环境因子对巴山冷杉-糙皮桦混交林物种分布及多样性的影响

对太白山巴山冷杉(Abies fargesii)-糙皮桦(Betula utilis)混交林及其环境因子进行了调查,采用CCA排序法分析了环境因子与物种分布的关系,偏CCA评估了各个环境因子的重要程度,GAM拟合了物种丰富度对各个环境因子的响应。结果显示,土壤pH、海拔、岩石盖度对物种分布有显著影响(P<0.05),其影响强度为:海拔>岩石盖度>pH,其它环境因子(土壤有机质、全N、全P含量和坡度)影响不显著(P>0.05)。GAM拟合结果表明,土壤pH、岩石盖度、海拔和全N含量是影响物种丰富度的主要环境因子(P<0.01),物种丰富度随pH值升高而增加,随岩石盖度和海拔升高而减小,而随全N含量的变化较为复杂;土壤有机质、全P含量和坡度对物种丰富度没有显著影响(P>0.05)。巴山冷杉-糙皮桦混交林物种分布及多样性是由海拔、岩石盖度和土壤pH值为主的多种环境因子综合作用的结果。     

西藏冷杉原始林林隙对草本植物和灌木树种多样性的影响

研究了西藏东南部亚高山原始冷杉林林隙对草本植物和灌木树种多样性的影响．结果表明,西藏东南部亚高山原始冷杉林林隙与非林隙林分内草本植物和灌木树种的种类组成、数量、密度和物种多样性均存在较大的差异．由于林隙内光照条件的改善,草本植物和灌木树种更加丰富;林隙内有喜光的草本植物和灌木,也有耐荫性较强的草本植物和灌木,而非林隙林分内仅有耐荫和较耐荫的草本植物和灌木;大部分林隙内的草本植物和灌木树种的物种多样性和均匀度大于非林隙林分;林隙内与非林隙林分的群落相似系数较小,表明林隙与非林隙林分草本植物和灌木群落组成存在差异．林隙大小在174．2～562．2m^2之间,群落相似系数与林隙大小无明显关联．林隙促进了草本植物和灌木树种的繁衍,在维持藏东南亚高山原始冷杉林的物种多样性方面起着重要作用．     

局域与区域生态过程对太白山牛皮桦林林隙内草本植物物种丰富度的影响

以太白山牛皮桦林林隙内草本植物总数为区域物种丰富度,分别采用0.25m2和1m2样方重复抽样的丰富度平均值为局域物种丰富度,来探讨区域物种多样性变异对局域多样性的影响。结果显示:(1)0.25m2和1m2局域物种丰富度与区域物种丰富度显著相关(r=0.791和r=0.861),且随区域物种丰富度的增加而增加;同时,林隙面积也能显著增加局域和区域物种丰富度。(2)控制林隙面积变量的多元回归分析显示,0.25m2和1m2局域物种丰富度与区域物种丰富度存在显著线性回归关系(R2=0.642和R2=0.743);方差分离分析显示,林隙面积仅能解释0.25m2和1m2局域物种丰富度变异的4.0%和4.4%,而区域物种丰富度能解释25.8%和35.3%。研究表明,区域物种丰富度变异在一定程度上决定着局域物种丰富度的组成。     

林隙对草本植物的影响

在次生林改造过程中,对林内形成的大小不等的林隙运用斑块状造林技术,取得好的效果。运用该项技术不仅使林隙内的目的树种－红松生长发育迅速并促进了周围次生林木的生长,而且也使草本植物在种类,密度和盖度等方面有了明显的变化。本文就这一问题进行研究,认为光是影响草本植物生长和分布的一个关键因子,林隙对促进草本植物发育,提高物种多样性具有重要意义。     

红松阔叶混交林林隙大小及光照对草本植物的影响

在小兴安岭红松阔叶混交林中选取的6个林隙内,以每个林隙中心为起点,沿东西和南北两个方向,每隔2 m平行布置1个1 m×l m的固定样方.2011年6月和9月利用估测法测定样方内不同高度等级草本植物的覆盖度和多度,记载样方内基质特征.6-9月每月选择阴天,利用冠层分析仪拍摄鱼眼照片,用Gap Light Analyzer 2.0软件计算相对光强.分析不同林隙间相对光强、草本植物覆盖度和丰富度的差异,以及各物种覆盖度与直射光、漫射光和基质的关系.结果表明:开阔区和林冠下的大林隙相对光强均大于小林隙,而且从林隙中心到林隙边缘的漫射光、直射光变化范围也大于小林隙;不同区域大、小林隙到达地面的直射光大小顺序为北部大于南部;在Z1～Z4区域内,大林隙的草本植物覆盖度和丰富度均大于小林隙,其中大、小林隙物种丰富度之间的差异达到了显著水平.另外,大多数草本植物覆盖度与漫射光和基质之间显著相关,只有少数草本植物覆盖度与直射光呈相关关系.     

阔叶红松混交林林隙大小和林隙内位置对小气候的影响

在阔叶红松混交林的大、中、小林隙的中心和通过林隙中心的南、北、东、西冠空隙边缘共5个观测点安装HOBO自动气象站,测定2010年6-9月的气温、相对湿度、光量子通量密度(PPFD)以及林隙中心的总辐射和降水量,并在郁闭林分和空旷地设对照,分析了不同大小林隙之间以及林隙中心与林隙边缘之间小气候的差异及其随时间的动态变化,比较了晴天和阴天对林隙小气候因子日变化的影响.结果表明:PPFD依照大林隙、中林隙和小林隙的次序依次降低;对于同一林隙,林隙中心的PPFD大于边缘处;林隙中心的月均气温和月均总辐射均为7月＞6月＞8月＞9月,并按照空旷地、大林隙、中林隙、小林隙和郁闭林分的次序依次递减;月均相对湿度为8月＞7月＞9月＞6月,并按照郁闭林分、小林隙、中林隙、大林隙和空旷地的次序依次递减;不同大小林隙和空旷地观测期间降水总量和各月降水量基本上按照空旷地、大林隙、中林隙和小林隙的次序依次减少.晴天,大林隙PPFD、气温和相对湿度的变化幅度大于小林隙,阴天则相反.     

太白山牛皮桦-巴山冷杉混交林空间格局及关联性研究

采用改进的点格局分析法——邻域密度函数（Neighborhood Density Function,NDF）对太白山地区桦林-冷杉林交错区内主要树种的空间分布格局、种间空间关联性及其更新空间关联性进行了分析。结果表明：各树种所有个体整体上都呈随机分布,划分不同层级后,则各林层个体分布格局各异,各树种在较低的林层呈明显聚集分布,随林层增高,中、高层内个体聚集分布的空间尺度降低。两个主要竞争种牛皮桦（Betula albo-sinensis var．septentrionalis）和巴山冷杉（Abies fargesii）整体表现出显著空间负相关,巴山冷杉与玉皇柳（Salix yuhuangshanensis）未表现出明显相关性,而牛皮桦与玉皇柳间则有空间负相关的趋势。牛皮桦的更新格局仅依靠自身倒木扰动产生的机会,且被限定在较小尺度上。巴山冷杉在小尺度上会限制自身更新,此外与牛皮桦在小尺度上竞争激烈,可占据利用其空间位置进行更新。从空间格局分析角度认识牛皮桦和巴山冷杉的生态学特性,为进一步研究其共存机制,认识太白山桦林在秦岭植被垂直带中的作用和地位提供参考依据。     

秦岭太白山巴山冷杉种内和种间竞争特性的研究

通过对不同方法的比较分析,提出了确定巴山冷杉(Abies fargesii)植株间竞争强度和竞争范围的新方法,并利用改进的方法研究了其种内和种间竞争强度。结果表明:随对象木胸径的增大,由于巴山冷杉种群自然稀疏过程中密度调节作用,植株距离增加,种内竞争强度降低;巴山冷杉主要分布于亚高山地段,群落内太白红杉(Larixchinensis)数量较多,胸径较大,种内与种间竞争关系顺序为:太白红杉-巴山冷杉>巴山冷杉-巴山冷杉>牛皮桦(Betula utilis)-巴山冷杉>其它树种-巴山冷杉;竞争强度和对象木胸径的关系服从幂函数关系(CI=AD-B),当巴山冷杉胸径达到25 cm以上时,种内和种间竞争强度变化较小。研究表明,改进的方法能很好地预测巴山冷杉种内和种间的竞争强度。     

小兴安岭阔叶红松混交林林隙特征

对小兴安岭阔叶红松混交林林隙基本特征进行了研究。结果表明:林隙的线状密度为31.78个/km,冠空隙和扩展林隙所占的面积比例分别为15.71%和30.78%;冠空隙的年干扰频率为0.46%,干扰轮回期约为434.8a。冠空隙的大小变化在42.12—372.52m2之间,平均为153.37m2;扩展林隙的大小变化在98.65m2—633.10m2之间,平均为300.44m2。冠空隙和扩展林隙面积分布格局均符合Weibull分布。林隙形成方式主要为干基折断,占总形成木总数的35.29%,其次为掘根风倒,占28.43%。平均每个林隙的形成木为4.98株,由红松、白桦、枫桦、冷杉形成,径级在20—30 cm之间,高度在15—30 m之间。冠空隙的直径与高度比值的相对频率的分布呈单峰型曲线,当比值为0.30—0.45时,出现峰值;而扩展林隙的直径与高度比值的相对频率的分布呈双峰型曲线,当比值分别为0.75—0.90和1.05—1.15时,出现峰值。林隙边缘木胸径级的多度分布和高度级多度分布符合Weibull分布,但不符合正态分布。约13.41%的边缘木未出现偏冠现象,偏冠率在0.5—0.7之间的边缘木占70.49%。     

神农架巴山冷杉群落更新特点及影响因素

采用样方法对神农架自然保护区巴山冷杉群落更新特性、环境因子对其更新的影响进行了研究.研究表明:(1)林窗更新是巴山冷杉群落重要的更新方式,以红桦为代表的阔叶树种和巴山冷杉等耐荫树种在林窗内外均存在更新差异;(2)巴山冷杉在林窗更新中具有最大优势,3a以下的巴山冷杉幼苗数量占45.7%,随着年龄的增加下降明显,7a以上的幼树数量只占6.3%;(3)用SPSS将影响巴山冷杉更新的四类环境因子进行主成分分析表明,林窗面积、坡向、林窗微环境、乔灌草盖度依次是影响巴山冷杉幼苗生长和分布的主要因子;(4)林窗微环境因子的相关分析表明,在不同的生活史阶段,更新影响因子重要性不同,光照水平和土壤水分分别对幼苗和幼树的生长具有显著影响;(5)坡向和密度的相关分析表明在北坡巴山冷杉更新幼苗数量丰富,灌草层是巴山冷杉更新过程的潜在障碍.     

林隙对小兴安岭阔叶红松林树种更新及物种多样性的影响

研究了小兴安岭阔叶红松林不同林隙梯度(林隙中心、林隙近中心、林隙边缘)中主要树种的数量特征,以及林隙大小对树种更新的影响.结果表明:不同梯度林隙内灌木树种的密度均明显高于非林隙,同种灌木密度的比值在1.08～18.15之间;随林隙面积增加,乔木幼苗更新密度逐渐增大,幼树Ⅰ(高度H≥1 m,胸径DBH≤2 cm)和幼树Ⅱ(H≥1 m,2 cm＜DBH≤5 cm)的更新密度呈多峰曲线.林隙灌木总体更新密度主要随幼苗和幼树Ⅰ数量而变化.林隙内不同位置幼苗的平均树高、平均基径、种密度和个体密度有所差异.从林隙中心到非林隙,更新层乔木幼苗重要值的大小顺序为:林隙中心＞林隙近中心＞林隙边缘＞非林隙;物种均匀度呈高-低-高的变化,物种多样性的变化为早期林隙＞中期林隙＞晚期林隙.     

太白山自然保护区典型森林群落数量分类、排序及多样性格局

通过多元回归树（MRT,multivariate regression trees）对太白山自然保护区典型森林群落进行数量分类,采用典范对应分析（CCA,canonical correspondence analysis）进行排序,并对分类得到的森林群落总体多样性进行分析。研究表明：（1）对30个样地进行MRT分类,经交叉验证得出太白山自然保护区典型森林群落可以分为6类。（2）CCA排序揭示了群落的生境分布范围,并反映了太白山森林群落与环境因子的关系,研究表明,海拔、坡度、枯落物厚度和干扰情况4个变量对本研究区群落分布有显著影响。（3）位于中海拔区域森林群落的3种总体多样性指数均较高,而位于高海拔和低海拔区域森林群落的3种总体多样性指数相对较低。     

采伐林窗对白云山3种人工林林下植物多样性的早期影响

马尾松、杉木和毛竹是长江流域低山丘陵地区的主要用材树种,其人工林群落结构简单和生物多样性低下是普遍存在的生态学问题.为了解采伐林窗对3种人工林林下植物多样性的影响,选择生境条件基本一致的3种林分,以林下为对照,比较了通过采伐获得的不同大小林窗间植物生活型构成和多样性差异.结果表明: 采伐林窗后2年,3种林分中杉木林的植物种类最多,达57种,其次是毛竹林(53种)和马尾松林(41种).在采伐林窗初期,杉木林和毛竹林林窗内物种数显著高于对照,但马尾松林林窗与对照没有显著差异.500 m²林窗内的高位芽植物比例显著高于其他林窗,250 m²林窗内地面芽和一年生植物比例较高,而50 m²林窗内地下芽植物的比例较高.相同林分不同大小林窗之间物种相似度高于其与对照之间,也高于与其他林分林窗之间;林分林窗与其他林分对照的相似度普遍较低.不同大小林窗下物种丰富度、Simpson生态优势度、Shannon多样性指数均存在显著差异;林分类型对物种丰富度和Shannon多样性指数有显著影响,但对Simpson生态优势度没有影响;林窗大小和林分类型的交互作用对所有指数均无显著影响.通过采伐林窗,林下植物生活型谱发生了变化,植物多样性水平有所提高.     

Conundrums in mixed woody–herbaceous plant systems

Aims To identify approaches to improve our understanding of, and predictive capability for, mixed tree–grass systems. Elucidation of the interactions, dynamics and determinants, and identification of robust generalizations that can be broadly applied to tree–grass systems would benefit ecological theory, modelling and land management. Methods A series of workshops brought together scientific expertise to review theory, data availability, modelling approaches and key questions. Location Ecosystems characterized by mixtures of herbaceous and woody plant life‐forms, often termed ‘savannas’, range from open grasslands with few woody plants, to woodlands or forests with a grass layer. These ecosystems represent a substantial portion of the terrestrial biosphere, an important wildlife habitat, and a major resource for provision of livestock, fuel wood and other products. Results Although many concepts and principles developed for grassland and forest systems are relevant to these dual life‐form communities, the novel, complex, nonlinear behaviour of mixed tree–grass systems cannot be accounted for by simply studying or modelling woody and herbaceous components independently. A more robust understanding requires addressing three fundamental conundrums: (1) The ‘treeness’ conundrum. What controls the relative abundance of woody and herbaceous plants for a given set of conditions at given site? (2) The coexistence conundrum. How do the life‐forms interact with each other? Is a given woody–herbaceous ratio dynamically stable and persistent under a particular set of conditions? (3) The net primary productivity (NPP) conundrum. How does NPP of the woody vegetation, the herbaceous vegetation, and the total ecosystem (woody + herbaceous) change with changes in the tree–grass ratio? Tests of the theory and conceptual models of determinants of mixed woody–herbaceous systems have been largely site‐ or region‐specific and have seldom been broadly or quantitatively evaluated. Cross‐site syntheses based on data and modelling are required to address the conundrums and identify emerging patterns, yet, there are very few data sets for which either biomass or NPP have been quantified for both the woody and the herbaceous components of tree–grass systems. Furthermore, there are few cross‐site comparisons spanning the diverse array of woody–herbaceous mixtures. Hence, initial synthesis studies should focus on compiling and standardizing a global data base which could be (1) explored to ascertain if robust generalizations and consistent patterns exist; and (2) used to evaluate the performance of savanna simulation models over a range of woody–herbaceous mixtures. Savanna structure and productivity are the result of complex and dynamic interactions between climate, soils and disturbances, notably fire and herbivory. Such factors are difficult to isolate or experimentally manipulate in order to evaluate their impacts at spatial and temporal scales appropriate for assessing ecosystem dynamics. These factors can, however, be evaluated with simulation models. Existing savanna models vary markedly with respect to their conceptual approach, their data requirements and the extent to which they incorporate mechanistic processes. Model intercomparisons can elucidate those approaches most suitable for various research questions and management applications. Conclusion Theoretical and conceptual advances could be achieved by considering a broad continuum of grass–shrub–tree combinations using data meta‐analysis techniques and modelling.     

Edge influence on herbaceous plant species,diversity and soil properties in sparse oak forest fragments in Iran

伊朗稀疏橡木林片段对草本植物物种多样性和土壤特性的边缘影响 温带和热带森林中的森林边缘现象已经得到了很好的研究,但在稀疏的橡木林片段中的相关研究却较为缺乏。本文研究了稀疏橡木林片段对植物物种多样性和土壤特性的边缘影响。本研究沿着伊朗克尔曼沙赫省3个小型(<10 ha)和3个大型(>10 ha)橡木林片段的3个横断面收集了从边缘到内部的相 关数据,测量了0(森林边缘)、25、50、100和150 m处的草本植物(高度<0.5 m)和土壤特性。使用香农指数量化了物种多样性,使用稀疏标准化方法比较了两个大小不同片段中的物种丰富度,并应用了非度量多维测度排序研究了物种组成的变化。通过随机化测试估算了边缘影响的距离,并利用Tukey HSD事后检验法的广义线性混合模型评估了距边缘距离和片段大小对多样性和土壤特性的影响。研究结果表明,大小片段边缘具有较高的物种丰富度、多样性和均匀度,而大片段边缘的土壤氮和有机碳含量则较内部更低(边缘50 m范围内的变化最大)。大小片段的物种组成、土壤有机碳和氮总量都存在显 著差异。本研究关于这些稀疏森林对草本植物和土壤特性产生显著边缘影响的发现,对于边缘研究,尤其是边缘和草本植物的相关研究具有重大贡献。     

鼎湖山季风常绿阔叶林及针阔叶混交林节肢动物群落多样性调查

20 0 1年 5月和 10月在自然保护区鼎湖山季风常绿阔叶林和针阔叶混交林的灌木层和草本 -苗木层对节肢动物多样性进行了调查。结果表明 ,5月份的灌木层 ,季风常绿阔叶林的节肢动物物种数和个体数 >针阔叶混交林 ,相反 ,在草本 -苗木层 ,针阔叶混交林的物种数和个体数 >季风常绿阔叶林。 10月份 ,针阔叶混交林节肢动物物种数和个体数与季风常绿阔叶林间无明显差异。两林分中 ,天敌占总物种数的 2 7.5 0 %～ 87.5 0 % ,蜘蛛类群占总物种数的 18.18%～ 6 6 .6 7%、占天敌物种数的 5 3.33%～ 90 .91%。除 5月份的草本 -苗木层外 ,节肢动物的丰富度指数、多样性指数均是季风常绿阔叶林 >针阔叶混交林 ,优势集中性指数则是针阔叶混交林 >季风常绿阔叶林。     

阔叶红松混交林林隙大小和掘根微立地对小气候的影响

在小兴安岭阔叶红松混交林2.55 hm2样地内,选取由掘根倒木形成且具有坑和丘微立地的3个代表性林隙,并以空旷地和郁闭林分为对照,利用多通道HOBO自动气象站于2011年7-9月测定了不同大小林隙中心和丘顶部的光合有效辐射(PAR)、气温、相对湿度以及林隙中心的总辐射和降水量,比较了不同月份不同大小林隙中心和丘顶部微气候因子的差异,分析了不同大小林隙中心微气候因子的月变化以及不同大小林隙在典型天气条件下林隙中心和丘顶部微气候因子的日变化.结果表明:3个不同大小林隙的月均PAR和月均气温排序是大林隙＞中林隙＞小林隙,月均相对湿度排序是小林隙＞中林隙＞大林隙;同一林隙中,丘顶部月均PAR和月均气温大于林隙中心,月均相对湿度为林隙中心＞丘顶部;不同大小林隙和对照月均总辐射与月均气温均为7月＞8月＞9月,空旷地＞大林隙＞中林隙＞小林隙＞郁闭林分,月均相对湿度为郁闭林分＞小林隙＞中林隙＞大林隙＞空旷地.郁闭林分与各林隙以及与空旷地之间的月均相对湿度差异均显著;7-9月总降水量按照空旷地、大林隙、中林隙、小林隙、郁闭林分的次序依次递减;无论晴天与阴天,丘顶部日均PAR和日均气温都大于林隙中心,日均相对湿度则相反;无论丘顶部还是林隙中心,晴天日均PAR和日均气温都大于阴天,日均相对湿度则为阴天＞晴天.     

Effects of fragmentation on vascular plant diversity in a Mediterranean forest archipelago

Abstract

We analysed the effects of patch size and isolation on vascular plants in Quercus cerris forest surrounding Rome (Italy). We randomly sampled 96 plots within 18 forest patches with homogeneous environmental variables; the patches ranged from 1.4 ha to 424.5 ha and were divided into four size classes. We performed the analyses at the patch level using linear regression. At the size class level, the analysis of species richness response to fragmentation (area effect) was performed with ANOVA, while the effect on community composition was analysed by means of PERMANOVA. We also investigated which species could be used as indicator species for each size class. Lastly, to evaluate the advantages of conserving several small patches as opposed to few large ones, we used a cumulative area approach ranking forest fragments. The correlation between species richness and patch area was positive, with a significant difference between the “large” and “small” size classes, while analysis on community composition showed that “large” versus “medium” and “large” versus “small” were significantly different. Nemoral species were recognised as indicators in the “large” class, and shrub and edge species in the “small” class. Our results indicate that 10 ha may be a suitable forest size threshold for planning and conservation.