红松存在/不存在数据的多尺度空间分布格局

红松属小兴安岭地区地带性植被优势种,该地区也是其分布的北缘。在景观尺度上开展红松的分布格局研究有利于进一步了解红松分布机理、未来迁移过程等问题,对其经营和保护有重要意义。将景观指数法与点格局分析法结合,设定8个空间尺度,利用红松存在/不存在数据,通过计算各空间尺度上红松聚集程度和景观指数,分析小兴安岭地区红松种群在多尺度上的分布格局。研究结果表明,小尺度上红松聚集分布明显,随机分布区多处于其聚集分布区的边缘,均匀分布区则散布在其聚集分布区内。景观指数研究表明,通过景观指数可判断红松聚集分布格局趋势,而不能判断均匀分布、随机分布格局趋势,因为它们在多尺度下景观指数波动大,不能用景观指数来描述分布格局。研究得出如下结论:1)红松主要分布在其分布区的核心区域内,在分布区边缘和过渡带上呈随机分布,2)存在/不存在数据能够用来分析种群的多尺度空间分布格局,3)空间尺度的变化会引起树种分布格局的变化,随机分布随尺度增加,边缘化程度加强,4)单一尺度上,景观格局指数不能完全描述种群分布格局;而在多尺度上,变化趋势稳定的景观指数表明聚集分布存在,而波动剧烈的景观指数常与随机分布和均匀分布联系在一起,5)地形因子中,红松对坡度和海拔两个因子变化敏感。     

小兴安岭阔叶红松林物种组成及主要种群的空间分布格局

研究了黑龙江省凉水国家自然保护区阔叶红松林的物种组成和径级结构,并应用点格局分析方法对其主要种群的空间分布格局及空间关联性进行了研究.结果表明: 该保护区内阔叶红松林中胸径≥1 cm的乔木共有16种,种群密度差异性很大,针叶树种红松和冷杉处于明显的优势地位;种群的径级结构近似倒“J”形,林分更新良好;主要种群的分布格局多呈聚集分布,只有红松在19～21 m和44 m尺度上以及青楷槭在接近所研究的最大尺度上时才呈现出随机分布.其中,红松在所研究尺度上一直都接近于随机分布,聚集强度也最小,冷杉、紫椴和青楷槭的分布格局都呈现出随机分布的趋势;除红松和冷杉在2～3 m的小尺度上,以及冷杉和青楷槭在37～81 m尺度上呈显著正相关外,其余种群的空间关联性均不显著.所有树种的总体联结关系均表现为不显著的正关联.
     

亚高寒草甸不同坡向金露梅种群的空间分布格局及空间关联

植物种群在不同干扰条件下对环境的适应对策可以通过其空间分布格局及关联性反映出来.金露梅是甘南亚高寒草甸中的优势种,通过野外群落调查,运用空间点格局分析的Ripley K函数,分析甘南不同坡向亚高寒草甸中金露梅种群的空间分布格局及其关联性.结果表明: 金露梅种群在3个坡向的分布具有显著差异,重要值、生物量和盖度在北坡均高于南坡;北坡和西坡金露梅种群Ⅰ、Ⅱ级个体在小尺度上呈显著聚集分布,随着龄级和空间尺度的增加,金露梅种群聚集强度逐渐减弱,趋向于随机分布;南坡由于其生境条件对金露梅生长的抑制,种间竞争激烈,各级金露梅种群的分布格局均以随机分布为主;不同坡向的金露梅种群Ⅰ、Ⅱ级个体之间在一定尺度内表现为负关联,随着尺度增加,关联度降低,Ⅲ、Ⅳ级与Ⅰ、Ⅱ级个体之间的关联性呈显著负关联;较大个体之间无明显关系,表明年龄接近的个体在空间分布上是相互独立的,利于其充分利用环境资源.     

长白山阔叶红松林中红松与紫椴的空间分布格局及其关联性

以长白山阔叶红松林25hm2样地调查数据为基础,采用点格局分析方法O-ring统计,分析了红松与紫椴两个优势树种在主林层、次林层和林下层的空间分布格局,以及各林层之间的种内和种间关联性.结果表明:在小尺度上,红松和紫椴总体上呈聚集性分布,但不同林层的分布格局各异.物种在较低的林层呈明显的聚集分布,而在较高的林层则呈随机或规则分布,聚集度随林层的增高而降低.主林层与次林层红松在<11m的尺度内呈明显的正相关.主林层与次林层、林下层紫椴之间呈负相关.红松和紫椴在整体上表现为正相关,但不同林层间的关联性各异.主林层红松与3个林层紫椴之间没有明显的关联性;次林层红松与次林层紫椴在>4m的尺度上呈负相关,而与林下层紫椴没有明显的关联性;主林层紫椴与次林层红松在0~100m尺度内都表现为显著正相关.     

红松老龄林主要树种的空间异质性特征与比较的定量研究

 空间异质性研究对认识不同尺度上的生态系统结构、功能和过程具有重要的理论意义。采用地统计学理论和方法,通过空间异质性特征和比较研究了我国东北红松老龄林中主要树种,即红松(Pinus koraiensis)、云杉(Picea koraiensis)、冷杉(Abies nephrolepis)、枫桦(Betula costata)和紫椴(Tilia amurensis)的空间异质性程度、空间异质性组成、尺度和格局问题。结果表明：红松老龄林中主要树种虽然生长在同一林分中,但是它们的空间异质性与格局具有明显的差异。红松的空间异质性程度最高,分数维较低,其空间异质性主要由空间自相关部分组成,在450m的尺度内,具有明显的空间格局。枫桦的空间异质性程度最低,分数维最大,空间异质性主要由随机部分组成,在大于100m的尺度上不存在明显的空间格局。云杉和冷杉由于生长的立地相似,因此具有相似的空间异质性特征和格局。紫椴是红松最重要的伴生树种,其空间异质性程度、空间异质性组成、尺度和格局等方面与红松接近。红松老龄林中主要树种空间异质性与格局在一定尺度上的差异,反映这些树种在生态系统中具有不同的生态学功能和过程。     

随机区块法在空间点格局分析中的应用

利用一种以随机模拟技术为基础的空间点格局分析方法--随机区块法对长白山阔叶红松林中5个主要树种的空间格局及空间关系进行了分析.随机区块法利用ICS(t)=s2(t)/x(t)-1来衡量不同尺度t上空间点的分布格局,并通过随机模拟技术构建零假设的95%或99%置信区间,以确定空间点格局偏离零假设的显著性程度.结果表明,除蒙古栎、山荆子、怀槐为随机分布外,其它树种均在局部空间尺度上呈聚集分布;并且绝大多数种对或种组在局部空间尺度上呈正相关关系.随机区块法克服了小样方统计法研究尺度单一的问题,也避免了以空间点距离为基础的点格局分析过程中边缘效应带来的影响和误差,尤其是在多变量点格局分析中具有明显的优势.     

长白山云冷杉针阔混交林主要树种空间分布及其关联性

应用点格局分析方法 O-ring函数,分析了长白山云冷杉针阔混交林主要树种以及各生长阶段的空间分布格局和空间关联性。结果表明:(1)林分整体、主要建群种冷杉、云杉和红松的径级分布呈倒"J"型分布,属于增长型种群。(2)林分整体、冷杉、色木槭在0—10 m小尺度上均呈聚集分布,其他尺度上以随机分布为主,云杉、红松和椴树在整个研究尺度上以随机分布为主。(3)冷杉和色木槭在较低龄级阶段小尺度上呈明显的聚集分布,较大尺度上呈随机分布或者均匀分布,冷杉聚集程度随着龄级增大而降低。(4)在冷杉、云杉、红松、椴树和色木槭5个树种组成的10个种对中,冷杉与红松、云杉与红松在小尺度0—10 m范围上以正相关为主;色木槭与冷杉、红松、椴树在小尺度0—5 m范围上主要以正相关为主;云杉和冷杉、椴树、色木槭在整个研究尺度上均以不相关为主。椴树和冷杉、色木槭在10—25 m尺度范围上以负相关为主。(5)幼龄层冷杉与乔木层冷杉在小尺度上呈显著负相关,与乔木层其他树种主要表现为不相关。     

退化草地阿尔泰针茅种群个体空间格局及关联性

植物的空间格局及关联性是自身特性和环境因素综合作用的结果。采用草地群落学调查与点格局分析方法,在祁连山北坡阿尔泰针茅草原,根据株丛径大小将阿尔泰针茅(Stipa krylovii)分为3个大小等级:A级(1.1-7.0 cm)、B级(1.1-7.0 cm) 和C级(株丛径7.1 cm以上),分析了阿尔泰针茅种群的大小结构和不同大小等级个体的空间格局及关联性。结果表明:随天然草地退化过程延续,阿尔泰针茅种群个体空间格局由聚集分布转变为非聚集分布,个体间的关联性由正相关为主转化为不相关和负相关;不同大小等级个体的空间格局存在差异,C级个体仅在中度退化草地表现出聚集格局,A级和B级个体以聚集和随机格局为主,且在未退化和轻度退化草地由随机转向聚集格局;不同等级个体间的空间关联性与形体大小差异不存在相关性,A级与B级、C级个体间正关联尺度明显增大,B级与C级个体间则以不相关和负相关为主且负相关尺度增大。物种大小结构和个体间的竞争关系变化,是种群不同大小等级空间格局及关联性转换的关键因素,反映了退化草地植物应对干扰的更新途径。     

胜山阔叶红松林粗木质残体空间分布格局

为探究胜山阔叶红松(Pinus koraiensis)林粗木质残体(Coarse woody debris, CWD)的形成过程及机制,采用点格局分析法对10.4 hm²大型样地内不同分类的CWD 的空间格局、空间关联性进行了研究。结果表明:(1) 总CWD 在0-7 m尺度聚集分布,7-50 m尺度随机分布。(2) 腐烂等级5级CWD 、倒木、伐根在所有尺度随机分布;其他CWD 随尺度增大由聚集分布转为随机分布,但格局尺度不同(在2-10 m之间)。(3) 大、中径级与小径级CWD 在0-4 m、0-6 m尺度正相关;高腐烂等级与低腐烂等级CWD 在0-5 m尺度以内正相关;枯立木与倒木在0-4 m尺度正相关;落叶松(Larix gmelinii)CWD与小径级、腐烂等级2级的红皮云杉(Picea koraiensis)CWD 在0-3 m尺度正相关,与中径级、腐烂等级1、2级在13-16 m尺度负相关。胜山阔叶红松林CWD 的形成是由树种特性、小尺度的个体竞争、大尺度的自然衰老、外界干扰、生境异质性等共同决定的;大、中径级对小径级CWD、先形成对后形成CWD、枯立木对倒木具有一定的正向影响,落叶松对红皮云杉CWD 在小尺度有正向影响,而在稍大尺度有负面影响;在一定程度上揭示了该林型CWD 的形成过程和机制。     

福建大田栲树次生林优势种群结构与动态

在福建大田栲树(Castanopsis fargesii Franch.)次生林内,应用相邻格子法设置3 200 m2样地,进行优势种群结构和空间格局的研究.结果表明, 栲树种群、罗浮栲(C. fabri Hance)种群、樟树[Cinnamomum camphora (Linn.) Presl]种群结构呈金字塔型,栲树种群和罗浮栲种群从Ⅰ、Ⅱ级幼苗到Ⅲ级幼苗发育过程中出现死亡高峰; 3个优势种群从Ⅲ级幼苗向第4立木级的生长过程中,死亡率也很高.栲树、罗浮栲和樟树种群在不同发育阶段空间分布格局差别较大,栲树种群在幼树阶段为集群分布,中树及大树阶段为随机分布;罗浮栲种群在幼树阶段呈集群分布、中树阶段呈均匀分布、大树阶段呈随机分布;樟树种群在幼树及大树阶段呈均匀分布,中树阶段为随机分布.不同区组规模对种群空间分布格局产生影响.     

基于无人机的昆明海口林场宽地坝林区植物群落建群种格局研究

建群种是植物群落优势层中的主要物种,对群落环境有显著控制作用。空间格局是植物种群的基本特征之一,探讨建群种的空间格局是理解生物与生境之间关系和认识群落生态过程的有效途径。空间格局特征包括种群空间关联性及其空间分布型。利用无人机技术,获取昆明海口林场半湿润常绿阔叶林和落叶栎类林的多光谱遥感影像,采用ArcGIS Pro软件进行遥感影像分类并提取滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides)、光叶石栎(Lithocarpus mairei)、滇石栎(L.dealbatus)、栓皮栎(Quercus variabilis)、槲栎(Q.aliena)植株树冠中心点空间坐标。在Programita Febrero 2014软件中进点格局分析。结果表明:各物种10m以下呈均匀分布或随机,随尺度增加,渐渐表现为聚集分布。光叶石栎种群和滇石栎种群空间关联性表现为负相关。     

桥山林区麻栎种群不同发育阶段空间格局及关联性

为探究麻栎种群不同发育阶段的空间分布特征及关联性,以黄土高原南部桥山林区麻栎天然次生林为研究对象,用L(r)函数对麻栎种群不同发育阶段空间分布特征及关联性进行分析。结果表明:(1)样地内麻栎种群各发育阶段数量结构均为不规则倒"J"型,种群结构稳定,能实现持续更新。(2)麻栎种群总体的空间分布特征受生境异质性影响较大,纯林样地中,种群在0—10 m尺度上表现为高强度聚集分布,5—35 m尺度表现为低强度聚集;混交林样地中,0—5 m尺度上表现为高强度聚集分布,5—35 m尺度上则表现为低强度聚集分布。(3)随着种群的发育及尺度的增大,麻栎种群空间聚集强度减弱,纯林样地内,麻栎幼苗在0—6 m的小尺度表现为聚集分布,6—12 m尺度上表现为随机分布;幼树在各尺度上均表现为聚集分布;中龄树与成龄树在各尺度上均表现为随机分布。混交林样地中,仅幼苗在0—6 m尺度上表现为聚集分布,其余各阶段在各尺度下均趋于随机分布。(4)种群不同发育阶段不同尺度空间关联性不同,纯林样地中,幼苗与幼树在1—2 m小尺度上呈负相关,幼树与中龄树在8 m尺度呈正相关,其余各生长阶段之间在任意尺度上均无关联性;混交林样地中,幼树与中龄树在2—12 m尺度上表现为正相关,其余各生长阶段之间在各尺度上均无关联。在未来的森林经营中,应对不同发育阶段、不同生境的种群进行不同抚育措施,促进种群良性发育。     

基于“空间形态-破碎化-聚集度”的粤港澳大湾区森林景观格局时空演变

森林景观格局的时空演变研究能够帮助理解区域森林变化过程。传统的景观指数方法多以均值为计算结果且空间信息表达不足,基于形态学方法能够从空间上直观辨别景观类型,综合破碎化和聚集度的定量分析有助于进一步认识森林景观格局的演变特征。以1990、2000、2010、2020年粤港澳大湾区土地利用数据为基础,建立基于“空间形态-破碎化-聚集度”的综合研究框架,开展大湾区森林景观格局的时空演变研究。结果表明：(1)近30年大湾区森林形态以核心区为主,森林面积逐渐减少,而2010—2020年减少速率降低,各类型森林斑块均有所恢复;(2)整体破碎化程度较低,中部破碎化地区表现为先上升后下降的变化趋势;(3)聚集度结果表明,距离森林边界500 m内的森林斑块面积最大,约占研究区总面积的30%,而距离大于4.5 km的非森林斑块面积几乎翻倍增加,应重点关注该区域的森林损失。研究有助于全面理解森林景观格局的变化特征,相关结果可为粤港澳大湾区的森林生态修复工程、国土空间规划以及城市可持续发展提供科学依据。     

呼中林业局森林采伐方式对森林景观格局的长期影响

采用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了大兴安岭地区呼中林业局在无采伐和同一采伐量下皆伐、二次渐伐和择伐共4种方案下森林景观300年的长期动态变化。结果表明,与无采伐方案相比较,采伐使落叶松和云杉的分布面积减小,樟子松、白桦的分布面积增大;择伐对本区分布面积最大的2个树种———落叶松和白桦的影响最小。采伐改变了树种年龄结构,降低了过熟林的相对面积;相对于皆伐而言,渐伐和择伐时降低的程度较大。各种采伐方式间落叶松和云杉的聚集度差异较小,白桦和樟子松的聚集度则存在显著差异。     

Spatial aggregation and association in different resource-patch distributions: experimental analysis with Drosophila

1. Laboratory experiments using homogeneous resources were conducted to examine intra- and interspecific spatial egg distribution of D. simulans, D. auraria and D. immigrans in three different resource-patch distribution patterns: patchy, even and clustered. 2. Individuals of each species were introduced separately or simultaneously into the cage, into which artificial substrates were placed and allowed to oviposit for 24 h. Spatial analyses were performed with indices of intraspecific aggregation (J), interspecific association (C) and L-function based on Ripley's K-function. 3. Eggs were always spatially aggregated irrespective of species and the resource-patch distribution patterns. Spatial egg aggregation was influenced significantly by the resource-patch distribution pattern and tended to be weaker in the clustered resource-patch distribution than in the patchy or even resource-patch distribution. 4. Spatial extent of egg aggregation was always beyond the single resource patch scale, indicating aggregation of ovipositing females. 5. Interspecific association of egg distribution was absent or very weak. Thus, these results present experimental evidence of independent egg aggregation among drosophilids.     

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。     

A spatial model of forest dynamics

Effects of spatial processes on temperate deciduous forest structure and dynamics were investigated with a spatial simulator derived from a forest gap model. The multi-species neighborhood model accounted for competitive interactions and endogenous disturbance in the form of small canopy gaps. Simulated and actual spatial pattern of old-growth stands were compared. The 400 yr simulations produced a pattern scale (0.07–0.2 ha patches) similar to that of an actual stand; simulated pattern intensity was greater than actual intensity, however. Distances to nearest neighbor were somewhat similar for trees in the simulated and actual stands; yet the frequency distributions of distance to nearest neighbor values differed substantially. The simulated stand patterns were generally less random than the actual patterns. Spatial pattern changed markedly during the course of simulated succession. Pattern approached a random dispersion in early succession. Intensity peaked at mid-succession (ca. 150 yr) with a hyperdispersed overstory and a strongly clumped understory. Pattern intensity diminished in late succession as a mixed size structure developed. Old-growth patch size was greater than the neighborhood (or gap) size, suggesting the gap-sized areas do not behave independently.     

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。     

内蒙古黑里河天然油松林主要树种的空间分布格局

于内蒙古黑里河自然保护区设置1.96 hm2的油松林固定监测样地,用样方法对油松林物种组成及其分布进行调查分析,并用Ripley's K函数对乔木层的主要树种进行空间格局分析,以探讨油松种群不同生长阶段个体(幼树、小树及大树)的空间分布.结果表明:乔木层共调查到13个树种,油松为优势种,主要伴生种包括色木槭、蒙古栎、蒙椴、山杨和白桦.油松林内各主要树种的径级结构均呈反J型分布.各主要树种在空间分布上主要表现为聚集分布,油松种群在1～65 m的尺度上呈聚集分布,大于65 m的尺度表现为随机分布,色木槭、蒙古栎、蒙椴、山杨和白桦在所有尺度上呈聚集分布.随着种群发育(幼树-小树-大树),油松种群由聚集分布趋于随机分布,体现了油松种群的生存策略.     

Beta‐diversity in temperate and tropical forests reflects dissimilar mechanisms of community assembly

Site‐to‐site variation in species composition (β‐diversity) generally increases from low‐ to high‐diversity regions. Although biogeographical differences in community assembly mechanisms may explain this pattern, random sampling effects can create this pattern through differences in regional species pools. Here, we compared assembly mechanisms between spatially extensive networks of temperate and tropical forest plots with highly divergent species pools (46 vs. 607 species). After controlling for sampling effects, β‐diversity of woody plants was similar and higher than expected by chance in both forests, reflecting strong intraspecific aggregation. However, different mechanisms appeared to explain aggregation in the two forests. In the temperate forest, aggregation reflected stronger environmental correlations, suggesting an important role for species‐sorting (e.g. environmental filtering) processes, whereas in the tropics, aggregation reflected stronger spatial correlations, more likely reflecting dispersal limitation. We suggest that biogeographical differences in the relative importance of different community assembly mechanisms contribute to these striking gradients in global biodiversity.