广西猫儿山植物群落物种组成、群落结构及树种多样性的垂直分布格局

沿海拔梯度设置16个样地,对广西猫儿山植物群落物种多样性的垂直分布格局进行了初步研究。结果表明：(1)16个样地中共调查到乔木44科79属184种,其中常绿阔叶树121种、落叶阔叶树61种、针叶树2种;(2)随着海拔的上升,整个乔木层以及不同生活型的最大树高均呈显著下降趋势,而乔木树种的最大胸径、胸高断面积之和以及立木密度都呈现出先增大后减小的趋势;(3)物种丰富度在海拔1350m以下变化不明显,但1350m以上随着海拔的升高明显下降。在研究的海拔范围内,物种丰富度呈非常显著的单峰分布格局,最大的丰富度出现在中海拔群落中;(4)α多样性沿海拔梯度的变化趋势与物种丰富度相似,但没有后者显著。Shannon-Wiener指数(H’)和海拔之间有明显的负相关性,均匀度Pielou指数(E)在取样范围内并没有随着海拔梯度的变化表现出明显的规律;(5)1350m以下的相邻群落之间的Jaccard指数(CJ)大于1350m以上相邻群落之间的Jaccard指数,最小值出现在中海拔的植被过渡带。Cody指数也有类似的趋势,原因在于物种丰富度的变化;(6)在本研究的海拔范围内,海拔比坡度和坡向对群落的结构特征、物种丰富度以及α多样性的影响更大。而在局部尺度上,人为干扰以及小地形而导致的生境异质性对群落的物种多样性和结构特征有着重要的影响。     

植物物种多样性的垂直分布格局

生物多样性沿环境梯度的变化趋势是生物多样性研究的一个重要议题,而海拔梯度包含了多种环境因子的梯度效应,因此研究生物多样性的海拔梯度格局对于揭示生物多样性的环境梯度变化规律具有重要意义。在不同的研究尺度,植物多样性沿海拔梯度具有不同的分布格局,而形成这种格局的因素有很大差异。本文从α多样性,β多样性和γ多样性三个尺度总结了植物物种多样性沿海拔梯度分布格局及其环境解释。α多样性沿海拔梯度的分布格局在不同生活型的物种之间差异很大,但对于木本植物来说,虽然也存在其他格局,但α多样性随海拔升高而降低是被广泛接受的一种格局。在一般情况下,β多样性随着海拔的升高而降低,并且对于不同生活型的物种,β多样性沿海拔梯度具有相似的分布格局。γ多样性沿海拔梯度具有两种分布格局：偏峰分布格局和显著的负相关格局;特有物种数往往随着海拔的升高而减少,而特有度则随着海拔的升高而增加。     

南岭东西段植物群落物种组成及其树种多样性垂直格局的比较

根据沿海拔梯度设置的样地的调查资料,对南岭东段的莽山和西段的猫儿山植物群落乔木层物种多样性的垂直分布格局进行了比较研究。莽山和猫儿山的植被类型差异不大,但相同植被类型的物种组成有比较明显的差异。随海拔的上升,两山体乔木的最大树高均呈现显著下降趋势。猫儿山乔木的最大胸径、胸高断面积之和以及立木密度在海拔梯度上呈单峰曲线变化趋势。莽山乔木的最大胸径、胸高断面积之和与海拔呈明显的负相关性,而立木密度的变化规律不明显。这种单峰曲线格局或负相关关系与中尺度上的海拔高度以及小尺度上的土壤特性、小地形以及人为干扰强度等因素有关。在海拔1000m以下的常绿阔叶林群落和1700m以上的山顶矮林群落,莽山乔木的物种丰富度均明显高于猫儿山。两山体的乔木种数与海拔之间都显示出负相关性,但莽山由于高海拔群落受人为干扰的影响,这种相关性不显著。乔木层α多样性沿海拔梯度没有表现出明显的变化规律,并且在两山体之间也看不出明显的差别。本文最后还对两山脉低海拔区段的常绿阔叶林群落的物种组成和多样性进行了对比分析,结果表明人为干扰导致猫儿山常绿阔叶林的物种丰富度(S)和α多样性(H’)明显低于莽山的原生性常绿阔叶林群落,而且落叶阔叶树种和毛竹(Phyllostachys pubescens)开始入侵到群落中。     

祁连山北坡中段植物群落多样性的垂直分布格局

利用DCCA排序和海拔高程排序相结合的方法 ,对祁连山北坡中段植物群落物种多样性垂直分布格局进行了初步研究。结果表明 :1)植物群落草本层和灌木层物种丰富度和多样性在环境梯度上呈单峰曲线变化趋势 ,乔木层的物种丰富度和多样性在环境梯度上无变化。物种丰富度和多样性对环境梯度变化敏感程度的次序是草本层 >灌木层 >乔木层 ;2 )植物群落各层次均匀度在环境梯度上没有表现出一定的变化规律 ,均匀度可能更多地受制于群落自身动态的影响 ,而独立于生境的资源水平 ;3)草地群落物种多样性在DCCA环境梯度上曲线的拟合效果优于按海拔高程排序效果 ,灌木群落则相反 ;4)低海拔、中低海拔和中海拔地带的草本层物种丰富度和Shannon Wiener多样性指数 (H′)显著高于灌木层 (p <0 .0 1) ;高海拔地带草本层仅丰富度指数显著高于灌木层 (p <0 .0 5 )。在整个海拔范围内 ,草本层和灌木层的均匀度无显著差异。就资源的可利用性而言 ,研究区域植物群落物种多样性在垂直环境梯度上的变化规律表达了物种多样性与资源生产力的单调关系内涵。     

辽西大黑山北坡植物群落组成及多样性研究

在辽西大黑山自然保护区北坡,沿海拔400～1000m,选择典型地段设置3条垂直样带,样带间隔100m,每条样带垂直梯度上隔100m设置一个样地,共21个样地森林群落,进行了群落组成、群落多样性等随海拔上升变化情况的研究。结果表明,森林群落的郁闭度、平均胸径和胸高断面积等随海拔上升有较明显的增加,海拔800m以上主要是分布于核心区内的山地原生植被,700m以下主要为山地疏林和部分人工林;群落的优势种组成随海拔升高表现出由复杂多样逐渐向简单单一过渡的变化趋势;乔木种和灌木种的Shannon多样性指数随着海拔的增加而呈现近似于线性的降低趋势,二者的优势度随着海拔的增加有较明显的上升;草本植物和乔灌层相比优势度较高,多样性指数较低,而且随着海拔的变化幅度也较小,表明群落中草本植物随海拔并没有明显的变化;群落的水平β多样性随海拔增加呈明显的下降趋势,说明在本研究的空间范围内,森林组成在较低海拔更加斑块化。     

长白山北坡植物群落间物种共有度的海拔梯度变化

群落同各生活植物及种所有植物种的共有度,一定程度上反映了群落间的相关性及沿环境梯度的物种替代关系。应用梯度格局法在长白山北坡海拔700－2600m之间,海拔每上升100m设置一块样地,共计20块样地,应用Jaccard指数,对各海拔植物群落间物种共有度的海拔梯度变化进行了分析,不同海拔群落间物种的共有度,无论以哪一层次的植物来表达,基本都以与其最相邻海拔的群落之间为最高;如相邻海拔的两个群落属于不同植被类型,其共有度较低。群落间物种共有度的峰值与谷点反映了群落类型随海拔具有间断性变化,乔、灌、草各生活型物种的共有度以及所有植物物的共有度,在同一海拔差群落间的数值都非常接近,并均随着海拔的增加呈明显的下降趋势,表明群落各层次物种的构成有很大的相关性以及物种之间的共存性。     

大兴安岭呼中地区白卡鲁山植物群落结构及其多样性研究

通过沿海拔梯度系统调查,运用TWINSPAN分类方法,划分出大兴安岭地区白卡鲁山的主要植物群落类型并分析了其结构特征。利用物种丰富度和α多样性等指标,研究了乔木层、灌木层和草本层植物的多样性特征及其随海拔的变化趋势。结果显示：(1)白卡鲁山乔木层在海拔。700-1290m范围内,可分为4种主要群落类型：兴安落叶松疏林、兴安落叶松-白桦混交林、兴安落叶松-白桦-樟子松混交林、兴安落叶松纯林群落;(2)同一植物群落的结构特征比较相似,除兴安落叶松疏林外,其他三种森林类型的平均胸径和平均树高随海拔升高有逐渐增大的趋势;(3)乔木层的直径和树高分布清晰地反映了群落的水平和垂直结构。直径分布均呈现倒“J”型,表明森林的自我更新状况良好;而树高分布主要以双峰分布和近似对称分布为主;(4)乔木层的物种丰富度和α多样性在兴安落叶松纯林中最小,在兴安落叶松-白桦混交林和兴安落叶松-白桦-樟子松混交林群落次之,而在兴安落叶松疏林群落相对较高。各群落类型的灌木层和草本层植物多样性没有明显的差异。乔木层、灌木层和草本层的物种多样性随海拔梯度均没有表现出明显的变化趋势。     

长白山北坡植物群落α多样性及其随海拔梯度的变化

通过不同海拔高度的系统取样,研究了长白山北坡植物群落α多样性及其沿海拔梯度的变化规律。结果表明,不同林层的乔木种,乔、灌、草各生活型类群,以及所有植物种的丰富度及多样性随海拔上升均表现出较明显的线性下降趋势;乔木种从海拔700m时的19种至林线时下降为1种;灌木和草本植物也分别炎20种和61种,至山顶时下降为2种和15种,乔木种和草本植物丰富度随海拔变化出现的几个峰值正是各植被带的分界,体现出过渡区物种丰富度较高的特点。     

辽宁老秃顶子北坡植物群落物种多样性及其与土壤特性的相关性分析

通过沿海拔梯度的系统样方调查,利用物种丰富度、α多样性和β多样性等指标,对辽宁老秃顶子北坡植物群落木本层和草本层物种多样性随海拔梯度的变化趋势进行了研究,并对植物群落物种多样性与土壤特性之间的相关关系进行了初步探索。结果表明:木本植物物种多样性随海拔梯度的升高呈波动式降低的趋势;草本植物物种多样性随海拔梯度的变化趋势为先降低后升高;群落类型间的过渡带是植物物种替换速率较高的地区;老秃顶子北坡土壤类型以棕色森林土和暗棕色森林土为主,土壤有机质含量较高;群落物种多样性与土壤特性之间存在着一定的负相关性。     

百花山植物群落物种多样性研究

基于百花山50个样方的调查资料，从不同类型群落的物种多样性及其与海拔的关系等方面对百花山植被进行了分析，并且用DCA排序和海拔高程排序对物种多样性在环境梯度上的分布格局进行了初步研究。结果表明：群落内不同生长型的物种丰富度指数在森林群落中大小顺序为草本层＞灌木层＞乔木层，灌丛群落主要表现为草本层﹥灌木层，只有荆条灌丛表现为灌木层＞草本层；Shannon-Wiener指数在山杨—华北落叶松群落中表现为灌木层＞草本层＞乔木层,其他森林群落为草本层＞灌木层＞乔木层，在灌丛群落中主要表现为草本层＞灌木层，只有荆条灌丛表现为灌木层＞草本层；均匀度指数在灌丛群落中表现为灌木层＞草本层，在辽东栎林和山杨—华北落叶松林中表现为灌木层＞乔木层＞草本层,而其他森林群落表现为乔木层＞灌木层＞草本层。物种多样性在DCA第一轴排序和海拔高程梯度上都表现出单峰曲线变化趋势，但拟和效果的显著程度不同：丰富度和均匀度指数在海拔高程上曲线的拟和效果优于DCA环境梯度排序效果；而多样性指数则相反。     

Distribution,species diversity and life-form spectra of plant communities along an altitudinal gradient in the northern slopes of Qilianshan Mountains,Gansu, China

We studied the distribution pattern, species diversity and life-formspectra of plant communities along an altitudinal gradient in the mid-sectionofthe northern slopes of Qilianshan Mountains by means of multivariate analyses.Two data sets (167 species × 75 plots, 10 environmental variables ×75 plots), originated from the fieldworks in 1998–1999, were subjected toTWINSPAN and DCCA, resulting in 8 major plant communities: 1)Asterothamnus centraliasiaticus–Halogetonarachnoideus desert grassland on azonal substrates from 1450 to 1600m and 2) zonal Reaumuria soogorica desertgrassland on gravels from 1470 to 1900 m; 3) Stipaprzewalskii–Stipa purpurea montane grassland from 2200 to 2900m; 4) Polygonum viviparum alpine grasslandfrom 2900 to 3700 m; 5) Caraganastenophylla–Ajaniafruticulosa dry-warm shrubland from 2350 to 2800 m; 6)Sabina przewalskii mid-wet warm forest from 2700 to 3300m; 7) Picea crassifolia cold coniferousforestfrom 2450 to 3200 m; 8) Caragana jubatawet-cold alpine shrubland from 3100 to 3700 m. Species diversityand species richness of both grasslands and forests peaked at the intermediateportion of the elevational gradient. Evenness might be strongly influenced byeither biotic or abiotic factors at a local scale, while seems quiteindependentof an elevational gradient at landscape scales. Beta-diversity decreased from1500 to 3700 m, indicating that species turnover declined withincreased elevation. Both richness of life-form and total species richness in agiven altitudinal belt (gamma-diversity) peaked at intermediate elevations,while relative species richness of different life-form varied differently alongthe altitudinal gradient.     

河北小五台山北坡植物物种多样性的垂直梯度变化

通过野外群落调查,分析了小五台山北坡植物物种多样性的垂直梯度变化。结果表明：(1)小五台山北坡的物种丰富度随海拔的升高逐渐减小,物种组成趋于简单,乔木树种渐少。d多样性指数变化较小,但呈现出随海拔升高先增大、后减小的趋势。(2)β多样性指数很好地反映了群落之问的变化。相异系数峰值出现在海拔1．400-1500m处灌丛向森林的过渡带和海拔2600—2700m处森林向亚高山草甸的过渡带。海拔1400-1500m处出现的Cody指数极大值反映了灌丛群落向森林群落的变化,而Cody指数在海拔2100—2200m的极大值反映了阔叶林和针叶林之间的过渡。(3)作为小五台山两种最为重要的阔叶树种,白桦(Betula platyphylla)和红桦(Betula albosinensis)沿海拔梯度出现明显的替代现象,随着海拔的升高,白桦逐渐为红桦所取代。     

长白山不同海拔树木生长对气候变化的响应差异

以长白落叶松和红松为例,探讨了长白山地区不同海拔树木生长对气候变化的响应。利用长白山北坡不同海拔4个长白落叶松样点和6个红松样点的树轮宽度资料建立差值年表,通过聚类分析、相关分析和响应分析等方法,研究树木生长特征及其气候响应。结果表明:两个树种年表的平均敏感度、树轮宽度指数的年际变率、信噪比等特征值较高,反映年表含有较强的环境信息。随海拔升高,长白落叶松年表特征值呈先下降后增加的趋势,红松年表特征值则呈先增加后下降的趋势。聚类分析将长白落叶松年表分成高、低海拔两类,红松年表分成高、中、低海拔三类。树木生长对气候响应存在海拔差异。高海拔长白落叶松生长受当年气温影响;低海拔长白落叶松生长对气候存在"滞后响应"。高海拔红松不仅受降水限制,且对气温有"滞后响应";中海拔红松不仅受气温限制,且对降水有"滞后响应";低海拔红松生长主要受气温限制。     

Alpha diversity of communities and their variety along altitude gradient on northern slope of Changbai Mountain]

From 700 to 2600 m on northern slope of Changbai Mountain, twenty plots were investigated with an interval of 100 m in altitude, and alpha diversity of communities and their variety along altitude gradient were studied. The results showed that in different successional layers of trees, or shrub and herb layers, richness and diversity decreased linearly with the increase of altitude. Tree species decreased from 19 species at 700 m to only 1 species at timberline. Shrub and herb species decreased from 20 and 61 species at 700 m to 2 and 15 species at 2600 m respectively. The peak values of richness of trees and herbs along altitude gradient were appeared just in the ecotones between different types of vegetation, and it reflected the characteristics of high species richness in ecotones.     

长白山北坡不同海拔红松径向生长-气候因子关系对气温突变的响应

树木径向生长受复杂环境的影响。为预测气候变化背景下未来红松(Pinus koraiensis)径向生长动态变化,在长白山北坡采集3个海拔梯度(745、1134、1280 m)红松树轮样芯,运用树木年轮学研究方法,分析不同海拔红松径向生长-气候因子关系对气温突变的响应差异。结果表明:(1)通过对采样点附近气象站气温数据的M-K检验发现,年均温在1987年发生显著突变;(2)低海拔红松径向生长主要受当年生长季6—7月降水的影响,中、高海拔红松径向生长主要受当年7月平均最低气温的影响;(3)气温突变以后,低海拔红松径向生长-气候因子关系较为稳定,中海拔红松径向生长对前一年11月降水量的响应关系发生显著改变,高海拔红松径向生长对当年5月降水量的响应关系发生显著改变。因此,气温突变背景下,低海拔红松树轮年表更适用于区域气候重建等研究。同时随着气温持续升高,低海拔红松径向生长可能呈现下降趋势,中、高海拔红松径向生长可能呈现先增加后下降的趋势。     

太白山南坡土壤种子库的物种组成与优势成分的垂直分布格局

本文通过野外植被调查和室内试验,采用物理方法从1220份土样中挑选种子,进行分类统计,研究了秦岭太白山南坡土壤种子库物种组成与优势成分的垂直格局。主要研究结果有：(1)从种子数量上看,在不同的海拔段,优势科不同;从物种数来看,海拔1600m和海拔2600m处的优势科数相对较多,有4个科;蔷薇科是种数最多的优势科。(2)桦木科的糙皮桦(Betula utilis)在16个海拔样地(海拔样地共有21个)中都是优势成分之一。糙皮桦和巴山冷杉(Abies fargesii)的种子储量在中等海拔呈现峰值;较高海拔处,糙皮桦作为优势成分之一所占的比例较大;而在低海拔则相对较小。(3)从种子库中种类组成上来看,草本种类占优势;从各样地土壤种子库的生活型组成并结合优势种类来看,乔木不仅在个体组成上占优势,大部分单优种类也是来自于乔木种类。灌木种类在土壤种子库中无论是种类组成,还是在个体组成上都没有表现出优势。本文为研究太白山南坡植物群落演替动态及其沿海拔梯度的变化提供了基础。     

长白山东坡不同海拔长白落叶松径向生长对气候变化的响应

为了解高山林线附近树木生长对气候变化的敏感性, 选取长白山东坡火山喷发后形成的过渡性植物群落长白落叶松(又称黄花落叶松) (Larix olgensis)林为研究对象, 并建立不同海拔高度长白落叶松的3个年轮宽度年表, 研究不同生境长白落叶松径向生长对气候变化的响应, 并利用冗余分析对不同海拔的年轮指数与气候因子的关系做进一步分析。主要结果如下: (1)高海拔年轮年表的统计特征更显著, 比低海拔径向生长对气候因子的响应更加敏感; (2)高海拔径向生长主要受上年生长季前期和生长季气温的限制, 尤其是上年6月和8月气温的限制作用, 低海拔径向生长主要与降水量有关, 受当年9月降水量和当年8月帕尔默干旱指数(PDSI)的共同影响; (3)林线内树木对气候响应的敏感性强于林线外, 林线外小生境的异质性及干扰事件频发可能掩盖了树木对气候因子的敏感性, 林线下方可能是检验林线处树木生长对气候响应平均状态的最佳位置; (4)不同海拔年轮年表与气候因子的冗余分析与响应函数分析的结果基本一致, 进一步证明了冗余分析可以有效地量化树轮指数与气候因子的关系。该研究为全球变暖背景下长白山东坡长白落叶松林的管理及该区域气候重建提供了基础数据。     

Response of radial growth to climate change for Larix olgensis along an altitudinal gradient on the eastern slope of Changbai Mountain,Northeast China

AimsTo further understand the sensitivity of tree growth to climate change and its variation with altitude, particularly the growth-climate relationship near the timberline, the radial growth of Larix olgensis in an oldgrowth forest along an altitudinal gradient on the eastern slope of Changbai Mountain was investigated. MethodsThe relationships between climate factors and tree-ring index were determined using bootstrapped response functions analysis with the software DENDROCLIM2002. Redundancy analysis, a multivariate “direct” gradient analysis, and its ordination axes were constrained to represent linear combinations with meteorological elements. The analysis was used to clarify the relationship between tree-ring width indexes at different elevations and climate factors during the period 1959-2009.Important findings indicated: (1) Tree ring chronologies from high altitudes were more superior than other samples in terms of growth-climate relationship, revealing that trees at high altitudes are more sensitive to climate variation than at low sites, (2) Tree growth was mainly affected by temperatures of from before and through growing season in previous year, especially in June and August. In comparison, tree growth in the low elevation was regulated by the combination of precipitation of August and Palmer drought severity index (PDSI) of September in current year, (3) Trees growing below timberline appeared to be more sensitive to climate warming; small extents of habitat heterogeneity or disturbance events beyond timberline may have masked the response, hence the optimal sites for examining growth trends as a function of climate variation are considered to be just below timberline, and (4) Redundancy analysis between the three chronologies and climate factors showed the same results as that of the correlation analysis and response function analysis, and this is in support of previous conclusion that redundancy analysis is also effective in quantifying the relationship between tree-ring indexes and climate factors.