Point pattern analysis of different age-classes of Larix principis-rupprechtii in Luya Mountain Reserve, Shanxi Province, China

Larix principis-rupprechtii forest is an important vegetation formation and has a large distribution area in Luya Mountain Reserve, China. Spatial pattern analysis on individual trees in different age-classes of Larix principis-rupprechtii was made in this paper. Here, we employed the technique of point pattern analysis, which could analyze patterns under all scales along a gradient. It was based on spatial mapped points of individual distribution. The results of this study showed that the densities of the five age-classes varied in the order: age-class 3 > age-class 4 > age-class 5 > age-class 2 > age-class 1. Although age-classes 1 and 2 have much fewer individuals than other three age-classes do, the population was stable at present. However, it would be necessary to take some measures for improving population regeneration for a long-time view. The individuals of all age-classes focused on clumping distribution in space; however, their distribution pattern varied with the change of scale. This mainly depended on biological features of Larix principis-rupprechtii and forest environments, but it also meant that the scale was an important factor in controlling spatial distribution pattern of tree individuals. The feature of clumping distribution became more significant with the increase of age. The relationships between individuals in different age-classes were almost all significantly correlated with each other. These associations became more significant within the older age-classes. This suggested that the individuals of different age-classes were interdistributed, by which the population could get benefits in resource utilization. The technique of point pattern analysis is effective and easy to be used in species pattern study. Its results are more closer to the reality, especially for community structure. Translated from Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(1): 35–40 [译自: 生态学报]     

山西霍山白桦种群不同龄级立木的点格局分析

以山西霍山地区的先锋树种之一白桦( Betula platyphylla)为研究对象,在霍山七里峪林场典型地段设置一个50 m×50 m的样方,应用点格局分析方法对其不同龄级(Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级)个体的分布格局及相互关系进行了研究.结果表明:(1)白桦种群不同龄级的个体间密度也不相同,中间龄级Ⅱ级(7 cm＜ DBH≤14 cm)和Ⅲ级(14 cm ＜DBH≤21 cm)的密度较大,幼龄和老龄个体密度小,年龄结构为衰退型;(2)除Ⅰ级(DBH≤7 cm)外,其余3个龄级集群分布特征比较明显,且随着龄级的增加,集群特征有更明显的趋势;(3)除Ⅰ级和Ⅱ级、Ⅱ级和Ⅲ级、Ⅱ级和Ⅳ级(DBH ＞21 cm)之外,其余龄级间基本都是小尺度下负关联,并随尺度的增大关联性逐渐变得不显著.     

五鹿山白皮松林不同龄级立木的点格局分析

白皮松是五鹿山自然保护区的重要保护植物。本文采用能够分析各种尺度下空间格局的分析方法—点格局分析法,以山西五鹿山自然保护区白皮松种群个体在空间分布的点图坐标为基础,对其进行了研究,结果表明：五鹿山白皮松不同龄级密度差异较大,中间龄级密度较大;6个龄级集群分布不明显,且随着龄级的增加集群分布特征逐渐减弱更加趋向于随机分布;龄级1和龄级2之间呈显著正关联,有利于种群的发展,其余各龄级之间在小尺度上关联性强,随着尺度的增大关联性减弱,说明龄级间的关联性与尺度密切相关。     

芦芽山华北落叶松林不同龄级立木的点格局分析

华北落叶松林是芦芽山自然保护区的重要林型。对其建群种华北落叶松不同龄级个体的分布格局及其相互关系进行了研究。植物种群在群落中的分布格局与空间尺度有着密切关系,这里采用能够分析各种尺度下格局的分析方法——点格局分析法,其是以种群个体空间分布的坐标点图为基础。结果表明,芦芽山华北落叶松不同龄级密度差异较大,高龄级密度较大;目前华北落叶松是稳定型种群,但从长远看．,仍需人工协助更新;华北落叶松5个龄级集群分布特征比较明显,且随着龄级的增加,集群特征有更明显的趋势;各个龄级个体之间在各种尺度下都有比较显著的正关联,3～5龄级个体关联更为显著;点格局分析法能够分析各种尺度下的种群格局和种间关系,所描述的结果更符合实际,尤其是对群落结构的描述。     

北京松山自然保护区天然油松林不同龄级立木的空间点格局

采用点格局分析法对油松不同龄级个体的分布格局及其相互关系进行了研究.结果表明,油松不同龄级密度差异较大,高龄级密度较大（龄级Ⅰ密度为15 株·hm^-2,龄级Ⅲ密度为924 株·hm^-2）.油松各龄级的分布格局以及龄级间的空间关联与尺度（40 m内）密切相关,在小尺度上油松各龄级趋于聚集分布,龄级间有较强的相关关联;当空间尺度大于临界值（30 m或40 m）时,油松各龄级趋于随机分布,龄级间的空间关联性减弱.     

华西雨屏区白夹竹分株种群的点格局分析

采用点格局分析方法对华西雨屏区白夹竹分株种群的分布格局以及不同龄级分株之间的相互关系进行分析.结果表明：白夹竹分株种群在0～0.32 m空间尺度上呈集群分布,0.64～4.48 m空间尺度上呈均匀分布,>4.48 m空间尺度上呈随机分布.各龄级分株种群在0～8.00 m空间尺度上主要呈随机分布,龄级间略有差别.其中,Ⅰ龄级与Ⅱ、Ⅲ龄级分别在1.76～4.16 m、0.32～4.16 m尺度上接近或达到空间负关联,与Ⅳ龄级在0.32～3.04 m尺度上呈显著空间负关联,表现为随着龄级差距的加大,幼龄分株与高龄级分株的空间负关联增加.白夹竹分株种群的空间格局及不同龄级分株之间的相互关系由尺度、分株龄级及环境因素共同决定.     

Point pattern analysis of Phyllostachys bissetti ramet population in West China Rainy Area

In this paper, point pattern analysis was conducted to study the spatial distribution of Phyllostachys bissetii ramet population and the spatial association between different age-class P. bissetii ramet populations in West China Rainy Area. The ramet population had a clumped distribution at the scale 0-0.32 m, a regular distribution at the scale 0.64-4.48 m, and a random distribution at the scale > 4.48 m. Different age-class ramet populations mainly had a random distribution at the scale 0-8.00 m, though a slight difference was observed among different age-classes. The spatial association between age-class I and age-classes II and III at the scale 1.76 - 4.16 m and 0.32-4.16 m approached to or reached to negative, respectively, while the spatial association between age-classes I and IV at the scale 0.32-3.04 m was significantly negative, indicating that the spatial negative association between younger and elder ramet populations increased with enlarged age-class difference. The spatial pattern of P. bissetii ramet population and the spatial association between different age-class ramet populations were depended on spatial scale, ramet age, and environmental factors.     

关帝山华北落叶松天然更新种群结构与空间格局研究

华北落叶松（Larix principis—rupprechtii）是分布于华北山地半湿润地区针叶林的主要建群种之一。从种群的大小级结构、空间分布格局及动态等方面,研究了关帝山采伐迹地上华北落叶松天然更新种群的数量特征与空间格局。结果表明：（1）华北落叶松幼苗幼树缺乏,2．5cm〈DBH≤17．5cm的个体数量丰富,DBH〉17．5cm个体数量稀少,种群表现为衰退型,但华北落叶松较长的生命周期、数量丰富的中小径级个体和客观存在的林冠干扰,使得其依然可发展成为稳定的种群;（2）采伐迹地上华北落叶松幼苗幼树多为集群分布;2．5cm〈DBH≤7．5cm的林木在2m×2m的尺度下呈显著的集群分布,而随取样尺度增大,聚集性减弱,趋于随机分布;7．5cm〈DBH≤17．5cm的林木在各个取样尺度基本上呈随机分布,这与其自身的生物学特性和环境光照条件密切相关。     

兴安落叶松种群格局的分形特征——关联维数

种群格局关联维数揭示出个体空间关联的尺度变化规律,表明种群个体的空间相关程度。采用关联维数对大兴安岭兴安落叶松种群格局的研究表明,各类兴安落叶松林中兴安落叶松种群格局具有较高的关联维数（接近２）,个体空间关联程度较高,其次序为杜鹃－兴安落叶松林（１．７４６）＞草类－兴安落叶松林（１．７４０）＞越桔－兴安落叶松林（１．５５０）＞杜香－兴安落叶松林（１．４６８）。兴安落叶松－白桦林中兴安落叶松种群格局的关联维数较小（＜１．５１２,远离２）,个体间关联较弱,处于劣势伴生地位。通过将各天然森林类型与兴安落叶松人工林比较显示,个体空间相关程度由高至低的次序为兴安落叶松人工林（１．７６２）＞兴安落叶松天然林（１．６２６）＞兴安落叶松－白桦林（１．４３４）,揭示出兴安落叶松种群在不同森林类型中个体空间关联的尺度变化的差异。文中还对综合运用各种分形维数揭示种群格局尺度变化特征的问题进行了讨论。     

Ecological characteristics of Abies georgei population at timberline on the north-facing slope of Baima Snow Mountain, Southwest China

Abies georgei is one of the endemic trees at timberline on Qinghai-Tibetan Plateau, but little research has been done about its timberline population. One plot was set up at timberline above 4400 m on the north-facing slope of Baima Snow Mountain in Southwest China, covering an area of 0.8 hm2. Height, DBH (diameter at breast high) or root-collar diameter of seedlings and saplings, and position were recorded for each individual. The population showed a growing trend and the number of individuals decreased with increase of DBH. The survival curve can be described by Deevy-III. The population had 2 distinct peaks of mortality: age I (seedlings, DBH = 0–5 cm) and age V-VI (DBH = 20–30 cm). The highest mortality of seedlings was due to severe climate at timberline. As the saplings grew up, the interspecific and intraspecific competition resulted in another mortality peak. Through SPPA (spatial point pattern analysis), individuals of all age-classes showed uniform, random or clumped distribution with the change of scales; however, they had mainly clumped distribution. Moreover, the relationships between individuals in different age-classes were all significantly correlated with each other. Seedlings showed the highest clumping intensity and scale.     

白马雪山阴坡林线长苞冷杉(Abies georgei)种群结构特征

长苞冷杉（Abies georgei）是青藏高原特有林线树种。对白马雪山阴坡海拔4 400 m以上林线0.8 hm2样地长苞冷杉种群进行每木调查,分析其种群结构、数量特征及空间分布格局。结果表明：(1）结构呈典型金字塔型,幼苗和幼树在种群中所占比重大,表现为增长型种群,种群个体数随径级的增加而减少,密度为幼苗>幼树>成年树;(2）存活曲线接近Deevy-III型,高径级种群趋于稳定,种群具两个死亡高峰,低径级种群尤其幼苗死亡率高达90％,这是林线区的气候条件如低温、强光照、积雪及冬季冻害等综合作用的结果,种群另一死亡高峰出现于V~VI龄级,种内和种间对空间、光照和养分等生存因子的激烈竞争引起自疏,导致死亡率再度上升;(3）长苞冷杉种群各龄级空间点格局在不同尺度上表现为聚集、随机和均匀分布,以聚集分布为主,由于幼苗来源于种子库且依赖成年树的微生境,幼苗聚集强度和尺度都最大;各龄级关系密切,在不同尺度上表现出显著的相关性。     

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。     

大兴安岭新林林业局3种林分类型天然更新幼苗幼树的空间分布格局

基于大兴安岭新林林业局落叶松林、白桦林和混交林3种主要林分类型16块样地的调查数据,依照幼苗幼树的株高划分为3个等级: Ⅰ级, 株高≤60 cm; Ⅱ级, 60 cm＜株高≤200 cm; Ⅲ级, 株高＞200 cm且胸径＜5 cm.在4种取样尺度下,采用负二项指数等7种聚集度指数,判定幼苗幼树的分布格局及格局强度,分析格局变化和格局规模.结果表明: 除落叶松林的落叶松幼苗幼树Ⅱ级最多,且随等级升高幼苗幼树密度先升高后降低外,白桦林和混交林的落叶松以及3种林分的白桦幼苗幼树Ⅲ级最多,而Ⅰ级最少,随等级升高,幼苗幼树密度均升高.落叶松幼苗幼树在3种林分4种取样尺度下均呈聚集分布.白桦幼苗幼树在白桦林中除在10 m×20 m尺度为随机分布外,均呈聚集分布.除落叶松幼苗幼树在混交林中5 m×10 m尺度时聚集强度最大外,落叶松在其他林分以及白桦在3种林分均在5 m×5 m尺度下聚集强度最大.在落叶松林,落叶松和白桦幼苗幼树的聚集强度随等级增大而减小,其中白桦由聚集分布变为随机或均匀分布;在白桦林和混交林中,落叶松和白桦幼苗幼树的聚集强度随等级升高不断增大,由均匀分布变为聚集分布.在3种林分类型中,不同更新等级落叶松和白桦幼苗幼树种群的格局规模均为25 m².落叶松和白桦幼苗幼树种群格局强度在不同林分类型、不同更新等级中差异明显.     

兴安落叶松种群格局的分形特征:计盒维数

分形维数是分形体填充空间程度的度量,种群格局计盒维数能够揭示出种群格局的空间占据程度及其尺度变化规律,拐点尺度指示出个体聚集尺度。本文应用计盒维数对大兴安岭主要森林类型中兴安落叶松种群空间格局进行的研究表明,兴安落叶松种群格局均具有统计自相似性。各类兴安落叶松林中兴安落叶松种群格局具有较高的计盒维数(> 1.5,接近2),对空间占据程度较高,建群和优势地位明显,空间占据程度的强弱次序为越桔-兴安落叶松(1.829) > 草类-兴安落叶松林(1.720) > 杜鹃-兴安落叶松(1.705)杜香-兴安落叶松林(1.513)。兴安落叶松-白桦林中,兴安落叶松处于劣势伴生地位,种群格局的计盒维数较低(1.371,远离2),空间占据程度低。通过对天然森林类型中兴安落叶松种群格局的计盒维数与兴安落叶松人工林的比较发现,兴安落叶松种群空间占据程度由高至低的次序为兴安落叶松人工林(1.868) > 兴安落叶松天然林(1.692) > 兴安落叶松-白桦林(1.371),揭示出兴安落叶松种群在不同森林类型中地位和作用的差异。     

庞泉沟自然保护区寒温性针叶林演替优势种格局动态分析

以华北落叶松和青杆为主的寒温性针叶林是庞泉沟自然保护区的重要林型,也是主要保护对象之一。通过空间代时间构建庞泉沟自然保护区寒温性针叶林演替的时间序列,序列1是华北落叶松单优群落稳定发展的过程,序列2是从华北落叶松单优群落演替至华北落叶松-青杆共优群落再到青杆单优群落的过程,采用点格局分析法和与Monte-Carlo拟合检验对演替过程中华北落叶松和青杆的分布格局及其相互关系进行了研究。结果表明:(1)序列1在华北落叶松单优群落稳定发展过程中,华北落叶松的分布格局由集群分布趋向于随机分布,甚至在0—2.5 m上表现为均匀分布,驱动力是种内竞争引起的自疏现象。序列2从华北落叶松单优群落演替至青杆单优群落过程中,华北落叶松的分布格局同样是由集群分布趋向于随机分布,驱动力主要来自于由于青杄侵入扩散而形成的种间竞争;青杄集群的尺度逐步增大,驱动力主要是种群拓殖和种内竞争。(2)二者种间关系,在华北落叶松单优群落阶段无明显相关,共优阶段由于竞争在0—6.5 m尺度上呈显著正相关,在青杄单优群落,青杄竞争获胜,在0—2.5 m尺度上无明显相关,二者种间关系的变化主要来自于群落剩余资源驱动下的种内种间竞争。     

庞泉沟自然保护区华北落叶松土壤种子库的研究

采用样地内小样方取样,物理方法分离,室内测量,试验,分析的方法,对庞泉沟国家级自然保护区内,华北落叶松４个林型的林下土壤种子数量,质量及分布进行了研究。分析了影响林下土壤种子数量的因素,提供了华北落叶松土壤种子库的基本背景。     

皖南山区南方红豆杉种群不同龄级立木的点格局分析

采用点格局分析方法O-ring统计,利用Programita软件对皖南山区霞乡村和仙寓山的南方红豆杉种群不同龄级个体的分布格局及其相互关系进行了分析.结果表明：霞乡村南方红豆杉种群各尺度下均表现为随机分布,而仙寓山南方红豆杉种群在2～25 m的空间尺度上呈随机分布,＜2 m尺度上为集群分布;仙寓山种群Ⅰ龄级在＜5 m尺度上呈集群分布,而高龄级个体在较多尺度上有偏离随机分布的倾向.随着龄级差距的加大,南方红豆杉幼龄个体与其他个体的空间负关联逐渐显现,而相邻龄级在空间分布上相互独立,关联性很小.南方红豆杉种群的这种空间关系有利于其对资源环境的有效利用,随着个体的生长,南方红豆杉种群的空间分布有一个从聚集到随机的过渡.     

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。     

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。     

Spatial distribution of Eurya japonica in an old-growth evergreen broad-leaved forest,SW Japan

Abstract. The spatial distribution of Eurya japonica, an evergreen understorey species, was studied on a 4-ha permanent plot in an old-growth, temperate, evergreen broad-leaved forest in southwestern Japan. The pattern of spatial dispersion varied with size class, the environmental heterogeneity produced by tree-fall gaps and microtopography and the scale of observation. Seedlings (0.05 to < 0.5 m high) had the most clumped distributions, followed by saplings (0.5 to 1.3 m high) and adults (> 1.3 m). Individuals were more clumped at the smallest grid size, 1.56m × 1.56 m, and became less clumped as grid size increased for all size classes. On grids of less than 6.25 m × 6.25 m, no spatial correlations were found between seedlings and larger size classes; positive spatial correlations were found between saplings and adults at this scale. Abundant seedlings appeared in tree-fall gaps formed by uprooted trees, but seedlings were frequent on ridge tops and upper slopes. Saplings and adults also occurred on upper slopes, but their spatial distribution had little relation to current tree-fall gaps. The spatial distribution of E. japonica individuals was largely attributed to the distribution of tree-fall gaps and the differential responses to microtopographic variation by individuals at different size classes.