天目山常绿阔叶林优势种群及其空间分布格局

常绿阔叶林是浙江省天目山国家级自然保护区重点保护植被类型,研究常绿阔叶林优势种群及其空间分布格局,可正确认识优势种群在常绿阔叶林中的地位和作用,为常绿阔叶林的保护和恢复重建提供理论依据。在天目山国家级自然保护区内,选择典型常绿阔叶林设置样地,样地大小100 m×100 m。用全站仪测定每株树木坐标。用优势度分析法确定群落优势种。采用Ripley'sK(d)函数分析优势种群空间分布格局和种间关联关系。结果表明,常绿阔叶林的优势树种数随大小级的增大而增加,但优势树种的聚集程度却降低。常绿灌木连蕊茶(Camellia fraterna)在幼苗、幼树中占绝对优势。在中树和大树中,以细叶青冈(Cyclobalanopsis gracilis)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)和短尾柯(Lithocarpus brevicaudatus)为主,形成多优势种结构特征。连蕊茶、细叶青冈和青冈具有较稳定的显著聚集分布特征。豹皮樟(Litsea coreana var. sinensis)和短尾柯的分布格局波动较大。从整体上看,5个优势种群的分布格局都呈显著聚集分布特征。连蕊茶与细叶青冈、短尾柯、豹皮樟,以及细叶青冈与短尾柯、青冈与豹皮樟都有较强的物种空间依赖性。青冈和短尾柯相互独立生长,有显著负关联性。同科、属的细叶青冈和青冈也表现出显著负关联性。研究认为,种间关联关系具有传递性,可以从已知3个种的两对种间关联关系推出第三对种间关联关系。已知种间关联关系越显著,且尺度范围越宽,那么种间关联关系传递的稳定性也越高。结果认为,常绿阔叶树种是天目山国家级自然保护区常绿阔叶林群落的优势种,优势种均呈显著聚集分布,多数优势种间有较强的种间关联性。     

连续性空间分布型模型与应用研究

本文对Pearson-Ⅲ分布与指数分布的空间分布型特征进行了探讨,发现它们的精确性高于经典的频次分布。导出Pearson-Ⅲ分布与指数分布的空间分布型判定指标和抽样量公式,并对赤霉病菌源的分布型和抽样量进行分析,最后指出连续性空间分布型模型的优越性。     

天山云杉种群空间格局与动态

天山云杉(Picea schrenkiana)林是天山林区的重要针叶林。研究调查了两块分别代表天山云杉不同演替阶段的标准地,应用Ripley’s K系数法研究了天山云杉种群空间格局与动态。结果表明：天山云杉是聚集型种群,天山云杉活立木、枯死木、天山桦(Betula tianschanica Rupr．)和天山柳(Salix tianschanica Rgl．)的空间格局均为聚集型;天山云杉枯死木的聚集强度大于天山云杉活立木的聚集强度;天山桦和天山柳的聚集强度大于天山云杉枯死木的聚集强度;天山桦和天山柳的空间格局随种群所处的演替阶段不同而不同,增长型种群在所有尺度上其空间格局都为聚集型,在大于70m尺度上表现为均匀格局,而天山云杉成熟林中的天山桦和天山柳只在小尺度(0～40m)上表现为聚集。随着天山云杉的生长,其聚集强度逐渐减小,聚集半径不断增大。从50a以下天山云杉到50～100a的天山云杉其聚集强度急速减小,这有利于天山云杉幼树获得足够的资源,是天山云杉幼树的一种生存策略或适应机制。150a以上天山云杉的聚集强度增加,这是由于天山云杉生长到150a左右时开始出现成熟后死亡,形成林窗有利于天山云杉林的更新。研究还对Ripley’s K系数法和频次检验法进行了比较,Ripley’s K系数法能够分析各种尺度下的种群空间格局,且不受样方大小的影响,结果清楚、直观。     

天山云杉天然林不同林层的空间格局和空间关联性

天山云杉(Picea Schrenkiana)林是天山林区的重要针叶林。研究调查了分别代表天山云杉增长型种群和成熟型种群的两块标准地,应用Ripley's K系数法研究了天山云杉更新层、低林层、中林层和高林层的空间格局和不同林层的空间关联性,并应用Moran's I系数法研究了不同林层的林木高度的空间自相关性。结果表明:所有林层的天山云杉活立木都是显著聚集的,只是发生聚集格局的强度和聚集尺度不同。更新层天山云杉具有最大的聚集强度,从更新层到低林层,聚集强度急速降低。两块标准地中天山桦(Betula tianschanica Rupr.)、天山柳(Salix tianschanica Rgl.)和天山云杉活立木的空间关联性的表现不同。研究结果表明:增长型种群中天山桦、天山柳在所有尺度上都抑制天山云杉的生长;而成熟型种群中天山桦、天山柳在1-10 m尺度内对天山云杉种群的生长没有影响,10-40 m表现出正相关,40 m以上没有表现出明显的关联性;同时天山桦、天山柳基本上在所有尺度都抑制天山云杉的更新。在更新层和低林层间表现出正相关;而更新层和枯死木之间的空间关联性为正相关。     

香格里拉普达措国家公园长苞冷杉种群空间分布格局及关联性

植物种群不同发育阶段的空间分布格局及关联性能够反映植物种群的现状和发展趋势,并揭示其背后潜在的生态过程.本研究以云南省香格里拉普达措国家公园亚高山寒温性针叶林1 hm2永久固定监测样地内的优势种长苞冷杉(Abies georgei)为对象,分析其种群径级结构,并采用Ripley L函数探究其不同发育阶段空间分布格局及相...     

不同尺度下城市景观综合指数的空间变异特征研究

在GIS与RS技术支持下,采用5 m分辨率的SPOT遥感图像数据,从城市土地利用角度,利用半变异函数对不同尺度的景观多样性、聚集度与分维数的空间变异进行了定量分析.结果表明,不同尺度下3种指数的空间变异具有相似特征,各个尺度上都具有空间依赖性,尺度越小,空间依赖性越大,空间变异的细节更显著,空间自相关性对总体变异的贡献逐渐增加,但尺度过小,有时会破坏景观内部结构.不同指数的半变异函数模型在相同尺度上差异显著,说明不同景观指数在不同尺度下的半变异函数模型不具可比性.就研究上海市内部土地利用结构而言,1 km的幅度是较合适的空间尺度.景观指数空间变异特征是尺度的函数,尺度对景观格局的影响不能忽视.景观综合指数对尺度响应的生态过程揭示了上海城市空间结构的规律性:在小尺度上的复杂无规律性,中尺度上的多中心性和大尺度上的圈层结构性,但各个尺度是相互依赖的,没有绝对界限.     

基于Voronoi图的林分空间模型及分布格局研究

以南洞庭湖龙虎山次生林为研究对象,建立林分Voronoi图模型,通过该模型表示林分空间结构特征,提取林木空间量化信息。在此基础上,引入变异系数量化Voronoi多边形面积的变化率,将林木空间格局分析转化为计算Voronoi图变异系数,并将计算结果与角尺度作相关性比较。结果表明:林分Voronoi图模型能准确表达林木邻接关系、相邻木距离及角度、空间密度等重要空间信息;大尺度取样时(76m以上),变异系数趋于稳定,林分整体空间格局呈接近随机分布的轻度聚集;Voronoi图变异系数和角尺度存在显著的正相关关系,进一步说明本研究格局分析方法的可行性和有效性;受多种因素影响,乔木层主要树种在不同发育阶段的空间格局表现出强烈的时间和空间动态特性,且小径木多为聚集分布,大径木呈轻度聚集或随机分布。基于Voronoi图的林分空间模型及格局分析方法,从空间上表征林木的生长繁育特性、种内种间关系、资源及环境分布特征,为计算几何方法应用于林分空间经营提供了新的思路。     

山西灵空山刺五加种群空间分布格局及种间空间关联性

以山西灵空山自然保护区刺五加(Acanthopanax senticosus(Rupr.Maxim.)Harms)种群为对象,采用空间点格局方法中的Ripley’s K函数,对刺五加种群不同龄级的空间分布格局及其与主要灌木物种间的空间关联性进行研究,并对种群空间分布格局进行可视化解析。结果显示,刺五加种群中幼年个体数量多,径级结构呈金字塔型,为增长型种群,能够实现持续更新;刺五加种群的径级Ⅰ在小尺度上呈聚集分布,随着尺度增大出现随机分布;径级Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ在全尺度上呈聚集分布,径级Ⅴ、Ⅵ在小尺度上为聚集分布,随着龄级和空间尺度的增大,刺五加种群聚集强度渐弱,呈现随机分布;刺五加种内关联在全尺度上呈正相关,但与群落中主要灌木在小尺度上呈不相关或负相关,在大尺度上呈负相关。研究表明刺五加的生长条件较为适宜,并可以通过相互之间的庇护作用,减弱种内竞争,但与其他树种间存在强烈竞争,生存现状较差,在群落中处于劣势。     

翅果油树群落主要物种空间分布格局及其关联性

以山西省翅果油树自然保护区翅果油树(Elaeagnus mollis)种群为研究对象,采用点格局分析中的O-ring统计方法,利用Programita软件对翅果油树群落中主要物种翅果油树、荆条(Vitex negundo var.heterophylla)和黄刺玫(Rosa xanthina)种群的分布格局及其相互关系进行了分析。结果表明:(1)各种群在相对小的尺度上聚集分布特征明显,随尺度增加各种群主要表现出随机分布特征;(2)各树种间的空间关联性主要表现在小尺度范围,随尺度加大空间关联性逐渐不明显;(3)翅果油树种群径级I、II和III在较小尺度时存在明显的聚集分布,径级IV、V和VI在所有尺度上均呈现随机分布;(4)翅果油树种群径级I和II与径级IV、V和VI存在正关联,同时径级I与VI,径级II与V在一定尺度上表现出空间负关联,相邻径级在空间分布上相关性不显著。     

川滇高山栎种群不同海拔空间格局的尺度效应及个体间空间关联

川滇高山栎灌丛(Quercus aquifolioides)是我国西南高山典型的植被类型,研究其空间格局对于研究种群的生态学过程有重要意义。为了弄清川滇高山栎种群空间格局及其个体间空间关联对海拔,尺度和大小级等因素的响应情况,研究中应用点格局分析的方法,在巴郎山沿高山栎分布海拔范围设置4个海拔梯度,并根据体积大小将高山栎分为4个大小级等级,比较不同海拔、不同尺度、不同大小级间的高山栎种群空间格局及个体间空间关联。结果表明,川滇高山栎种群空间格局及其个体间关联与空间尺度、植株形体大小和海拔梯度密切相关:在小尺度上,种群趋向于聚集分布,个体间有较强的空间关联,随着空间尺度的增大,种群逐渐趋于随机分布,个体间空间关联减弱,区域无关联;个体间形体差异越小,个体间正关联就越强,个体间形体差异越大,正关联就越弱,负关联就越强;海拔因子对聚集分布的聚集规模和个体间关联的关联程度有较大影响。     

Ripley''s K(d)函数分析种群空间分布格局的边缘校正

Ripley’sK(d)函数是分析种群空间分布格局最常用的方法,边缘校正是此方法的关键问题。传统的边缘校正包括3种情形：(i)圆完全包含在样地内;(ii)圆与样地的一条边相交;(iii)圆与样地的两条边相交,并有2个或3个交点。实际上,还存在第(iv)种情形,即圆与样地两条边相交有4个交点的情形。本文从数学上证明,传统边缘校正中,当边缘校正属于第(iv)种情形时,仍按第(iii)种情形进行校正,必然导致权重估计偏大,L(d)值偏高,从而影响结果分析。采用我国东北长白山天然云冷杉林样地资料验证了此结论。结果表明,天然云冷杉林中,3个优势种群林木分布格局特点是：鱼鳞云杉和臭冷杉的分布格局曲线非常相近,而与椴木的差异较大。原因是鱼鳞云杉和臭冷杉具有相似的生态学特性。椴木在小尺度显著聚集,因为椴木常在林隙更新。相比较而言,建群种云冷杉分布的均匀程度要比椴木高。     

梭梭种群不同发育阶段的空间格局与关联性分析

运用点格局法中的Ripley'sK(r)函数的变形L(r)函数和g(r)函数,对古尔班通古特沙漠不同生境下不同发育阶段梭梭种群的空间格局及关联性进行了研究。结果表明:L(r)函数显示梭梭种群格局倾向于聚集分布,且集中分布在0-25m尺度范围内,而g(r)函数分析在小于3m的尺度上呈聚集分布,大于3m的尺度后波动较小,最大聚集尺度表现在0-10m范围内;梭梭在不同发育阶段过程中,L(r)和g(r)函数都显示由幼苗、幼树的聚集分布变为成年树的随机分布,甚至在某些尺度上变为均匀分布,同时幼苗幼树向成年树过渡过程中,梭梭的聚集强度呈逐渐减弱趋势。在关联性分析中,L(r)函数分析中正关联维持的尺度范围较g(r)函数大。L(r)函数分析幼苗与幼树、成年树在0-15m尺度内呈现正关联,g(r)函数在0-5m范围内表现为正关联,而幼树与成年树在0-10m尺度内多呈负关联,且两个大小级的形体大小差异越大,它们的正关联关系越弱,甚至表现为负关联或无关联。幼苗幼树的聚集分布和正关联是梭梭种子的传播和密度制约的一个平衡,对梭梭种群的生存和发展是有利的。另外,梭梭种群分布格局的强度在不同地形也存在差异,奎屯平地比五家渠的聚集强度和关联性大,缓坡差异较小,这说明地形对各种资源的再分配间接地影响了梭梭的格局。总体上看,同时应用L(r)和g(r)函数进行梭梭空间格局与关联性分析时结果不尽相同。L(r)函数的最大值可以反映典型的聚集尺度,而g(r)函数中出现的第1个最大值可以表示植株间典型距离。在小尺度下两种函数分析所得空间格局是一致的,而在大尺度上有较大差异。g(r)函数在小尺度范围内的分析结果更接近实际情况,有利于揭示出梭梭空间格局与生态过程有联系的"关键尺度",说明梭梭为了适应恶劣环境往往表现为聚集分布,这种聚集生长现象有利于个体的生存与繁衍。因此,联合使用L(r)函数和g(r)函数更有利于揭示植物个体间的关系。     

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。     

应用空间点模式方法研究大兴安岭雷击火空间分布格局

林火空间分布格局的研究对于林火发生预测以及理解林火在森林景观变化过程中的作用具有重要的意义.运用空间点模式方法对大兴安岭地区1988～2005年间雷击火发生情况进行了统计分析进而确定雷击火空间分布情况,研究结果表明大兴安岭地区雷击火成聚集分布,并存在雷击火热点地区,其核心区地理坐标分别为123°06′E,52°20′N;123°41′E,51°34′N;124°08′E,50°48′N.     

Vessel diameter is related to amount and spatial arrangement of axial parenchyma in woody angiosperms

Parenchyma represents a critically important living tissue in the sapwood of the secondary xylem of woody angiosperms. Considering various interactions between parenchyma and water transporting vessels, we hypothesize a structure–function relationship between both cell types. Through a generalized additive mixed model approach based on 2,332 woody angiosperm species derived from the literature, we explored the relationship between the proportion and spatial distribution of ray and axial parenchyma and vessel size, while controlling for maximum plant height and a range of climatic factors. When factoring in maximum plant height, we found that with increasing mean annual temperatures, mean vessel diameter showed a positive correlation with axial parenchyma proportion and arrangement, but not for ray parenchyma. Species with a high axial parenchyma tissue fraction tend to have wide vessels, with most of the parenchyma packed around vessels, whereas species with small diameter vessels show a reduced amount of axial parenchyma that is not directly connected to vessels. This finding provides evidence for independent functions of axial parenchyma and ray parenchyma in large vesselled species and further supports a strong role for axial parenchyma in long‐distance xylem water transport.     

林分空间格局的研究方法

森林群落中的植物种群以其特有的生态学和形态学属性,在与环境因子的相互作用下,成为森林生态系统中基本结构与功能单元.研究森林群落的种群空间格局及其动态可以为森林群落演替趋势、森林生态系统可持续经营提供基础理论.格局分析的数量指标还可以为生物多样性保护、森林可持续经营评价等提供可靠依据.但采用何种方法进行种群分布格局的分析研究是一个争论性的问题.本文介绍了林分空间格局的分析方法,根据取样的不同分为样方法和距离法.而它们都有各自的优缺点,而本文认为空间点格局方法是一种研究空间格局的比较好的方法.     

Spatial distribution characteristics of stomata at the areole level in Michelia cavaleriei var. platypetala (Magnoliaceae)

Background and AimsIn hierarchically reticulate venation patterns, smaller orders of veins form areoles in which stomata are located. This study aimed to quantify the spatial relationship among stomata at the areole level.MethodsFor each of 12 leaves of M. cavaleriei var. platypetala, we assumed that stomatal characteristics were symmetrical on either side of the midrib, and divided the leaf surface on one side of the midrib into six layers equidistantly spaced along the apical–basal axis. We then further divided each layer into three positions equidistantly spaced from midrib to leaf margin, resulting in a total of 18 sampling locations. In addition, for 60 leaves, we sampled three positions from midrib to margin within only the widest layer of the leaf. Stomatal density and mean nearest neighbour distance (MNND) were calculated for each section. A replicated spatial point pattern approach quantified stomatal spatial relationships at different distances (0–300 μm).Key ResultsA tendency towards regular arrangement (inhibition as opposed to attraction or clustering) was observed between stomatal centres at distances <100 μm. Leaf layer (leaf length dimension) had no significant effect on local stomatal density, MNND or the spatial distribution characteristics of stomatal centres. In addition, we did not find greater inhibition at the centre of areoles, and in positions farther from the midrib.ConclusionsSpatial inhibition might be caused by the one-cell-spacing rule, resulting in more regular arrangement of stomata, and it was found to exist at distances up to ~100 μm. This work implies that leaf hydraulic architecture, consisting of both vascular and mesophyll properties, is sufficient to prevent important spatial variability in water supply at the areole level.