七姊妹山常绿落叶阔叶混交林物种多样性格局及其环境解释

依托七姊妹山自然保护区6 hm²森林动态监测样地研究平台,基于样地和物种基本信息数据,采用多元回归树和冗余分析研究方法,探讨地形因子对生境的塑造作用及物种分布特征,分析不同群丛类型下物种多样性的变化规律。结果表明：(1)依据“1 SE”规则,4次分割依次以海拔(1 453 m)、坡度(23.13°)、海拔(1 398 m)、凹凸度(4.094)为分界点可将150个样地分为5个群丛。(2)冗余分析表明地形因子对物种分布解释量为0.077 6,解释率为16.36%,各环境因子对物种分布的解释力度依次为：海拔>坡度>凹凸度;坡向与物种的分布无显著相关性。(3)5个群丛中立木密度与胸高截面积最高的均为群丛5(527.4株/400 m²;3.495 cm²/株),立木密度与平均胸高截面积最低为群丛4(225.4株/400 m²;3.057 cm²/株)。(4)5个群丛中Shannon Winener丰富度指数与Simpson优势度指数最高的均为群丛2,最低的为群丛5,物种多样性尺度效应明显;Pielou均匀度指数最高为群丛4,最低为群丛5。(5)两两群丛间Jaccard相似性系数最低为群丛1 群丛2(0.331),最高的为群丛4 群丛5(0.645),海拔对β多样性格局影响较大。研究认为,七姊妹山自然保护区6 hm²样地地形因子对该区域生境的塑造具有一定作用,海拔、坡度、凹凸度组成的“环境筛”影响了该区域的物种分布及多样性格局。     

三峡大老岭山地常绿落叶阔叶混交林林隙干扰研究II.林隙干扰的地形格局

 根据对三峡大老岭地区山地常绿落叶阔叶林林隙的调查结果,运用多种方法定量分析和检验了5种地形要素对林隙和3类林隙形成木(GM)各方面特征的空间格局的影响。结果反映了地形对林隙时空格局的影响,和不同类型林隙形成木的响应特征：1）林隙干扰随海拔上升、坡度增大、坡位从山脊到沟谷、坡形由凸到凹而加剧;坡向影响的规律不明显。林隙特征对各地形因素梯度有显著的响应,其中扩展林隙面积、林隙高度、GM数量、种数以及平均胸径是反映地形影响的敏感指标。2）GM的平均胸径、最大胸径和扩展林隙面积与海拔显著正相关;GM平均胸径还与坡位正相关;GM数量沿N→S的坡向梯度减少,而随坡度增大及坡形由凹转凸而增加;GM种类沿坡度和坡形梯度有相同的变化趋势。林隙高度（亦即植被高度）随海拔和坡度增大而减小,但随坡位上升而增大。地形要素对林隙高度和GM平均胸径的空间格局的贡献最大,分别达到75.9%和67.0%。3）折干特征的空间格局受海拔和坡位的显著影响;枯立木的分布特征主要受小地形的坡位和坡形控制;影响翻倒木的最根本地形因素是坡度。     

三峡大老岭山地常绿落叶阔叶混交林林隙干扰研究II.林隙干扰的地形格局

根据对三峡大老岭地区山地常绿落叶阔叶林林隙的调查结果,运用多种方法定量分析和检验了5种地形要素对林隙和3类林隙形成木(GM)各方面特征的空间格局的影响。结果反映了地形对林隙时空格局的影响,和不同类型林隙形成木的响应特征：1）林隙干扰随海拔上升、坡度增大、坡位从山脊到沟谷、坡形由凸到凹而加剧;坡向影响的规律不明显。林隙特征对各地形因素梯度有显著的响应,其中扩展林隙面积、林隙高度、GM数量、种数以及平均胸径是反映地形影响的敏感指标。2）GM的平均胸径、最大胸径和扩展林隙面积与海拔显著正相关;GM平均胸径还与坡位正相关;GM数量沿N→S的坡向梯度减少,而随坡度增大及坡形由凹转凸而增加;GM种类沿坡度和坡形梯度有相同的变化趋势。林隙高度（亦即植被高度）随海拔和坡度增大而减小,但随坡位上升而增大。地形要素对林隙高度和GM平均胸径的空间格局的贡献最大,分别达到75.9%和67.0%。3）折干特征的空间格局受海拔和坡位的显著影响;枯立木的分布特征主要受小地形的坡位和坡形控制;影响翻倒木的最根本地形因素是坡度。     

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。     

宝华山常绿落叶阔叶混交林下蕨类植物研究

通过对宝华山常绿、落叶阔叶混交林下蕨类植物的研究, 分析了蕨类植物的物种组成、频度、多度、总优势度, 乔木层、灌木层、气候因子对蕨类植物多样性格局的影响。阐明了常绿、落叶阔叶混交林下蕨类植物多样性格局及其影响因素, 并构建了蕨类植物开发利用潜能评价体系。调查研究结果显示, 该区域有蕨类植物12 科20 属29 种。优势科为鳞毛蕨科、金星蕨科、蹄盖蕨科。蕨类植物的盖度与灌木层盖度呈显著正相关, 蕨类植物的多样性与灌木层多样性呈显著负相关。蕨类植物Margalef 指数与年平均气温呈显著负相关, Simpson 优势度指数与日照量呈极显著正相关, Shannon-Wiener 多样性指数与降水量呈显著正相关。     

浙江天童常绿阔叶林栲树种子雨的时空格局

在浙江天童常绿阔叶林中选择5株栲树,通过种子筐和地表取样,分析了栲树种子雨的时空格局特征.结果表明,栲树种子雨从11月3日到12月16日,持续45d,存在散落的高峰期(11月18日～27日);散落在地表的种子雨主要集中在离母株树干1.5～5.5m区段内,占总数的85.6%,最远不超过8m,空间格局符合二次分布;整个种子雨期间,单株平均落果数为112.8个·m^-2(70个·m^-2～239.5个·m^-2),东南向较多(135.6个·m^-2)、西北向较少(86.8个·m^-2),但无显著差异;种子雨中有活力的坚果占总数的27.3%、未成熟的占25.7%,昆虫幼虫侵害的占42%,松鼠啃食的占5%.     

鄂西南亚热带山地常绿落叶阔叶混交林物种多度分布格局

基于七姊妹山自然保护区内6 hm~2监测样地多度数据,通过累计经验分布曲线(ECDF)表征该样地内不同生活型功能群的物种-多度分布格局,并采用6种模型对各功能群不同取样尺度物种等级-多度曲线进行拟合并检验其拟合效果,分析多度格局与模型拟合在不同尺度间的差异,探讨其背后的生态学过程与机制。结果表明:(1)各尺度下落叶种比常绿种的物种数多,物种多样性指数更大,但个体数相对较少;不同功能群稀有种比例排序为:落叶种所有种常绿种。(2)6种模型中的断棍模型的拟合效果较差;中大尺度(50 m×50 m、100 m×100 m)上不同生活型树种多度分布能接受的模型较少,除大尺度的常绿树种外,拟合最优模型均为对数正态分布模型,大尺度的常绿树种拟合最优模型为中性模型;小尺度上(20 m×20 m)常绿树种的最优模型为对数正态分布模型,落叶树种最优模型为生态位优先模型,所有树种在小尺度最优模型为Zipf-Mandelbrot模型。研究认为,随着尺度逐渐扩大,中性过程较生态位过程对物种-多度格局的解释力度更大,落叶树种物种多度格局的形成机制较常绿树种更接近于样地所有树种物种-多度格局的形成机制。     

广西石灰岩山地常绿落叶阔叶混交林分类的研究

石灰岩山地在广西占有相当大的面积,在亚热带范围形成一种独特的石灰岩常绿落叶阔叶混交林,常常与砂页岩山地的常绿阔叶林镶嵌分布。本文主要论述它的系统分类和地理分布规律。     

杭州的落叶常绿阔叶混交林

 1、描写了杭州五个森林群落,它们的优势种类变化很大,有时且缺少明显的优势种类。群落间一般种类成分的相似性亦不很大,因此一般的群层概念用来处理这一地区的植被不很方便。 2、对这些群落的外貌,提出了一个新的群落名称“落叶常绿阔叶混交林”来表示。对这种群落下了定义,并论证其在欧亚大陆的水平地带性分布。 3、提出一些在华东地区植被调查中可行的方法,例如“群落表”、“颜色树冠剖面图”等。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林植被的空间异质性

基于广西环江木论国家级自然保护区喀斯特典型峰丛洼地常绿落叶阔叶混交林2 hm2动态监测样地,选择4个多样性和5个群落结构属性变量,运用地统计学和分形几何学理论方法,分析植被的空间异质性、分形特征和分布格局,以探讨其维持机制。结果表明:(1)样地树木种类和除平均高度外的4个结构属性变量均值适中,变异系数较高(48.37%～71.01%),植物多样性丰富且稳定性强,Shannon指数、Simpson指数和均匀度指数变异系数仅在5.49%～22.64%之间。(2)除均匀度的Moran’s I系数接近0且无规律外,其他8个属性变量均有不同程度的空间自相关性,分别用球状、指数和高斯模型拟合的决定系数(R2)高达0.900～0.982,C/(C0+C)值和分维数D值分别在0.582～0.827和1.738～1.871之间,具有中等以上的空间依赖性。(3)密度、平均冠幅和高度的自相关范围和变程小于其他指标,其分布和形成过程决定了整个森林植被的空间格局。(4)森林植被的Kriging等值线图充分表征了人为干扰、地形、土壤质量的综合差异。(5)自相关、半方差模型的变程和Kriging等值线图综合分析表明,喀斯特峰丛洼地常绿落叶阔叶混交林空间异质性研究的采样间隔10 m左右较适宜,但采样范围应大于10hm2,这对确定该区域动态监测样地的面积具有一定的指导意义。     

湖北三峡大老岭自然保护区光叶水青冈群落种子雨10年观测: 种子雨密度、物种构成及其与群落的关系

种子雨是植物种子扩散的起点, 对群落更新及种群动态起着关键作用。该文以三峡大老岭自然保护区内一片面积为1.3 hm ²的光叶水青冈(Fagus lucida)群落固定样地为研究对象, 运用分层随机设计, 在10个不同的地形部位放置了100个种子雨收集框, 自2001年起进行种子雨观测, 对该群落种子雨的数量与物种多样性的年际动态、种子雨和群落物种构成的关系等进行了统计分析。结果表明: 1)过去10年间, 共收集到来自48种木本植物的60 926粒种子, 种子雨的多年平均密度为(82.9 ± 61.5) seeds·m^-2·a^-1(mean ± SD), 平均物种丰富度为(16.7 ± 5.5) species·a^-1(mean ± SD)。2)种子生产的种间差异极为显著, 种子量排名前三的植物贡献了累计种子雨总量的70%。3)群落种子雨的密度和物种丰富度在10年中基本同步, 均呈现显著的周期性波动, 并出现了3个大年。乔木和灌木种子雨密度的年际波动无显著相关性, 但物种数变化显著正相关; 4)种子雨与样地群落共有种为23种, 分别占种子雨和群落中木本植物种数的47.92%和54.76%, 但这些共有种贡献了种子总量的96.22%, 表明扩散限制在研究群落中十分显著。与国内其他森林群落种子雨研究结果相比, 该研究群落的种子雨密度明显较低。     

十万大山山地常绿阔叶林群落物种组成与结构特征

十万大山是广西生物多样性热点区域之一,其主要植被类型是山地常绿阔叶林。为了解区域内山地常绿阔叶林的群落现状及优势种群结构的发展现状,该文以十万大山山地常绿阔叶林1 hm²固定监测样地中胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为研究对象,分析其物种组成、径级结构、树高结构并用g(r)函数分析优势种的空间分布格局。结果表明:(1)群落中DBH≥1 cm的木本植物共计7 517株,隶属52科108属153种; 群落的优势种有云南桤叶树(Clethra delavayi)、银木荷(Schima argentea)、毛折柄茶(Hartia villosa)、红锥(Castanopsis hystrix)、黄杞(Engelhardtia roxburghiana)、罗伞树(Ardisia quinquegona)、鼠刺(Itea chinensis)、腺叶山矾(Symplocos adenophylla)、假杨桐(Eurya subintegra)、毛冬青(Ilex pubescens),但优势种的优势地位不明显。(2)群落整体平均DBH为5.51 cm,径级、树高分布呈近似倒“J”型; 优势种的径级分布多呈倒“J”型或“L”型,群落有较强的更新能力。(3)群落优势种稳定共存; 优势种在样地中呈聚集分布,但优势种间聚集分布的位置有差异。总体而言,群落目前更新状态良好,群落中已有顶极群落优势种的存在,但群落具有一定的次生性特征,还未到达稳定的顶极群落状态,优势种间能稳定共存,有向稳定顶极群落演替的潜力,应继续加强管护,促进十万大山山地常绿阔叶林群落的更新与生存。     

森林种子雨研究进展与展望

种子雨阶段是植物更新的关键环节,它连接着繁殖生产与植物后续生活史阶段,对群落结构有着重要的影响.虽然早在19世纪中叶达尔文就认识到种子扩散的重要性,然而对种子雨的广泛研究于20世纪80年代初才开始.本文聚焦于森林木本植物种子雨研究,首先介绍了种子雨监测方法,包括收集器的布置,种子雨的收集、分离和鉴定.然后综述了种子雨的4个主要研究方向:种子产量的时间和空间变化格局(包括季节变化、年际变化和空间变化)、增补限制及其在物种多样性维持中的作用、验证负密度效应假说、种子雨与其他生活史阶段(土壤种子库、幼苗、幼树及母树)的比较.未来还需要加强对种子雨的长期监测,开展增补限制的跨纬度比较研究,探讨植物早期更新阶段负密度效应沿纬度梯度的变化规律,加强数学模型以及分子标记和稳定同位素技术等新手段的运用.     

西双版纳望天树林种子雨9年动态

种子雨是森林生态系统过程的重要组成部分。虽然国内外已有部分关于种子雨的研究, 但多数集中在温带和亚热带地区, 热带地区种子雨的长期监测研究仍显不足。为全面了解热带森林种子雨输入的数量动态和物种组成的长期规律, 本文对我国西双版纳望天树(Parashorea chinensis)林群落水平上9年(2008年5月至2017年4月)的种子雨输入进行了研究。9年共收集到木本植物的种子226种8,993,224粒, 其中大型种子(I-1型) 77种9,779粒; 中型种子(I-2型) 61种24,237粒; 小型种子(I-3型) 72种83,399粒; 粒状微小种子(II-1型) 13种1,215,235粒; 粒状极小种子(II-2型) 1种7,244,667粒; 细丝状种子(II-3型) 2种415,907粒。种子雨输入量排名前10位的优势种贡献了70%以上的种子数量。各类型种子的种子雨输入量均具有年际波动, 呈“大小年”的交替变化, 间隔期为1-2年, 物种组成也呈现一定的年际差异。持续9年的监测中, 每类型种子至少观察到了1次大年结实事件。     

灵山湾国家森林公园刺槐林下垂序商陆种子雨时空动态

垂序商陆(Phytolacca americana)的入侵给山东省沿海防护林的生物多样性及乔木更新造成了严重的危害, 为揭示其繁殖特性和扩散机制, 在灵山湾国家森林公园刺槐(Robinia pseudoacacia)林下由林缘至林内60 m设置5个梯度, 采用机械布点法对垂序商陆的结实量、种子雨分布和扩散格局进行了调查。结果表明: 1)垂序商陆的结实量与种子雨量由林缘至林内逐渐减小, 分别为2 273-1 846和1 382-621粒·m^-2, 不同空间种子雨密度占结实密度的60.80%-33.64%, 平均为49.52%, 人为搂割及动物取食是种子雨量损失的主要原因; 2)种子雨始于9月中旬, 林缘种子雨的发生早于林内, 种子雨的平均强度由林缘至林内逐渐减小, 在10月下旬和12月中旬各有一次种子雨高峰, 最大强度分别为32-4和59-5粒·m^-2·d^-1; 3)种子雨由林缘至林内散布范围逐渐减小, 同时随距母株距离的增加而减小, 其中最大散布距离与加权平均距离分别为210-180 cm和94.32-63.03 cm, 整体加权平均距离为81.00 cm。表明垂序商陆种子雨具有明显的时空异质性, 对预测其扩散潜力及群落结构组成趋势有重要的意义。     

The effect of climatic gradients, topographic variation and species traits on the beta diversity of rain forest trees

Aim  We assessed the rates of turnover of tree species with distance (beta diversity) in wet forests of the Western Ghats (WG) complex of India to see whether climate, topographic variation or species traits influence beta diversity.
Location  The Western Ghats is a chain of mountains about 1600 km in length, running parallel to the western coast of the Indian Peninsula from above 8° N to almost 21° N latitude.
Methods  We used data from 60 small plot inventories concentrated in three regions: the southernmost part of the Western Ghats (SWG) (8°24' to 9°37' N), the Nilgiri Hills (11°12' to 11°14' N), and the central Western Ghats (CWG) (12°32' to 14°51' N). We used Sorensen's index (SI) to estimate the similarity in species composition between two plots and regressed SI against the logarithm of the distance between plots to assess beta diversity. A bootstrapping procedure provided confidence intervals for regression coefficients. To test for the effects of climate, we regressed seasonality differences between plots against SI for low-elevation (< 800 m) plots along the north–south axis, and all plots in the SWG. We assessed the impact of the rainfall gradient in the Kogar region.
Results  Among all three regions, beta diversity was highest along the latitudinal axis, and along the rainfall gradient in the Kogar region. Differences in seasonality between sites were strongly related to beta diversity along the north–south seasonality gradient and within the SWG. Within the three regions, beta diversity was highest in the region with the strongest rainfall gradient and lowest for the topographically heterogeneous SWG. Beta diversity did not differ between forest strata and dispersal modes.
Main conclusions  We conclude that climate, particularly seasonality, is probably the primary driver of beta diversity among rain forest trees of the Western Ghats complex.     

西双版纳热带季节雨林的树种组成和群落结构动态

研究了西双版纳热带季节雨林1 hm2(hectare)动态监测样地1993年与2007年之间树种组成和群落结构的变化。对样地中胸径≥5 cm的乔木进行了每木调查。目前其树种组成的热带分布科、属所占比例分别为91%和94%,具有较高比例的热带植物区系性质。在1993年与2007年两次调查之间,树种数量由145种增至179种,仅有1到2个个体的稀有树种所占比例从54%降为51.1%。从森林的垂直结构来看,A、B、C三层的个体死亡率分别为12.8%、12.9%和19.0%,各层树木的增长率分别为-8.5%、-1.4%和44.8%。与此相对应,C层小径级的树木所占比例有较大提高。虽然小径级的树木在种类和数量上比例增大,但个体数量和种类组成相对稳定的A、B层优势树种变化不大,维持了群落结构的稳定性。14 a间,群落中新增加的具有先锋性质的树种不超过5个。1993年时,A、B两层尚有先锋树种存在,2007年已经从A、B两层中退出。因此,从14 a间树种组成和群落结构的变化来看,虽然具有树木的死亡和增补,但其物种成分和群落结构的总体格局没有明显的变化,处于动态平衡过程中。     

桂西北喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种多样性分布格局的尺度效应

物种多样性的空间分布格局及其与尺度的关系研究对于了解群落物种多样性形成机制具有重要意义。为了探讨喀斯特地区物种多样性空间分布格局的尺度效应,以喀斯特常绿落叶阔叶混交林25 hm~2样地的(胸径DBH≥1)木本植物为研究对象,分析了6个空间尺度(5 m×5 m,10 m×10 m,20 m×20 m,50 m×50 m,100 m×100 m,250 m×250 m)上的多度、物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数的变化规律。结果表明:物种多样性指数的空间分布均表现出较高的空间异质性;物种多样性指数的方差随取样尺度增加呈现单峰分布特征,并且在100 m×100 m尺度上达到最大值;物种多样性指数的变异系数随尺度的增加呈线性下降趋势,其中,Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数均在5 m×5 m至20 m×20 m尺度上明显减小;在大于50 m×50 m的尺度上,物种丰富度与多度的正相关性不显著(P0.05)。喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种多样性的空间分布格局与不同空间尺度密切相关,深入解析物种多样性随空间尺度的变化模式,需要在类似的森林生态系统做更多的研究。     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林粗木质残体的空间分布格局

粗木质残体(coarse woody debris,CWD)是森林生态系统中重要的结构性和功能性组成要素,是维护系统完整性和稳定性的关键。对CWD空间格局的研究将有助于深入探索种群格局的形成和森林生态系统的维持机制。采用g(r)函数对茂兰喀斯特常绿落叶阔叶混交林1.28 hm~2固定样地内不同径级、不同腐烂等级、不同存在形式的CWD的空间分布格局及空间关联性进行了研究。结果表明:1)在40 m的空间尺度内,CWD总体在0—12 m尺度上表现为集群分布,随着尺度的增加格局强度降低,趋于随机分布,剔除生境异质性后,格局尺度降低至7 m。2)CWD径级格局表现为:小径级中径级大径级。拔根倒和干中折断在整个研究尺度上为随机分布,其他不同径级、不同腐烂等级、不同存在形式的CWD均在小规模尺度(2—8 m)表现为集群分布,随着尺度的增加聚集强度急剧变小,趋于随机分布或均匀分布。3)除了干中折断与树段之间、大径级与小径级之间的CWD在空间上相互独立,其他不同径级、不同腐烂等级或不同存在形式的CWD之间均在小规模尺度(2—8 m)上表现为显著的正相关,随着尺度的增加空间关联性降低。喀斯特常绿落叶阔叶混交林CWD的分布格局可能是在小尺度内由密度制约、在大尺度内由生境过滤和个体自然衰老等生态学过程所形成,大径级对临近的小径级、先死亡对后死亡、站杆对倒下的个体具有一定的正向影响作用,在一定程度上揭示了该林型天然更新的作用和机制。