Structures and topographical pattern of the tree layer of Fagus engleriana-Cyclobalanopsis oxyodon community in Shennongjia area, Hubei Province, China

Shennongjia represents an area of considerable plant biodiversity, not only for China but for the whole world. The numerous species are distributed along an altitude gradient. The genus Fagus, commonly known as Beeches, constitutes one of the dominant woody species of the humid temperate forests in China. This paper deals with the community structure of a mixed, broadleaved deciduous-evergreen beech forest dominated by the Fagus engleriana and Cyclobalanopsis oxyodon, which occurs along an altitude gradient range in this area. The community consists of 46 woody species, belonging to 22 families and 27 genera. The tree layer can be divided into three sub-strata. The upper layer is composed of deciduous trees, 80.7% of which is F. engleriana. The second and third layers are dominated by the evergreen species, such as C. oxyodon and the Rhododendron hypoglaucum. These species increase from 55.9% in the second layer to 80.5% in the third, and regeneration at that rate allows us to assume that the stability of the community may be guaranteed. The micro-site heterogeneity plays an important role in maintaining species diversity in plant communities. In this research, a terrain surface of 0.96 hm² was simulated using the digital elevation model (DEM) in order to analyze the influence of the topography on plant community structures on a small scale. The slope relief aspect obtained with the DEM showed an accentuated heterogeneity. Semivariance analysis was used to measure the heterogeneity scale. The range and nugget variance of the semivariograms for slope were 285.8 and 280.5, respectively; for aspect, were 21.8 and 498, respectively. The elevated value of the nugget variance suggested that even on a small scale, the topographic variations influenced the species distribution. Twenty-four species were selected to estimate the correlation coefficient between the slope, aspect, and orientation. Then based on the correlation results using the Square Euclidean Distance cluster analysis, the 24 species were divided into four groups.     

神农架地区米心水青冈-曼青冈群落的结构与格局研究

 米心水青冈(Fagus engleriana)-曼青冈(Cyclobalanopsis oxyodon)常绿落叶阔叶混交群落是神农架山地植被垂直带谱的重要类型。通过分析乔木层结构及优势种的分布格局,探讨群落的特点及动态。结果表明,群落乔木层可分为3个亚层：第一亚层落叶阔叶树种占优势,势树种为米心水青冈;第二及第三亚层以常绿树种为主,优势种为曼青冈。应用偏离指数、Lloyd的平均拥挤度和聚块性指数及Morisita指数,在8个尺度下对米心水青冈及曼青冈两种优势树种进行格局分析,发现两者总体上均为聚集分布,米心水青冈的聚集强度高于曼青冈。按1～4cm, 4～8cm及8cm以上３个径级对曼青冈分布格局进行比较,各径级间聚集强度相似,没有自疏现象。由于米心水青冈及曼青冈占据乔木层不同的高度,且均不缺乏更新贮备,因此形成稳定共存的群落。     

数字高程模型在群落内物种共存研究中的应用——以神农架米心水青冈-曼青冈群落的地形模型建立为例

地形是环境异质性产生的原因之一。受技术条件的限制, 以往研究中地形因子只能作为背景因子介入, 无法分析地形的细微变化对植物分布格局的影响。该文将数字高程模型引入群落内物种多样性研究, 以神农架米心水青冈 (Fagusengleriana) _曼青 冈 (Cyclobalanopsisoxyodon) 群落固定样地的地形分析为例, 介绍DEM的建立及地形因素的提取。摸拟 0.96hm2 样地的地形变化, 发现样地总坡向为西偏北 30°, 总坡度为 4 0.0 1°, 最大坡度为74.6°, 最小坡度为 18.2°, DEM的精度为 0.4m。选择群落中 2 4种植物与坡度、坡向及坡位等地形因素进行相关分析, 发现不同的种对地形变化的反应不同。该次研究中, DEM量化了地形数据, 使之可以参与到生物多样性研究中, 为在连续面上分析地形因素对群落内植物分布的影响提供了极大的便利。DEM在小尺度中应用的主要问题是原数据的采集, 该次研究中的地形数据为人工野外测量, 研究规模受到一定限制。     

湖北星斗山地形变化对不同生活型植物叶功能性状的影响

探究地形变化对不同生活型植物叶功能性状的影响有助于深入理解森林群落物种组成的维持特征。该研究以湖北星斗山常绿落叶阔叶混交林为研究对象, 测量了50个样地中224种木本植物的叶面积、叶厚度、叶干质量、叶干物质含量和比叶面积, 运用单因素方差分析揭示了乔木、灌木和木质藤本的叶功能性状变异特征, 并采用偏曼特尔检验分别从群落水平和物种水平分析了地形变化对不同生活型木本植物叶功能性状的影响。研究发现: 不同生活型植物叶性状变异系数分布范围为23.42%-110.45%; 不同生活型之间的植物叶功能性状差异明显。群落水平上, 海拔与乔木叶干质量、灌木叶面积和木质藤本叶厚度显著正相关, 坡度仅对灌木和木质藤本比叶面积具有显著影响, 坡向与灌木叶厚度、叶干质量和比叶面积显著正相关。物种水平上, 海拔比坡度和坡向对植物叶功能性状影响更为显著, 且不同物种对地形变化的敏感度不一致; 在控制空间结构影响后, 地形因子对植物叶功能性状的影响降低。该研究结果表明, 不同生活型植物的叶功能性状对地形变化的响应格局不同, 这可能是星斗山常绿落叶阔叶混交林植物多样性的主要维持机制。     

The Janzen-Connell effect on the population dynamics of a Fagus engleriana- Cyclobalanopsis oxyodon community in a subtropical zone of China

The Janzen-Connell (J-C) hypothesis provides a mechanism explaining the high species diversity in tropical rainforests. It postulates that predation could cause greater mortality on seeds and seedlings near their parental trees. In this study, we tested the hypothesis in a subtropical zone, a mixed evergreen-deciduous broad-leaved forest dominated by the Fagus engleriana and Cyclobalanopsis oxyodon. The study area was in the Shennongjia region, a key area of biodiversity conserva-tion in both China and the world. The recruitment probability index was used to detect the J-C effect on nine species of the community, which were more than 50 individuals. Six large adults of each species were selected, and the numbers of saplings and adults were counted at the distance intervals of 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, and 20-25 m from each focal tree. Two species in saplings stage and six in adult stage supported the J-C hypothesis, but their χ2 was not significant. Three species, the F. engleri-ana, Rhododendron hypoglaucum, and Toona sinensis, showed a strong Hubbell pattern in the adult stage. Because of these results, we reject the J-C hypothesis and conclude that species could recruit near the conspecific trees in subtropical forest. The reasons why the J-C hypothesis fails to explain the species diversity in this community are the shortage of seed-consuming agents of subtropical forest and the influence of microsite topo-graphic variation.     

天山南麓山前平原植物群落物种多样性及空间分异研究

荒漠灌丛是天山南麓山前平原主要植被类型.本研究定量分析了山前平原植物群落物种多样性及生境尺度异质性的影响.结果表明:(1)天山南麓山前平原的植物群落多样性指数Simpson、均匀度指数McIntosh及丰富度指数Margalef都较低,在地貌带的过渡上,植物分布呈现均匀化.(2)海拔和地下水埋深是影响天山南麓山前平原植物群落物种多样性的重要环境指标.海拔梯度与物种多样性指数Simpson、Margalef及McIntosh均呈显著的线性正相关关系,物种多样性均随海拔高度的增加而增加;地下水埋深与物种多样性指数呈极显著的线性负相关关系,物种多样性随地下水埋深的增加而减小.(3)土壤含盐量与物种多样性指标无显著关系,但土壤含盐量与地下水埋深相关性显著,这是天山南麓山前平原土壤盐分空间异质性的一个重要特点.土壤盐分含量变化影响着植物群落物种组成,随土壤盐分含量增加,群落中盐生植物种类逐渐占据优势.(4)海拔的变化是决定天山南麓山前平原灌丛群落生境差异的主导因子.海拔差异表征了山前平原地貌、水文地质条件及土壤的变化,而随海拔变化的水热、水盐等干扰体系的差异则进一步导致了异质性的生境,进而影响不同植被类型中群落组成结构和多样性的差异.     

啮齿动物对米心水青冈种子命运的影响

有性生殖(实生更新)和无性生殖(萌生更新)是植物繁殖的两种关键方式。自然界中,个别物种同时具备两种更新方式,米心水青冈(Fagus engleriana Seem.)就是典型的物种。已有研究表明萌生更新在米心水青冈种群生活史中普遍存在,可使其占据原有生态位(生态位占据假说),但对米心水青冈实生更新的研究却未见报道。为了探索啮齿动物对米心水青冈实生更新的作用机制,笔者在神农架米心水青冈林中通过坚果摆放实验,研究啮齿动物对米心水青冈坚果传播机制的影响。结果显示,鼠类对坚果的原地捕食率高达81.22%;坚果被扩散率低,仅18.56%;坚果在原地平均留存时间为(5.25±5.95)d;坚果扩散距离为(2.63±1.60)m。研究发现,米心水青冈坚果被啮齿动物捕食率极高,贮藏率极低,且坚果被传播距离在同属植物中较小,不利于该物种更新繁殖。萌生更新在很大程度上弥补了米心水青冈实生更新繁殖方式的不足。本研究结果有助于对水青冈属植物繁殖策略的理解。     

星斗山木本植物多样性沿海拔的格局

以星斗山11个样方的调查资料为基础,应用物种重要值、物种丰富度、α多样性和β多样性指标,对星斗山木本植物群落结构及多样性空间分布特征进行了研究,同时也作为验证Rapoport理论的一个案列。结果表明:星斗山自然保护区群落以多优种群落为主,群落重要值大于15的优势种主要有杉木、楠木、水青树、鹅耳栎及青冈等;该地区群落外貌随着海拔高度的升高表现出一定规律性;随着海拔升高,物种α多样性及丰富度呈现减小趋势,同时β多样性亦减小,验证了Rapoport理论;不同坡向物种多样性存在差异,Simpson指数以东坡、东北坡最高,其次是西坡,北坡最低;同一群落灌木层物种多样性均高于乔木层。     

河北坝上草原东沟植物群落生态梯度的数量分析

运用DCCA排序轴分类,将河北坝上草原东沟的植物群落划分为8类,效果较好．排序图表达了植物群落的环境梯度、结构梯度和人为干扰．第1轴反映了群落在海拔和坡度方面的空间梯度,第2轴反映了群落的坡向分异格局,两轴综合反映了群落沿水分梯度的空间分异．群落的层片构成和各层片物种组成也表现出相应的空间分布格局．白桦局限在阴坡高海拔陡峭处．阴坡灌木与草本层片优势种分别为金露梅与细叶苔草,阳坡则为蒿类和冰草．阳坡群落各层片优势种还存在海拔和坡度分布格局．另外,放牧、耕作和伐树等人为干扰对群落时空分布也有显著影响．一般来说,生境条件较好的群落,人为干扰较严重．     

中条山混沟地区森林乔木种的数量分类与环境解释

通过对中条山混沟地区森林植被调查资料的多元分析——TWINSPAN分类、CCA排序与环境解释,划分了该地区的植被类型,给出了植被与环境因子的定量关系。结果如下:1)40个样地可划分为青檀林(Form.Pteroceltis tatarinowii)、栾树林(Form. Koelreuteria paniculata)、槲栎林(Form. Quercus aliena)、栓皮栎林(Form. Quercus variabilis)、鹅耳枥+葛萝槭林(Form. Carpinus turczaninowii+Acer grosseri)、元宝槭+千金榆林(Form. Acer truncatum+Carpinus cordata)和辽东栎林(Form. Quercus liaotungensis)7种群落类型,体现了中条山地带性植被类型为暖温带落叶阔叶林的特点。2)群落类型的划分主要反映了CCA排序第一、二轴的环境梯度,CCA排序第一轴突出反映了海拔与土壤养分梯度,第二轴与土壤pH值、湿度指数和坡度显著相关。总体来说,海拔和土壤因子是影响混沟地区乔木物种分布分异的最主要环境因子。3)环境因子和空间因子解释了物种格局变化的46.14%,其中环境因子占30.79%,空间因子占8.48%,空间因子和环境因子交互作用解释的部分占6.87%。良好的环境解释反映了调查取样和环境因子选取的合理性,同时也体现了混沟地区植被的原始性。     

Vegetation management shapes arthropod and bird communities in an African savanna

Habitat heterogeneity is a key driver of the diversity and distribution of species. African savannas are experiencing changes in their vegetation structure causing shifts towards increased woody plant cover, which results in vegetation structure homogenization. Given the impact that increasing woody plant cover has on patterns of animal use, resource managers across Africa are implementing habitat management practices that are intended to reduce woody plant cover. To understand the ecological implications of various habitat management practices on arthropod and bird communities, we leveraged large‐scale tree clearing and subsequent mowing in an African savanna to understand how changes in both the herbaceous layer and woody plant cover (i.e., structural heterogeneity) may shape arthropod and bird communities at the local scale. We focused on four replicated treatments: (1) annual summer mow, (2) annual winter mow, (3) >5 years since last mow (rest), and (4) an adjacent unmanipulated savanna to act as a control. We found that the mowing treatments significantly influenced vegetation structure both with respect to tree density and herbaceous layer. Both arthropod and bird community composition varied across treatments. Grass biomass was the best predictor of arthropod richness and abundance, with arthropods selecting for areas with high biomass. Insectivorous bird richness and abundance was driven by tree density (i.e., perching locations) and not arthropod abundance. Our results suggest that vegetation management practices contribute to habitat heterogeneity at the landscape scale and increase bird species richness through species turnover. However, we caution that if a single vegetation management practice dominates the landscape, it is plausible that it could lead to the simplification of the avian community.     

海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地木本植物性别系统数量特征

热带山地雨林中植物不同性别系统的数量和空间分布特征如何? 是否受自然环境条件影响? 这些问题的回答有助于更深入理解群落物种多样性是如何形成的。本文以海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地中胸径大于1 cm的木本植物为研究对象, 描述了样地内木本植物性别系统的数量特征, 分析了雌雄异株植物空间分布与地形因子的相关关系。结果表明: 大样地内289种木本种子植物中有两性花植物176种, 单性花植物113种; 在单性花植物中, 51种为雌雄同株, 62种为雌雄异株。单性花植物植株数占所有植株总数的36.2%; 雌雄异株植物植株数占所有植株总数的21.5%, 占单性花植物植株数的59.5%。在20 m × 20 m样方的空间尺度, 雌雄异株植物呈现聚集分布的物种共有31种。以20 m × 20 m样方为分析单元, 雌雄异株植物种类的性别比例与海拔、凹凸度和坡度呈弱正相关; 个体相对多度仅和海拔呈弱正相关, 与坡度和凹凸度无相关; 而3个性别系统多样性指数与海拔、凹凸度和坡度均无显著关联。可见雌雄异株植物在海南热带山地雨林中占据了较大的比例, 但大部分种类种群较小, 其数量分布特征与地形因素紧密相关, 雌雄异株植物的存在对群落物种多样性的形成有较大贡献。     

神农架地区米心水青冈萌枝过程的研究

米心水青冈是水青冈属３种多主干的树种之一,萌枝是它的主要更新方式。本文通过样方法和树木年代学方法对神农架地区米心水青冈的萌枝更新过程进行了研究。结果表明,米心水青冈的萌枝现象是普遍存在的,但萌枝数量不同地点差异较大。９丛米心水青冈完整的年轮分析结果表明,它们萌枝的时间不是连续的,而与森林的受干扰有关。根据８３个圆盘和生长锥芯资料,米心水青冈在萌枝后成长为乔木层或林冠层的过程中,径向生长表现为５种模式,这是根株内竞争的结果。萌枝在米心水青冈林的维持和发展过程中,具有重要的生态学作用。     

广东始兴南山木本植物群落特征研究

为了研究广东始兴南山自然保护区的木本植物群落结构特征，通过在不同海拔高度设置3个1 hm²的典型植物群落样地，并对其物种组成、多样性、径级结构、生物量等进行分析。结果表明：(1)研究区共有木本植物193种，隶属于60科115属，其中中海拔样地的物种数最多，为127种，隶属于44科80属，不同样地的优势树种存在差异，优势科主要是壳斗科、樟科。(2)木本植物Shannon-Wiener多样性指数(H)和Simpson多样性指数(D)在不同样地间有差异，均随海拔升高呈现降低趋势。(3)高、低海拔区域的群落径级结构主要为小径级(Ⅰ级)个体，而中海拔样地的木本植物群落径级结构以Ⅰ级为主，Ⅱ、Ⅲ 径级树木个体为辅，径级结构更加合理。(4)不同样地的木本植物根、主干、枝、叶生物量有明显变化，随海拔升高呈现升高趋势。该研究为始兴南山保护区的森林合理经营、生物多样性保护以及生产力预测提供了科学依据。     

坡向和坡位对四川夹金山灌丛群落结构与物种多样性特征的影响

研究不同坡向、坡位夹金山灌丛群落结构和物种多样性特征。结果表明: 在 24 个样地中,共有维管植物 186 种,隶属于 50 科 127 属。其中,灌木层有 32 种,隶属于 14 科 22 属,阴坡下坡位物种数最多;草本层有 154 种,隶属于 43 科 109 属,阴坡物种数最少。灌木层的平均高度表现为阳坡>半阳坡>阴坡,平均密度则相反;草本层平均高度表现为阴坡>半阳坡>阳坡,平均密度无显著变化。坡位仅对阳坡草本层平均高度有显著影响,灌木层物种多样性在阴坡较高,草本层物种多样性在阳坡下坡位和阴坡中坡位较高。坡向对灌木层和草本层 Shannon多样性指数、Simpson优势度指数、物种丰富度指数、Pielou均匀度指数影响显著(除草本层 Simpson 指数),坡位对灌木层和草本层物种多样性指数均无显著影响,坡向和坡位的交互作用对草本层物种多样性的影响大于灌木层。冗余分析(RDA)表明,物种多样性不仅与坡向正弦值、坡向余弦值相关,也与群落结构特征相关性较大。     

黄土丘陵区地形、土壤水分与草地的景观格局

在黄土丘陵区,地形因素和土壤水分是决定草地景观格局的主要因素,同时草地景观格局在不同尺度上影响着景观中的流.地形因素、土壤水分和草地结构在不同尺度上有着密切的联系,研究它们之间的关系对于了解生态系统的过程十分重要.针对黄土高原异质化的草地群落结构,选取黄土丘陵区经过20多年自然封育形成的天然草地,从坡面尺度对景观格局进行了调查研究,在地形因素、土壤水分和草地结构中选取了有代表性的指标14个,用多元统计分析对选取的指标进行了主成分分析和聚类分析.聚类分析将样方分成3种植被类型,不同植被类型的海拔、坡度、20～140cm土壤含水量以及物种丰富度和生物多样性存在显著性差异.相关分析表明：海拔对0～300cm土壤含水量影响显著;海拔对草地群落盖度,坡位、坡向对草地群落的物种丰富度和生物多样性有着重要影响;而草地群落的物种丰富度和生物多样性与0～100cm土层的含水量关系密切.     

云雾山天然草地物种分布与环境因子的关系

应用数量生态学中的梯度分析方法研究了云雾山天然草地群落类型、物种分布以及与环境因子的关系.研究结果表明,作为重要的人为管理措施,封育通过改善草地的水分、养分等环境条件,显著影响了云雾山草地的物种分布和群落类型.在封育草地,植被类型为本氏针茅群落,未封育草地为铁杆蒿群落.本氏针茅、百里香、大针茅、直茎点地梅、阿尔泰狗哇花等中旱生植物在封育草地中占优势,铁杆蒿、硬质早熟禾、星毛委菱菜等在退化草地中占优势.除封育措施以外,20～100cm 的土壤含水量对物种分布影响显著.同时,养分作为一个重要的环境因素对物种的分布也具有重要影响,特别是速效钾和NO-3-N.海拔、坡位、坡向等地形因素对植物分布的影响不明显.     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林植物与土壤地形因子的耦合关系

基于中国科学院亚热带农业生态研究所在木论国家级自然保护区借鉴CTFS标准建立的2hm2喀斯特常绿落叶阔叶混交林动态监测样地(50个20m×20m样方),选取代表木本植物群落、土壤性质和地形因子的22个指标,对其总体特征及三者之间的相互关系进行了经典统计分析、主成分分析、聚类分析与典型相关分析。结果表明,喀斯特常绿落叶阔叶混交林生态系统的景观异质性强、土壤养分含量高、物种丰富且结构合理,除海拔、Simpson指数、均匀度、pH之外的18个指标均呈中、强变异;综合土壤因子是影响生态系统的主要因子群,其次是综合群落多样性因子和结构性因子,综合地形因子的作用相对较弱;4种不同类型真实而直观地表征了群落类型、土壤肥力和地形的差异,相对优化的第3种类型主要分布在海拔较高、裸石率较大、坡度较高的阴坡中上部;植被、土壤、地形两两之间均存在着较高的相关性,植被与土壤因子之间,有机质、氮、磷起较大的作用,主要影响群落结构,植被和地形之间,坡向和岩石裸露率影响群落结构和物种丰富度,而坡向和坡位直接导致了土壤有机质、全氮、有效磷和pH的变化。     

大别山南坡森林植物群落物种多样性及其与海拔因子的关系

大别山地区植物资源丰富,区系组成复杂且起源古老,为连接华东、华北和华中三大植物区系的纽带,也是我国重要的生物多样性保护和水源涵养生态功能区。采用样方法,在大别山南坡的多枝尖、庵基坪和麒麟沟3个地区,沿着不同海拔高度选取了具有代表性的森林植物群落进行研究,从不同植物群落类型和层次的物种多样性、均匀度和丰富度及其与海拔因子的关系等方面,对大别山南坡的森林植物群落物种多样性进行综合分析。结果表明:1. 共记录有植物108科270属449种,划分为20个森林植物群落类型;2. 森林植物群落各层次物种丰富度表现为草本>乔木>灌木;Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数呈现出乔木>灌木>草本;Pielou均匀度指数变化较为复杂;3. 森林植物群落各层次的物种丰富度随海拔升高而下降;Shannon-Wiener指数和Simpson指数也表现为随着海拔升高而下降,但草本层在1400m之后有上升的趋势。Pielou指数在乔木层中表现为随着海拔的升高而下降,在草本层中表现为先下降后出现上升,在灌木层中则随着海拔的升高而上升,但其波动更为剧烈。本研究对大别山南坡森林植被大范围的采样观测研究,能够全面的展现大别山南坡森林植物的种类分布、空间组成等整体概况及其与海拔因子的关系,能为以后大别山南坡生物多样性的保护提供较为全面真实的数据,从而为大别山地区生物多样性的保护和可持续利用提供理论依据和实践意义。