邻体干扰模型的改进及其在营林中的应用

 本文研究了植物群落中优势种个体间的相互干扰问题。在前人工作基础上提出了邻体干扰指数的改进模型及野外资料搜集方法。保证了数学模型的逻辑一致性,增加了生态学的解释意义。本文还讨论了邻体干扰效应模型的选择问题,进而提出了约束条件下的材积增长的数学优化模型。以四川省重庆市缙云山马尾松林为例,进行了实例研究。     

邻体干扰指数通用模型及其应用

 本研究在前人工作的基础上提出邻体干扰指数的通用模型并讨论邻体干扰指数模型中生长速度、邻体及基株大小的度量方法的选择,进而提出通用模型在马尾松优势种群的经营管理中的具体应用。     

植物邻体干扰的研究范畴、热点及意义

系统介绍了确定邻体和度量邻体竞争指数的常用方法,以及邻体干扰研究的热点问题和研究意义。植物邻体干扰研究热点主要包括：(1)邻体干扰对植物个体存活率的影响;(2)邻体干扰对生物多样性的影响;(3)构件水平上的邻体干扰效应;(4)基株对邻体干扰的适应;(5)邻体干扰对植物个体生长速率的影响。     

光皮桦群落邻体干扰指数的研究

影响植物个体生长的因素很多 ,这其中不仅有其自身的遗传特性在起作用 ,而且与其所处的生境立地质量以及它对环境资源的利用状况也有着密切地内在联系。生境在影响植物生长的同时 ,植物的生命活动及生长过程也在不断地影响和改变着环境条件 ,使其朝着有利于或不利于邻体生长的方向发展。生物与环境之间这种相互作用、相互影响 ,就是生态学领域里的邻体干扰。本文通过对福建卫闽光皮桦 (Ｂｅｔｕｌａｌｕｍｉｎｉｆｅｒａ)群落邻体干扰指数的研究 ,分析了邻体干扰指数与光皮桦生长速度间的相互联系 ,揭示了光皮桦个体大小与邻体干扰指数和生…     

青杄林恢复演替过程中的邻体竞争效应及邻体干扰指数的改进模型

本文研究了青杄(Picea wilsonii)个体生长速度与其邻体效应之间的相互关系。结果表明乔木演替初期种山杨、白桦以及青杄自身对青杄生长的影响均为竞争关系。由以基株为中心、两米为半径圆内所有个体所测得的邻体干扰可以解释青杄生长速度变异的百分之三十以上。在本文中,我们还改进了邻体干扰指数,提出应该考虑基株自身的个体大小,由改进的指数模型能够解释青杄生长速度变异的百分之四十五左左。因此可以说改进指数要优于原先的指数。根据本文所得的结果,我们可以断定青杄林恢复演替的动力是优势植物种间的竞争。     

红松天然种群邻体影响半径

以天然红松种群为研究对象,采用生长方程回归分析、分段拟合判定的方法,探讨不同坡位红松邻体影响半径的变化．结果表明,红松树种邻体干扰指数与生长量呈显著负相关（R^2为0．61～0．89）,相关程度因邻体影响范围和坡位而异,R^2达到最大值所对应的影响范围即为邻体影响半径;对红松树种进行邻体干扰指数与影响范围的线性分段拟合,邻体干扰指数随影响范围的增加而增加,其在一定的范围内上升较快,而超出该范围则上升幅度变缓,其转折点所对应的影响范围即为邻体影响半径,线性回归显著（R^2为0．41～0．55）;不同坡位的邻体影响半径有一定的差异,表现为下坡位=上坡位〉中坡位．     

红松天然种群邻体影响半径

以天然红松种群为研究对象,采用生长方程回归分析、分段拟合判定的方法,探讨不同坡位红松邻体影响半径的变化.结果表明,红松树种邻体干扰指数与生长量呈显著负相关(R²为0.61～0.89),相关程度因邻体影响范围和坡位而异,R²达到最大值所对应的影响范围即为邻体影响半径;对红松树种进行邻体干扰指数与影响范围的线性分段拟合,邻体干扰指数随影响范围的增加而增加,其在一定的范围内上升较快,而超出该范围则上升幅度变缓,其转折点所对应的影响范围即为邻体影响半径,线性回归显著(R²为0.41～0.55);不同坡位的邻体影响半径有一定的差异,表现为下坡位=上坡位＞中坡位.     

热带柚木(Tectona grandis L. f.)人工林中不同邻体干扰强度下林木CO2气体交换特征

研究以海南岛尖峰岭21a生的珍贵树种柚木人工林为对象,以邻体干扰指数为干扰强度评价指标,用Li-6400(Li-cor, Inc., USA)便携式光合作用测定系统研究了邻体干扰强度对柚木个体CO2气体交换的日动态和季节变化特性,光合-光响应特性及光合-CO2响应特性的影响.结果表明:邻体干扰并未改变个体叶片光合作用日进程,但对日净光合速率(Pn)的影响差异较大,表现为弱、中、强和极强度干扰下日Pn时段均值比为2.5 : 2.3 : 1.7 : 1.0,弱干扰下日最大净光合速率为极强干扰下的2.8倍;随着干扰强度的增加,柚木叶片的蒸腾速率、气孔导度等特征参数也出现不同程度的下降.邻体干扰对光合-光响应和光合-CO2响应特征参数的影响明显,弱干扰下柚木叶Asat、Qsat 、αA、CE、Vcmax和Jmax分别是极强干扰下的2.7、1.3、1.4、2.7、1.9和2.8倍,Qcomp和Rd则受邻体干扰的影响不明显.干扰强度对光合光响应和光合CO2响应特征的影响随光环境和CO2浓度的改变而有所差异,光环境的改变对弱干扰下柚木个体的影响明显要强于强度以上干扰的个体,而CO2浓度的改变对弱干扰个体的影响则明显要弱于强度干扰以上个体的影响.因此,在林分结构相对单一、经营管理措施基本一致的人工林内,邻体干扰是个体竞争的主要影响因素之一,干扰强度的不同将影响种内个体光合碳同化能力出现差别,导致个体生长差异.可以基于邻体干扰指数评价柚木人工林内种内竞争程度的大小,并以此为依据合理调整柚木人工林的林分结构,达到对环境资源的最合理利用.     

水曲柳落叶松人工混交林中树木个体生长的竞争效应模型

本研究从水曲柳落叶松混交林中树木的种内种间竞争机制出发,对与距离有关的竞争模型和邻体干扰模型进行了改进,提出了以竞争指数分量和竞争效应系数来量化树木间的空间竞争。根据野外的实测数据,以年材积生长量为因变量各竞争指数分量为自变量,通过多元回归分析建立了树木个体生长的竞争效应模型,回归结果有很好的拟合优度。本研究为空间竞争模型的进一步改进和生态学研究植物竞争生长关系提供了新的思路。     

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。     

油松人工林单木邻体竞争模型

研究林木个体间竞争关系,建立以保留木为对象的单木邻体竞争模型对于人工林的抚育经营具有重要的作用。本研究以北京西山试验林场油松人工林为研究对象,采用改进的Hegyi竞争指数分析林木的竞争强度;以对象木胸径和空间相对位置为参数构造加权Voronoi图,选择S_i=n∑j = 1λ(α_(ij)-α_i)~a/L~b作为模型表达式,分析对象木与邻近的少数林木(3株或4株)之间的竞争关系并建立邻体竞争模型。结果表明,油松人工林林木间竞争较剧烈,密度越大、坡位越低的林分中林木间的竞争越强。以胸径和冠幅作为自变量构造的单木竞争模型具有较低的标准误,3-邻体竞争模型和4-邻体竞争模型的相关性分别为0.83和0.84。本研究基于Voronoi图和林冠面积建立单木邻体竞争模型,为优化林分空间结构、提高森林质量的单株木抚育择伐经营技术提供参考。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林不同树种存活对邻体组成的响应差异

理解群落结构和动态的主导机制是生态学研究的基本目标之一。群落内树种的存活受到其邻近树木的显著影响。为探究不同树种的存活对邻体组成的响应差异, 本研究基于鼎湖山南亚热带阔叶林20 ha森林动态监测样地中常见的90个树种的存活监测数据和功能性状数据, 建立了一系列关于邻体效应的树种存活模型。结果表明: 约58%的树种存活对邻体组成有敏感的响应, 共存树种间的功能性状差异影响着50%的树种存活动态。不同树种对邻体组成的响应差异与其耐阴性相关, 耐阴能力较弱的树种更倾向于表现出对邻体的敏感性。低比叶面积、高叶干物质含量、木材密度和最大胸径意味着较强的耐阴能力, 与光资源利用策略有关的生态位分化可能是邻域尺度上物种共存的原因。本研究为量化邻体间的相互作用和解释局域群落的物种共存提供了新的视角。     

不同性别邻体和土壤灭菌对青杨幼苗生物量的影响

尽管植物邻体关系受到广泛关注,但关于雌雄异株植物性别间邻体关系的研究还较少.本研究比较了雌、雄青杨幼苗生物量的积累对其邻株性别和土壤灭菌的响应差异,并分析了性别间的邻体效应关系及不同性别混栽下生物量的差异.结果表明:同性邻株模式降低了青杨雌株或雄株生物量的积累,而异性邻株模式在未灭菌条件下促进了雌株的生物量积累;土壤灭...     

日本落叶松林冠层光生态场研究

从生态场理论出发 ,运用邻体干扰模型和遮光影响的方法 ,研究了日本落叶松林冠层光生态场 .根据不同生长级林木之间遮光影响 ,编制了林木遮光系数表 .提出了不同生长级林木间遮光模型 .结果表明 ,7∶0 0～ 1 7∶0 0日本落叶松单冠连续投影是 1个以东西为长轴、南北为短轴的近椭圆形 ;林分内每株树木受到的遮光强度等于近椭圆范围内其它林木对其的遮光和 ;林木受到的遮光强度愈大 ,其光生态效应愈强 ,生长发育愈差 .     

长白山次生针阔混交林乔木幼苗存活的影响因素分析

基于长白山次生针阔混交林样地, 以520个1 m × 1 m幼苗样方中胸径小于1 cm的乔木幼苗为研究对象, 选取2013年和2014年的幼苗调查数据, 运用广义线性混合模型(GLMM)分析了生物邻体和生境异质性对幼苗存活的影响, 探讨了次生针阔混交林幼苗存活影响因素及物种共存机制。结果表明: (1)适宜大树生长的局域生境同样也适宜幼苗的存活, 幼苗存活率与土壤含水量和有效氮等土壤养分显著正相关。(2)幼苗个体之间存在明显的竞争, 较多的幼苗邻体显著降低幼苗的存活率。同种大树邻体和同种幼苗邻体与幼苗存活显著负相关, 表明存在负密度制约效应。(3)随着幼苗年龄的增加, 生境异质性对幼苗存活的影响逐渐增大。该研究证实了密度制约效应和生境异质性对幼苗存活有着重要影响, 其相对重要性随着幼苗年龄级、功能群以及物种种类而变化。     

植物根系的身份识别能力、作用及影响机制

自然生境中有些植物的繁殖体传播距离有限, 这类植物更有可能与其亲缘相近的植株相邻。植物个体能否识别邻株的身份并做出相应的反应, 会对植物间的相互作用产生重要影响。亲缘选择理论预测亲缘相近的植物间可以通过亲缘识别和选择作用, 有效地削弱彼此间的干扰和竞争, 从而增加适合度。对植物通过根系进行自我/ 非我和亲缘识别能力、作用及其影响机制进行了综述, 同时指出了当前研究中存在的一些疑点和亟待解决的问题, 对植物身份识别研究的发展方向进行了展望。     

太白红杉种群邻体范围与邻体竞争强度的研究

采用逐步扩大范围的方法探讨了不同径级基株所受的邻体竞争强度(平均竞争强度和总竞争强度)与影响范围的关系,结果发现：(1)邻体的平均竞争强度随影响范围的增加而降低,在一定的范围内下降较快,而超出该范围后下降的幅度变小,可以此为依据来确定邻体范围;(2)不同径级的基株,邻体范围有一定的差异;(3)邻体总的竞争强度和影响范围的关系服从对数函数关系(CI=AinC B)。结果表明采用逐步扩大范围的方法能有效地确定邻体范围,提出了确定邻体范围的新方法。     

太白红杉种群邻体范围与邻体竞争强度的研究

采用逐步扩大范围的方法探讨了不同径级基株所受的邻体竞争强度 平均竞争强度和总竞争强度 与影响范围的关系 ,结果发现 : 1 邻体的平均竞争强度随影响范围的增加而降低 ,在一定的范围内下降较快 ,而超出该范围后下降的幅度变小 ,可以此为依据来确定邻体范围 ; 2 不同径级的基株 ,邻体范围有一定的差异 ; 3 邻体总的竞争强度和影响范围的关系服从对数函数关系 CI=Aln C+B .结果表明采用逐步扩大范围的方法能有效地确定邻体范围 ,提出了确定邻体范围的新方法     

不同邻体大头茶幼苗的适应特征

 在亚热带常绿阔叶林自然林窗下,以大头茶幼苗为基株,分别以马尾松、川灰木和大头茶幼苗为邻体。研究不同邻体如何改变可利用资源,影响大头茶幼苗基株生长动态和形态、树冠结构和生物量效应,并探讨影响基株生长的邻体的主导因素。结果表明,不同邻体的生长和截光效应差异明显;基株生长特征与邻体的树高、叶生物量、总生物量和树冠距地表10cm处截光量相关极小,却与邻体树冠距地表30cm处截光量相关极大,故影响基株生长的邻体主导因素是遮挡基株树冠的邻体的可利用光资源;基株生长动态,如树高、叶数、叶面积和叶大小,树冠结构和生物量显著受到不同邻体的影响,并且基株树高及增长量、叶面积、冠幅和生物量均为大头茶单株(GNO)>大头茶+川灰木(GNS)>大头茶+马尾松(GNP)>大头茶+大头茶(GNG)。大头茶幼苗种内竞争明显强于种间竞争。     

天童常绿阔叶林定居幼苗存活和生长的关联

群落幼苗的更新过程是维持群落物种共存的关键环节,其中幼苗成功定居后的发展阶段是群落幼苗更新过程的重要组成部分,对群落可繁殖个体补充格局的形成起着十分重要的作用。然而,相比于新生幼苗,群落内定居幼苗短期死亡率相对较低,需要较长时间的监测才能完整地了解其存活格局,所以相关的研究还相对较少。本研究假设群落内已经成功定居的幼苗的生长状况能够较好地预测其存活情况,通过分析影响其生长的外在因素,尝试间接地估计定居幼苗可能的存活格局,从而了解定居幼苗的存活和生长过程。为验证该假设,本文选取浙江天童20 ha森林动态监测样地内的定居幼苗作为研究对象,利用广义线性混合模型分析其相对生长速率,以及生物邻体因子(同种/异种成树邻体指数,同种/异种幼苗邻体密度,同种/异种成树邻体的凋落叶产量)和微生境因子(冠层开度、草本覆盖率、海拔、坡度、坡向、土壤p H、全氮和全磷含量)对定居幼苗短期存活概率的影响,并利用线性混合模型分析生物邻体因子和微生境因子对定居幼苗相对生长速率的影响。结果显示,群落内定居幼苗的相对生长速率对其本身的短期存活概率有显著正影响,且其影响程度最高;冠层开度对群落幼苗相对生长速率有显著正影响,且是唯一有显著影响的因子。上述结果说明,在群落幼苗成功定居后,其生长状况能够较好地预测其存活情况,加之林下较好的光照条件能够促进幼苗的生长,这可能间接导致在林下光照较好的生境条件下定居幼苗长期存活的可能性相对较高。