数据点选择与参数估计方法对杉木人工林自疏边界线的影响

自疏边界线是指植物种群发生密度依赖死亡时种群最大收获量的上边界线。已有研究由于在拟合自疏边界线的过程中对数据点的选择和参数估计的方法存在诸多的差异,进而导致产生对自疏法则的争议。该研究采用26年生杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林的定位观测数据,对视觉法、死亡率法、等距区间法和相对密度法等4种数据点选择方法以及最小二乘法、降维分析法、分位数回归法和随机边界方程等4种参数拟合方法进行对比分析,以探寻客观选择自疏拟合数据和正确拟合方法的途径。比较4种不同的数据选择方法得出:视觉法具有较强的主观性;对于没有发生非密度依赖死亡的林分,死亡率法可以准确地确定林分自疏的起始点;等距区间法可以减少非密度依赖死亡的影响,得到的数据点能充分反映林分的自疏过程;相对密度法可以保证临界密度阈值以上的数据点拟合林分自疏边界线的有效性,并能排除非密度依赖死亡的影响。比较分析4种不同的拟合方法发现:最小二乘法和降维分析法拟合的林分自疏边界线均从实测数据"中心"穿过,与林分自疏边界线为林分收获量上边界线的涵义不相符合,无法真实反映林分的自疏进程;分位数回归和随机边界方程的拟合结果均与实测数据一致,能够较为准确地反映林分自疏的真实过程,但二者的统计推断要求都比较严格。分位数值的正确选取和残差足够小且趋于0,是分位数回归法和随机边界方程能否正确反映林分自疏动态的前提。     

Effects of positive interactions, size symmetry of competition and abiotic stress on self-thinning in simulated plant populations

Background and Aims

Competition drives self-thinning (density-dependent mortality) in crowded plant populations. Facilitative interactions have been shown to affect many processes in plant populations and communities, but their effects on self-thinning trajectories have not been investigated.

Methods

Using an individual-based ‘zone-of-influence’ model, we studied the potential effects of the size symmetry of competition, abiotic stress and facilitation on self-thinning trajectories in plant monocultures. In the model, abiotic stress reduced the growth of all individuals and facilitation ameliorated the effects of stress on interacting individuals.

Key Results

Abiotic stress made the log biomass – log density relationship during self-thinning steeper, but this effect was reduced by positive interactions among individuals. Size-asymmetric competition also influenced the self-thinning slope.

Conclusions

Although competition drives self-thinning, its course can be affected by abiotic stress, facilitation and competitive symmetry.     

植物群落密度调控研究进展

植物群落密度调控是生态学领域的研究热点。从Yoda提出-3/2自疏法则以来,围绕植物群落密度调控规律从自疏线可变性、环境因素对密度调控影响的规律等进行了大量研究。尤其是基于代谢生态学理论建立的WBE自疏规律提出后,密度调控规律的争论和研究更为活跃,其焦点主要是自疏线斜率是否存在相对恒定的α值和值的大小。根据国内外文献,综述了-3/2自疏法则、-4/3自疏法则、质量-密度的等速比例关系和环境对密度调控规律的影响等方面的研究,指出密度调控的机制以及胁迫条件下的密度调控及其应用是未来研究的趋势。     

-3/2方自疏法则的机理与普适性

根据植物构件性理论,对经验规律-3/2方自疏法则进行了理论推导,对-3/2方自疏法则以前不能解释的实验结果进行了理论分析,并以春小麦（Triticum aestiunm L.）为材料,设置了4个密度梯度的实验,定期测定个体形态及种群数量指标,证明了-3/2方自疏法法则对春小麦作物种群的适用性,同时,基于所测定的植株形态数据,结合数值的量纲变化特点对-3/2方自疏法则的普适性进行了理论解释。     

Density effect, self-thinning and size distribution in Pinus densiflora Sieb. et Zucc. stands

The competition-density (C-D) effect for given times and self-thinning over time in even-aged, natural, pure stands of Pinus densiflora Sieb. et Zucc. were analyzed with the reciprocal equation of the C-D effect in self-thinning stands, and the equation describing the time-trajectory of mean stem volume and stand density. The C-D effect and self-thinning were consistently well explained by the two equations. Differences in mean stem volume and in stand density among the stands tended to merge with increasing stand age. The self-thinning line with a slope of approximately –3/2 was reached by the higher density stand prior to the medium and lower density stands. The skewness of tree height distribution showed positive values, which means that the distribution is more or less L-shaped, and in addition the skewness decreased with increasing mean tree height, which indicates that smaller trees died as the stands grew. This trend is consistent with the asymmetric (one-sided) competition hypothesis that self-thinning is driven by competition for light. The tree height distribution was analyzed using the Weibull distribution. The location parameter h _min of the Weibull distribution increased with increasing stand age, and the scale parameter a tended to increase slightly with increasing stand age. The range of the shape parameter b of the Weibull distribution corresponded to that of the skewness.     

植物群落多样性与可入侵性关系研究进展

综述了植物群落的多样性和可入侵性关系的研究进展.对模型研究、观察性研究和实验性研究得出植物群落的多样性和可入侵性关系不同结论的原因进行了分析,并提出了该方面进一步研究的建议.模型研究的群落多样性形成机制单一、群落状态达到平衡、物种特征差异不明显等简化前提假设,削弱了其结论的可信性.观察性研究的尺度不同导致不同结论,在小尺度上的主要影响因素可能是群落内部的生物因素,但在较大尺度上很多外部因素共同影响多样性和可入侵性,会导致两者出现正相关.实验性研究通常是在小尺度下进行,排除了外部因素的干扰,但是在人工组建群落多样性梯度时,会出现取样效应、相同物种多样性的群落丰富度和密度不同等问题.未来研究应重点考虑的几个方面,即观察性研究与实验相结合,分析不同尺度上入侵的机理和过程;平衡实验设计,避免抽样效应等误来源;模型与实验设计相耦合.     

保护区分类和分级的动态管理

保护区是生物多样性就地保护的重要场所。一个地区乃至整个国家,保护区规划和管理得好,生物多样性的保护和持续利用就有必要的保障。保护教育和立法是提高保护区管理水平的两个关键因素,应给予足够重视。当前,在中国各种各样保护实体的出现和发展标志着人们生态意识的提高,及时地对它们进行类型和级别的划分,在统一协调的基础上发挥各仆管部门和有关组织的管理积极性,开展有效的动态管理,是保护区事业的一项迫切任务。本文从     

黄土丘陵区生物结皮群落组成与水分入渗的关系

黄土丘陵区坡面尺度生物结皮多是由藻、藓和地衣等以不同比例、不同方式组合的一个复杂群落结构,显著影响水分入渗,但目前混合生物结皮水分入渗与其群落结构之间的关系仍不清楚,妨碍了对坡面尺度生物结皮土壤渗透性的评估。本研究测定了藻结皮、藓结皮及藓结皮盖度分别为<15%、15%～30%、30%～45%、45%～60%、＞60% 5个不同藻藓比例的混合生物结皮的稳定入渗速率,采用主成分分析和通径分析揭示混合生物结皮水分稳定入渗速率的影响因素,明确混合生物结皮水分稳定入渗速率与群落结构之间的关系。结果表明: 藻结皮和藓结皮土壤饱和导水率分别为0.66和2.40 mm·min^-1。藓结皮盖度从<15%到>60%的混合生物结皮的稳定入渗速率为0.80～2.30 mm·min^-1。混合生物结皮水分稳定入渗速率主要与藓结皮盖度和藓结皮改善的土壤孔隙结构密切相关,相关系数分别为0.636(P=0.011)和0.835(P=0.000)。通过藻结皮和藓结皮土壤饱和导水率与盖度加权预测的混合生物结皮水分入渗量(y)与混合生物结皮实测水分入渗量(x)具有极显著相关关系(r=0.945),二者拟合的线性函数为y=0.85x(R²=0.98,P<0.05)。本研究明确了混合生物结皮水分入渗与单一组成生物结皮水分入渗之间的关系,为准确评估该区生物结皮水文过程提供了科学依据。     

白水江自然保护区植物物种多样性的垂直格局: 面积、气候、边界限制的解释

采用线性回归模型和方差分离方法,分析面积、气候、边界限制对白水江自然保护区植物物种垂直分布格局的相对作用和独立作用.结果表明:白水江自然保护区植物物种及不同类群的物种多样性随海拔的升高呈单峰分布格局,峰值分布偏向低海拔段.白水江自然保护区植物物种的垂直分布格局是由各种因素协同作用的结果.水分能量动态假设对白水江自然保护区植物物种多样性垂直格局的解释力最强,面积是影响物种多样性格局的第二重要因子.边界限制效应可作为对白水江自然保护区植物物种多样性垂直格局解释的补充机制.边界限制对不同种域的物种解释力存在较大差异,随着物种分布宽度的增加,边界限制的解释力逐渐增加.     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林植物功能性状变异与不同垂直层次个体生长的关联

建立植物功能性状与群落动态之间的关联是功能生态学的核心问题之一。本文基于鼎湖山1.44 ha塔吊样地的两次调查数据, 通过采集样地内所有4,142株个体的6种植物功能性状, 对比分析了个体水平植物功能性状和物种水平功能性状均值对不同垂直层次(灌木层、亚冠层和林冠层)个体生长的影响差异。首先, 分析了不同垂直层次下各植物功能性状的变化趋势; 其次, 计算了不同垂直层次下各植物功能性状的种内和种间变异水平; 最后, 运用结构方程模型探讨了植物功能性状、光竞争以及地下竞争对不同垂直层次树木生长的影响。结果表明: (1)不同垂直层次下的植物功能性状表现出明显的分异, 由灌木层至林冠层, 叶面积、比叶面积和能量供求关系指数显著降低, 而叶片厚度和叶片干物质含量显著升高; (2)不同垂直层次下植物功能性状的种间变异均大于种内变异, 且林冠层的种内功能性状变异均大于灌木层和亚冠层; (3)基于个体水平植物功能性状的结构方程模型较物种水平功能性状均值对生长具有更高的解释程度, 且个体水平植物功能性状的引入更有利于提高对灌木层个体生长的预测能力; (4)光竞争和地下竞争主要通过影响功能性状间接影响植物生长。由灌木层至林冠层, 同种间的相互作用逐渐减弱, 异种间的相互作用逐渐增强。综上, 将个体水平植物功能性状纳入分析有助于更好地理解群落的结构和动态。     

南水北调中线工程途经区生态服务价值的时空变化

南水北调中线工程是我国迄今为止最重要的跨流域调水工程,为沿线二十四个大中城市提供了紧缺的生产和生活用水。但是,迄今为止人们对调水影响下南水北调中线工程途径区生态服务价值的动态变化过程所知甚少,阻碍了人们对该工程生态效益的科学评估与沿线土地资源的合理利用。南水北调中线工程建成前后的生态服务价值变化研究有助于沿线土地的合理规划和科学利用。为此,首先基于改进的当量因子法分析了2000、2005、2010、2015、2018年研究区生态服务的静态价值时空变化,然后利用优先指数重构了研究区生态服务的动态价值并探讨了其时空演变的特征。结果表明：① 2000—2018年,研究区生态服务的总价值先减后增,2018年达到峰值。研究区生态服务价值的增长在一定程度上归因于南水北调中线工程的影响。② 研究区水文调节功能价值占总价值的比例最高,约占30%,养分循环功能的价值占比最低,约为1%;各年份林地、草地、耕地和水体均为研究区生态服务总价值的主要构成部分。③ 2000—2018年,研究区生态服务价值空间分布存在明显差异,自西部向东部递减,调水后北京市和天津市的高值区增加。④ 研究区生态服务的动态总价值（1.38×10¹²元）只有静态总价值（2.58×10¹²元）的一半,主要是由于动态与静态生态服务的价值系数差别较大。因此,应重视土地利用类型变化和薄弱生态服务功能对生态服务总价值的影响,优化土地利用结构,对南水北调中线工程沿线周边开展针对性保护,以稳步提升整个区域生态服务的总价值。     

三峡库区消落带外来植物入侵与景观基质组成结构的关联性

外来物种入侵过程不仅受入侵地生境的影响,也受到周边景观基质的影响.厘清景观基质对外来入侵物种的影响,对于外来物种的入侵管控具有重要意义.本研究针对长江三峡库区消落带植物群落开展调查,评估三峡库区消落带外来植物入侵现状;在岸线以上(含消落带)2000 m范围内划分出10个景观格局尺度,采用14个指标分析景观基质组成结构;...     

Divergence between Drosophila santomea and allopatric or sympatric populations of D. yakuba using paralogous amylase genes and migration scenarios along the Cameroon volcanic line

We have used two paralogous genes (Amyrel and Amy) of the amylase multigene family to reconstruct the phylogeny of the nine Drosophila melanogaster subgroup sister species, including D. santomea, the newly discovered endemic from São Tomé island. The evolutionary divergence of these genes is of special interest as it is suspected to result from physiological evolution via gene duplication. This paper describes the relationship between the geographical origin of the various strains and the patterns of mating and phylogeny, focusing on the evolution of D. santomea and its relationship to other species and their niches. The Amyrel and Amy data indicate that, contrary to expectations, the sympatric insular D. yakuba population is less closely related to D. santomea than allopatric mainland ones, suggesting that the extant insular D. yakuba population on São Tomé results from a recent secondary colonization. Data for sympatric and allopatric D. yakuba suggest that D. santomea arose from a mainland D. yakuba parental stock when montane habitats of the Cameroon volcanic line extended to lower altitudes during colder and less humid periods. Despite their different modes of evolution and different functions, the Amyrel and Amy genes provide remarkably consistent topologies and hence reflect the same history, that of the species.     

晋西黄土区土壤水分动态变化与植被群落关系研究

土壤水分是晋西黄土区植被群落生长与恢复的主要限制因素,为定量探讨该区域不同植被群落土壤水分变化规律,选择山西吉县蔡家川流域3种典型植被群落（油松人工林、刺槐人工林、天然次生林）为研究对象,研究土壤水分时空变化特征,以及土壤水分与降雨、气温和土壤养分的变化关系。结果表明：（1）近10年,研究区降雨分布极不均匀,表现为降雨前期不足,集中在中后期;近10年植被群落生长季,天然次生林土壤水分最大,刺槐林最小,且两者存在显著差异,但均与油松林地差异不显著;（2）研究区3种植被群落0~60 cm土层中根系分布存在差异。其中,同种植被群落不同土层间根系分布均存在显著差异;不同植被群落中,天然次生林与油松、刺槐林的根系分布在20~60 cm土层存在显著差异;（3）研究区植被群落土壤水分具有明显分层现象,即0~40 cm土层土壤水分变化较大,而40~100 cm土层波动较小,基本维持在10%~15%;表土层（0~40 cm）土壤水分变化与植被根系分布有关,且植被根系分布与土壤水分呈显著负相关;（4）通过对土壤水分与降雨、气温、有机碳、全氮、全磷、全钾等因素进行分析,发现土壤水分与降雨呈显著正相关,油松林地相关系数最高;气温只与次生林的土壤水分呈显著正相关;土壤水分与有机碳、全氮、全磷、全钾存在正相关,其中与全磷相关度最高。     

小麦玉米不同幅宽套作对种群生态关系和作物产量的影响

小麦玉米不同幅宽套作对种群生态关系和作物产量的影响李萍萍陈欣（南京农业大学农学系,２１００１４）ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＤｉｆｅｒｅｎｔＢｅｄＷｉｄｔｈｏｎｔｈｅＩｎｔｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｎｄＹｉｅｌｄｉｎＲｅｌａｙＣｒｏｐｐ...     

植被气候关系与我国的植被分区(英文)

气候制约着植被的地理分布 ,植被是区域气候特征的反映和指示 ,两者之间存在密不可分的联系。揭示植被与气候之间的关系是正确认识植被分布的前提 ,是进行植被区划的理论基础。植被区划是植被研究的归纳和总结 ,是其他自然地理区划和农林业区划的基础。本文在简要回顾中国植被气候关系及植被分区的研究历史的基础上 ,对我国以往的主要植被分区原则、依据和方案进行了评述 ,对有争议的主要植被界线进行了讨论。我们认为 ,在当今我国大部分地区的原生植被已遭到破坏的现实情况下 ,根据原生植被及其衍生植被类型的分布 ,确定其分布与限制性气候因子的关系 ,以此来进行植被带 (区 )的划分 ,不仅反映植被气候间密不可分的关系 ,在实践上也便于操作。尽管在一些植被带的命名、具体界线的划定上有分歧 ,但最近的中国植被分区方案大都认为我国基本的植被区有 8至 9个 ,即针叶林、针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林以及雨林季雨林、草原、荒漠以及高寒植被。通过分析主要植被带附近的植被、气候等特征 ,本文认为 ,1)秦岭淮河线是一条重要的水分气候带 ,而不是温度带 ,不是亚热带植被的北界 ;2 )我国亚热带植被的北界基本上沿长江北岸 ,从杭州湾经太湖、安徽宣城、铜陵经大别山南坡到武汉     

植被气候关系与我国的植被分区

气候制约着植被的地理分布,植被是区域气候特征的反映和指示,两者之间存在密不可分的联系.揭示植被与气候之间的关系是正确认识植被分布的前提,是进行植被区划的理论基础.植被区划是植被研究的归纳和总结,是其他自然地理区划和农林业区划的基础.本文在简要回顾中国植被气候关系及植被分区的研究历史的基础上,对我国以往的主要植被分区原则、依据和方案进行了评述,对有争议的主要植被界线进行了讨论.我们认为,在当今我国大部分地区的原生植被已遭到破坏的现实情况下,根据原生植被及其衍生植被类型的分布,确定其分布与限制性气候因子的关系,以此来进行植被带(区)的划分,不仅反映植被气候间密不可分的关系,在实践上也便于操作.尽管在一些植被带的命名、具体界线的划定上有分歧,但最近的中国植被分区方案大都认为我国基本的植被区有8至9个,即针叶林、针阔叶混交林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林以及雨林季雨林、草原、荒漠以及高寒植被.通过分析主要植被带附近的植被、气候等特征,本文认为,1)秦岭淮河线是一条重要的水分气候带,而不是温度带,不是亚热带植被的北界;2)我国亚热带植被的北界基本上沿长江北岸,从杭州湾经太湖、安徽宣城、铜陵经大别山南坡到武汉往西,与WI值130-140 ℃·月一致;3)我国热带区域的面积极小,仅分布在海南岛的东南部和台湾南端及其以南地区; 4) 我国东部地区暖温带的水热条件南北差异甚大,建议以秦岭淮河为界,将暖温带划分为两个植被带,即落叶阔叶疏林带和落叶常绿阔叶混交林带;华北地区的地带性植被为落叶阔叶疏林.最后,本文还强调了对应于气候变化进行动态植被分区的重要性.     

黄土旱塬区土壤水分状况与作物生长、降水的关系

土壤水分研究是统筹农业生产和生态环境建设的关键环节.本研究结合4年田间定位试验,通过对黄土高原南部长武旱塬冬小麦和春玉米2012—2015年土壤水分状况的研究,分析农田土壤干层形成情况、土壤水分对作物生长的影响、降水对土壤水库的影响以及作物对土壤水分状况的影响.结果表明: 降水年型是冬小麦地土壤干层形成的主导因素,年内降水分布不均是春玉米地土壤干层形成的主导因素.长武旱塬区冬小麦和春玉米一年一季的种植制度不会导致永久性干层的产生;相较于春玉米,冬小麦根系生长习性更符合黄土旱塬区土壤水分循环特征,黄土旱塬区土壤水分有效性可保证作物产量稳定;降水作用下,冬小麦土壤水库充、放水过程呈现收获期、休闲期和苗期连续充水、缓慢消耗期和大量消耗期连续失水相互交替的特点.0～300和300～600 cm土层土壤水库不一致性现象明显,以最大根深作为野外监测试验中土壤含水量的取样深度时,由于深层土壤水库负反馈作用,不同降水年型下,休闲期和苗期的蒸散均会被高估,缓慢消耗期和大量消耗期的蒸散均会被低估.冬小麦田间过渡层存在的范围为140～360 cm;作物生长的时间跨度影响土壤水库效应的发挥,土壤水库对冬小麦供水表现为年际间的调节作用,土壤水库对春玉米供水表现为季节间的调节作用.     

Relationship between parathyroid hormone and adenosine 3′,5′-monophosphate metabolism in the kidney of vitamin D-deficient rats

The effect of vitamin D administration on cyclic AMP metabolism in the kidney was examined in rats fed a vitamin D-deficient, low Ca diet. The renal cyclic AMP level in vitamin D-deficient rats was higher than that in normal rats fed a laboratory chow, and in significantly decreased after thyroparathyroidectomy. Parathyroid hormone administered in vitro and in vivo did not cause as great a cyclic AMP response in vitamin D-deficient rats as that seen in the normal rats. The response to calcitonin, however, was not blunted in vitamin D-deficient animals. The blunted cyclic AMP accumulation in the kidney seemed to be related to formation, rather than degradation, of the nucleotide. The rats fed the low Ca diet were still hypocalcemic even after supplementation of the diet with a daily dose of either 0.625 μg of vitamin D-3 for 3 weeks or 2.5 μg of vitamin D-3 for the last 3 days. Vitamin D supplementation did not influence either the basal level or parathyroid hormone-stimulated increase of cyclic AMP in the kidney. On the contrary, when animals maintained on the vitamin D-deficient, low Ca diet were switched to the vitamin D-deficient, high Ca diet containing lactose for several days, they recovered normocalcemia and a normal response. These results suggest that the blunted cyclic AMP response to parathyroid hormone in vitamin D deficiency is due to hypocalcemia or associated secondary hyperparathyroidism and not due to deficiency of vitamin D action.