温带落叶阔叶林地表鞘翅目成虫小尺度空间格局动态分析

土壤动物空间格局是格局—过程以及生物多样性维持机制研究的重要基础,目前小尺度空间土壤动物空间格局动态特征仍不清楚。基于地统计空间分析方法,以鞘翅目成虫为研究对象,研究帽儿山温带落叶阔叶林小尺度空间(5m)地表鞘翅目成虫群落及类群的空间格局动态特征。结果表明:4次调查共捕获鞘翅目成虫11科、29类、1021只个体,调查月份鞘翅目成虫群落具有较强的时空变异性;Moran'sⅠ系数表明鞘翅目成虫群落和类群具有复杂的正的空间自相关性,其空间异质性可用球状、指数、高斯和线性模型进行拟合。这种空间异质性具有一定的时间变化特征,且这种空间分异是由随机性因素单一调控或结构性因素和随机性因素共同调控的结果;类群之间在多种尺度上表现为复杂的以负相关居多的空间关联性,这种空间关联性的形成主要是结构性因素或随机性因素单一调控的结果。本实验表明地表鞘翅目成虫群落在小尺度空间具有明显的空间异质性特征,这种空间异质性时间变异性较明显。     

贺兰山冲积扇荒漠草地拟步甲群落小尺度空间格局动态

为探讨贺兰山冲积扇荒漠草地拟步甲群落小尺度空间格局动态特征,本研究于2019年5-10月每月采用陷阱法调查200mx200m空间尺度的拟步甲昆虫群落,基于地统计分析方法,研究拟步甲昆虫群落的空间格局,并分析空间格局与地形因子的关系.6次调查共捕获拟步甲科成虫7属10种1086只,群落组成具有较明显的空间和时间变异性.其...     

内蒙古高原针茅草原群落土壤水分和碳、氮分布的小尺度空间异质性

用地统计学的方法,研究比较了内蒙古高原4类地带性针茅草原群落,贝加尔针茅（Stipa baicalensis)群落,大针茅（S.grandis)群落,克氏针茅（S.krylovii)群落和小针茅（S.kelemenzii)群落0-20cm土壤水分和碳,氮的小尺度空间异质性特征,结果表明;4类群落土壤水分,有机碳和全氮均表现出显著的小尺度空间结构特征。自相关尺度为1.91m-10.81m,结构性方差占样本方差的35.31%-99.74%。从贝加尔针茅群落到小针茅群落空间自相关的尺度逐渐增大,纹理有逐渐变粗的趋势,土壤水分,碳和氮的小尺度空间格局共同作用于群落的生态学过程,即土壤水分格局→植物种群格局（基本斑块的大小）→土壤碳空间格局→土壤氮空间格局,同时,由于生态学过程的反馈作用,土壤氮空间格局→种群格局→土壤水分格局,土壤属性空间自相关尺度的改变可能是导致群落演替的驱动力,草原退化可能与土壤异质性尺度的改变相关。     

丰林典型阔叶红松林地表鞘翅目成虫空间异质性及其与环境因子的空间关联性

土壤动物群落空间异质性及其与环境因子的空间作用关系, 是揭示土壤生态系统格局与过程及生物多样性维持机制的重要基础。作者于2015年生长季节(8月)、寒冷季节(10月)在丰林典型阔叶红松林动态监测样地内, 采用陷阱法调查地表鞘翅目成虫群落, 基于地统计空间分析方法, 揭示步甲科和隐翅虫科群落个体数和物种数及优势种的空间格局, 并分析这些空间格局与土壤含水量和地形因子的空间关联性。两次采样共捕获步甲科成虫26种617只, 隐翅虫科19种222只。8月群落个体数和物种数表现为中等变异, 10月为强变异, 群落组成在两个月间具有显著差异。生长季节(8月)和寒冷季节(10月)步甲科和隐翅虫科群落多表现为中等的空间自相关性, 空间分异由随机性因素和结构性因素共同决定。单个物种的个体数多具有中等的空间异质性特征, 且其空间分异主要由随机性因素和结构性因素共同调控。生长季节群落的个体数、物种数和优势种个体数多形成斑块和孔隙镶嵌分布的空间格局。物种之间及物种与环境因子之间多为复杂的空间关联性, 这些关联性主要受到结构性因素或随机性因素的单一调控。典范对应分析(canonical correspondence analysis, CCA)结果表明, 8月土壤含水量对步甲科和隐翅虫科物种分布影响显著, 10月凹凸度对步甲科分布影响显著, 海拔对隐翅虫科分布具有显著影响。本研究表明地表步甲科和隐翅虫科在生长季节形成明显的空间格局而在寒冷季节空间格局不明显, 为不同尺度地表土壤动物空间异质性和生物多样性维持机制研究提供了理论基础。     

红松阔叶混交林林隙大小对土壤水分空间异质性的影响

2011年8-10月采用嵌套的网格化方法布点,利用土壤时域反射仪连续测定了小兴安岭阔叶红松混交林不同大小林隙内不同深度的土壤水分,并根据地统计学原理与方法分析其空间异质性.结果表明:研究区中林隙的土壤含水量最丰富,其次是大林隙和小林隙;大林隙空间样点的土壤水分极差最大,其次是中林隙和小林隙;大、中、小林隙各深度土壤含水量的块金值分别为0.001～0.404、0.001 ～0.273、0.001 ～0.261.随机部分引起的土壤水分异质性和系统总的空间异质性程度依次为大林隙＞中林隙＞小林隙.中林隙土壤水分的空间分布格局最复杂,大林隙土壤水分格局变异的空间依赖性最强;中林隙高等级土壤水分斑块(土壤含水量为50％～60％)占据的面积最大,其次是大林隙,小林隙没有最高等级斑块的分布.对于相同月份、相同深度的土壤含水量,小林隙等级分布最简单,大林隙和中林隙则相对复杂;土壤含水量最大值随着林隙的增大而增大.     

采伐干扰对帽儿山天然次生林土壤表层水分空间异质性的影响

干扰是引起生态系统空间异质性的重要因素之一。采用地统计学的理论和方法,研究了帽儿山天然次生林受到不同强度采伐干扰后(分别为采伐50%和皆伐)林地表层(3~5cm)土壤水分的空间异质性和格局。结果表明,采伐干扰明显降低了林地表层平均水分含量,除2002年夏季,采伐50%样地与对照样地之间没有显著差异外(p>0.05),不同样地和不同季节之间均有显著的差异(p<0.01)。变异函数分析显示,干扰改变了表层水分的空间异质性特征。两年春季和夏季4次取样结果表明,采伐干扰导致平均块金值和基台值降低,平均结构方差比随着采伐强度的增大而减小。变程则不随采伐强度增大而改变,采伐后第1年春季土壤表层水分变程较小、夏季较大,在第2年,采伐50%的样地春季变程较大而夏季较小,皆伐样地则与2002年一致。观测的2年内,土壤表层水分空间异质性主要受到结构因素的影响(>50%),但是,采伐干扰有引起结构方差比降低的趋势。空间格局分析表明,采伐干扰引起土壤表层水分空间格局的改变。对于原来空间格局较强的系统,干扰有降低空间格局强度的作用。这种影响在春季和夏季有明显不同,干扰对春季土壤表层水分空间格局的影响明显大于夏季,干扰导致春季格局比夏季格局明显破碎化。     

芦芽山亚高山草甸、云杉林土壤有机碳、全氮含量的小尺度空间异质性

分析比较了山西芦芽山不同海拔处分布的亚高山草甸（样地A,海拔2756.3 m;样地B,海拔2542.3 m）和云杉林（样地C,海拔2656.8 m;样地D,海拔2387.2 m）土壤有机碳和全氮的小尺度空间异质性特征。结果表明：相同植被类型下海拔较高的样地有机碳含量较高（A：49.84 g/kg,B：38.33 g/kg,C：47.06 g/kg,D：40.67 g/kg）,而较低海拔的样地土壤有机碳含量的异质性较高;除样地A以外的其他3个样地均表现为高度空间依赖性。亚高山草甸土壤全氮含量的异质性远远高于云杉纯林,四个样地中均表现出强的空间自相关性。亚高山草甸样地土壤有机碳和全氮含量均在较大尺度上空间自相关,云杉纯林样地则表现为较小尺度的空间自相关变异。     

封育对科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落植被特征及空间异质性的影响

以科尔沁沙地小叶锦鸡儿群落为对象,分析了放牧和不同封育年限下小叶锦鸡儿群落的植被特征及植被分布的小尺度空间异质性.结果表明:放牧和封育样地内植被均以1年生草本植物为主,物种数没有明显差异;封育6年、封育12年样地的植株密度分别为(124.46±5.22)株·m~(-2)和(203.05±10.38)株·m~2,显著高于放牧样地(P<0.05);封育样地的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数均低于放牧样地,并随着封育年限的增加而减小;封育样地植被分布的小尺度空间异质性小于放牧样地,并且封育年限越长,空间异质性越小.

Abstract：

This paper studied the vegetation characteristics and small-scale spatial heterogeneity of Caragana mirophylla community in Horqin Sandy Land in northeast Inner Mongolia of China under grazing and under 6-and 12 years enclosure, aimed to assess the effects of grazing and enclosure on vegetation restoration. In the sampling plots of grazing and different years enclosure, the species composition of C. mirophylla community all dominated by annual herbaceous plants. The species richness in grazed plot and in the plots enclosed for 6 and 12 years was 22, 19, and 20, respectively, with no significant difference. In the plots enclosed for 6 and 12 years, the plant density was (124.46±5.22) plants·m~(-2) and (203. 05±10. 38) plants·m~(-2), respec- tively, being significantly higher than that in grazed plot, which suggested that enclosure was an effective method to accelerate the vegetation restoration in Sandy Land. The Shannon-Wiener index, Simpson species diversity, and Pielou evenness in enclosed plots were lower than those in grazed plot, and decreased with increasing enclosure duration. The small-scale spatial heteroge-neity of vegetation in enclosed plots was smaller than that in grazed plot. The longer the enclosure duration, the smaller the spatial heterogeneity was.     

关帝山华北落叶松人工林细根生物量空间分布及季节变化

利用根钻法研究了山西关帝山华北落叶松（Larix principis—rupprechtii Mayr）人工林细根生物量的空间分布和季节变化特征。结果表明,华北落叶松不同径级细根生物量随土层深度的增加而逐渐减少,土壤表层（0—10cm）中各径级细根的生物量最高,Ⅰ级细根（根直径0～1mm）的生物量在不同土层深度间差异显著（P〈0．05）;距树干不同水平距离处各径级的细根生物量差异均未达到显著水平（P〉0．05）。在0～10cm土层中,各径级细根生物量的季节变化差异显著（P〈0．05）,均表现为单峰型,峰值出现在9月份;在10～20cm和20-30cm土层中,Ⅰ级和Ⅱ级（根直径1～2mm）细根生物量季节变化差异显著,Ⅲ级细根（根直径2～5mm）和Ⅰ级死根（根直径0～2mm）生物量季节变化差异不显著。     

人工红松林步行虫(Coleoptera:Carabidae)群落物种共存格局动态分析

揭示群落物种共存格局是群落生态学研究的重点内容之一,零模型的应用极大的促进了群落物种共存格局及其调控机制的进展,然而针对地下生物群落共存格局动态特征的研究并不多见。在帽儿山森林生态站的人工红松林内,通过5次调查取样基于零模型模拟分析小尺度空间(20 m×20 m)步行虫群落物种共存格局的动态特征。结果表明:(1)共捕获步行虫20种,2278只个体,其中Carabus billergi maoershanensis为所有调查季节数量最具优势且分布最广泛的物种,步行虫群落结构具明显的时间变异性;(2)2013年6月步行虫群落为集群性共存格局,而2014年8、10月为竞争性共存格局,基于目前的零模型指标和法则难以准确揭示其他月份是集群性还是竞争性的共存格局,但所有季节的群落均表现为明显的非随机性共存格局,这些共存格局的发现并不完全支持Diamond的群落构建机制理论;(3)所有调查季节均发现很少的显著物种对,基于更严格的检验表明群落中集群性物种对多于隔离性物种对,那些表现为显著的非随机性共存关系的物种对往往是群落内数量较大且分布广泛的优势和常见物种。表明非随机性共存格局可能是帽儿山人工红松林小尺度空间步行虫群落的常见格局,这种非随机性格局具一定的短期动态稳定性,但不同季节这种非随机性共存格局类型表现不同,群落内这些较少的显著物种对可能对群落物种共存格局具有一定的贡献。     

红松人工林优势木竞争指数影响因子

在温带湿润气候区东段不同立地条件下的红松人工林内设置面积为600 m~2(20 m×30 m)的70块矩形固定样地。在每个样地内,选取5颗最高且长势较好的优势木作为研究的对象木,用Voronoi图确定优势木相应的竞争木,测定每一块样地内优势木与竞争木之间的距离。采用Hegyi单木竞争指数模型,分析优势木在不同样地水平上的种内竞争强度,探讨林分生长因子、地形因子、土壤养分因子对优势木竞争指数的影响,并对这3类因子与优势木竞争指数进行相应的拟合和相关性分析。结果表明：红松人工林优势木竞争强度随着优势木胸径的增大而变小,并且两者之间的关系服从幂函数;红松优势木的竞争指数与其树高、胸径、冠幅呈极显著的相关关系(P<0.01);坡向、坡位、海拔对竞争指数影响极显著(P<0.01);红松人工林优势木竞争指数的大小与土壤氮磷钾含量均呈极显著的相关关系(P<0.01);pH值对优势木竞争指数的影响不显著。当红松人工林优势木平均胸径达到45cm,优势木平均树高和冠幅大于周围竞争木时,其对周围资源的利用程度增大,林木会发生自然稀疏现象,其所受的竞争压力减小。红松喜光性强,对水分的要求高,...     

伊春地区红松和红皮云杉径向生长对气候变化的响应

树木生长-气候关系对准确评估气候变化对森林生态系统影响、预测森林生产力与植被动态及揭示树木对气候变化的响适应策略至关重要。在全球变暖背景下,升温可能会对树木的生长产生影响,从而改变区域森林生态系统的生产力或碳储量。本研究利用生长-气候响应函数、滑动相关分析等树木年轮学方法,探讨伊春地区阔叶红松林内红松和红皮云杉径向生长的主要限制因子及两者径向生长对快速升温(1980年后)响应的异同。结果表明:1980年前红松径向生长有明显加速的趋势,红皮云杉上升趋势较弱;而1980年后红松径向生长趋势显著下降,红皮云杉则下降不明显。红皮云杉径向生长与上一年9月及当年6月平均气温显著负相关,而红松径向生长与上一年12月及当年1月、4月和6月最低气温显著正相关。1980年快速升温后,高温对两树种生长的抑制作用增强,尤其是红松。生长季末(9月)降水对红松和红皮云杉的限制作用由升温前的负相关转变为升温后的显著正相关。温度是限制红松和红皮云杉径向生长的主要气候因子,降水影响相对较弱;其中红松径向生长对气候变化的响应比红皮云杉更敏感。快速升温后,红松和红皮云杉生长-气候关系的变化可能与升温导致的暖干旱化有关。若气...     

红松种子园种群表型多样性研究

为揭示红松（Pinus koraiensis Sieb.et Zucc.）不同种群的表型分化程度和变异规律,以吉林省露水河红松种子园6个种群红松为研究对象,采用巢式方差分析、多重比较、变异系数和聚类分析等方法对红松的叶片、球果和种子共15个表型性状进行了系统分析。结果表明：（1）红松15个表型性状在种群间和种群内均存在着极显著的差异,红松种群遗变异比较丰富,在松属植物中属于中等水平,其中纬度最低的露水河种群在其中10个表型性状均值上表现出最高值;（2）红松种群间的表型分化系数（Vst）均值为12.39%,种群内的变异（87.61%）大于种群间的变异（12.39%）,种群内的变异是主要变异来源;（3）各表型性状平均变异系数为13.28%,变幅为6.16%-31.48%,叶片、球果、种子的平均变异系数依次为：球果17.86% > 针叶11.19% > 种子9.87%,种子性状最小,成为最稳定的表型性状,带岭和丰林种群表型性状遗传多样性要高于其他种群;（4）利用欧氏平均距离对红松种群进行UPGMA聚类分析,红松种群的表型性状按照地理距离而聚类,可将红松种子园6个种群分为4类,其表型性状跟地形（东北山脉）有一定的契合。红松种群具有中等水平的表型遗传多样性,种群间和种群内均存在丰富的表型变异,研究结果为顺利开展红松种质资源收集、保存,以及良种选育等工作提供依据。     

凉水保护区红松与主要伴生树种的空间关系

空间关系是影响森林生长与群落演替的重要因素,种间关系是其重要组成部分,研究空间关系有利于了解森林群落的生长更新、功能作用与演替进程。利用移动窗口法对凉水自然保护区10.4 hm²样地不同径级的红松与主要伴生树种做空间相关性研究,并进行多尺度比较,得到不同尺度下不同径级红松与主要伴生树种个体的空间关系特征。研究结果表明:(1)红松与伴生树种的相互关系复杂多样,多种相互关系并存,表现出阔叶红松林群落结构的复杂性与稳定性。大径级红松压制同径级伴生树种,二者呈极显著负相关,但其对小径级伴生树种有庇荫作用,二者呈极显著正相关。(2)红松与主要伴生树种的相互关系在不同尺度、径级上均有极显著差异。尺度越大,红松与主要伴生树种的相关系数变化速率越小;伴生树种的径级越大,红松与主要伴生树种的相关系数变化速率越大。(3)红松与伴生树种的相关性具有尺度特征,主要表现在大尺度(≥60 m)范围上,在小尺度(＜60 m)上相关性较弱。红松与伴生树种在相同径级与不同径级的结合方式上表现出不同的空间关系。同径级的红松与伴生树的种间关系多表现为负相关,不同径级的红松与伴生树种种间关系多表现为正相关。(4)以种间关系确定样方最小面积,凉水保护区临界样地面积为60 m×60 m。该研究集中于不同尺度下不同径级的红松与伴生树种的种间关系,解释优势种红松与伴生树种在森林的空间关系以及群落结构特征,为东北地区阔叶红松林的森林管理提供参考意见。     

长白山原始林红松径向生长及林分碳汇潜力

长白山地处温带针阔混交林的中心地带,其植物生长对气候变化反映较为敏感。运用树木年代学的基本原理与方法,以该区保存完好的地带性顶级群落阔叶红松林为研究对象,探讨了红松(Pinus koraiensis)径向生长对气候变化的响应,以期揭示全球气候变化对阔叶红松林及红松树木生长的影响。以长白山自然保护区北坡为研究地点,建立红松树轮年表,计算年均生物量生长量,与逐月各气候因子进行相关和响应函数分析,以期揭示红松径向生长与气候变化的关系。同时利用多元逐步回归分析方法分别建立了红松树轮指数、年均生物量生长量与主要气候因子的模拟回归方程。主要结论如下:(1)长白山红松年表特征分析表明其生长对气候变化敏感,适用于进行树轮气候学分析;(2)红松径向生长受当年生长季前期温度影响较大;(3)温度是限制红松径向生长的主要因子,气候变暖将促进红松的径向生长;(4)目前林分单位面积地上生物量为310.88t/hm~2,单位面积林分生物量生长量约为5.077t hm~(-2)a~(-1),即每公顷每年固碳约2.539t,表明该地区老龄阔叶红松林仍具有较强的固碳能力。     

竞争强度变化对针阔混交林红松和水曲柳径向生长的影响

以3种间伐强度处理下(15%,30%和50%)针阔混交林内优势树种红松(Pinus koraiensis)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)为研究对象,基于3次复测数据和树轮宽度数据分析不同间伐强度处理下红松和水曲柳的竞争变化特征,探讨竞争环境变化对保留木径向生长的影响。结果表明,1)红松保留木竞争环境发生变化的单木比例随着间伐强度增加而有所下降,但竞争减弱的保留木所占比例与间伐强度正相关,重度间伐样地内竞争减弱的红松保留木所占比例最大达到63%。不同间伐强度下水曲柳保留木竞争环境发生变化的单木比例一致,竞争减弱的单木比例占50%。2)不同竞争环境的水曲柳保留木径向生长趋势基本一致,而红松保留木径向生长变化趋势有所不同。轻度和重度间伐样地内竞争减弱的红松保留木径向生长在间伐后均呈上升趋势,而中度间伐样地内竞争减弱的红松保留木和各样地竞争不变的红松保留木以及不同竞争强度下水曲柳保留木均在2013年和2014年(间伐后2年内)出现生长抑制,而在2015年(伐后第3年)得到促进。3)随着间伐强度上升,自2015年(伐后第3年)竞争减弱的红松保留木径向生长年增量明显增加,显著...     

庐山黄山松种群结构及数量动态研究

庐山黄山松(Pinus taiwanensis)广泛分布于海拔800 m以上至山顶地段,在庐山现存植被中占有非常重要的地位。为了更好地了解黄山松在庐山的更新和演替情况,该文通过对庐山黄山松种群的调查,以种群径级结构代替年龄结构,采用"空间代时间"的分析方法,编制庐山黄山松种群的静态生命表,结合种群结构动态指数、时间序列平均推移法模型等方法对黄山松的种群结构和数量动态进行了分析。结果表明:(1)庐山黄山松种群结构呈纺锤形,幼龄和老龄个体数量较少,中龄个体多,目前处于比较稳定的阶段。(2)黄山松种群死亡高峰出现在第8龄级,个体平均期望寿命第2龄级最大,种群存活曲线属于Deevey-Ⅰ型。(3)随着时间的推移,老龄个体逐渐增多,小径级出现缺失,种群表现出衰退趋势。建议在保护区经营和管理的过程中,对黄山松林进行适当的人工抚育,补植一些适宜的落叶阔叶树种,以丰富该地区的树种多样性以及群落结构。