天然黄山松种群格局的分形特征——计盒维数与信息维数

采用计盒维数和信息维数对屏南和寿宁不同群落的天然黄山松(Pinus taiwanensis)种群格局的分形特征进行比较分析.结果表明,天然黄山松种群格局具有分形特征,其计盒维数值在1.299 8～1.862 6之间,不同群落的大小次序为Q3>Q1>Q2>Q4>Q7>Q8>Q5>Q6;信息维数值在1.205 7～1.863 7之间,大小次序是Q3>Q1>Q2>Q4>Q8>Q7>Q5>Q6,屏南天然黄山松近纯林黄山松种群的计盒维数和信息维数均高于寿宁混交林,计盒维数定量描述种群占据水平空间的能力和程度,信息维数揭示种群格局强度的尺度变化及个体分布的非均匀程度,分形维数值的高低与群落环境、种群密度、种群在群落中的优势地位、个体的聚集程度及幼树个体数量等相关.黄山松种群格局分形维数随海拔呈现上下波动变化,1 250～1 270 m是更适生的海拔范围.此外,黄山松种群格局的分形特征存在一定的尺度范围,其拐点尺度是分形范围的下限尺度.     

植被演替过程中种群格局动态的分形分析

该文根据“空间代替时间”的原则和对马尾松(Pinus massoniana)种群的重要值-平均胸径的变动趋势的分析,确定5个森林群落为广东省黑石顶自然保护区森林群落演替的一个时间序列;并在此基础上,运用分形理论的计盒维数和信息维数,对演替过程中马尾松种群空间格局的动态进行了分形分析。结果表明,马尾松种群的计盒维数和信息维数2个参数值均呈递减趋势,与其个体数、重要值变动趋势一致。在群落的演替过程中,马尾松种群的空间占据能力不断下降,种群呈衰退趋势。随其在群落中的优势地位逐渐被其它种群取代,群落将由以马尾松占绝对优势的单优群落演替为多优常绿阔叶林群落。分析结果同时表明,分形分析是群落演替过程中种群空间格局动态研究的有效方法,分形维数则能反映种群格局的尺度变化规律。     

茂兰喀斯特常绿落叶阔叶混交林树种的空间分布格局及其分形特征

分析种群的空间分布格局有助于推断格局形成的潜在生态过程和机制,是生态学研究的重要内容。采用4种格局强度指数(聚块性指数、格林指数、扩散系数和负二项参数)以及分形维数中的计盒维数(D_b)和信息维数(D_i)对贵州茂兰国家级自然保护区亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林中30种乔木的种群空间分布格局及其分形特征进行了分析,同时分析了不同生长阶段(幼树、中树和成树)空间分布的分形维数变化,比较了2种分形维数与5种种群结构参数和4种格局强度指数间的相关关系。结果表明:(1)30种树种中,除皱叶海桐(Pittosporum crispulum)和油柿(Diospyros oleifera)外,其余28种乔木树种的种群空间分布格局均呈现聚集分布,这种普遍的聚集性与喀斯特生境的高度异质性和种子扩散限制密切相关;(2)30种树种空间分布的D_b值介于0.589-1.870,D_i值介于0.498-1.711。分形维数值越大,表征种群对空间环境的占据利用能力越强,个体空间聚集强度越强,在群落中往往处于优势地位;反之则表明其对环境的占据能力弱,个体聚集程度越低,往往处于伴生地位;(3)从幼树、中树到成树阶段,30种树种空间分布的D_b和D_i平均值呈极显著的降低趋势,这可能与种内和种间的密度制约性死亡效应有关,导致种群随年龄的增加其聚集度和空间占据能力逐渐减弱;(4)相关分析表明,30种树种的种群多度和重要值与D_b和D_i均呈现显著正相关关系,表明种群多度和重要值的变化与种群空间占据能力和聚集程度存在密切关系。4种格局强度指数中,除聚块性指数外,其余3种指数与D_b和D_i值呈现显著或极显著相关性,表明分形维数D_b和D_i值可以用于表征种群空间分布的聚集程度。利用格局强度指数和分形维数准确量化了茂兰喀斯特森林树种的空间分布格局,其结果有助于揭示喀斯特森林群落物种共存的潜在维持机制。     

广西木论自然保护区铁榄群落主要乔木种群格局的分形特征

为了揭示种群空间分布特征随尺度的变化规律,探讨不同种群对空间资源的占据能力和生态适应能力及分形差异,采用计盒维数、信息维数和关联维数对木论自然保护区铁榄群落主要乔木种群格局特征进行了研究。结果表明,优势种铁榄（Sinosideroxylon pedunculatum）、东女贞（Ligustrum japonicum）、小栾树（Boniodendron minius）、稀有濒危种掌叶木（Handeliodendron bodinieri）、青檀（Pteroceltis tatarinowii）5个种群在相应的尺度具有明显的分形特征;计盒维数和信息维数大小顺序一致,均为：铁榄〉东女贞〉小栾树〉掌叶木〉青檀;在5个种群中,铁榄计盒维数为1．7763最大,接近2,对空间环境的占据能力最强,信息维数（1．7206）也最大,个体聚集强度强,在群落中处于绝对优势地位,青檀计盒维数（0．8316）和信息维数（0．8990）最小,对环境的占据利用能力弱,个体聚集程度整体较弱,在群落中处于伴生地位;在0．5～50m的尺度上,关联维数大小顺序为：铁榄（1．7314）〉东女贞（1．6688）〉小栾树（1．6050）〉青檀（0．7868）,而掌叶木只有在大的尺度上才出现关联,且关联较强。3个分形维数大小的不同组合,能够全面揭示不同种群格局特征和种群在群落中所处地位的差异。     

莲花山主要森林群落空间格局的分形特征

应用信息维数对莲花山主要森林群落的空间格局进行了研究.结果表明:森林群落的格局强度尺度变化程度由高至低的次序为:岷江冷杉一糙皮桦一白桦群落(Q4)1.84＞云杉-紫果云杉-糙皮桦群落(Q2)1.53＞岷江冷杉群落(Q3)1.14＞紫果云杉-云杉-岷江冷杉群落(Q7)1.10＞华山松群落(Q5)0.99＞岷江冷杉人工林(Q1)0.82＞辽东栎群落(Q6)0.45;群落格局信息维数的差异反映了更新状况的差异,揭示出群落个体分布的非均匀性状况.综合3种分形维数,确定各亚高山寒温性森林群落生长与更新状况的次序为Q4＞Q2＞Q3＞Q7＞Q5＞Q1＞Q6.各群落总体平均记盒维数为1.76,关联维数为1.71,信息维数为1.12;各森林群落生长状况较好,个体聚集程度较低,更新状况一般.分形维数谱将不同森林群落的空间结构特征明确区分开来.     

秦岭太白红杉种群空间分布格局动态及分形特征研究

采用相邻格子样方法采集数据,应用计盒维数和信息维数研究了太白红杉种群空间格局的分形特征,结果表明,太白红杉种群有较高的计盒维数(1.8087)和信息维数(1.7931),表明其对空间占据程度较高.用分布系数法和Morisita格局指数法检验格局类型,发现不同年龄组太白红杉种群均呈聚集分布.运用Greig-Smith的方法研究格局规模,发现太白红杉种群在128m²和512m²处聚集,不同年龄组在不同规模尺度聚集.以区组分布格局强度(PI)检测聚集强度,发现太白红杉种群格局强度随尺度变化程度较高,个体分布不均匀,随着年龄的增大,其聚集强度呈下降趋势.太白红杉种群的空间分布格局特征是其对严酷生境长期适应的结果.     

天然黄山松种群空间格局的分形特征——关联维数

采用关联维数对屏南和寿宁不同群落的天然黄山松(Pinus taiwanensis)种群格局的分形特征进行分析比较。结果表明,天然黄山松种群格局关联维数值在1．077～1．563之间,不同群落间的大小次序为Q2＞Q8＞Q5＞Q3＞Q1＞Q7＞Q6＞Q4,屏南天然黄山松近纯林与寿宁混交林种群个体的空间相关程度差异不大。随海拔升高,黄山松种群关联维数呈现升一降一升的波动变化,1300～1310m及1400m是天然黄山松个体空间关联较强、个体竞争较为激烈、空间占据程度较高的海拔范围。此外,结合前文研究,讨论了如何综合运用3种分形维数对天然黄山松种群格局尺度变化特征进行描述,并绘制分形维数谱。     

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。     

山西七里峪油松种群空间格局的分形特征

油松(Pinus tabuliformis)耐低温、干旱和瘠薄,是我国温性针叶林中分布最广的树种,也是我国北方广大地区最主要的造林树种之一。2013年7月,在七里峪林场设置一块100 m×100 m的油松天然林样地,逐一测量并记录了每株油松的胸径、树高和冠幅,并确定它们的坐标位置。应用分形理论中的计盒维数、信息维数和关联维数研究了样地内油松种群空间格局的分形特征。结果表明,油松种群格局具有自相似性,其有较高的计盒维数(1.785)和关联维数(1.826),个体空间相关程度较高,种内竞争激烈,对空间有较强的占据能力。油松种群格局的信息维数较低(0.262),其格局强度尺度变化程度较低,个体分布比较均匀。3个分形维数相辅相承、相互影响,研究结果对全面准确地解释油松种群的空间格局特征具有重要意义。     

兴安落叶松种格局的分形特征：计盒维数

分形维数是分形体填充空间程度的度量,种群格局计盒维数能够揭示出种群格局的空间占据程度及其尺度变化规律,拐点尺度指示出个体聚集尺度。本应用计盒维数对大兴安岭主要森林类型中兴安落叶松种群空间格局进行的研究表明,兴安落叶松种群格局均具有统计自相似性。各类兴安落叶松林中兴安落叶松种群格局具有较高的计盒维数（＞１．５,接近２）,对空间占据程度较高,建群和优势地位明显,空间占据程度的强弱次序为越桔－兴空落叶     

元宝山南方红豆杉克隆种群分布格局的分形特征

南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)是提取抗癌药物紫杉醇的珍贵资源植物。分布于广西元宝山自然保护区的南方红豆杉,自然状态下以克隆繁殖方式进行种群更新,研究其种群克隆生长的空间分布格局,可揭示种群克隆繁殖特性和生态适应机制,对南方红豆杉这一珍稀濒危物种的保护和管理具有重要意义。利用分形理论中的计盒维数和信息维数,对元宝山的南方红豆杉克隆种群空间分布格局的分形特征进行了分析,结果表明:种群空间分布格局存在分形特征,其计盒维数介于0.993 1~1.353 1之间,信息维数介于1.350 8~1.652 1。南方红豆杉克隆种群格局的计盒维数远离最大理论维数值2,种群总体对空间的占据能力较弱。克隆构型指数与种群计盒维数密切相关。分析结果显示,克隆构型趋于“密集型”的种群具有较强的空间占据能力,而克隆构型趋于“游击型”的种群其空间占据能力较弱。信息维数与种群的集聚强度密切相关,其差异反映了种群格局强度的变化,较大的信息维数反映种群个体的集聚强度较高,而较小的信息维数则反映出种群个体间的集聚强度较弱,其维数值大小与分株种群数量、分株种群斑块的空间配置密切相关。     

黄土丘陵沟壑区不同坡向撂荒草地植物群落种群空间格局

本研究以黄土丘陵沟壑区4种不同坡向的草地植物群落为研究对象,探讨其物种组成和多样性特征,并运用幂乘方法则分析了群落的空间异质性和种群空间格局.结果表明: 铁杆蒿在不同坡向均有分布,为群落优势种;其他物种在不同坡向群落中的地位及对群落空间格局的贡献不同.不同坡向植物群落的空间分布格局均为集群分布,且聚集程度大小为阳坡＞半阳坡＞半阴坡＞阴坡.群落空间异质性指数与Simpson多样性指数呈显著正相关,与Margalef丰富度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数呈显著负相关.优势种铁杆蒿、亚优势种达乌里胡枝子和长芒草,以及少数伴生种如猪毛蒿、臭草的相对空间异质性指数大于群落整体空间异质性指数,使群落趋于集群分布;多数伴生种如芦苇、苦荬菜、白羊草的相对空间异质性指数与群落整体空间异质性指数相近,它们与群落自身分布状态一致;刺儿菜、米口袋、茭蒿等偶见种的相对空间异质性指数小于群落整体空间异质性指数,降低了群落的聚集程度.综上,群落的聚集程度主要由优势种、亚优势种和偶见种共同决定,其中优势种、亚优势种和部分伴生种促使群落呈聚集分布,偶见种则降低了群落的集群分布.     

江西九连山亚热带常绿阔叶林优势种空间分布格局

于江西九连山国家自然保护区设置4 hm2亚热带常绿阔叶林固定监测样地,用样方法对亚热带常绿阔叶林进行调查分析。应用点格局方法分析生境异质性是否影响树木分布并分析优势种红钩栲(Castanopsis lamontii)、米槠(Castanopsis carlesii)、罗浮柿(Diospyros morrisiana)和细枝柃(Eurya loquaiana)分布格局,对比存在生境异质性和排除生境异质性两种情况下优势树种不同生长阶段(幼树、小树、成年树)的空间分布格局以及不同生长阶段之间的空间关联性,探讨生境异质性之外的其它种群分布影响因子。结果表明:1)生境异质性效应显著影响九连山树木分布,4个优势树种在大尺度上存在明显的生境偏好;2)用完全随机零模型不排除生境异质性时,4个优势种总体及其不同生长阶段在0—30 m所有尺度上主要呈现聚集分布;3)用异质性随机零模型排除生境异质性后,4个优势种及其不同生长阶段的聚集程度显著下降,只在小尺度上(0—5 m)呈现聚集分布;4)4个优势种的幼树与小树均表现显著的正相关。红钩栲的成年树与幼树及成年树与小树总体表现不相关。米槠的成年树与幼树总体以无相关为主;成年树与小树之间总体呈正相关。小乔木罗浮柿的成年树与幼树之间在小尺度上(0—5 m)表现负相关或无相关,在较大尺度范围上总体表现正相关关系;小树与成年树在研究尺度上表现出正相关。灌木细枝柃的成年树与幼树,成年树与小树及小树与幼树之间在研究尺度范围内均呈现正相关关系;5)研究发现九连山优势乔木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条件,而优势灌木物种细枝柃没有表现出这两个效应。     

土壤干旱对黄土高原3个常见树种幼苗水分代谢及生长的影响

应用盆栽试验,在人工控制土壤水分条件下对黄土高原3个常见树种丁香(Syringa oblata)、杠柳(Perip-loca sepium)和连翘(Forsythia suspensa)幼苗的生长及水分生理代谢进行了研究.结果表明,随干旱胁迫程度加剧,各树种耗水量明显减少;不同树种单株耗水量差异明显,表现为:连翘>杠柳>丁香.3树种新生枝条生长和叶面积扩展速率明显受土壤含水量影响,均表现为适宜水分>中度干旱>严重干旱,且在同一胁迫水平下,连翘>杠柳>丁香.随干旱胁迫程度的加剧和干旱时间的延长,丁香、杠柳和连翘叶片的含水量、游离脯氨酸以及叶绿素含量均有不同程度的变化,连翘和杠柳的叶片含水量在3种水分条件下均明显高于丁香,杠柳叶片游离脯氨酸含量明显高于丁香和连翘,连翘体内脯氨酸含量最低,丁香和连翘的叶绿素a/b值随土壤含水量的减少逐渐降低,杠柳则表现出相反趋势.不同树种对土壤干旱和高温的响应机制不同,但它们都具有较强的抗旱能力,适应黄土高原干旱的自然条件.     

基于无人机的昆明海口林场宽地坝林区植物群落建群种格局研究

建群种是植物群落优势层中的主要物种,对群落环境有显著控制作用。空间格局是植物种群的基本特征之一,探讨建群种的空间格局是理解生物与生境之间关系和认识群落生态过程的有效途径。空间格局特征包括种群空间关联性及其空间分布型。利用无人机技术,获取昆明海口林场半湿润常绿阔叶林和落叶栎类林的多光谱遥感影像,采用ArcGIS Pro软件进行遥感影像分类并提取滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides)、光叶石栎(Lithocarpus mairei)、滇石栎(L.dealbatus)、栓皮栎(Quercus variabilis)、槲栎(Q.aliena)植株树冠中心点空间坐标。在Programita Febrero 2014软件中进点格局分析。结果表明:各物种10m以下呈均匀分布或随机,随尺度增加,渐渐表现为聚集分布。光叶石栎种群和滇石栎种群空间关联性表现为负相关。     

大院资源冷杉种群的空间分布格局分析

资源冷杉是极度濒危的我国特有植物,其中的湖南省炎陵县大院资源冷杉种群是种群规模最大的种 群.该研究采用点格局分析方法分析了该种群的种群分布格局,用计盒维数和信息维数研究了种群格局的分形特征.结果表明:大院资源冷杉种群的空间分布格局总体上呈聚集分布;种群的计盒维数在1.047～1.354 之间,种群占据空间程度较弱;...