Population structure and spatial pattern of Caragana tibetica communities in Nei Mongol shrub-encroached grassland

Aims The community structure and function of the shrub-encroached grassland, as well as its formation mechanism, is one of hot scientific problems in vegetation science. The spatial pattern analysis is an important means for studying plant population interactions and the relationships between plant population and environment. The shrub-encroached grassland is one major vegetation type in Nei Mongol. Knowledge on the spatial pattern of shrub can improve our understanding on adaptive characteristics of shrub to steppe environment.
Methods We chose Caragana tibetica encroached grassland distributed in Ordos City as research objects. The spatial position of each C. tibetica individual in 64 m × 64 m study plot was determined by a method of “three-distance location method”, and then the spatial pattern and intraspecific associations of C. tibetica individuals was analyzed with the point pattern analysis.
Important findings The results showed that C. tibetica population was at the rising stage. The mature individuals showed a uniform distribution at the scale of less than 3.7 m, subsequently exhibiting a random distribution with an increased scale. The juvenile individuals showed an aggregation distribution at the scale of 0.3-20.4 m, but a uniform distribution at other scales. The dead C. tibetica individuals were distributed aggregately at the scale from 0.7 to 1.4 m, but randomly at other scales. An indistinctive positive association was found for live C. tibetica individuals to dead individuals at the scale of less than 9.9 m, but no associations was found between them at other scales. The mature individuals negatively interacted with juveniles at the scale of larger than 2.2 m, but unassociated at the other scales.     

典型草原大针茅种群空间格局及对长期过度放牧的响应

种群空间格局是生态学研究的基本问题之一。典型草原带由于过度放牧退化严重, 原生群落罕见, 探讨原生群落的种群空间格局具有重要生态学意义。大针茅(Stipa grandis)草原是典型草原区广泛分布的主要群落类型, 1979年围封的大针茅样地, 是目前保存完整的大针茅草原原生群落。本文选择大针茅草原原生群落和长期过度放牧群落, 应用O-Ring函数结合不同零假设模型分析了大针茅种群的空间格局。结果表明: 在原生群落中大针茅种群在小尺度范围内呈均匀分布, 而在长期过度放牧群落中则表现为聚集分布。这说明在大针茅草原原生群落中竞争是主要的相互作用, 而在长期过度放牧群落中正相互作用居主导, 验证了胁迫梯度假说; 同时证明长期过度放牧改变了种群空间格局。     

扩展点格局分析方法在灌木种群空间分布格局研究中的应用

当研究对象个体差异很大或者研究尺度与植物大小属于一个数量级时,传统的以种群空间分布的坐标点图为基础的点格局分析方法存在局限性.本文引入一种在传统点格局分析方法基础上发展起来的以栅格数据为分析对象的新方法——扩展点格局分析方法,用以分析具有一定面积和形状对象的空间格局和生态过程,该方法适用于灌木研究对象.以狭域特有种四合木(Tetraena mongolica)种群的空间分布格局分析为例,采用摄影定位法,用图像处理软件及地理信息系统软件将样地信息数字化后,利用扩展点格局分析方法分析了群落中四合木单种的空间分布格局及其与群落中霸王(Zygophyllum xanthoxylum)种群的关系,四合木种群在69～ 99 cm尺度上表现为均匀分布,四合木与霸王在350 ～570cm尺度上表现出显著的负关联关系.结果揭示了灌木种群的空间结构特征.     

北京地区红脂大小蠹空间分布型与抽样技术研究

对北京地区红脂大小蠹Dendroctonus valens LeConte空间分布型进行了研究。结果表明红脂大小蠹成聚集分布,其聚集原因是由红脂大小蠹本身的聚集行为或聚集行为与环境的异质性共同作用引起。同时,应用Iwao统计方法,提出了最适理论抽样数和最佳序贯抽样模型。     

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.     

毛竹的异质性空间点格局分析

毛竹是一种重要的经济用材,研究其空间分布格局有益于对其空间发生进行预测。选取了一块空间肥量分布不均的毛竹样地,使用异质性空间点格局分析方法对毛竹的空间分布进行了研究,结果发现毛竹在给定的距离尺度下呈现出显著的泊松分布,而并不是聚集分布。同时选用二元二次方程拟合观察的数据,发现对毛竹强度的拟合优度较高。研究揭示出异质性空间环境中毛竹的分布特点,潜在地表明土壤肥量的空间分布对毛竹空间分布的影响,对毛竹的集约化经营具有重要的指导意义;同时,鉴于国内生态研究中较少采用异质性空间点格局分析方法,研究对于推动这种方法在国内生态学研究中的普及还具有一定的参考价值。     

点格局分析中边缘校正的一种新算法及其应用

在点格局分析中,通常选取一个矩形作为研究区域,而K(d)函数估计值的方差倾向于随着距离尺度的增加而增加.作为一种粗略的指导,距离尺度的最大值一般为矩形最小边长度的一半.在这种情况下,边缘校正的权重最小值为0.25.通过在校正圆上等弧长取点,用校正圆上落在研究区域之内的点数除以整个校正圆上的点数,作为边缘校正权重的近似值.点数越多,这种近似算法越接近传统的精确算法.这种近似算法不仅适用于计算研究区域为矩形的边缘校正权重,而且适用于计算研究区域为任意多边形的边缘校正权重.此外,当矩形研究区域中点事件的信息不足时,这种算法可以允许计算接近到距离尺度的上限(即矩形对角线长度的一半)对应的K(d)函数.     

生态学中的点格局研究概况及其在国内的应用

点格局分析是研究生态学格局的工具之一,近年来在生态学中的应用越来越多。为深入了解点格局分析方法在国内的研究与应用情况,以所总结的研究进展、一般步骤和基本要点为背景,分析评述了1996—2015年期间以点格局为主题的国内中文核心期刊文献。结果表明,在国内生态学格局研究中,应用研究占据主导地位,研究对象广泛,包括以树木为主的乔、灌、草等不同生活型的植物,甚至包括景观;基础研究,包括概括性统计量、零模型与点过程模型等方面,以及专用软件工具包的开发等研究薄弱。在应用中存在一定问题,主要表现为:概括性统计量使用单一,且以Ripley的K-函数及其变形为主;零模型(或点过程模型)是科学问题的统计表达,但是有一半以上的研究未明确给出零模型。建议在未来应用研究中重视多种统计量的组合使用和原假设的建立,在探讨热带、亚热带森林等具有复杂空间结构系统的多样性格局时,考虑对象的不同世代和系统的不同垂直层次,并加强多变量或三维概括性统计量的开发、点格局分析方法与动态过程模型的结合研究等工作。     

碱化草地群落恢复演替空间格局动态分析

对松嫩平原碱化草地1989年开始围栏封育的1hm^2样地9a间的空间格局进行了分析,结果表明：（1）不同物种斑块空间格局动态不同,在恢复演替各个阶段中的地位与作用也不同。（2）结论基本上支持了斑块化－稳定性假说。     

甘薯象空间格局及抽样技术研究

通过空间分布型指数分析,甘薯象对薯块、著株危害空间分布型为随机分布或均匀分布;同时确定了理论抽样数     

玉米田斜纹夜蛾空间分布型及抽样技术

对秋甜玉米田的斜纹夜蛾不同发生密度田块调查 ,取得了 7组样本资料 ,运用聚集度指标法、Iwao法和Taylor法等对其空间分布型进行测定检验 ,结果表明斜纹夜蛾幼虫呈聚集分布 ,其聚集原因经Blackith种群聚集均数测定 ,当m <3 .2 60 4时 ,其聚集是由于某些环境如气侯、土壤湿度、植株生长状况等所致 ;当m >3 .2 60 4时 ,其聚集是由于害虫本身的群集行为与环境条件综合影响所致。在此基础上 ,通过几种抽样方式比较以五点式为最佳 ,并提出了最佳理论抽样数和最佳序贯抽样模型 :N =1 D2 (3 .8981 m +0 .75 0 3 ) ,To(n) =0 .5n± 2 .865n。     

Community pattern analysis: A method for quantifying community mosaic structure

A method of quantifying community spatial patterns, community pattern analysis, is described. It is proposed that ordination analysis is used to obtain an integrated score for each quadrat from transect data. For the data presented here, separate ordinations were made of both floristic and environmental (soils) data. The ordination axis scores are then analysed using two or three-term local variance analysis to quantify the scales of community pattern. Correlation analyses allow the relationship between the vegetation and soils data (as represented by ordination axis scores), and other environmental data to be investigated at defined scales. The advantages of this method, that employs the joint application of conventional methods, are that it includes the influence of all species in the analysis, and that multiple uncorrelated scales of pattern within a community are identified.     

上海市景观格局梯度分析的空间幅度效应

基于2002年上海市土地利用图,利用梯度分析方法,探讨了空间幅度变化对城市景观格局分析的影响。结果表明,景观指数随着空间幅度变化表现出不同的变化规律。当幅度较大(≥5km)时,景观指数沿土地利用样带变化平缓,表现出一定的梯度规律。而当幅度较小(≤3km)时,景观指数沿土地利用样带变化波动较大,规律性不明显。不同景观指数沿样带的表现也有差异,景观比例、斑块密度和景观形状指数的梯度变化规律比较明显,而最大斑块指数、平均斑块分维度、Shannon多样性指数和景观聚集度指数的变化规律不明显。因此,5km的幅度是城市景观格局梯度分析比较合理的尺度。     

黄河三角洲滨海湿地芦苇、碱蓬混生群落空间点格局分析

为了解黄河三角洲滨海湿地芦苇、碱蓬群落内的种群相互关系、多样的生态策略, 通过重复取样的调查方法, 运用多种汇总统计函数分析了黄河入海口处以黄河河道为基轴向北延伸至海边的三个不同区域的芦苇和碱蓬混生种群的种群结构和空间点格局。结果表明: 黄河边碱蓬和芦苇在全部尺度上趋于聚集分布; 中部滩涂湿地碱蓬在2-35 cm尺度上呈现聚集分布, 在1cm以及36-45cm尺度上呈现随机分布, 在其他尺度呈现均匀分布,芦苇在3-4 cm以及15 cm、20 cm尺度上呈现聚集分布, 其他尺度上呈现随机分布; 近海区域碱蓬在全部尺度上呈现随机分布, 芦苇在0-16 cm、21-25 cm以及44-46 cm尺度上呈现随机分布, 在其他尺度呈现聚集分布。黄河边芦苇和碱蓬种群种间关系趋于负相关, 种群之间相互排斥, 在中部滩涂湿地和近海区域两种群无关联, 仅在近海区域28-31 cm尺度出现正相关关系。黄河边两种植物的点格局分布以及种间关系与其他两个区域存在明显差异,需进一步开展相关实验深入了解黄河三角洲滨海湿地环境因素对芦苇、碱蓬混生群落点格局的影响。     

不同密度条件下芨芨草空间格局对环境胁迫的响应

基于小尺度上植物间相互作用与空间格局的高度相关性,选用可避免环境异质性影响的K2点格局函数,研究了沙枣-芨芨草群落中63个芨芨草样方(3密度条件×3生境条件×7重复)中芨芨草种群在小尺度下(0—0.5 m)的空间格局,探讨了在3种密度条件(高、中、低)及3种生境条件下(冠盖区、过渡区、空旷区),芨芨草种群空间格局对土壤理化性质胁迫(盐分、有机质及容重)程度的响应。研究结果表明,就土壤盐分,养分含量及土壤容重而言,土壤理化性质胁迫程度沿冠盖区、过渡区和空旷区增加的趋势。相应地,芨芨草种群呈聚集分布的样方比例在沿冠盖区(6/21)较低,而在过渡区(11/21)和空旷区(11/21)较高。然而,在不同密度条件下,芨芨草种群空间格局对土壤性质胁迫的响应不同。在低密度条件下,芨芨草种群在冠盖区多数为聚集分布(4/7),在过渡区和空旷区全部为聚集分布;中密度条件下,芨芨草聚集分布样方比例沿冠盖区-过渡区-空旷区梯度增加(分别为2/7,3/7,4/7),但低于同等胁迫条件下低密度样方中聚集分布数量;高密度条件下,在各胁迫条件下,除了一个过渡区高密度样方,其余芨芨草种群均为随机分布。总体上,随着环境胁迫增强,在中低密度下,芨芨草种群趋向于聚集分布;但在高密度下,芨芨草种群均以随机分布为主。此外,芨芨草种群空间格局随密度变化趋势比随土壤理化性质胁迫梯度变化趋势更加明显,可能表明相对于土壤理化性质胁迫程度,芨芨草种群密度对其空间格局影响更大。因此,在考虑芨芨草种群空间格局对环境胁迫的响应时,应当考虑种群密度因素。     

不同群落蒙古栎种群空间格局的地统计学分析

以蒙古栎天然次生林中的蒙古栎种群为研究对象,在吉林省汪清林业局塔子沟林场设置2块1 hm^2的处于不同演替阶段的样地(A、B).采用相邻网格调查法将每块样地划分为100个10 m×10 m的调查单元,对单元内每株林木的空间坐标进行精确定位,调查所有胸径≥1 cm的林木基本信息.采用地统计学分析的半方差函数法和分维数对蒙古栎种群各林木属性的空间异质性程度、组成、尺度、方向进行分析;运用克里格插值法对具有空间自相关的树木属性进行无偏估计并绘制分布图,分析其空间分布格局.结果表明:两块样地各林木属性的最优半方差函数以指数模型和球状模型为主,呈聚集分布,但样地A较样地B的空间自相关程度更高,空间连续性更大;两块样地内部,胸径和东西冠幅均表现出较强的空间异质性和空间自相关性.两块样地各林木属性均在南北方向上表现出较强的空间异质性.此外,样地A在西北-东南方向上也存在较强的空间异质性,而样地B则在东北-西南方向存在较强的空间异质性.两者相比,样地A的空间异质性强度更高、尺度更大.样地A中胸径和东西冠幅变异明显,而样地B中东西冠幅和南北冠幅变异明显.分维数值反映的结果与标准半方差函数值的结果基本一致.样地A各林木属性变量以斑块状和条带状分布为主,空间分布格局和变化趋势明显,而样地B各林木属性变量分布破碎,格局复杂.上述结果说明,种群属性特征、群落发育程度、空间尺度大小和空间水平方向可能影响种群的空间格局.基于地统计学的分析方法有助于定量、直观地描述种群的生长现状和发展趋势,可为东北林区大面积的蒙古栎天然次生林的可持续经营提供理论基础.     

宁夏珍稀濒危植物半日花种群结构和点格局分析

半日花是国家二级珍稀濒危植物,其种群数量日益减少,分布区破碎化。以宁夏新记录物种半日花为研究对象,分析在沙地和砾石质两种生境下半日花种群结构、各龄级的空间分布格局及关联性。结果表明: 宁夏青铜峡地区半日花个体主要集中在龄级Ⅲ,种群年龄结构呈倒三角形,种群正在衰退。种群空间分布格局与不同龄级间空间关联性受生境条件的影响较大,并且对空间尺度表现出很强的依赖性,与沙地生境相比,砾石质生境中半日花种群更趋向于聚集分布,各个龄级之间的正相关性也更明显,这种差别与两种生境的环境条件和群落结构有关。半日花种群中幼龄个体(龄级Ⅰ和龄级Ⅱ)具有相互依赖的生态关系。     

不同放牧强度季节调控下荒漠草原主要植物种群点格局及空间关联性

种群空间格局是种群自身特性、种间相互关系及环境条件综合作用的结果。以短花针茅荒漠草原为研究对象,运用Programita软件,采用Ripley's K函数和Monte Carlo随机模拟方法,对短花针茅、无芒影子草和碱韭种群点格局及空间关联性进行了研究。结果表明:短花针茅在禁牧和过度放牧下集群分布的尺度在增加,禁牧和过度放牧两种草地利用方式下短花针茅种群的格局具有趋同的趋势;并且,随着放牧强度的增大或者是持续放牧的影响,使得随机分布尺度在逐渐的增大,短花针茅在更大的尺度上才可能为集群分布。春季重牧+夏季重牧+秋季轻牧和全年重度放牧利用下无芒隐子草在较大尺度上才表现为集群分布,并且尺度转化的临界点在放牧的影响下有增大的趋势;重度放牧下碱韭为了适应放牧干扰逐渐向集群分布方向发展,集群分布的尺度在减小以提高种群的稳定性从而抵御过度的干扰。在不同的放牧干扰强度下植物种群具有明显的响应策略,大致表现为物种的群居性在增强,物种集群分布的尺度在减小以提高种群的稳定性从而抵御过度的干扰。春季休牧+夏季重牧+秋季轻牧处理下种群斑块化的尺度较大,有利于群落的稳定,因此荒漠草原采用这种利用方法较为合理。