小兴安岭红松针阔叶混交林取样技术的研究

本文研究了小兴安岭红松针阔叶混交林的取样技术。通过对三个群落类型的取样研究,认为所应用的无样地方法适用于该植被类型。研究结果指出,应用无样地方法中的中点象限法,其最小点数是16—18个点,点间距为15m,样线间距为20m。16—18个样点的数据,相当于 600m2的样地资料。林下植被的最小面积是28—32m2,为7—8个2×2(m)随机或均匀分布的样方。     

干旱荒漠区煤矸石山覆土区土壤水分物理性质的空间异质性

基于网格取样(20m×20m),采用经典统计学和地统计学相结合的方法,研究了干旱荒漠区煤矸石山表层(0～5 cm)土壤水分物理性质的空间异质性和分布格局.结果表明:研究区土壤容重、毛管孔隙度、毛管最大持水量、总孔隙度、饱和含水量表现为弱变异,土壤含水率表现为中等变异.除土壤容重的最佳拟合模型为高斯模型外,其余指标的最佳...     

丘塘景观土壤养分的空间变异

理解土壤养分空间分布的异质性对于评价和管理土地资源具有重要意义。利用地理信息系统和地统计学方法定量研究了丘塘景观土壤养分的空间异质性特征。结果表明 ,土壤全氮的有效变程最大 (为 16 5 m) ,有机碳次之 (10 2 m) ,而全磷的变程最小(90 m)。土壤有机碳含量由高到低 5个不同级别的土壤面积与丘塘景观整个面积的比值的变化范围较小 (10 .5 4 %～ 2 3.15 % ) ,土壤全氮含量比值变化范围较大 (5 .79%～ 32 .73% ) ,土壤全磷的比值的变化范围最大 (1.80 %～ 4 2 .0 6 % )。土壤有机碳和土壤全氮的分布情况较为一致 ,不同级别斑块分布也很相似 ,土壤有机碳含量高的地方土壤全氮也高。表层土壤有机碳和全磷的空间异质分布用球状模型拟合最佳 ,而全氮的空间分布规律更宜用指数模型来拟合。景观尺度的半方差拟合总体上优于斑块尺度。相对有机碳和全氮 ,全磷的空间异质性更多由随机因素 (如人类施肥活动 )引起和决定。土壤全氮的取样尺度应大于 16 5 m,而有机碳、全磷的取样距离则分别可大于 10 3m和 90 m。     

小兴安岭阔叶红松林木本植物种-面积关系

种-面积关系研究是了解植物群落结构的重要途径,是群落生态学的基本问题。不同的研究方法对种-面积关系影响很大。利用黑龙江省小兴安岭两个10.4 hm2样地和5个1.0 hm2样地的调查数据,采用移动窗口法确定各样地的最小取样面积,避免了巢式取样法及随机样方法的不足。并采用4种种-面积关系模型进行拟合,评价各关系模型的适合度。在此基础上,基于最小面积进行模拟随机取样,探讨取样大小对物种数估计精度的影响。研究结果表明:由于拟合曲线模型的适用性及曲线外推可靠性问题的存在,采用拟合曲线的方法所估计的最小面积与实际值偏差较大。实际调查得到的各样地最小面积40 m×40 m—45 m×45 m,说明小兴安岭地区阔叶红松林群落所需的最小面积基本一致,但各样地群落结构的差异却在对取样数量的要求上体现出来。其中丰林与大亮子河样地物种数分布相对均匀,所需最小样方数量较少;而方正与胜山样地物种数分布异质性较大,差异的机理还有待于进一步研究。     

不同尺度苔藓结皮土壤性状的空间分布特征

苔藓结皮是生物结皮的高级阶段,它在防风固沙、改善土壤水分、养分等方面具有十分重要的生态作用,但前期研究多是对结皮区和无结皮覆盖区土壤性状的比较,对结皮斑块内土壤理化因子的空间分布情况尚不明确。运用经典统计学,地统计学以及克里格插值法探讨了土壤水分、有机质、全氮、全磷、总盐在样方和斑块两个尺度的空间变异特征,旨在阐明不同尺度藓类结皮土壤空间异质性的强度,明确不同尺度土壤各性状合适的取样距离。研究结果表明藓类结皮土壤性状在两种尺度均表现出中等程度的变异,随着取样尺度减小,自相关性在空间异质性中占的比重增加,结构因素的影响增强,随机因素的影响减弱。样方尺度的空间异质性大于斑块尺度异质性,且土壤性状的变程较大,采样时可适当增大取样间距;两种尺度下5个土壤性状中,全磷的变程最小,实际取样时应适当缩小取样距离,总盐变程大,自相关程度低,因而取样间距可适当放大。斑块尺度,藓类结皮土壤性状由边缘向中心递增(磷递减)的现象与斑块的边缘效应有关。     

黄土丘陵区林草景观界面雨后土壤水分空间变异规律

对黄土丘陵区刺槐林-草地景观界面上雨后土壤表层(0～10 cm)和亚表层(10～20 cm)水分的空间变异规律进行了研究.经典统计学分析表明,草地两层的土壤含水量分别高于林地;林草界面两层的土壤含水量均为弱变异程度,并具有明显的生态梯度.移动窗口法分析表明,林草界面对土壤表层和亚表层的水分影响范围为边界两侧4 m、3 m,影响域分别为8 m、6m.地统计学分析表明,草地两层土壤含水量空间分布均表现为纯块金效应,林地两层均可拟合成线性模型,而林草界面两层均可拟合成球状模型;林草界面土壤表层、亚表层水分空间依赖性和空间自相关较强,其空间结构异质性明显高于林地和草地.克立格制图描述的林草界面土壤水分的空间分布格局为从边界处向两侧的一定距离范围内,土壤含水量呈条带状分布,而在较远的距离,水分的空间分布呈现出几个明显的斑块状.     

岷江柏四个地理种群分布格局比较研究

岷江柏是我国特有珍稀树种,其种群分布格局一直缺乏必要的研究。采用Greig-Smith的相邻格子样方调查法,调查了四川西部四个岷江柏地理种群,用方差/均值比率法和聚集度指标法分析了种群空间并进行了比较。结果表明,岷江柏种群分布格局与取样尺度有关。在2m×2m、4m×4m、6m×6m、8m×8m四个取样尺度下,小金种群均表现为集群分布,马尔康种群均表现为随机分布,金川种群和理县种群却随着取样尺度的增大,表现出聚集分布→均匀分布→随机分布的变化趋势。四个取样尺度中以2m×2m取样尺度来分析岷江柏种群空间分布格局时效果最好。方差/均值比率法运用统计方法确定T值的显著性,数学推导严密,运算简单,在分布格局分析中是一种较可靠的方法。     

鹤伴山国家森林公园土壤甲螨群落结构

2001年5月、8月、11月对鹤伴山国家森林公园土壤甲螨群落结构进行定量研究,结果表明:该地区土壤甲螨群落由41属组成,其中优势属及亚优势属5个:木单翼甲螨、合若甲螨及菌甲螨、小奥甲螨、礼服甲螨。各样点土壤甲螨群落的组成和数量分布均有明显不同,样点Ⅰ有31属,样点Ⅱ23属;密度最高的样点Ⅲ达8450头/m2,为平均密度的1.3倍,样点Ⅳ密度最低,虫口密度仅有4583头/m2,为平均密度的0.7倍。甲螨群落数量的季节变化明显,春季数量最高,秋季次之,夏季最低。MGP分析结果表明,该区土壤甲螨群落属于O型和P型,P群的种类和数量均明显多于M群和G群。甲螨群落的异质性高,多样性指数较高,可达最大多样性指数的4/5,各样点之间的多样性指数有一定的差异。各样点之间的群落相似性较高,少数样点之间为中等不相似,大多数样点间为中度相似,两种聚类方法结果明显不同,说明植被类型及海拔高度对土壤甲螨群落种类组成具有一定的影响,对其数量分布的影响更加明显。     

基于GIS和GS的东亚飞蝗卵块空间格局的研究

本文以沿渤海蝗区东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis (Meyen) 越冬卵块为研究对象,野外采用450 m和50 m规则栅格取样,包括卵量、植被覆盖度、土壤含水量、含盐量、土壤pH和有机质等,利用地统计学方法,在GIS平台下,分析研究区域内影响蝗虫产卵选择的环境因子、蝗虫卵块的空间异质性及分布格局。结果表明, 植被覆盖度、土壤含盐量和土壤含水量在有卵和无卵的环境中存在极显著的差异,飞蝗产卵时最适宜的植被覆盖度、土壤含水量和盐度范围分别为0～30%、10.1%～20.0%和0.09%～1.99%,且当小环境植被覆盖度>50%、土壤含水量>30%或含盐量>3%时,飞蝗不再选择产卵。蝗虫卵块具有高度空间异质性,其空间自相关范围平均为390 m且呈斑块、聚集分布,蝗虫卵块变异函数曲线为球状模型。利用块段克立格法进行空间局部插值,得到研究区域卵块的空间分布格局图,可较准确地描述飞蝗卵块在研究区域内的空间分布、形状、地理位置及相对位置。研究结果可为地面卵块抽样调查、实时跟踪蝗卵胚胎发育进程、确定蝗灾早期发生点、片防治区域及蝗灾早期遥感预警提供科学依据。     

喀斯特峰丛洼地小流域表层土壤微量元素的空间异质性

基于网格取样(80 m×80 m),利用经典统计学和地统计方法分析了典型喀斯特峰丛洼地小流域163个表层(0～20 cm)土壤样点微量元素(Pb、Cr、Ni、Cu、Zn、B)的空间变异特征.结果表明:研究区土壤6种微量元素含量的差异及变异系数均较大,平均含量大小顺序为Zn＞Cr＞Ni＞Pb＞B＞Cu,平均变异程度依次为Ni＞Cu＞Zn＞Pb＞B＞Cr.不同微量元素具有不同的空间结构和最佳拟合模型,除Cr呈中等程度自相关、变程较长、空间连续性较好外,其他5种元素均呈强烈自相关,变程较短,空间依赖性较强.6种微量元素的Kriging等值线图较为相似,表明研究区土壤微量元素含量有着相似的分布趋势,表现为东部高,南北两头低,洼地高,坡地低.人为干扰和自然条件(植被、裸岩率、坡度、坡向)是土壤微量元素空间异质性的主要影响因素.     

西藏高原高寒草地群落植物多样性和地上生物量监测方法的比较研究

以西藏高原高寒草地3种植被类型(高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原)为研究对象,分别采用样线法、样方法和巢式样方法进行实地调查,记录每条样线上或每个样方内出现的所有物种,并分物种刈割样方内地上部分,通过统计分析比较不同高寒草地群落植物多样性和地上生物量监测方法,以阐明西藏高原高寒草地不同植被类型的最小取样面积和最少样方数或样线长度。结果显示:(1)就物种丰富度而言,400m样线法观测到的高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原的所有物种数分别占3种方法调查到的总物种数的55%、71%和50%;8m2巢式样方法调查到高寒草甸、高寒草原的总物种数占所有3种方法观测的物种总数的57.5%和57%,而8m2的巢式样方对高寒荒漠草原的调查监测到的物种数最多,其中2m2观测到的物种数就达到所有可能出现物种的83%;20个样方法监测到高寒草甸和高寒草原的物种数最多,占3种方法观测到总物种数的78%和86%,所以对物种丰富度的调查高寒草甸和高寒典型草原至少需要20个样方,高寒荒漠草原需要最小面积不少于2m2的2个样方。(2)就地上生物量而言,由地上生物量与物种数之间的变异关系得出最小样方数为7~11个,而由地上生物量的变异系数可知,在变异系数小于等于5%的前提下,高寒草甸的最小取样面积不小于0.25m2,高寒典型草原和高寒荒漠草原的最小取样面积不少于1m2。研究表明,对于生产力的监测方法而言,高寒草甸采用10个0.5m×0.5m的样方,而高寒草原和高寒荒漠草原采用10个1m×1m的样方为宜;而对于物种丰富度的监测方法而言,高寒草甸以20个0.5m×0.5m的样方和高寒草原20个1m×1m的样方为宜,高寒荒漠草原采用2个不小于2m2样方面积为宜。     

祁连山东段高原鼢鼠(Eospalax baileyi)土丘空间分布格局及其与环境因子的空间关联性

高原鼢鼠推土造丘行为对高寒草地生态系统的生产和生态功能有重要影响,研究高原鼢鼠土丘空间分布格局及其与环境因子的关系,可以揭示高原鼢鼠栖息地利用和选择规律,为合理控制鼠害及保护草地生物多样性提供科学依据。于2014年8月在祁连山东段选取面积为140m×100m的高原鼢鼠栖息地,消除景观尺度取样带来的气候、地形和土壤的异质性,利用地统计学方法,分析高原鼢鼠土丘的空间分布格局、并揭示其与环境因子中土壤容重、土壤水分、植物地上、地下生物量、根系营养物质含量(可溶性糖、粗蛋白、粗脂肪)以及各功能群丰富度(禾本科、莎草科、杂类草)的空间关系。半方差函数及普通克里格插值表明,高原鼢鼠土丘存在中等程度的空间变异且呈现聚集分布,各环境因子均存在不同程度的空间异质性。交方差函数分析表明,高原鼢鼠分布虽与各环境因子在多种尺度下表现出复杂的空间关联性(正的或负的),但mantel检验发现土壤容重、莎草科丰富度与高原鼢鼠土丘分布呈现显著的负空间关联性,杂类草丰富度和根系粗脂肪含量与高原鼢鼠土丘分布存在显著正空间关联性。综上所述,高原鼢鼠主要栖息利用在土壤疏松、莎草科丰富度较低、杂类草较多和根系粗脂肪含量较高的地方。     

华北农牧交错带农田-草地景观镶嵌体土壤水分空间异质性

为揭示草地景观破碎化过程中产生的农田-草地镶嵌体内部土壤水分空间异质性、分布格局以及生态界面特征,本研究利用经典统计与地统计学方法对华北农牧交错带农田-草地镶嵌体不同采样粒度(0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,2 m×2 m)土壤水分空间异质性进行分析。结果表明:农田-草地镶嵌体内部土壤水分含量差异显著表现为农田>农田-草地边界>草地 (P < 0.05);土壤水分变异系数(CV Coefficent of variation)差异显著表现为农田-草地边界>草地>农田(P < 0.05),均属中等程度变异。在农田-草地镶嵌体尺度下,农田-草地边界土壤水分在3个采样粒度下均拟合为球状模型,空间异质性大小(MSH Magnitude of spatial heterogeneity)分别为0.814、0.763和0.883,变程为15.44、27.24和19.09 m,属强空间自相关;草地土壤水分空间异质性在3个采样粒度下拟合呈指数和球状模型,空间异质性大小分别为0.537、0.837和0.650,变程分别为6.009、12.74和30.99 m,属中到强空间自相关;农田土壤水分在采样粒度2 m×2 m下拟合成球状模型,空间异质性大小为0.706,变程27.28m,属中等空间自相关,而在较小采样粒度下均为纯金块效应(Nugget)呈完全随机分布,即不同采样粒度(0.5 m×0.5 m,1 m×1 m,2 m×2 m)的农田、农田-草地边界、草地的土壤水分空间异质性大小存在显著差异且表现为农田-草地边界>草地>农田(P < 0.05),同时每种类型不同采样粒度间的空间异质性大小存在差异但无线性关系(P > 0.05);农田-草地镶嵌体内部的农田-草地边界土壤水分分布格局异质程度高,呈明显斑块状,而农田内部土壤水分较草地更加破碎匀质化,同时土壤水分在农田-草地边界处表现为伴有突然升高随即降低剧烈变化的界面效应。     

南亚热带森林种群分布格局取样技术研究

森林群落中植物种群分布格局测定和分析的结果,密切依赖于野外取样的技术手段及资料的可靠性。本文通过鼎湖山自然保护区三个不同森林群落类型的取样,比较了随机样方、相邻格子样方、中心点四分法、最近相邻法和最近个体法在野外操作、数据整理以及种群分布格局测定分析中的效用,对各方法在南亚热带森林群落中进行种群分布格局研究中的适用性予以客观评价。研究表明,同一样地中不同取样方法和测定方法会导致不同结果。随机样方取样数据的测定结果受样方大小影响,而几种无样地方法在种类复杂的群落中,应用受到限制。相邻格子样方适用于各群落类型中种群分布格局的测定与分析。     

华北山地典型天然次生林土壤氮素空间异质性对落叶松幼苗更新的影响

在华北山地典型天然次生林中选择研究样地,应用地统计学理论和格局分析方法,定量分析林分土壤氮素空间异质性特征,探测更新幼苗空间格局特征;依据协同变异函数理论模型参数,定量估计土壤氮素营养空间异质性与落叶松更新格局之间的空间关联性,探讨土壤氮素空间变异对落叶松幼苗更新格局的影响程度.研究结果表明:(1)无论是以华北落叶松为优势树种的寒温性针叶林,还是以白桦和山杨为优势树种的山地阔叶林,不同空间样点间土壤氮素总量及速效态氮素均存在很大差异.阔叶林中,硝态氮在整个研究样地尺度(＞70.71m)上表现出很强的空间自相关性(结构因素所占比重为81.5%).针叶林中,硝态氮则在相对小的尺度范围(47.90m)呈现更明显的空间自相关变异.且阔叶林中土壤氮含量显著地高于针叶林.(2)华北落叶松苗更新空间分布格局呈明显的集聚分布.更新的空间格局变异主要由空间自相关因素引起(针叶林为77.4%,阔叶林为85.2%),随机变异占的比例较低(分别为22.6%和14.8%).(3)阔叶林土壤氮含量相对高,更新与氮素的空间关联性不明显,与全氮的协同变异呈随机性(R2=0.078).针叶林土壤氮含量相对低,更新与氮素的空间关联性明显,与全氮的协同变异呈现明显的空间自相关性,氮素空间异质性对更新格局与过程具有更重要的影响.整个研究样地水平上,硝态氮与更新的协同变异呈现明显的空间自相关性(空间结构比为59.4%～77.7%).NO-3-N含量较高或铵、硝态氮的比例较低的土壤环境中,更新苗发生数量较多.     

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。     

北方农牧交错带沽源农田-草地界面土壤水热空间特征

农田-草地景观界面是我国北方农牧交错带景观组成部分,研究该界面生态特征的格局和过程是完善北方农牧交错带研究的热点领域.首次采用地统计学方法中的半变异函数、克里格插值估计、空间分布图等方法研究北方农牧交错带河北沽源地区的农田-草地界面(CGB)土壤水热的空间异质性和界面空间效应.结果表明:根据不同尺度下的土壤水热空间异质性各参数的变化趋势确定较为合理的采样粒度为 0.5m×0.5m;农田-草地界面0～20cm土层土壤含水量为中等变异,土壤温度为弱变异,不同采样粒度空间结构特征定量研究得到土壤水分变程范围(A_0)为2.93～15.4m,且为中到强度的异质性程度(MSH),土壤温度变程为3.75～20.99m,表现为强空间异质性;验证在农田-草地边界向两侧的一定范围内土壤水热存在过渡型界面效应,且具不同的生态梯度.该研究结果是认识农田-草地界面和进一步开展该界面功能研究的基础,对深入研究北方农牧交错带农田-草地界面非生物水热界面具有重要意义.     

黑河上游天然草地蝗虫空间异质性与分布格局

蝗虫空间分布格局是物种长期适应自然的结果,是蝗虫与环境、蝗虫之间关系的反映,有助于理解蝗虫发生学的环境背景。采用地统计学方法,在黑河上游山区天然草地研究了微生境影响下的蝗虫空间格局与异质性。结果表明:该区域5种优势种蝗虫的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;不同种类蝗虫样点之间空间依赖的范围为2.29—24.59 m;在蝗虫种群总异质性中随机部分引起的空间异质性占15.77%—88.64%。受食性和栖息地选择的影响,蝗虫种群形成了片状和斑块状的分布格局;尺度依赖性使蝗虫分布格局趋于多元化和繁杂化的特点,不同蝗虫种群之间相互交错嵌插,同种蝗虫高低值呈非均匀扩散,整体上形成了均衡性与互补性的斑块镶嵌结构,这种分布格局反映了蝗虫对生境和气候变化的多元适应性结构。     

基于地统计学的退化草地狼毒种群土壤种子库空间异质性

土壤种子库作为植被天然更新的物质基础,其空间异质性对于认识种群繁殖更新机制具有重要意义。利用野外调查和地统计学方法,设置4个草地退化梯度,研究了祁连山北坡狼毒种群土壤种子库空间异质性及其与地上植被的关系。结果表明:4个退化梯度草地土壤种子库的半变异函数模型均为非线性模型,表现为聚集分布;随着天然草地退化程度加剧,狼毒种群土壤种子库的密度与变程不断增大、基台值与结构比呈"U"型变化趋势,其中76.88%~93.75%的空间异质性是由空间自相关引起;在未退化和重度退化草地地上植被密度与土壤种子库密度呈正相关,在轻度和中度退化草地中地上植被密度与土壤种子库密度之间未呈现相关性。在草地退化演替过程中,土壤种子库空间分布主要受地上植被等结构性因素影响,而放牧等干扰因素也在一定程度上降低了空间自相关性。     

禁牧条件下不同类型草地群落结构特征

利用幂乘方法则模型探讨了鄂尔多斯3种不同类型草地在禁牧情况下的群落结构特征,包括物种组成、物种多样性、生物量和空间分布规律。结果表明:幂乘方法则在解析鄂尔多斯不同类型草地的空间异质性时具有很好的吻合性;羊草(Leymuschinensis)草地、芨芨草(Achnatherum splendens)草地和油蒿(Artemisia ordosica)灌丛草地均比随机分布呈现了较强的空间异质性,群落整体的空间异质性指数表现为油蒿灌丛草地>羊草草地>芨芨草草地;群落整体的物种多样性指数为油蒿灌丛草地>羊草草地>芨芨草草地;L-样方(50cm×50cm)内的平均物种数和物种多样性指数均表现为羊草草地极显著地高于油蒿灌丛草地,油蒿灌丛草地又极显著地高于芨芨草草地(P<0.001);L-样方内的平均生物量表现为油蒿灌丛草地极显著地高于芨芨草草地(P<0.001),而羊草草地与油蒿灌丛草地以及芨芨草草地之间没有显著性差异;这3种类型的草地其L-样方内的平均生物量和物种多样性指数都随着群落整体空间异质性指数的增大而增大。