群落结构特性的分析方法探讨-以高寒草甸和高寒灌丛为例

 从种—多度关系和物种多样性对高寒草甸和高寒灌丛在不同放牧强度下群落结构特性的分析表明,种在群落中的相对重要性发生了变化,种相对多度的分布模式符合对数正态分布,并随放牧强度的变化显示出有规律的改变;同时,表示群落结构特性的指数(Simpson多样性指数λ、Shannon信息多样性指数H′、McIntosh多样性指数Dmc、均匀性指数E和物种丰富度指数R)值在各放牧强度群落间却未表现出统计学上的显著差异(P>0.05)。这表明在有些情况下单纯对物种多样性等指数值的比较并不一定能准确地反映出群落结构上的变化,同时也证实了West关于多样性指数值保持不变或近似但群落结构可能发生变化的推断。     

Species diversity and dominance: A comment

Misra etMisra (1981) have concluded, on the basis of an analysis of a grassland community, that there is significant negative correlation between species diversity and dominance indices. It is shown that this result is an unfortunate misunderstanding because negative correlation is an inevitable consequence of indices definitions. Some other shortcomings concerning diversity, stability and species-abundance distributions, contained in the paper, are pointed out.     

地形对阔叶红松林物种多样性的影响

为了更好地了解阔叶红松林(Pinus koraiensis)物种多样性的维持机制,对不同地形下的阔叶红松林乔木和灌木种,进行了物种多样性指数比较、物种多度分布模型拟合及物种多样性指数与环境因子的排序分析。结果表明,乔木在阴坡、半阴坡的丰富度显著高于半阳坡;灌木在坡度25°处的均匀度显著高于坡度6°处,在谷地处的4个多样性指数显著低于其他坡位,在阴坡、半阴坡处的4个多样性指数显著高于平地。统计模型、生态位模型、中性模型在不同地形下均能够通过拟合优度检验,物种多度分布在不同地形间差异不明显;地形对乔木的多样性指数的影响:海拔凹凸度坡度坡向坡位,对灌木的多样性指数的影响:坡位海拔坡向坡度凹凸度,土壤对乔木的物种多样性指数的影响:土壤pH土壤容重土壤有效N含量土壤速效K含量,对灌木的物种多样性指数的影响:土壤pH土壤有机质含量土壤速效P含量土壤全N含量土壤全P含量。总体而言,物种多样性随着坡度的增加而增加,阴坡处最高,谷地处最低。     

闽北地区森林群落物种多样性的测定

采用8个物种多样性指数对闽北地区的8个森林群落类型物种多样性进行测定,并选用4个种一多度关系模型(对数正态分布、Weibull分布、对数级数分布、生态位优先占领模型)分析其物种-多度关系,把多样性指数与对数正态分布、Weibull分布和生态位优先占领模型的有关参数进行线性回归,以分析多度模型参数描述物种多样性的可行性。结果表明：(1)多数物种多样性指数对群落的测度是一致的,(2)对数正态分布、Weibull分布和生态位优先占领模型对8个群落的物种多度拟合效果很好;(3)对数正态分布、Weibull分布和生态位优先占领模型有关模型参数与部分物种多样性指数的线性关系达显著或极显著水平。通过闽北地区8个类型森林群落物种多样性指数测定,使生物多样性较准确地数量化,同时还说明采用改进单纯形法进行非线性分布函数的拟合是简单有效的,可推广应用。     

中国壳斗科植物属的空间多样性格局及其指标研究

通过植物专业网站及已发表的论文论著,查找每一种壳斗科植物在中国的具体分布地点(县),并采用地理信息系统技术,以县为空间数据的基本单元,以壳斗科植物为研究对象,从空间上获取多样性格局指标,定量研究中国壳斗科植物的属、类型的空间多样性格局。结果表明:(1)中国壳斗科植物中青冈属、栎属、锥属、柯属的斑块丰富度、多样性指数、斑块总数、总形状指数明显高于三棱栎属、栗属、水青冈属,而三棱栎属因只有一个斑块,属与种的空间多样性格局相同,与其他属明显不同。(2)中国壳斗科植物中属的空间多样性格局指标之间有一定的相关性,斑块丰富度、多样性指数、斑块总数、总形状指数相互之间、总面积与斑块总数、多样性指数、总形状指数之间呈显著正相关关系,总的最大斑块指数与均度指数之间呈显著负相关关系。(3)除三棱栎属外,其他属的斑块类型所占面积、占属面积的比例、斑块数目、最大斑块指数、形状指数各指标,基本上均随所在属斑块类型值的增加其相应指标依次降低,斑块类型与其他指标呈显著负相关关系。(4)中国壳斗科植物在青冈属、栎属、锥属、柯属中,每一个属种数为1~7的斑块类型所占面积之和、斑块数目之和分别占其属对应总指标的值均高于80%,表明种数较少的斑块类型构成了属的主要分布区,而种数较多的斑块类型,其各指标值均较低,分布范围很狭窄,但物种多样性高。     

兴隆山国家级自然保护区不同生境的蝴蝶群落结构与种-多度分布

为明确甘肃兴隆山国家级自然保护区内的蝴蝶种类, 以及不同生境的蝴蝶群落结构与种-多度分布的变化情况, 在全部5个林场选取6条样线, 于2015-2018年连续4年采用样线法对保护区的蝴蝶进行调查和采集, 并分析了其多样性指数及种-多度分布。4年共采集蝴蝶标本5,719号, 经鉴定隶属8科69属120种。眼蝶科(3,093号)是保护区的优势类群, 喙蝶科仅采集到1号标本(朴喙蝶, Libythea lepita), 为保护区的稀有种类。其中, 各样线的种数、个体数、多样性指数以及物种丰富度表现为: 样线I最高, 样线IV次之, 说明其生境结构稳定, 环境良好, 适合蝶类生存; 样线III蜜源植物丰富, 各项指数较高; 样线V海拔较高, 各项指数较低; 样线II植物群落结构单一, 各项指数最低。相似性系数分析结果表明: 样线I和VI、III和IV、III和VI均为中等相似; 其余各样线间为中等不相似。区系分析结果表明: 古北种有63种, 占总种数的52.5%; 东洋种2种, 占总种数的1.7%; 广布种55种, 占总种数的45.8%。说明古北种占绝对优势, 且明显高于东洋种, 具有很强的地区代表性。种-多度分布分析结果表明: 样线I和IV呈现出对数正态分布, 模型拟合效果较好; 样线II和VI为非典型的对数级数模型, 符合生态位优先占领假说。说明不同生境以及人为干扰因素与蝶类多样性关系密切, 表现出单一生态系统蝴蝶群落的多样性指数较低, 复杂生态系统其多样性指数较高的特点。     

Recommendations for the use of species diversity indices with reference to a recently published article as an example

There are some recommendations for the use of species diversity indices in a paper recently published in this journal by M. Ohsawa on the species richness and composition of weevils in five forest types in the middle region of Japan. Because several factors, such as small sample size, calculation of Simpson’s diversity index by the use of the original equation of Simpson’s measure of concentration D, and a weak point in the Shannon–Wiener diversity index H′, may have led to biased estimates, I recalculated these indices using combined species diversity values of the five forest types. As the general tendencies of 1−D and H′ values calculated here were similar to those in Ohsawa’s paper, there is no need to propose any change to his view. However, these recalculated diversity indices indicated that they are values which are more suitable for use. It should be noted that the characteristics and weak point associated with the diversity indices need to be taken into account in future studies.     

若尔盖不同生境植物多样性与植物竞争强度和生态位重叠度的关系

植物多样性与植物竞争强度和生态位重叠度的关系会随环境发生变化。为探究上述关系在若尔盖地区的表现形式,于2021年8月对若尔盖地区典型的水生、湿生、湿生-中生和中生植物群落进行调查,构建了新的植物竞争强度（Competition intensity,CI）公式并进行测算,计算了植物群落的植物多样性指数（包括物种丰富度、Shannon-Weiner指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数）和生态位重叠度（Niche overlap of species,NOS）,分析了植物群落物种多样性指数与CI和NOS的关系。结果表明：1）从水生到中生生境,植物多样性指数均呈增加趋势（P<0.05）;2）湿生-中生生境的CI显著高于湿生生境（P<0.05）,湿生生境的NOS高于水生生境（P<0.05）;CI与NOS无显著相关性,但在湿生生境中两者呈倒抛物线关系（P<0.05）。3）整体来看,植物群落的物种丰富度与CI呈抛物线关系（P<0.05）,与NOS无显著关系（P>0.05）;Shannon-Weiner指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数均与NOS呈线性正相关（P<0.05）,与CI无显著关系（P>0.05）;从单个生境看,湿生-中生生境的Simpson指数、Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数与CI呈线性负相关（P<0.05）,其余生境的上述多样性指数与CI无显著关系（P>0.05）;各生境的植物多样性指数均与NOS无显著相关性（P>0.05）。本研究表明,从水生到中生生境,若尔盖地区的植物多样性呈增加趋势,但植物多样性与物种竞争强度和生态位重叠度的关系较复杂。本研究结果有助于理解若尔盖高原植物多样性的形成机制。     

短花针茅荒漠草原α多样性对绵羊载畜率的响应

以短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原为研究对象,采用巢式样方法分析在不同绵羊载畜率下草地的α多样性以及物种组成的变化,探讨荒漠草原生态系统在放牧利用下α多样性对载畜率的响应。结果表明:物种数和α多样性指数随着载畜率的升高而下降。放牧会减少群落非优势物种的相对多度,非优势物种能够反映α多样性。40 m~2为短花针茅荒漠草原多样性研究的最佳取样面积。种-面积关系以及α多样性指数-面积关系符合对数增长模型:y=aln(x)+b。随着取样面积尺度的增加,α多样性指数沿载畜率梯度差异性逐渐增大,在取样面积为0.16 m~2到0.64 m~2时可以体现中、高载畜率和零、低载畜率水平间的差异性,在160 m~2时可以体现各载畜率水平之间的差异显著性。     

湖南栎类天然次生林林分空间结构对灌木物种多样性的影响

林分空间结构会显著影响其林下植被多样性,为明确其影响灌木物种多样性的关键因子,以栎类天然次生林为研究对象,利用Pearson简单相关分析、多元线性逐步回归法与典型相关分析探索乔木层空间结构与林下灌木物种多样性的相关关系,为保护林下植被多样性提供生态经营建议。以混交度、聚集指数和开敞度表达林分空间结构,以Margalef指数、Pielou指数和AuclairGoff指数作为灌木物种多样性评价指标,利用3种统计分析方法分析两者之间的相关关系,研究结果表明:(1)Pearson相关分析结果显示混交度对灌木层Pielou指数和AuclairGoff指数影响显著(P0.05),其余指数均不显著;(2)多元线性逐步回归分析结果显示林下灌木物种多样性受到多个林分空间指标的综合影响,其中Pielou指数受到混交度、聚集指数和开敞度的显著影响,AuclairGoff指数受到混交度与开敞度的显著影响;(3)典型相关分析结果显示,第一对典型相关变量通过显著性检验,典型相关系数为0.5427,林分空间结构与灌木层多样性指标两组变量在整体上相关性较强,其中混交度是影响力最大的变量。因此,欲提高栎类天然次生林下灌木物种多样性,应选择以调整树种结构为主,综合考虑林木空间分布格局的调整方案。     

An undersirable property of Hill's diversity indexN 2

Summary A desirable property of a diversity index is that it be a convex function of the proportions of different species that constitute a community.N ₂, a diversity index belonging to the Hill's series of diversity indices and which is equivalent to the reciprocal of Simpson's diversity index violates this requirement when the proportion of one of the species is close to 1. Recommendations ofN ₂ as the best possible index of diversity therefore need to be examined judiciously.     

吕梁山森林群落草本层植物物种多样性的空间格局及其对模拟增温的响应

为研究气候变暖背景下森林群落草本层植物物种多样性对温度升高的响应及其随海拔、纬度的空间分布格局,按照纬度梯度选择吕梁山系北段的管涔山和南段的五鹿山为研究区,并在每个山地的不同海拔梯度(高、中、低)分别设置对照(CK)、低度增温(OTC1)和高度增温(OTC2) 3种试验样地。于2017年植被生长季对植物多度、频度、盖度、高度进行调查,计算物种多样性指数(Simpson指数、Shannon指数、Pielou指数、Patrick指数)。结果表明:(1)吕梁山森林群落草本层植物物种多样性随海拔呈"v型"变化格局,即在中间海拔梯度处最低,且海拔梯度对各多样性指数的影响均达到极显著水平(P0.01)。(2)物种多样性随纬度升高呈递增趋势(P0.05),即较高纬度山地具有较高的物种多样性。(3)物种多样性随温度升高整体呈递减趋势(P0.05),即温度升高可抑制林下草本层植物物种多样性。(4)在增温处理下,五鹿山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Patrick指数呈递减趋势,Pielou指数先降低后升高;管涔山草本植物的Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数先增加后减小,Patrick指数呈递增趋势。整体来说,在吕梁山较低海拔,持续增温会使物种多样性降低;在中等海拔,物种多样性随温度升高呈现先下降后上升的变化趋势;在较高海拔,适度增温可提高物种多样性,持续增温则抑制多样性。因此,增温对吕梁山森林群落草本植物物种多样性的影响随海拔升高整体呈下降趋势。     

中国典型森林生态系统乔木层群落物种多样性的空间分布格局及其影响因素

物种多样性地理分布格局及其成因是生物地理学和宏观生态学研究的核心问题之一,基于中国13个典型森林生态系统乔木层群落植物的调查数据,分析物种多样性随经纬度的变化规律,探讨物种多样性空间分布格局的影响因素。结果表明:(1) 13个典型森林生态系统的4个物种多样性指数均随经纬度上升而下降,其中物种丰富度变化更为显著,而Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou指数随经度上升变化不显著;(2)相关性分析结果显示,物种多样性指数与植物特性、能量和水分因子的单因素相关关系并不一致。其中,物种丰富度、Shannon-Wiener指数和Simpson指数与年均温、最冷月均温、温度年较差和潜在蒸散量的相关性最显著(P0.01),Pielou指数与年均温、最冷月均温、实际蒸散量、潜在蒸散量和郁闭度有显著相关关系(P0.05);(3)方差分解结果表明,能量和水分的共同作用对物种多样性指数空间分布格局的解释率最高,达到15%—42%;植物特性、能量和水分因子三者共同作用对物种多样性指数空间分布格局解释率次之,为14%—27%;植物特性与能量因子或水分因子两者之间的共同作用以及植物特性和水分因子独立作用对物种多样性指数空间分布格局的解释率较小,其中能量因子对物种多样性指数空间分布格局的单独解释率高于植物特性或水分因子。研究表明能量和水分共同作用是影响大尺度森林乔木层物种多样性空间分布格局形成的主要因素,但植物特性的差异对物种多样性空间分布格局影响也不可忽视。     

基于不同网格尺度福州主城区鸟类多样性与景观特征的关系研究

理解城市鸟类多样性与景观特征的关系对城市生物多样性保护和可持续发展具有重要意义。通过爬取中国观鸟记录中心网站2020年福州主城区436份观鸟报告数据计算鸟类丰富度指数(S)、Shannon-Wiener多样性指数(H)和Simpson多样性指数(D);基于谷歌地球引擎和高分辨率Worldview影像量化景观特征因子;在此基础上,采用Mann-Whitney U检验了两个网格尺度(300 m和1000 m)下S、H和D指数的差异性;运用广义线性模型探究了两个尺度下影响鸟类多样性指数的关键景观因子及其重要性。结果表明：(1)2020年研究区内共观测到242种鸟类,隶属19目59科,雀形目鸟类为优势种;数量占比从高到低依次为留鸟、冬候鸟、旅鸟和夏候鸟,分别为63.53%、25.83%、6.71%和3.93%;(2)两个尺度下鸟类多样性指数差异明显,1000 m尺度下S和H指数均显著高于300 m尺度(0.05相似文献   

井冈山鹿角杜鹃群落灌木层功能多样性及其随海拔梯度的变化

研究植物群落功能多样性沿环境梯度的变化可以揭示功能多样性与生态系统功能间的关系及维持机制。以井冈山地区鹿角杜鹃（Rhododendron latoucheae）群落为研究对象,通过调查不同海拔梯度群落灌木层植物的物种组成与结构特征,研究了该群落类型灌木层植物的物种多样性、功能多样性、环境因子的特征及其相互之间的关系。结果表明：1）群落类型灌木层植物物种多样性和功能多样性沿海拔梯度呈现不同的变化趋势。物种多样性指数均随着海拔的升高呈减小趋势,而功能多样性指数的变化却较为复杂。其中FRic、FEve和FDis随着海拔的升高显著减小,FDiv和Rao却随海拔的升高而增加;2）群落中物种多样性和功能多样性呈现复杂的相关性。FRic、FEve与丰富度指数呈显著正相关,而Rao、FDis、FDiv与Simpson优势度指数呈线性相关关系,且具有显著相关性;3）群落所分布的坡位及土壤氮与磷含量等环境因子对灌木植物的功能多样性有着重要的影响。鹿角杜鹃群落灌木层植物的物种多样性和功能多样性的相互关系及其对环境变化的响应共同决定了群落的生态系统功能。     

天目山物种多样性尺度依赖及其与空间格局关系的多重分形

以浙江省天目山国家级自然保护区为例,采用多尺度分析思想,利用多重分形分析方法,研究了不同尺度下物种多样性的变化、空间分布格局以及多样性与空间格局之间的关系。研究主要得到3方面的结论：（1）物种多样性具有尺度依赖性,随着空间尺度的增大,Shannon-Wiener多样性指数Ⅳ增大,Margalef多样性指数足和均匀度指数E减小;（2）多重分形参数αmin。多重分形谱的变化范围SR等能够定量反映物种的空间分布特征,空间大尺度越大,物种越聚集,空间分布越不均匀;（3）物种多样性与空间格局存在线性或幂函数关系。研究表明多重分形分析定量描述物种空间格局是有效性的,多重分形参数与生物多样性之间的定量关系为研究物种空间格局、生态属性与尺度之间的关系奠定了基础。因此,分形结合传统方法,在生物多样性方面的研究将有很大的潜在价值。     

羌塘高寒草地物种多样性与生态系统多功能关系格局

传统的生物多样性-生态系统功能研究大多侧重于单一生态系统功能与物种多样性的关系,忽略了生态系统的重要价值在于其能够同时提供多种功能或服务,即生态系统的多功能性。基于藏北羌塘高寒草地样带调查数据,选取植被地上生物量、地下生物量、土壤全氮、硝态氮及铵态氮含量、土壤全磷含量、土壤有机碳储量等7个与植物生长、养分循环、土壤有机碳蓄积相关的参数来表征生态系统多功能性。采用上述参数转换为Z分数后的平均值计算多功能性指数(M)。分析了不同生物多样性指数与生态系统多功能指数的关系以及年降水量和年均温度对物种多样性和生态系统多功能性指数的影响。结果表明,物种丰富度指数与生态系统多功能性之间呈极显著的正相关关系,Shannon-wiener和Simpson物种多样性指数也与多功能性指数间呈显著的正相关,但多功能性指数与Pielou均匀度指数没有表现出明显的相关关系。物种丰富度与表征植物生长、养分循环以及土壤有机碳蓄积的生态系统功能指数间也均呈极显著的正相关关系。降水格局显著影响羌塘高原物种丰富度和生态系统多功能指数,二者均随年降雨量的增加而显著增加,但物种多样性指数并未与年降水量呈现显著相关关系。研究强调了群落物种丰富度即群落物种数量对维持生态系统多功能性的重要意义,这意味着由于人类活动导致的物种丧失可能会给藏北高寒草地生态系统多功能和生态服务带来更为严重的后果。就退化草地恢复或草地可持续管理而言,在藏北羌塘地区,本地植物种的物种丰富度恢复和维持应作为重要目标之一。     

半干旱黄土区不同管理措施下草地群落结构对短期氮、水添加的响应

氮沉降和降水变异显著影响草地群落结构和功能,但缺乏对不同管理措施下草地群落结构对氮沉降和降水变异响应的研究。为模拟不同管理措施下草地群落结构对氮沉降和降水变异的响应特征,以半干旱黄土区云雾山国家自然保护区典型草原为研究对象,系统分析了在封育、刈割和火烧三种管理措施下,氮添加和水添加对群落地上生物量、功能群组成和群落多样性的影响。结果表明,氮添加和水添加对地上生物量、功能群组成和群落多样性指数的影响因管理措施不同有所差异。（1）在封育草地上,氮添加显著降低物种多样性,对地上生物量影响较小;水添加显著增加物种多样性指数,氮添加和水添加的交互作用显著增加地上生物量、禾本科所占比例和莎草科所占比例;物种多样性指数均与地上生物量无显著相关,与不同功能群所占比例显著相关。（2）在刈割草地上,氮添加和水添加显著提高草地群落地上生物量,氮添加和水添加交互作用尤为显著;氮添加和水添加显著增加物种丰富度指数,对物种均匀度影响较小;杂草类所占比例和地上生物量对Shannon-Weiner多样性指数的贡献率较大。（3）在火烧草地上,氮添加和水添加显著提高群落地上生物量,对物种多样性的影响因年份不同有所差异,氮添加和水添加交互作用具有累加效应;Shannon-Weiner多样性指数与地上生物量呈显著负相关,与莎草科所占比例呈显著正相关。研究表明管理措施显著影响群落结构对氮添加和水添加的响应特征,亦改变生产力和物种多样性的关系模式,为更好地应对全球变化进行草地管理提供数据支撑。     

青海省高寒灌丛物种多样性、生物量及其关系

物种多样性对生态系统功能的作用是生物多样性研究的核心领域之一,生物量水平是生态系统功能的重要表现形式,而植物群落的生物量则是生态系统生物量的基础,因此研究植物群落物种多样性与生物量的关系,对于阐明植物多样性对生态系统功能的作用具有重要意义。通过对青海省高寒灌丛生物量、灌丛物种多样性特征以及与生物量的关系调查,得到以下结果:(1)被调查灌木植被群落的40个样地中共出现了207种植物(其中灌木植物18种,草本植物189种),隶属于130属,43科,灌木以蔷薇科、杜鹃花科为主,而草本以菊科、龙胆科、毛茛科和莎草科占优势。(2)群落多样性指数偏低,植物群落结构简单,物种组成稀少。小叶金露梅群落的多样性指数最大,金露梅群落、细枝绣线菊群落和鲜卑花群落次之,百里香杜鹃+头花杜鹃群落最低。(3)不同高寒灌丛类型生物量介于1893.03—7585.41 g/m~2之间,平均值为3775.9 g/m2,其中灌木生物量占灌丛总生物量的73.55%,草本为26.45%。(4)总生物量随草本物种多样性和群落物种多样性的增加而减小;草本生物量随其物种多样性的增加而减小,而灌木物种多样性与其生物量并无显著相关性。