毛乌素沙化景观内斑块间的多种边界

1　引　　言时空异质性是自然系统的普遍特征 ,陆地景观镶嵌体由许多不同的具有内部相对同质性的斑块组成 .因此 ,当考虑整个景观时 ,相邻斑块之间的边界就成为一个不容忽视的景观组分[13 ] .长期以来 ,与边界有关的生态学问题在基础和应用生态学研究的不同领域中备受关注[5,9,10 ,15] .Ｗｉｅｎｓ等[16]提出一个研究景观生态系统空间斑块性的概念框架———边界动态 ,通过对景观镶嵌体中相邻斑块间的边界的研究 ,来揭示生态系统功能的空间结构 .为了增强对形成和维持生态学边界的各种过程的理解 ,首先应确定边界的空间位置[6] .因此许多确…     

边缘效应的空间尺度与测度

综述了边缘效应的空间尺度类型以及在不同尺度上的测度方法.基于大量的研究整合,认为边缘效应空间尺度的划分,可以根据空间尺度的不同以及边缘效应形成和维持因素,分为大中小3个尺度类型,即大尺度的生物群区交错带、中尺度的景观类型之间的生态交错带和小尺度的斑块(生态系统)之间的群落交错区.大尺度主要是以植被气候带为标志的生物群区间的边缘效应,这种地带性的交错区主要受大气环境条件的影响.中尺度类型主要包括城乡交错带、林草交错带、农牧交错带等类型,是不同生态系统要素的空间交接地带,在物质能量等相互流动的作用下变得更为复杂.小尺度水平上是指斑块之间的交错所形成的边缘效应,受小地形等微环境条件及生物非生物等因子的制约,研究主要集中在群落边缘、林窗边缘和林线交错带等方面.对边缘效应测度的定量化研究有助于更加深入理解边缘效应.在大尺度水平上,边缘效应测度的研究主要是应用数量生态学等方法,研究不同气候带之间界线的划分及其物种分布的梯度规律性.中尺度水平上应用景观生态学的3S技术等方法,侧重于研究交错带的动态变化趋势及位置宽度的判定.小尺度水平上通过对距离边缘的长度,各群落中种群的数量、结构、多样性等定量指标的测定来构建测度公式,从而对边缘效应的强度进行量化,并反映边缘对群落的正负效应.总体上看,主要集中于中小尺度上,未来应该强化大尺度边缘效应测度的研究.     

太白山红桦种群结构与空间分析

 为了揭示太白山红桦(Betula albo-sinensis)种群的维持机制, 结合径级结构、静态生命表和存活曲线, 对太白山红桦种群结构进行了研究; 并应用单变量、双变量K函数对不同径级立木与残干的空间格局、空间关联性进行了多尺度分析。研究显示, 太白山红桦种群在幼苗幼树阶段死亡率较高, 进入中龄期后死亡率有所降低, 随着年龄增长, 死亡率逐渐增加, 直至年龄极限。其存活曲线基本接近Deevey I型(曲线凸型)。其个体死亡方式主要为掘根和折干(由大雪所致), 能够为种群更新提供潜在空间。除海拔2 250 m立木整体格局呈集群分布外, 该地区红桦立木与残干在不同尺度下的整体格局均为随机分布。不同发育阶段的个体均呈集群分布, 表现为斑块状同龄群。在红桦更新所需的最适林窗大小尺度上, 红桦立木与残干的空间关联性为显著正相关。以上结果表明: 太白山红桦种群具有同龄集群生长的特性, 种群由时空上不连续的局部斑块同龄个体组成, 其更新有赖于以掘根及折干方式死亡个体所形成的林窗斑块, 这种以局部林窗斑块更新维持种群整体稳定的特性, 可能是其长期稳定存在的重要机制。     

哀牢山中山湿性常绿阔叶林林窗特征研究

本研究以哀牢山中山湿性常绿阔叶林为研究对象,分析了该植被群落林窗的大小结构及干扰形成等空间特征。研究表明,林窗大小取决于林窗形成方式和形成木的种类、大小。实际林窗面积远小于扩展林窗面积,前者的平均面积仅约为后者的33．2％。在数量上,实际林窗和扩展林窗的面积分布均呈以上小林窗为主的偏态分布。但在总的林窗面积比例上,大林窗的所占的面积比更大。实际林窗中,100—200m2的林窗所占面积比达66．4％。扩展林窗中,200—300m2和400—500m2大小的面积比分别为33．1％和20．6％。由于该地区冬季强劲的风力,林窗形成方式以根倒和折干,分虽占形成木总数的35％和28％。风力是哀牢山中山湿性常绿阔叶林林窗形成的主要外部驱动力。多数林窗由1—3株形成木造成的。林窗形成木的种类绝大多数为变色锥、木果柯和硬壳柯三种群范上层的优势树种。这三个树种约占林窗形成木的78％。因此,对于林窗发生这种中小尺度干扰事件,群落上层的成势树种起着决定性的影响作用。其它冠层水平的乔木(如亚冠层)的扰动也可以产生林窗,但所占比例很小。林窗形成木的径级呈明显的偏正态分布,且以21-40、41-60和61-80cm的径级最为普遍,分别占总数的31．6％、20．0％和18．3％。这种径级的偏正态分布于林窗面积偏态分布十分吻合,表明形成木的径级大小与所产生的林窗的面积大小呈正比。     

兴安落叶松(Larix gmelinii)林林窗分布规律的小波分析研究

采用小波分析的方法对黑龙江省大兴安岭兴安落叶松林的林窗分布进行分析,研究结果表明：兴安落叶松林样带内计算林窗分布百分率小波变换的最佳尺度为１０ｍ 。林窗分布的疏密变化尺度为２０ｍ 左右,在样地中２０×２０ｍ ２的小区域内具有较为稳定的分布特点。在样带中林窗分布呈斑块状,且斑块分布随样带的海拔的升高呈间断性分布。小波分析被证明是植被空间格局研究的简捷可靠的新方法。     

重庆中梁山不同石漠化生境中石生南亚毛灰藓斑块的空间分布格局

基于重庆市中梁山喀斯特(Karst)地区3种不同石漠化生境(潜在石漠化、轻度石漠化和中度石漠化)中0.75 hm2样地的数据,以石生南亚毛灰藓(Homomallium simlaense)的3种斑块(小斑块、中斑块和大斑块)为研究对象,运用点格局O-ring的单变量和双变量统计方法对斑块空间格局以及斑块间的关联性进行生态学特性与形成过程分析,取得以下结果。(1)南亚毛灰藓总斑块数量关系为轻度石漠化潜在石漠化中度石漠化;在3种石漠化生境中,各种类型的斑块均呈现出小斑块中斑块大斑块的数量变化。(2)小斑块和中斑块在小尺度上主要为聚集分布,其它尺度上为随机分布;大斑块在整个尺度上都呈随机分布。(3)中斑块与小斑块在3种生境中均在小尺度上有显著的关联性;大斑块与中斑块仅在潜在石漠化生境中的小尺度上有关联性,其它斑块间在不同生境与尺度上均无关联性。(4)环境因子中坡度和石缝数对斑块的分布起很大作用,但是相对湿度是影响分布的主要因子。(5)在相对湿度和郁闭度胁迫方面,小斑块和中斑块随环境胁迫增大而趋于聚集分布。研究结果表明,苔藓斑块大小及其分布式样在石漠化地区裸露岩石的生态恢复中具有重要指示意义。     

江西武夷山南方铁杉更新格局及代际关联性分析

为了探讨南方铁杉更新格局,以江西武夷山自然保护区南方铁杉个体空间分布的坐标点图为基础,利用Programita软件对各龄级个体进行空间分布格局与代际关联性分析。结果表明:(1)南方铁杉年龄结构基本呈"金字塔"型,属增长型种群;(2)南方铁杉幼(苗)树在小尺度上呈聚集分布,在大尺度上呈随机分布,而高龄级大树在各尺度上均呈随机分布;(3)幼(苗)树、小树与大树间在小尺度上表现出显著的空间负关联,而随着尺度和年龄的增长,代际关联性不明显。这些发现说明,南方铁杉完全能进行自然更新,但在种群发展过程中大树对小树(苗)生长具有明显的抑制作用,从而形成林下较难、林窗(或林缘)正常的更新格局。     

云南兰坪云南红豆杉种群年龄结构与空间分布格局分析

利用点格局分析法对滇西北兰坪县4个云南红豆杉(Taxus yunnanensis)种群的年龄结构、不同生长阶段空间分布格局及其关联性进行分析。结果表明:(1)林窗与人为干扰影响4个云南红豆杉种群的龄级结构,小林窗的种群呈稳定型;较大林窗的种群呈进展型;群落结构完整未出现林窗和有较大人为干扰的种群年龄结构均呈衰退型,幼苗、幼树与小树个体缺乏,种群存在一定程度的更新困难,林窗的大小是种群更新的重要因素。(2)人为干扰、自然生境与本身生物学特性影响4个种群空间分布格局,种群1整体及其不同生长阶段个体均呈聚集分布;种群2和种群4在小尺度呈聚集分布,而在大尺度上呈随机分布;种群3随着空间尺度增大分布格局表现为聚集→随机→聚集趋势。(3)种群2中幼苗、小树和中树在小尺度下表现为聚集分布,其他尺度下表现为随机分布;种群3的小树阶段聚集分布和随机分布皆有出现,中树与大树在不同尺度上表现为聚集分布;种群4聚集分布的强度随生长阶段的增加在减弱。(4)4个种群各发育阶段间皆呈或接近显著正相关,种内竞争弱,有利于种群维持。     

景观边界研究概况

景观边界指在特定时空尺度下 ,相对均质的景观之间所存在的异质景观[6 9] 。过去 ,生态学家的注意力往往集中在景观边界两侧的同质区域来研究生态系统的结构和过程 ,忽视生态系统间的异质区域 ,它们在地图上往往被忽视或缩成一条线。但是 ,景观边界是一个客观存在的空间实体 ,有自己特定的结构和功能。由于景观边界包含有不同类型和不同尺度上的均质景观和异质景观 ,因而它具有等级结构[13] ,同时景观边界都有长度和宽度 ,在此范围内 ,相邻景观单元的小斑块交叉出现 ,因此景观边界是相邻景观单元相互转化的发生区。从景观的演替过程可以看出…     

茂兰喀斯特森林林窗下木本植物多样性及其驱动力

喀斯特森林中的林窗多为中小尺度干扰形成的,是木本植物更新的重要场所,探索林窗下木本植物多样性维持及其驱动力对喀斯特退化森林更新及恢复有重要意义.本研究以茂兰国家级自然保护区内常绿落叶阔叶混交林林窗为对象,监测林窗特征,分析林窗下木本植物重要值、α多样性指数,明确林窗特征与植物多样性之间的关系,并分析生境因子对林窗下木本...     

太白红杉林斑块结构与群落特征

根据森林循环理论, 森林群落的动态是处于不同发育阶段的镶嵌系统。通过调查太白山亚高山针叶林带太白红杉 (Larix chinensis) 林的结构, 确定出4种斑块阶段 (林窗阶段、建立阶段、成熟阶段和衰退阶段), 研究了森林斑块动态变化和生物多样性变化规律, 并测定分析了不同斑块类型内光照和温度的日变化规律。结果表明:1) 群落内不同斑块类型的比例分别是:林窗阶段40.3%, 建立阶段34.0%, 成熟阶段17.2%, 退化阶段8.5%。2) 不同斑块类型内, 环境因子 (光照和温度等) 的日变化差异明显。其中, 在林窗阶段的光照强度和土壤表面温度要比其他3个阶段变化更大。3) 森林循环过程中, 不同高度和不同径级个体的密度存在着明显差异。4) 平均胸径、高度和平均基面积、个体平均体积和立地材积均随着森林的循环而增加。5) 森林循环过程中, 生物多样性的变化为波形的。运用自然干扰与斑块动态理论, 解释了太白红杉林循环过程中不同斑块之间生物多样性存在差异的可能原因。     

林窗干扰研究

林窗是森林生态系统中一种普遍存在的现象,无论是健康的系统还是已经受到过度干扰的系统,林窗作为森林生态系统发展的重要驱动力,影响着森林的物种组成、结构以及森林的演替方向。因此,林窗研究能够为受干扰森林生态系统的恢复提供理论指导,并为森林生态系统的管理提供科学依据。本文从总结有关林窗的基本理论入手,重点介绍了近年来对林窗概念、基本特征、林窗产生后的生境条件变化以及生物对林窗环境变化的响应等研究概况,并对目前林窗研究的手段以及热点问题进行了总结,以期为今后的相关研究提供参考。     

林窗尺度对侧柏人工林土壤微生物量和功能多样性的影响

微生物活性是影响土壤碳循环等地下生态系统过程的重要因素。以徐州市侧柏(Platycladus orientalis(L.)Franco)人工林为研究对象,以未受干扰的侧柏林为对照(CK),设置半径分别为4、8、12m的3种尺度近圆形林窗,从林窗边缘(D1)到距林缘4m(D2)及8m处林下(D3)水平梯度上分析土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)和代谢功能多样性的变化。结果表明:1)与CK相比,林窗样地土壤MBC总体降低,MBN含量显著下降(P0.05),MBC/MBN显著上升(P0.05)。在3种尺度林窗中,MBC在大林窗偏小,MBN在小林窗偏小;MBC/MBN总体上随林窗尺度增大而减小。2)与CK相比,大中林窗降低了土壤微生物代谢活性(AWCD),小林窗变化不大。从D1到D3点,小林窗的AWCD先降后升,中林窗呈上升趋势,大林窗则相反。而且林窗降低了土壤微生物对各类碳源的利用,主要利用聚合物类和氨基酸类碳源,中林窗样点对碳水化合物和氨基酸类小分子碳源的利用最低。3)林窗总体提高了土壤微生物功能多样性,其中多样性(H')、丰富度(S)和均匀度(E)3个指数在各点之间均无显著差异,小林窗和CK的优势度指数(D_s)显著大于(P0.05)大林窗。侧柏林人工林窗对土壤微生物量和功能多样性的影响有着明显的尺度和位置梯度效应,林窗有望促进侧柏林土壤碳固持和大分子物质降解,提高其应对全球气候变化的能力,综合而言,中尺度林窗对侧柏林生态功能的发挥较为有利。     

热带次生林森窗平均气温空间分布特征的初步分析

森林群落演替更新作为生态学研究的核心问题 ,一直是研究热点 ,而群落演替更新的重要生态动力乃是自然或人为的干扰。国内外关于大尺度干扰对不同森林类型演替更新已有较详细的研究 ;从 2 0世纪 80年代初开始 ,小尺度的林窗干扰开始受到广泛重视。由于林窗是群落演替的起始地 ,其大小和环境变化程度决定了林窗发展的方向和速度 ,并且林窗的更新状况直接影响到顶级森林的结构、种类组成和种群动态。对于世界范围内的各种森林类型的更新和演替均有重要作用 [17] ,而在热带雨林中的作用更加显著和重要[15] ,因此 ,国外学者十分重视林窗的研究。…     

黄河三角洲植被指数与地形要素的多尺度分析

结合地理信息系统和遥感技术, 研究了黄河三角洲植被指数NDVI与一系列地形要素间的尺度依赖关系, 从而检验在较大尺度上滨海生态系统植被分布格局是否存在水分再分配的调控作用。结果表明: 1)NDVI值在4种主要群落类型间差异显著, 这种显著差异是由滨海盐生植物的生境特点决定的; 2)地表高程在所有的10个粒度尺度上均与NDVI相关关系显著, 这种显著关系在小尺度上与地下水埋深有关, 而在大尺度上可能参与水分再分配过程; 3)在750 m粒度尺度附近存在水分再分配的调控作用, 在该尺度附近地形湿润度指数(TWI)和坡度与NDVI相关达到极显著, 而且其Moran’sI指数突然增大。黄河三角洲的植被地形关系表现为不同尺度上对土壤水分和盐分的调控, 在小尺度上地形因素通过土壤表面蒸发过程影响土壤水分与盐分, 而在大尺度上地形因素主要通过地表径流对土壤水分与盐分进行再分配。     

湖泊水体细菌多样性及其生态功能研究进展

维护湖泊生态系统健康发展是一个全球关注的热点问题.细菌不仅是湖泊系统食物网的重要组成部分,同时在控制和调节湖泊水质方面发挥着重要作用.本文对于细菌多样性的相关概念和评价方法、细菌群落在湖泊水体中的分布特征、形成机制及其生态功能等方面进行了综合论述和分析.目前,在湖泊水体中共发现21个典型的淡水细菌门类,其中变形菌门(Proteobacteria)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)是最主要的5个门类.Beijerinck和Baas-Becking的观点及Meta-群落假说,均表明湖泊水体细菌群落多样性和物种分布特征是“随机分布”和“环境决定”两种过程共同作用的结果.对湖泊细菌功能的研究,主要集中于细菌参与下的湖泊水体生产力和元素的生物地球化学循环过程.尽管经过十几年的不懈努力,人们对湖泊细菌群落多样性和功能的认识还十分有限,湖泊细菌生态学仍是一门年轻的科学,限制着人们对湖泊微生物群落的进一步认识.未来研究者们需要在以下4个方面重点开展工作:(1)综合细菌表型、基因型、系统发育史及生态特征的一致性来界定细菌“种”的概念;(2)在区域尺度上研究细菌在不同斑块间的扩散作用;(3)在微观尺度上研究细菌群落多样性及功能特征;(4)提出或验证湖泊细菌群落多样性的生态理论及假说,完善微生物生态学相关理论框架.     

大尺度森林碳循环过程模拟模型综述

森林生态系统碳循环是全球陆地生态系统碳循环的重要组成部分,而碳循环模型已经成为研究森林碳循环的必要手段。森林碳循环模型可以分为统计模型和过程模型,其中过程模型以其完整的理论框架、严谨的结构分析和清晰的过程机理,逐渐占据了主导地位。从地球化学过程模型、陆面物理过程模型和生物过程模型等3个方面综述区域尺度到全球尺度(本文称为大尺度)森林碳循环过程模型研究进展,论述了各类模型的主要特征、优缺点以及应用现状,探讨了森林碳循环模拟研究中存在的问题,并讨论了森林碳循环过程模型的主流研究方向。可为不同空间尺度下森林生态系统碳循环模拟模型的选择提供参考,以及为森林碳循环研究提供借鉴。     

面向生态监管的多等级生态功能网格概念与框架

科学有效的生态监管是落实我国生态文明建设、保障区域生态安全、实现城市可持续发展的必要途径和重要抓手。生态系统的监管涉及到社会、经济、自然等多个维度,水、土、气、生等多类要素,国家到局地等多个尺度。目前,已有生态监管常存在生态系统、生态要素、行政单元的割裂。如何整体考虑以上特征,开展科学的、系统的、空间显性的生态监管亟需理论技术的创新。通过整合等级斑块动态范式、复合生态系统理论、多功能景观理论,构建了多等级生态功能网格框架,以期为生态监管提供一个综合的概念与技术框架。等级斑块动态范式从等级作用的角度构建了多等级网格骨架,复合生态系统理论从多个维度丰富了多等级网格内涵,多功能景观理论明确了网格的功能。通过耦合多等级生态功能网格的划分、评价和监管,可实现系统、整体、差异化的生态监管,为生态文明建设提供有力支撑。     

匍匐茎草本绢毛匍匐委陵菜对局部遮荫的克隆可塑性

采自林窗和林内生境的绢毛匍匐委陵菜 (PotentillareptansL .var.sericophyllaFranch)“分株对”(即由一匍匐茎节间相连着的两个分株 ,其一为“目标分株” ,另一为“相连分株”)在一户外实验中经历了全不遮荫、全部遮荫和局部遮荫处理。该植物的基株生物量、匍匐茎总长度、分株数、匍匐茎比节间重、叶柄长、比叶柄重在遮荫条件下较小。匍匐茎节间长度没有对遮荫处理发生反应。在局部遮荫处理 ,遮荫斑块的分株的叶柄长度由于连着未遮荫斑块中分株而变得更长。这种克隆整合对克隆形态可塑性的修饰作用只在林窗生境来源的实验植物中观察到。其他克隆生长和克隆形态特征的可塑性在不同生境来源的实验植物间没有差异。     

小波分析方法在心叶驼绒藜(Ceratoides ewersmanniana)空间格局尺度推绎研究中的应用

以古尔班通古特沙漠南缘莫索湾沙地选取相隔15km的两个200m×200m样地,以建群种心叶驼绒藜(Ceratoides ewersmanniana)及其生境地形为研究对象,应用小波分析定量研究了多尺度上空间格局的推绎以及空间异质性、空间格局依赖于尺度的变化关系。研究发现:小波分析尺度由1(5m)变化到4(20m)时,两个样地小尺度上的异质性和格局被合并到更大的尺度上,当小波分析的尺度大于等于5(25m)时,两个样地的格局变化平稳,对应地形(丘顶、丘坡、丘底)的基频稳定在110m左右,心叶驼绒藜的数量动态变化周期稳定在115～125m之间。结果表明:小波分析对信号整体特征的提取作用实现了小尺度上的信息到大尺度上的聚合。结合小波分析对信号突变点的检测,利用位置方差检验局部空间异质性程度,发现位置方差将大尺度上的格局分解到每个取样小样方,位置方差最大的地点对应的异质性也最强,实现了大尺度上的信息到小尺度上的分解。总结认为应用小波分析可以实现对空间格局的尺度推绎,具有对植被、环境的分布格局以及异质性有双重度量作用,由小波系数以及由其衍生的小波方差、位置方差来实现这种度量,图形表现直观,优越性明显。