Scale-dependent spatial patterns of species diversity in the tropical montane rain forest in Jianfengling,Hainan Island,China

Aims Spatial distribution patterns and formation mechanisms of species diversity are fundamental issues in community ecology. The objectives of this study are to assess the species diversity patterns at the different spatial scales in Jianfengling, Hainan Island, China.
Methods Based on the dataset from the 60 hm² plot in the tropical montane rain forest in Jianfengling, Hainan Island, the spatial distribution patterns of species richness, species abundance, Shannon-Wiener, Simpson and Pielou’s evenness indices were analyzed at six spatial scales, including 5 m × 5 m, 10 m × 10 m, 20 m × 20 m, 40 m × 40 m, 100 m × 100 m, and 200 m × 200 m, respectively.Important findings
Results showed that spatial distribution patterns of species richness, species abundance and Shannon-Wiener index were much more obviously changed with the spatial scales than Simpson and Pielou’s evenness indices. Change of variance of the species richness with the increase of spatial scales was unimodal, which had the maximum value at the 20 m × 20 m scale. Variance of the species abundance showed a linear relationship with the increase of spatial scales. The positive relationship between species richness and abundance gradually decreased and even disappeared with the increase of sampling scales, which may be correlated with the increase of habitat heterogeneity. The effects of spatial scales on Shannon-Wiener, Simpson, and Pielou’s evenness indices may be also correlated with the composition of rare species in the plot.     

西南桦人工林与山地雨林的群落学特征比较

人类活动对生态系统的影响是当今生态学的研究热点之一,但对在退化生态系统上进行人工造林对地带性植被群落学特征的影响研究尚较欠缺。本文根据组成群落的植物生态学特征能对其生态环境做出准确的反应这一规则,通过样地调查法分析了林龄为12年的西南桦（Betula alnoides）人工群落的区系组成和基本的群落学特征,并与当地的地带性植被——山地雨林的区系组成和群落学特征进行了比较,从而探讨人工造林对当地天然生态系统的影响。结果发现,与天然群落相比,人类活动（人工种植西南桦林）对生态系统的植物物种的生活型谱、物种叶型谱、区系成分、物种多样性等方面的群落学特征影响不大;即使在这些方面有或多或少的差异,可能也是小环境的异质性造成的。但是人工种植西南桦林对群落的季相外貌、群落的结构、物种组成、物种丰富度以及生物量等方面有较大的影响。进行综合分析后得出结论：虽然人工造林可以缩短植被自然恢复的时间以及具有显著的经济价值,但与地带性植被相比,还是有较大的生态学差异。建议为了当地经济的发展,有必要适当发展一定面积的人工林,但规模应适度。     

桂西南岩溶山地不同土地利用方式土壤微生物量及其活性特征

以广西平果县石漠化典型岩溶山地为研究区域,选择海拔接近的稀疏次生林地、灌丛、荒草地、裸地和农田等5种主要土地利用方式为研究对象,研究土壤微生物生物量及其活性的变异特征。结果表明:在不同土地利用方式下,随着植被的恢复,土壤养分含量不断提高,大小顺序表现为次生林>灌丛>农田>荒草地>裸地。土壤微生物量和呼吸强度变化显著(P<0.05),其中微生物量总体呈上升趋势,次生林和灌丛增幅较大,荒草地和裸地增幅较小;土壤基础呼吸强度除荒草地之外均显著增加,和土壤养分含量的变化趋势相一致。代谢熵(qCO2)变化规律不同,大小关系表现为:灌丛>农田>次生林>荒草地>裸地。不同土地利用方式下,由于相应地上、地下资源输入等环境因素的改变导致了土壤微生物量的差异性。为实现桂西南石漠化地区岩溶山地土壤生态系统的健康发展,从土壤生物学角度出发,积极推进植被生态恢复工程,尽可能减少人为活动对土地的干扰程度更有利于提高土壤质量。     

岷江上游山地牧道与锥花小檗种群特征的关系

以干旱河谷/山地森林交错带的锥花小檗灌丛为对象,采用跟踪放牧和野外调查的方法获取家畜生境利用和牧道分布特征,并使用RDA排序筛选出影响牧道分布的主要因子,探讨牧道特征与锥花小檗盖度、大小级和分布格局的关系.结果表明:牧道分布能够直观反映家畜的生境利用特点,并与跟踪放牧结果一致;5 m尺度的Morisita指数能客观地反映牧道的分布类型,样地1、2和6呈集群分布,其他样地呈均匀分布;在坡面尺度上,灌丛盖度、灌丛高度与牧道特征呈负相关,为显著影响因子;锥花小檗种群盖度和牧道面积呈显著负相关;种群结构与牧道分布密切相关,锥花小檗灌木长轴和短轴比平均为1.29,灌木形状趋近于圆形,牧道景观及牧道上的放牧家畜对灌木具有塑形作用;锥花小檗种群和牧道Morisita指数指向性一致,但实际上两者呈反向分布,灌木斑块或集聚或均匀分布于偏离牧道的区域.     

2000-2016年秦岭山地植被覆盖变化地形分异效应

利用2000-2016年MODIS NDVI数据,采用趋势分析及地形差异修正法,探讨秦岭山地植被覆盖变化在南北坡、不同海拔以及不同坡度坡向下的空间分异性。结果表明：近17年来,秦岭山地植被覆盖度良好,整体呈上升趋势,南北坡、不同海拔、不同坡度、不同坡向下植被覆盖度有所差异,植被变化趋势也不同。（1）就南北坡而言,近17年来秦岭南坡植被覆盖度上升趋势大于北坡,南坡植被覆盖以上升趋势为主,而北坡以稳定为主。（2）不同的海拔高度上秦岭山地植被覆盖变化在存在分异性：低海拔区域呈减少趋势,中海拔区呈明显的上升趋势,2000 m以上的高海拔区域北坡的植被覆盖度较为稳定,而南坡的2500到3100 m区域内有较明显的减小趋势。（3）从坡度来看,随着坡度的增加秦岭山地植被覆盖度由减少转为增加再转为稳定,南北坡植被变化分异性不明显。（4）不同坡向上,秦岭南北坡植被覆盖度变化差异明显,由阴坡转为阳坡时,北坡植被覆盖有明显的增长趋势,而南坡则不明显,植被覆盖度减小区在南北坡的分布呈相反趋势,分别分布在南坡的阳坡以及北坡的阴坡。     

封面说明

封面照片白龙江流域的迭部高山裸岩景观,由兰州大学资源环境学院巩杰博士拍摄于2018年6月.甘肃白龙江流域(32o°36,—34°24,N,103°30'-106°0,E)地处黄土高原、秦巴山地向青藏高原的生态过渡带,是长江上游的主要水源区和生态屏障,极具典型性和代表性.     

尖峰岭热带山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特征

不同功能群的根部真菌可能会与植物差异性地互作, 并进一步影响地下真菌与植物群落构建。本研究采用Illumina Miseq测序方法检测了海南尖峰岭热带山地雨林中常见植物的根部真菌; 采用网络分析法比较了丛枝菌根(AM)真菌、外生菌根(ECM)真菌, 以及所有根部真菌与植物互作的二分网络(bipartite networks)结构特性。从槭树科、番荔枝科、夹竹桃科、冬青科、棕榈科、壳斗科、樟科和木犀科等8科植物的根系中, 检测到297,831条真菌ITS1序列, 这些序列被划为1,279个真菌分类单元(OTUs), 其中子囊菌门748个、担子菌门354个、球囊菌亚门80个, 以及未知真菌97个。核心根部真菌群落(420个OTUs)中, 至少有三类不同生态功能的真菌常见, 即丛枝菌根真菌(40个OTUs, 占总序列数23.4%)、外生菌根真菌(48个OTUs, 13.9%)和腐生型真菌(83个OTUs, 19.8%)。尖峰岭山地雨林根部真菌-植物互作网络结构特性的指标普遍显著高于/低于假定物种随机互作的零模型期待值。在群落水平, 不同功能型的根部真菌-植物互作网络表现出不同或相反的结构特性, 如丛枝菌根互作网络表现为比零模型预测值高的嵌套性和连接性, 以及比零模型低的专一性, 而外生菌根互作网络呈现出比零模型预测值低的嵌套性和连接性, 以及比零模型高的专一性。在功能群水平, 植物的生态位重叠度在AM互作网络高, 而ECM互作网络低; 真菌的生态位宽度在ECM互作网络窄, 而在AM互作网络较宽。共现(co-occurrence)网络分析进一步揭示, ECM群落的物种对资源的高度种间竞争(植物、真菌高C-score), 以及AM群落的物种无明显种间竞争(低C-score), 可能分别是形成反嵌套ECM互作网络及高嵌套AM互作网络结构的原因。上述结果说明, 尖峰岭山地雨林中至少有两种及以上的种间互作机制调节群落构建: 驱动AM互作网络冗余(nestedness)及ECM互作网络的高生态位分化(专一性)。本研究在同一个森林内探讨了不同功能型的真菌-植物互作特性, 对深入理解热带森林的物种共存机制和生态恢复具有重要意义。     

近几十年来冀西北山地白桦次生林径向生长对气候变化的响应

研究不同海拔高度天然次生林径向生长特征及其对气候变化的响应, 揭示影响山地树木径向生长的主要因子, 对于研究气候变化对温带森林生态系统适应性生长、演替和可持续经营的影响具有重要意义。该研究以冀西北山地次生林优势树种白桦(Betula platyphylla)为对象, 于研究区海拔1 350、1 550、1 750、1 950 m处分别设置样地, 采集样木树芯和圆盘, 运用树木年轮气候学方法建立白桦天然次生林标准年表, 并将年轮宽度指数与气候因子进行相关、多元逐步回归分析。主要结果: (1) 1960-2018年研究区气候呈变暖变干趋势, 其中1960-1989年为平稳期, 1989-2018年为快速期。(2)白桦次生林径向生长在1989年发生改变, 年轮宽度指数呈现“增长-下降”的“Λ”形生长趋势。(3)在气候变化平稳期, 白桦次生林径向生长在低海拔样地(B1350、B1550)与气温(平均气温、最高气温、最低气温)呈正相关关系, 在高海拔样地(B1750、B1950)与上年和当年生长季降水量呈显著正相关关系; 在气候变化快速期, 低海拔样地(B1350、B1550)白桦次生林径向生长与生长季气温、生长季潜在蒸散发(ET₀)呈负相关关系, 高海拔样地(B1750、B1950)白桦次生林径向生长与生长季及生长季末期ET₀呈负相关关系。 (4)在气候变化平稳期, 温度对B1350、B1550、B1750样地白桦次生林径向生长的贡献率分别为76%、54%、51%, 水分的贡献率为24%、46%、49%; 在气候变化快速期, 温度对B1350、B1550、B1750样地树木径向生长的贡献率分别为58%、41%、38%, 水分的贡献率为42%、59%、62%; 高海拔B1950样地树木生长始终受水分因子的控制。     

中国西南岩溶山地石漠化演变趋势

为揭示20世纪50年代末至今中国西南地区岩溶山地石漠化转型演变的时空分布及其特征,运用文献计量分析方法,对石漠化演变相关文献的总量和主题词进行了分析,并提取文献中石漠化演变的时间、类型、程度、驱动因素等信息,从县(市)域尺度对中国西南岩溶山地石漠化演变趋势及其空间分布进行综合分析,并进行了典型案例研究。研究表明,从20世纪50年代末至今,西南岩溶山地石漠化演变经历了由自然基础及人为破坏相互激发的严重石漠化向多种人为干扰、综合治理下的演变转型,即由高等级石漠化转向低等级石漠化的过程。在此基础上,研究认为石漠化存在由扩张向收缩转型演变的现象,同时对其转型演变的驱动机制和启示意义进行了探讨,以期为乡村振兴时代岩溶山地生态建设提供参考。     

山地景观遗传学研究文献综述

山地生态系统是生物多样性分布与保护的热点。山地景观遗传学（Mountain Landscape Genetics）研究在山地景观尺度上野生生物的种群遗传格局及其驱动机制和影响因素,是景观遗传学（Landscape Genetics）的重要分支。山地景观遗传学研究对于深入理解物种的空间遗传结构、形成过程、物种形成与分化机制具有重要意义与价值,同时可以为珍稀濒危物种和山地生物多样性的有效保护与管理提供科学指导。为了更好地掌握目前山地景观遗传学的发展趋势与重点研究问题,为未来生物多样性与山地生态系统的保护管理提供科学参考,基于对Web of Science核心数据库和中国知网数据库的系统检索,全面汇总分析了1999-2020年山地景观遗传学领域发表的192篇英文文献与31篇中文文献。结果显示,该领域自2008年起迅速发展,截至2020年共有46个国家的研究机构发表了山地景观遗传相关研究,研究热点地区包括北美洲的落基山脉、内华达山脉、阿巴拉契亚山脉,欧洲的阿尔卑斯山脉、比利牛斯山脉,以及亚洲的喜马拉雅-横断山脉。研究对象类群涵盖真菌、植物、节肢动物、脊椎动物,其中脊椎动物是研究发表最多的类群,占发表文献总数的62.0%;脊椎动物中,又以对哺乳类（占脊椎动物发表文献总数的52.9%）与两栖类（23.5%）的研究最多。目前主要的研究方向包括：（1）识别山地景观中的基因流路径或阻碍;（2）量化山地景观特征对种群遗传结构时空变化的影响。中国是发表山地景观遗传学文章数量最多的亚洲国家,近十年来相关研究发展迅速,研究类群以植物（占在中国发表文献总数的62.3%）与脊椎动物（35.8%）为主,对脊椎动物的研究中以两栖动物为最多（占所有脊椎动物发文数量的52.6%）,研究区域主要集中在喜马拉雅-横断山脉与秦岭。本文进一步对目前山地景观遗传学研究中存在的空缺及未来重点关注问题提出建议。