性和生态系统功能的保护和恢复需要从多个角度着手。     

古田山不同干扰程度森林的群落恢复动态

森林采伐后次生林的恢复过程对于生物多样性的保护和生态系统功能的重建具有重要意义。作者以古田山不同干扰程度的12个1 ha森林样地为研究对象,运用群落多元统计方法,探讨了自然恢复过程中森林群落组成及物种多样性的动态变化及趋势。结果表明:不同恢复阶段森林样地的群落组成存在显著性差异,而同一恢复阶段的样地具有高度的相似性。物种丰富度随恢复进程有增加的趋势,但各阶段差异并不显著;物种均匀度除人工林较低以外,其他恢复阶段之间无显著性差异。不同恢复阶段研究样地的群落组成及物种多样性的差异主要存在于林冠层。灌木及更新层具有各自的指示种,人工林的指示种为落叶灌木或阳性乔木,幼龄次生林的指示种为常绿灌木或小乔木,老次生林的指示种为亚乔木层常绿树种,老龄林的指示种为林冠层树种。上述结果表明古田山不同人为干扰程度森林群落的物种多样性具有较强的自我恢复能力。尽管物种组成难以预测,但处于同一恢复阶段的森林,其幼树的生活型组成呈现出一致的变化趋势。     

不同程度人为干扰对古田山森林群落谱系结构的影响

群落谱系结构包含群落发育的历史信息,能从新的角度反映群落形成的生态过程.作者在浙江古田山自然保护区亚热带常绿阔叶林中选择了人为干扰强度不同的4种群落类型,以20 m×20 m为研究尺度探讨了不同干扰程度对群落谱系结构的影响.结果表明,人工林(类型Ⅰ)谱系结构发散;但间伐林(类型Ⅱ)、自然恢复林(类型Ⅲ)以及自然老龄林(类型Ⅳ)谱系结构聚集,且以类型Ⅱ和Ⅳ聚集度最高.进一步分析不同径级谱系结构发现,在中小径级(DBH≤5 cm和5 cm10 cm时,除了类型Ⅳ,其他3种群落都是谱系结构发散,这反映了在恢复早期种子扩散对这些林型群落构建影响较大:而皆伐后的演替和间伐增加了群落生境异质性,生境过滤作用增强,使类型Ⅱ、Ⅲ群落中小径级谱系结构表现为聚集;类型Ⅳ群落不同径级谱系结构均表现为聚集,可能与其稳定的生境过滤作用有关.     

古田山中亚热带常绿阔叶林动态监测样地——群落组成与结构

 亚热带常绿阔叶林是世界上主要植被类型之一,集中分布于我国,其中以中亚热带的常绿阔叶林最为典型。为了更好地研究常绿阔叶林森林生 物多样性维持机理,按照CTFS (Centre for Tropical Forest Science)样地建设的标准,于2004年11月～2005年9月在浙江开化古田山国家级 自然保护区建立了常绿阔叶林24 hm²永久样地。该文对样地内胸径≥1 cm的木本植物进行了统计,初步分析了古田山森林样地(Gutianshan (GTS) forest plot)的群落组成与空间结构。 群落的区系类型以热带成分比较多,在属的水平上53个是热带分布,44个是温带分布。共有159 种,隶属于49科103属,总计140 700株,以常绿树种为主（91个物种,占总优势度的90.6%,重要值为85.6%,占样地总个体数的85.9%）;样地 群落有明显的优势物种和大量稀有种(Rare species,每hm2个体数小于1)。甜槠(Castanopsis eyrei )、木荷(Schima superba)和马尾松 (Pinus massoniana)在群落中占有主要优势; 稀有种占总物种数的37.1％（59/159）;具有温带落叶阔叶林和热带雨林的相关特征,较好地代 表了中亚热带常绿阔叶林群落。垂直结构由林冠层（63个种）、亚乔木层（70个种）和灌木层 （26个种）组成。样地所有木本植物物种总径级 分布呈倒“J"形,群落更新良好。几个优势种空间分布随着径级增大,聚集程度降低;并且它们的分布表现出与生境紧密关联,不同的物种表 现出对生境不同的偏好。该文最后系统地比较了大样地方法与传统取样方法。     

不同植物类群物种丰富度垂直格局分形特征的比较

 格局和过程一直是生态学的核心问题,该文应用“非布朗运动随机分形”模型, 在北京东灵山远离人为干扰地区的阴坡设置了两条宽2 m的样带,描述和比较了暖温带落叶阔叶林区乔木、灌木、草本以及总的植物物种丰富度在不同尺度上沿海拔梯度变异特征, 以及相关的生态过程。研究结果表明：1）直接梯度法刻画了植物物种丰富度在海拔梯度上的总体变化趋势,并不能从中获得更多的信息。“非布朗运动随机分形”模型揭示了不同尺度上物种丰富度的空间变化并能和生态过程相联系,研究表明该模型适合对乔木、灌木和草本植物物种丰富度的垂直梯度格局特征进行描述,但对总的植物物种丰富度有一定的局限性 。2）乔木物种丰富度在海拔梯度上的变化主要受两种生态过程的控制,小尺度上分形维数接近于2,主要受独立的不具有长程相关的生态过程控制,呈近随机分布;大尺度上分形维数接近于1,主要受自相关范围大、具有长程关联特性的生态过程控制,随海拔上升呈近似单调下降的趋势。灌木和草本物种丰富度在海拔梯度上的变化主要受3种生态过程的控制,小尺度和大尺度上的特征与乔木相似;但在中等尺度上,分形维数接近于1.5,它们以近似布朗运动的形式变化。虽然乔木和灌木物种丰富度在海拔梯度上变化的尺度范围相似,但决定它们的主要生态过程完全不同,或相同的生态过程以截然不同的方式作用于两种不同的植物类群。总的植物物种丰富度在整个尺度范围内呈现标度不变性,这可能是由于决定其变化的生态过程作用尺度紧密相关,也可能因为该文研究范围的局限性。     

古田山与中国其他东部典型常绿阔叶林物种组成特征的比较

古田山国家级自然保护区保存着大面积低海拔典型常绿阔叶林,为了解不同地点常绿阔叶林物种组成的差异和驱动因素,该研究在古田山常绿阔叶林内共设置29个20 m × 20 m的样地,收集其他14个典型常绿阔叶林的数据,探究古田山常绿阔叶林的物种组成特征,并将15个亚热带东部典型常绿阔叶林进行比较,分析了我国东部典型常绿阔叶林的物种组成差异及驱动因素。结果表明:(1)古田山广泛分布有我国东部典型常绿阔叶林中的栲类林、青冈类林等植被,物种组成在东部典型常绿阔叶林中具有代表性。(2)我国东部典型常绿阔叶林间物种组成差异明显,主要是受环境因素影响而非地理距离,气候因素中最冷月最低温(MTCM)的影响最显著。(3)我国东部典型常绿阔叶林叶生活型组成受最冷月最低温的影响最显著,受最热月最高温(MTWM)的影响是其次,降水量没有显著影响。综上结果发现,生境过滤是我国东部典型常绿阔叶林物种组成差异的主要驱动因素,反映了极端低温对我国亚热带常绿阔叶林物种组成具有重要影响,为常绿阔叶林的保护提供了科学依据。     

基于多元回归树的常绿阔叶林群丛数量分类——以古田山24公顷森林样地为例

常绿阔叶林植被分类一直是植被生态学研究中的难题,尤其是基本单位——群丛的分类。该文以地形因子和物种组成数据为变量的多元回归树方法,将浙江古田山24hm2森林监测样地的森林群落分为3个群丛。所得群丛既反映了群落在时间和空间上的相对间断分布,也符合植被分类基本单位的特点,为常绿阔叶林的群丛分类提供了新思路。并首次引入了指示值算法,解决了以往指示种无法量化的难题。最终以优势层优势种为主、下木层指示种为辅的命名原则,将3个群丛命名为:1)石斑木(Raphiolepis indica)+柳叶蜡梅(Chimonanthus salicifolius)-格药柃(Eurya muricata)+赤楠(Syzygium buxifolium)-木荷(Schima superba)+甜槠(Castanopsis eyrei)群丛;2)映山红(Rhododendron simsii)+满山红(Rhododendron mariesii)-短柄枹(Quercus serrata var.brevipetiolata)+灰白蜡瓣花(Corylopsis glandulifera var.hypoglauca)-马尾松(Pinus massoniana)+甜槠群丛;3)短尾越桔(Vaccinium carlesii)+毛花连蕊茶(Camellia fraterna)-杨梅叶蚊母树(Distylium myricoides)+浙江新木姜子(Neolitsea aurata)-木荷+甜槠群丛。