热带森林树种多度和丰富度空间分布特征研究

用巴拿马50 hm2森林动态监测样地内直径≥1 cm的树种资料,分析了该样地树种多度(个体数)和丰富度(物种数)及其方差和变异系数在6个取样尺度(5 m×5 m,10 m×10 m,20 m×20 m,25 m×25 m,50 m×50 m,100 m×100 m)的变化规律.结果显示:(1)由于多度的可加性,不同取样尺度在样地内树种多度的变化表现出一致性;随取样尺度的增加,多度方差呈线性增加,而变异系数呈线性减小.(2)丰富度随取样尺度的变化较为复杂,随取样尺度的增加,丰富度方差呈非线性变化,在取样尺度为25 m×25 m时方差最大;变异系数随取样尺度的增加而呈线性减小.研究表明,大尺度的多度值可以由小尺度的多度值通过外推法估计,而丰富度却不能,在生物多样性的保护和管理中不能简单地从一个取样尺度的生物丰富度推测另一个取样尺度丰富度.     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种多度与丰富度空间分布的尺度效应

物种多样性的空间分布格局及其尺度效应是生态学研究的重点,对于理解物种多样性的形成和维持机制以及生物多样性的管理和保护均具有重要意义。以贵州茂兰国家级自然保护区分布的亚热带原生性喀斯特常绿落叶阔叶混交林为研究对象,分析了2个1hm2(100m×100m)样地中物种多度和丰富度的空间分布特征及其与取样尺度的关系,采用方差和变异系数描述多度和丰富度在5个尺度(5m×5m,10m×10m,20m×20m,25m×25m,50m×50m)上的空间变异性。结果表明:(1)两个样地的物种多度和丰富度具有尺度依赖性特征;(2)由于多度具有叠加性,物种多度的方差随着尺度的增加呈线性增加,而变异系数呈线性下降;(3)丰富度的方差随尺度的增加表现出单峰分布的特征,在25 m×25 m尺度上达到最大值,变异系数则随取样尺度的增加而呈线性下降。研究表明,物种多度具有尺度推演规律,而丰富度却没有,因此,应慎重进行物种丰富度的尺度推演。在分析喀斯特森林物种多样性时,应注重尺度效应带来的影响。     

鼎湖山季风常绿阔叶林物种多样性指数空间分布特征

生态学模式和生态学过程都具有尺度效应,研究取样尺度与物种多样性之间的关系,探索物种多样性空间分布的内在机制有助于更好地理解植物群落结构及其组织方式.作者研究了鼎湖山季风常绿阔叶林20 ha样地中Simpson指数、Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数在空间上的分布特征及其与取样尺度的关系,并采用方差和变异系数描述它们的空间变异特征.结果表明,这3种指数均表现出较强的区域性分布特征,且这种区域性特征与取样尺度有关.它们的方差随尺度的增加都表现出单峰分布的特征,在80 m×100 m尺度上达到最大值;而变异系数则随尺度的增加而减小,其中Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数在＜20 m×25 m尺度上,其变异系数急剧减小,之后则较为平缓.本研究结果表明在分析鼎湖山季风常绿阔叶林20 ha样地物种多样性时应考虑尺度效应和取样区域.     

桂西北喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种多样性分布格局的尺度效应

物种多样性的空间分布格局及其与尺度的关系研究对于了解群落物种多样性形成机制具有重要意义。为了探讨喀斯特地区物种多样性空间分布格局的尺度效应,以喀斯特常绿落叶阔叶混交林25 hm~2样地的(胸径DBH≥1)木本植物为研究对象,分析了6个空间尺度(5 m×5 m,10 m×10 m,20 m×20 m,50 m×50 m,100 m×100 m,250 m×250 m)上的多度、物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数的变化规律。结果表明:物种多样性指数的空间分布均表现出较高的空间异质性;物种多样性指数的方差随取样尺度增加呈现单峰分布特征,并且在100 m×100 m尺度上达到最大值;物种多样性指数的变异系数随尺度的增加呈线性下降趋势,其中,Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数均在5 m×5 m至20 m×20 m尺度上明显减小;在大于50 m×50 m的尺度上,物种丰富度与多度的正相关性不显著(P0.05)。喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种多样性的空间分布格局与不同空间尺度密切相关,深入解析物种多样性随空间尺度的变化模式,需要在类似的森林生态系统做更多的研究。     

弃管杉木林杉木数量与群落物种多样性间的关系

森林群落物种多样性格局和动态一直是生态学的研究热点,人工林弃管后演替进程中物种多样性变化也很值得研究。杉木(Cunninghamia lanceolata)作为我国南方林区人工栽培最广、经济价值最高的用材树种之一,其人工林分布面积很大,通常群落结构简单、物种多样性低,然而群落中杉木数量如何影响植物物种多样性,迄今缺乏研究。在浙江省自然保护区内,选择不同疏伐强度和弃管时间的杉木人工林,建立了6个1 hm~2长期动态监测样地,在10 m×10 m、20 m×20 m、50 m×50 m和100 m×100 m尺度下,探究群落物种多样性(物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数)的变化规律,分析杉木数量(多度和相对多度)对物种多样性的影响。结果显示：弃管前对杉木林的疏伐强度越高,演替恢复后的群落物种多样性越高。相同疏伐程度下,物种多样性随演替时间的延长有先升高后降低的趋势。取样尺度小于100 m×100 m时,杉木数量与物种多样性呈极显著负相关;100 m×100 m尺度下仅杉木相对多度与3种多样性指数呈显著负相关,杉木多度与各物种多样性均无显...     

鄂西南亚热带山地常绿落叶阔叶混交林物种多度分布格局

基于七姊妹山自然保护区内6 hm~2监测样地多度数据,通过累计经验分布曲线(ECDF)表征该样地内不同生活型功能群的物种-多度分布格局,并采用6种模型对各功能群不同取样尺度物种等级-多度曲线进行拟合并检验其拟合效果,分析多度格局与模型拟合在不同尺度间的差异,探讨其背后的生态学过程与机制。结果表明:(1)各尺度下落叶种比常绿种的物种数多,物种多样性指数更大,但个体数相对较少;不同功能群稀有种比例排序为:落叶种所有种常绿种。(2)6种模型中的断棍模型的拟合效果较差;中大尺度(50 m×50 m、100 m×100 m)上不同生活型树种多度分布能接受的模型较少,除大尺度的常绿树种外,拟合最优模型均为对数正态分布模型,大尺度的常绿树种拟合最优模型为中性模型;小尺度上(20 m×20 m)常绿树种的最优模型为对数正态分布模型,落叶树种最优模型为生态位优先模型,所有树种在小尺度最优模型为Zipf-Mandelbrot模型。研究认为,随着尺度逐渐扩大,中性过程较生态位过程对物种-多度格局的解释力度更大,落叶树种物种多度格局的形成机制较常绿树种更接近于样地所有树种物种-多度格局的形成机制。     

长白山区典型植被类型物种多样性空间分布的尺度效应

物种多样性指数的空间分布格局及其尺度效应对揭示生物多样性形成与维持机制具有重要意义。以长白山原始阔叶红松林(broad-leaved Korean pine forest,BKPF)、采伐后天然恢复的次生白桦林(birch forest,BF)以及人工补植的次生落叶松林(larch forest,LF)为研究对象,利用方差和变异系数探讨长白山区典型植被物种多度和丰富度的空间尺度效应。结果表明:1)BKPF和LF物种多度的方差随着尺度增加呈线性增加,变异系数呈线性下降。丰富度的方差随尺度的增加表现出单峰特征,且在20 m×20 m尺度上达到最大值,说明物种多度和丰富度存在空间变异,并且多度具有尺度推演规律,而丰富度没有;2)BF物种多度的方差和变异系数与BKPF具有相同的变化趋势,而物种丰富度的方差随着尺度增加而增加,未出现单峰现象,这是由于BF主要树种聚集程度显著增加;3)3个林型物种多度与丰富度在小尺度上具有显著相关性,随着尺度增加不再显著。本研究揭示了长白山区典型植被类型物种多样性随尺度变化的特征及其原因,为阔叶红松林植被恢复和管理提供数据支撑。     

海南尖峰岭热带山地雨林物种多样性空间分布格局的尺度效应

物种多样性的空间分布格局和维持机制是群落生态学的基本问题。为了探讨海南尖峰岭地区物种多样性空间分布格局的尺度效应, 以海南尖峰岭热带山地雨林60 hm²样地为研究对象, 分析了物种丰富度、物种多度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数随6个空间取样尺度(5 m × 5 m、10 m × 10 m、20 m × 20 m、40 m × 40 m、100 m ×100 m、200 m × 200 m)的变化。结果表明: 相比Simpson指数和Pielou均匀度指数, 物种丰富度、多度以及Shannon-Wiener指数具有更为明显的空间尺度效应; 物种丰富度的方差随取样尺度增加呈现单峰分布特征, 并且在20 m × 20 m尺度上达到最大值, 而物种多度的方差随取样尺度的增加而增大; 物种丰富度和多度的正相关性随着取样尺度的增加逐渐减小甚至消失, 这可能与随取样尺度增加生境异质性增加有关; 取样尺度对3个物种多样性指数空间分布的影响可能与研究区域内稀有种的组成有关。     

吉林蛟河针阔混交林多年生幼苗物种组成及其生境解释

为了解生物因素与非生物因素对吉林蛟河针阔混交林多年生幼苗物种组成、数量特征及其空间分布的影响,以吉林蛟河21.12 hm2针阔混交林监测样地为基础,在样地内按照机械布点的方式设置了128个5 m×5 m多年生幼苗监测样方,以乔木树种多年生幼苗(高度H≥30 cm,胸径DBH1 cm)为对象,分析多年生幼苗的物种组成与数量特征。以重要值排名前三的主要树种幼苗为对象,分析生物因素与非生物因素对其物种组成及多度的影响。结果表明:(1)本次共调查到871株实生幼苗,分属13科16属25种,均为样地内主要树种的幼苗,Simpson多样性指数为0.91,重要值排名前三的幼苗为色木槭(Acer mono)、白牛槭(Acer mandshuricum)和红松(Pinus koaiensis)。(2)生物成体因素对幼苗数量影响的尺度效应(10和20 m)在物种间存在差异。白牛槭幼苗数量在两个尺度都与其成体数量呈显著正相关。红松幼苗数量在两个尺度都与其成体胸高断面积之和呈显著正相关,与相对胸高断面积在20 m尺度呈显著负相关。色木槭幼苗数量在20 m尺度上与成体胸高断面积之和呈显著正相关,与相对胸高断面积则呈显著负相关,在10 m尺度上与成体数量呈显著正相关。同种成体对3种幼苗的数量没有表现出显著的密度制约效应。(3)回归结果表明:全部物种幼苗数量与胸高断面积之和、叶面积指数及土壤酸碱度呈显著正相关,与土壤湿度呈显著负相关。白牛槭、红松及色木槭幼苗数量与10个因子的相关性有较大差异,表明不同树种对不同的生境选择性存在较大差异。     

张广才岭温带次生针阔混交林物种组成和群落结构特征

为了研究温带次生针阔混交林的树种组成和群落结构特征,于2010年在吉林省蛟河林业实验区管理局建立了面积为21.84 hm2(420 m×520 m)的固定样地。从物种组成、种-面积曲线、植物区系特征、径级分布结构和空间分布格局等方面分析了该地区针阔混交林物种组成和群落结构特征。研究结果表明该样地共有DBH≥1.0 cm的木本植物活立木个体25,908株,隶属于18科27属45种,植株密度为1186株/hm2。植物区系以北温带分布属为主体,共有37属,占总数的82.22%,属长白山植物区系。样地内稀有种18种,偶见种14种。通过对该样地物种多样性计算得出,该样地Margalef多样性指数R、ShannonWienner指数H'、Simpson多样性指数D和物种均匀度Pielou指数Jsw分别为4.31、2.48、0.89和0.65。样地中所有个体的径级分布(以2cm等级排列)呈偏倒"J"形,整体更新良好,表现出群落稳定与生长状况良好的趋势。群落中重要值3的9个物种的径级结构表现出一定的差异:胡桃楸、水曲柳呈近似正态分布,表现为中径木个体数量多,而小径木和大径木个体数量少的特点;春榆、大果榆、色木槭、白牛槭、裂叶榆等物种呈倒"J"型或偏倒"J"型,更新良好;而红松由于受到了严重的人为干扰,天然更新不良,径级结构呈现不规律型。通过g(r)双变量函数分析9个优势树种空间分布格局可知,9个优势树种均表现出聚集分布,聚集强度随着尺度的增大而降低。在r20 m的小尺度上物种聚集强度随尺度增大急剧降低,当尺度超过20 m后聚集强度趋于稳定。     

林木分布格局多样性测度方法: 以阔叶红松林为例

林木分布格局是森林结构的重要组成部分, 直接影响森林生态系统的健康与稳定, 维持森林结构多样性被认为是保护生物多样性的最佳途径。本研究探讨了林木分布格局多样性的测度方法, 以期为揭示森林结构多样性提供理论依据。格局多样性研究的关键在于选择合适的生物多样性测度方法和具有分布属性的格局指数。本研究通过统计角尺度分布频率和Voronoi多边形边数分布频率, 运用Simpson指数分别计算角尺度多样性和Voronoi多边形边数分布多样性, 作为表达林木分布格局多样性指数的方法, 并以我国东北吉林蛟河的3个100 m × 100 m的阔叶红松(Pinus koreansis)林长期定位监测标准地为例, 分析了林木分布格局的多样性。结果表明: 无论是角尺度分布还是Voronoi多边形的边数分布都接近正态分布, 角尺度分布中随机分布林木的频数最多, 占55%以上; Voronoi多边形的类型多达10个以上, 50%以上的林木有5-6株最近相邻木。利用Simpson指数衡量林木格局多样性, 角尺度分布与Voronoi多边形的边数分布都显示出聚集分布的林分比随机分布林分的格局多样性高。研究还发现, 两种格局判定方法得出的Simpson指数值有所不同, 角尺度分布的多样性数值明显低于Voronoi多边形的边数分布的多样性数值, 主要原因是二者的等级数量不同。可见, 林木分布格局多样性研究应选择具有分布属性的格局指数, 但由于各指数反映的角度不同, 所以在分析比较不同林分格局多样性时应采用相同的分析方法。     

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.     

辽东山区次生林物种多样性的空间分布及尺度效应

以辽东山区次生林为研究对象,分析4 hm²样地Gleason丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数的空间分布特征及其与尺度的关系.结果表明: 4个多样性指数的空间分布均表现出较高的空间异质性;4个多样性指数的方差随尺度的增加其变化趋势有所差异;4个多样性指数的变异系数随尺度的增加呈下降趋势;乔木层的4个多样性指数值高于灌木层,且随尺度增加其变化趋势有所差异.在分析辽东山区次生林物种多样性时应考虑尺度效应.     

不同空间尺度西藏色季拉山急尖长苞冷杉群落谱系结构特征

基于西藏色季拉山4 hm²亚高山暗针叶林固定样地调查数据,分析了急尖长苞冷杉群落内6个径级(1～2、2～4、4～7、7～11、11～16、>16 cm)的植物在5个空间尺度(5 m×5 m、10 m×10 m、20 m×20 m、50 m×50 m、100 m×100 m)上的谱系结构。结果表明: 不同空间尺度上,该群落的净谱系亲缘关系指数(NRI)和净最近种间亲缘关系指数(NTI)值均大于零,整体上表现为谱系聚集。在小空间尺度(5 m×5 m)上,谱系结构聚集强度最大。在所有空间尺度上,群落内小径级个体表现为谱系聚集,随着径级的增大(DBH>7 cm),逐渐表现为谱系发散,且发散程度随径级增加而增大。小径级个体的谱系聚集强度随空间尺度而增大;而大径级个体(DBH>7 cm)的谱系发散程度随空间尺度增加而增大。小径级群落的生境过滤和大径级群落的竞争排斥作用可能是驱动该区域急尖长苞冷杉群落构建的主要生态学过程。     

云冷杉天然次生林死木分布格局及空间关联性

为揭示天然次生林群落演替规律,以吉林省汪清林业局金沟岭林场的云冷杉天然次生林为对象,采用相邻网格法调查样地(100 m×100 m)内每株林木(DBH≥1 cm)的基本特征及坐标位置,研究死木的分布格局及空间关联性。结果表明: 死木的径级分布呈左偏单峰山状分布,其中枯倒木呈多峰山状分布;各树种的死木株数与该树种的总株数没有必然联系;树种死木株数与树种混交度之间存在显著负指数关系;死木主要在0～8 m尺度上呈聚集分布,随着尺度的增大,逐渐转变为随机分布或均匀分布,以随机分布为主;中(10 cm≤DBH＜20 cm)、小径级(1 cm≤DBH＜10 cm)死木在8 m以下的小尺度上的聚集分布是造成死木总体在小尺度上呈聚集分布的主要原因。不同径级死木与不同径级活立木的空间关联性差异较大,死木与幼树(1 cm≤DBH＜5 cm)的关系较为明显,尤其是大径级死木与幼树在2～25 m尺度上呈显著正关联性;死木与小树(5 cm≤DBH＜15 cm)没有明显的关联性;中、小径级死木与中树(15 cm≤DBH＜25 cm)在0～3 m尺度上呈正关联性,与大树(DBH≥25 cm)分别在9、11～14 m以及15、42～45 m尺度上呈负关联性。树种在生物学特性、径级分布和空间布局上的差异影响着死木的株数和径级分布;混交程度低的树种可能出现较多的死木;死木空间分布格局随林木径级和研究尺度的大小产生变化;死木与活立木的空间关联性在不同径级和不同尺度上呈现出明显差异。     

后河自然保护区珍稀植物群落谱系结构的时空变化

群落中所有物种对的亲缘关系程度构成群落的谱系结构。研究群落的谱系结构可以有效地揭示环境过滤、竞争排斥、中性过程三大生态过程对群落构建的相对重要性。本文以湖北后河自然保护区1hm。固定样地的珍稀植物群落为研究对象,分别研究了5m×5m、10m×10m、20m×20m、30m×30m、40m×40m、50m×50m6个空间尺度和在10m×10m、20m×20m、30m×30m、40m×40m、50m×50m5个空间尺度下5cm≤DBH〈10cm、10cm≤DBH〈15cm、15cm≤DBH〈20cm、DBH≥20cm4个径级对亚热带常绿落叶阔叶混交林群落谱系结构的影响。结果发现：随着空间尺度的增加,谱系结构逐渐趋向聚集。随着径级的增大,群落谱系聚集程度越来越小。但当DBHI〉20cm时,群落谱系聚集度较高。在25m。的尺度上群落谱系结构表现为随机,而在100m^2及更大的尺度上群落谱系结构都表现为聚集,说明在亚热带常绿阔叶落叶混交林的群落构建过程中,小尺度上中性过程可能起主导作用,而大尺度上生态位过程可能更重要。     

The Role of Landscape Patterns of Habitat Types on Plant Species Diversity of a Tropical Forest in Mexico

The relationships among landscape characteristics and plant diversity in tropical forests may be used to predict biodiversity. To identify and characterize them, the number of species, as well as Shannon and Simpson diversity indices were calculated from 157 sampling quadrats (17,941 individuals sampled) while the vegetation classes were obtained from multi-spectral satellite image classification in four landscapes located in the southeast of Quintana Roo, Mexico. The mean number of species of trees, shrubs and vines as well as the mean value of the total number of species and the other two diversity indices were calculated for four vegetation classes in every one of the four landscapes. In addition, the relationships between landscape patterns metrics of patch types and diversity indices were explored. The multiple statistical analyses revealed significant predictor variables for the three diversity indices. Moreover, the shape, similarity and edge contrast metrics of patch types might serve as useful indicators for the number of species and the other two diversity variables at the landscape scale. Although the association between the three diversity indices and patch types metrics showed similar behavior, some differences were appreciated. The Shannon diversity index, with its greater sensitivity to rare species, should be considered as having a greater importance in interpretation analysis than Simpson index.