桂西南北热带喀斯特季节性雨林土壤钾、钙、镁空间分布特征及其影响因素

矿质元素是土壤养分的重要组分,关系着森林生态系统的群落组成和生物地球化学循环。喀斯特局域尺度内地形异质性较高,目前尚缺乏地形等非生物因子和生物因子如何影响喀斯特地区土壤矿质元素空间分布方面的研究。本文在弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地中沿海拔梯度设立的100个凋落物收集器所在位点进行土壤取样,对样品中的K、Ca、Mg 3种矿质元素含量进行测定,并基于空间回归模型和变差分解等方法对喀斯特季节性雨林中土壤K、Ca、Mg与生态因子之间的关联进行定量分析,探讨非生物因子和生物因子与其空间分布特征的内在关联,以期为北热带喀斯特生物地球化学循环研究和脆弱喀斯特生态系统保护提供科学依据。结果表明,研究区内土壤K、Ca、Mg均存在空间自相关性, Ca与海拔和凹凸度显著正相关,主要聚集在山脊区域; K与地形湿润度指数显著正相关,主要在洼地聚集; Mg在中坡位表现出聚集特征。变差分解显示生态因子对土壤K、Ca、Mg空间分布的驱动作用强于空间结构,单个生态因子中海拔的解释度最高,并且非生物因子的解释度总体上高于生物因子,生物因子中物种丰富度解释度最高,同时Mg的聚集伴随着较高的物种丰富度...     

桂西南喀斯特季节性雨林幼树更新的空间分布格局及机制

幼树是维持森林生态系统物种多样性的重要组分,关系着森林的群落结构和生长动态。因此,开展幼树更新的空间分布格局及其潜在机制研究对森林群落动态至关重要。本文以广西弄岗桂西南喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地为研究对象,选取2011–2016年的调查数据,采用空间点格局和冗余分析方法对5年间样地内新增幼树(DBH≥1 cm)的个体数量、空间格局特征和影响因子等进行分析。结果表明:5年间样地内新增幼树共101种,占2011年调查物种的45.3%,幼树密度为196.5株/ha。新增幼树在0–7 m和10–16 m尺度上呈聚集分布,在16 m尺度以上主要呈随机分布。海拔是影响幼树更新的主要因素,其次是地形湿润度,而生物因子对幼树更新的影响较弱。幼树数量与海拔呈负相关,与地形湿润度呈正相关。成树个体与幼树更新中度正相关。在喀斯特季节性雨林中,幼树更新及其空间分布格局受多种影响因子协同作用,可能与种子扩散限制和生境异质性有关。     

喀斯特季节性雨林木本植物胸高断面积分布格局及其对地形因子的响应

森林生态系统地上生物量的分布格局是物种分布格局的重要内容。局域尺度内因地形差异引起的生境异质性是地上生物量分布格局形成的环境基础。本文以弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha动态监测样地2011年第一次普查数据中每木个体为研究对象, 尝试以每20 m × 20 m样方内所有个体及不同径级类群的胸高断面积之和为木本植物地上生物量的衡量指标, 利用广义可加模型对喀斯特季节性雨林中胸高断面积之和的空间分布格局进行研究, 定量分析了其对7个地形因子的响应。结果表明, 洼地、山坡和山脊3种生境类型中, 所有个体的胸高断面积之和山坡最高、山脊最低, 且山脊与山坡、洼地的差异均显著; 广义可加模型结果显示, 不同地形因子对胸高断面积之和的解释偏差差异明显, 其中海拔、坡向、凹凸度、岩石裸露率对胸高断面积之和的解释偏差依次降低, 而干旱度指数、坡度和地形湿润指数解释偏差相对较小。喀斯特季节性雨林木本植物胸高断面积之和空间分布的异质性及其与地形因子之间的关系, 反映了胸高断面积之和在地形因子对土壤、水分和光照等条件重分配影响下的多重响应机制及生长策略。     

桂西南喀斯特季节性雨林枯立木的空间格局及生境关联性分析

枯立木是森林生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分,对森林群落动态和演替具有重要作用。该研究以位于桂西南的弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 hm~2森林动态监测样地为平台,以样地中2011年第一次植被调查数据胸径(diameter at breast height,DBH)≥1 cm的枯立木为研究对象,在充分考虑空间自相关的基础上分析其不同径级(小径级,1 cm≤DBH5 cm;中径级,5 cm≤DBH15 cm;大径级,15 cm≤DBH)的空间分布格局、枯立木多度与环境因子的相关性及生境关联性等。结果表明:枯立木所有个体和小径级分别在0~4 m和0~5 m尺度上表现为聚集分布,其它尺度为随机分布;中径级和大径级在0~30 m尺度上均为随机分布。大径级与凹凸度表现为显著负相关,所有个体和小径级与干旱度指数和样方内所有植株个体数为显著正相关,所有个体和小径级与样方内最大胸径和平均胸径呈显著负相关。所有个体和小径级与3种生境类型间的关联性并不显著;中径级与山坡呈正关联性、与山脊呈负关联性、与山谷无显著关联性;大径级与山谷呈正关联性、与山坡无显著关联性、与山脊呈负关联性。在喀斯特季节性雨林中,枯立木空间分布格局总体表现为随机分布,仅小径级在小尺度内聚集分布,而较大径级在样地中表现出一定的生境关联性;树木死亡过程可能是小尺度内密度制约、大尺度内生境过滤和个体自然衰老等生态学过程形成的。     

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。     

弄岗喀斯特季节性雨林不同群丛物种多样性随海拔的变化

为研究北热带喀斯特季节性雨林不同群丛物种多样性特征及其随相对海拔变化,在对广西弄岗15 hm2北热带喀斯特季节性雨林样地进行群丛划分的基础上,运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数对处于不同相对海拔高度群丛的物种多样性以及不同群丛乔木层、亚乔木层和灌木层的物种多样性进行比较。结果表明弄岗喀斯特季节性雨林各群丛的多样性指数存在极显著差异(P0.01),各群丛类型的物种多样性指数的顺序为:枝花流苏树-广西牡荆-蚬木群丛齿叶黄皮-黄梨木-蚬木群丛山石榴-广西牡荆-蚬木群丛南方紫金牛-苹婆-中国无忧花群丛垂茉莉-苹婆-广西棋子豆群丛割舌树-闭花木-蚬木群丛米仔兰-闭花木-蚬木群丛对叶榕-苹婆-董棕群丛;Patrick丰富度指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数在中坡以下(弄岗样地相对海拔76.3 m以下)随相对海拔变化规律符合"中间高度膨胀"理论,即处于该地段中部群丛的多样性高,相对海拔较低和较高的群丛的多样性低;而中坡以上(弄岗样地相对海拔76.3 m以上)多样性随相对海拔增高而增大;群丛各层次多样性与热带山地雨林一致,与亚热带喀斯特常绿阔叶林截然相反,呈现出乔木层亚乔木层灌木层。这些结果表明地形空间异质性导致的水热差异影响着北热带喀斯特季节性雨林物种多样性,相对海拔低、水热条件较好的中、下坡乔木多样性高,相对海拔较高、条件恶劣的中、上坡亚乔木、灌木多样性较高,所以在对喀斯特地区水热条件恶劣的中、上坡地带进行植被恢复时,应更多选择亚乔木、灌木。     

漓江流域喀斯特综合干扰评价及其空间特征

喀斯特地区具有特殊的地质结构,生态环境脆弱性较高,辨识和量化人为、自然多重干扰是减少人类干扰影响及制定喀斯特景观管理政策的重要依据。基于漓江流域喀斯特发育地貌特征,旨在建立包括地貌、水文、气候、生物、社会5类因素以及15个具体干扰指标的喀斯特综合干扰指数,并通过空间相关分析探究地理因子对综合干扰解释力以及因子与指标间交互作用力的特征。结果显示：(1)漓江流域中游综合干扰指数高于上下游,自然地形地貌本底以及不同类型喀斯特景观分布的地带性是分异的主要原因;(2)干扰等级为显著干扰,综合干扰指数为0.336,空间上呈现出东部与北部低、西部与南部高的分布特征,具有明显的空间异质性;(3)地理环境和社会经济因素对综合干扰具有较强解释力,采石采矿、各类灾害、生产活动等多项干扰指标以及海拔高度具有较强空间关联关系。评估了漓江流域喀斯特综合干扰并分析其空间特征,研究结果对喀斯特生态环境保护及景观资源可持续发展政策制定具有重要参考价值。     

广西弄岗北热带喀斯特季节性雨林监测样地种群空间点格局分析

种群的空间分布格局是由多种机制的交互作用而形成,是探究生物多样性维持机制的基础。北热带喀斯特季节性雨林是我国北热带石灰岩山地具有地带性特征的植被,其生境的典型特征在于土层浅薄、岩石裸露率高、贮水能力低和周期性水淹,以及富钙强碱性环境等。本研究基于广西弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha动态监测样地的第一次调查资料,采用双关联g(r)函数点格局方法,分析了雨林中出现个体数≥15株的160个种的种群空间分布格局以及不同类群间种群分布的差异。研究表明:160种木本植物中有146种在0–10 m的尺度上呈聚集分布,且随着空间尺度的增大,聚集度呈下降趋势;物种的种群聚集度与其物种多度、平均胸径和最大胸径成负相关;常绿物种的种群聚集度与落叶物种间差异不显著;不同生活型间的种群聚集度差异显著,总体表现为亚乔木层物种高于乔木层,灌木层物种显著高于亚乔木层;剔除生境异质性后大部分物种表现为随机分布,仅少部分物种的种群表现为聚集分布。这表明物种的功能属性如物种多度、生活型等可较好地预测物种的分布格局。此外,物种种群的分布格局还受生境异质性的影响,且不同物种受生境异质性影响的程度不同。     

北热带喀斯特季节性雨林凋落物组分构成及时空动态

森林凋落物是森林生态系统的重要组成部分,在森林生态系统的物质循环和养分平衡中起重要作用。自2012年5月开始,我们在弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 ha森林动态监测样地中布设了90个凋落物收集器进行凋落物收集。本文选取2013–2014年期间相关数据,研究了凋落物的组分特征、物种组成、时间动态和空间分布特征等。结果表明,2013年和2014年凋落物总量分别为4,858.0 kg/ha和4,928.8 kg/ha;凋落物组分以凋落叶为主且高达85%以上,其他组分所占比例较小。凋落物总量和凋落叶均有两个高峰期,分别发生在每年的春季(3–4月)和秋冬季(8–11月),凋落果的高峰期在8月左右;其他组分由于凋落量较少,年际动态并不明显。不同生态因子对凋落物总量分布格局的影响差异显著,且存在年际变化,但总体表现出凋落物总量受凋落物收集器所在样方的坡向和样方内所有DBH≥1 cm个体的平均胸径影响最为显著。喀斯特季节性雨林凋落物的组分构成和时空动态特征反映了不同生物和非生物因素影响下的物质循环规律,为深入揭示喀斯特独特地质、地貌背景下物质循环和能量流动的特殊性提供了基础。     

Spatial hints of forest ecotone indicating forest succession, a case of larch forests in Baihuashan Reserve, north China

In cold or alpine areas of northern China, birch forests and larch forests are the two primary forest types. These forests are also characteristic of a south branch of boreal forests in Asia. Some ecologists argue that larch forests can replace birch forests, but this still remains a question due to fragmentary or short observations. The ecotone between a larch forest patch and a birch forest patch is the arena in which the two species interplay and compete with each other, and studies of these areas are meaningful to understanding forest succession. In the alpine area of the Baihuashan Reserve, northern China, we sampled a larch-birch forest ecotone with eight plots in four transects and then analyzed population structures of larches and birches. The results show that the edges of the larch forest patch are composed of many larch saplings or young trees, but the edges of the birch forest patch are mainly composed of old birches. Across the ecotone, the larches, on average, are taller than the birches. These facts suggest that larch saplings can permeate into birch forest patches, probably by seed dispersal, germination, success-ful competition and growth, but birch saplings cannot permeate into larch forest patches. Therefore, on the ecotone, larch forest patches can steadily expand by unceasing permeation into birch forest patches, whereas birch forest patches progressively recede due to ultimate death of the old and poor recruitment of the young. Larch forest patches replace birch forest patches in a stepwise manner, causing succession from birch forests to larch forests. This study not only confirms that larch forests can naturally replace birch forests, but also introduces a simple and reliable method, employing spatial hints, to study forest succession. Additionally, the findings are of benefit to cultivation or development of larch forests in cold or alpine areas of the North Temperate Zone, which can be a huge carbon sink.     

天童米槠-木荷群落主要树种的结构及空间格局

种群的结构和空间格局是植物群落的重要特征.以浙江天童米槠（Castanopsis carlesii）-木荷（Schima superba）群落为对象,应用永久样方法和每木调查法调查了群落种类组成和结构,并对10个主要常绿阔叶树种的种群结构和空间格局进行了分析,种群结构分析包括胸径级结构和垂直层次结构,空间格局分析包括各种不同垂直层次个体的空间分布格局和空间关联,并考虑了空间关联的尺度依赖.所选10个种总体RBA值达到81.9﹪,包含了群落的全部5个优势种,SDI指数除黑山山矾（Symplocos heishanensis）为正值外,其余9种皆为负值,各个种在垂直空间上占据了不同的位置.不同种之间以及同种不同层次之间表现出复杂多样的分布格局,体现出多级复合分布特征,但多数种整体上表现为集群分布或基本分布成分为个体群.空间关联在不同种之间、同种不同层次之间以及不同空间尺度上发生了分化,随尺度的增加,正关联增加而负关联减少.各个物种通过占据不同的水平和垂直空间,并采取不同的生活史对策,在群落中得以共存,从而导致了群落高的生物多样性的形成和维持.     

广西大青山次生林的群落特征及主要乔木种群的空间分布格局

本文依托广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站在大青山设置的1 ha长期监测样地, 分析了森林群落的物种组成、区系特征及乔木种群的径级结构, 并用点格局分析方法的O-ring统计对主要乔木植物种群的空间分布格局及其空间关联性进行了研究, 旨在深入探讨该区域次生林的物种多样性特点及其维持机制, 分析影响优势树种空间分布格局的可能因素。大青山次生林共调查到植物109种, 其中乔木58种、灌木29种、草本22种, 樟科为样地内物种最丰富的科, 区系组成以泛热带成分为主; 乔木树种的径级结构接近倒“J”形, 主要种群的个体集中分布于中小径级范围(1-5 cm), 林分结构合理, 更新良好。从物种多度、胸高断面积和重要值来看, 大叶栎(Quercus griffithii)和锈毛梭子果(Eberhardtia aurata)是群落中的共优种, 其个体数占总个体数的30.8%, 鸭公树(Neolitsea chuii)、广东琼楠(Beilschmiedia fordii)和尖连蕊茶(Camellia cuspidata)为群落的主要伴生树种。用完全随机模型不排除生境异质性的条件下, 主要种群多数呈聚集分布; 用异质性随机模型排除生境异质性的条件下, 主要种群的聚集程度显著下降, 仅在小尺度上呈聚集分布; 主要树种均在一定尺度上表现为两两间正相关, 且在0-50 m的大部分尺度上显示出相互独立的特点, 没有表现出负相关。     

长白山次生杨桦林种群空间点格局及密度制约效应

以长白山5.2 hm²次生杨桦林样地为研究对象,利用空间点格局分析的双相关函数g（r）以及随机标签零模型和案例-对照设计法,探讨了树木种群空间格局及其密度制约效应。研究结果表明：生境异质性对不同生活型以及不同树种的成熟个体在大尺度范围上具有强烈影响。剔除生境异质性带来的影响后,在14个常见树种中有12个树种在小尺度上呈显著的空间聚集分布格局;随着空间尺度的增加聚集性分布树种数量急剧下降,在18 m尺度上聚集率下降到0。全部14个常见树种均呈现出显著的密度制约效应,表明密度制约是调节温带森林树木种群空间结构的主要作用机制。此外,密度制约与物种多度呈负相关,与亚林层和灌木层树种的同种聚集强度呈正相关。并且随着空间尺度增大受密度制约影响的树种百分比逐渐减小,14个常见树种中有11个在0-1 m处达到最大的密度制约强度。     

黔中喀斯特次生林优势物种空间分布格局及关联性

以黔中天龙山2 hm²喀斯特次生林为对象,采用成对相关函数g(r)结合完全随机模型(CSR)研究重要值前4位优势树种的空间分布格局及其关联性。结果表明: 样地树种的径级结构呈倒“J”型分布,在优势树种窄叶石栎和圆果化香的影响下,第Ⅴ径级(≥10 cm)的数量较多。窄叶石栎呈现倒“J”型分布,种群更新良好,处于生长发育初级阶段;而圆果化香和云南鼠刺随着径级的增大数量逐渐递增,成年树、大树数量远多于幼树、小树,表明该种群更新不足,处于生长发育的中后期并逐渐衰退。除窄叶石栎外,其余优势树种整体呈现出在较大尺度上聚集分布,聚集程度随着尺度的增大逐渐下降并趋于随机分布,此规律在幼树径级中表现得尤为突出;而受各种因素的影响,各个树种不同径级呈现出不同的空间分布格局。在种间关联上,4个优势树种之间大多呈现负关联或者无关联关系,树种重要值越高与其他优势树种关联程度越低,呈现负关联的2个树种在小尺度上关联程度最低,随着尺度的增大负关联程度逐渐降低并趋向于无显著关联。     

关帝山云杉次生林树木更新与土壤养分的空间关联性

参照CTFS(Center for Tropical Forest Science)技术规范在山西关帝山4 hm²样地(GDS 样地)190个采样点进行调查,研究样地更新苗的分布,以及土壤有机质、有效氮、有效磷、有效钾等养分及pH值等14个土壤指标的空间格局,分析树木更新与土壤养分分布的空间关联性,探究云杉次生林树木更新格局的形成机制。结果表明: 土壤有效氮、有效钾、有效铜、有效铁、有效锰、有效镍及有效锌含量低的斑块中更新苗存活数量较多,且除有效钾外其他6个土壤养分因子与地径(GD)相对较大的Ⅱ(2.5 cm相似文献   

山西太岳山南部针阔混交林群落特征及空间分布格局

为探究针阔混交林群落的空间分布特性、种间关系及演替规律,该研究通过点格局分析方法中的Ripley’L函数对山西太岳山南部1 hm~2针阔混交林中主要乔木种群的空间分布格局及空间关联性进行了研究。结果表明:样地内共调查木本植物41科71属76种,以蔷薇科、毛茛科、唇形科、豆科、菊科、百合科为主,科的分布区类型主要以世界广布为主,属的分区类型以北温带为主;辽东栎(Quercus wutaishanica)、槲树(Quercus dentata)、油松(Pinus tabuliformis)和山杨(Populus davidiana)是该群落的主要树种,样地内的林木总径级结构与主要乔木种群的径级结构相似,呈近似正态分布。辽东栎和槲树的空间分布相似,随尺度增大种群的聚集性减弱并逐渐表现出随机分布的格局特征;油松和山杨在一定尺度范围内呈现聚集分布;主要树种均在一定尺度上表现为两两正相关,且槲树与油松、山杨在整个尺度内都表现为显著正相关。山西太岳山南部针阔混交林中各个乔木种群处于相对稳定的状态。     

Spatial patterns and associations of four species in an old-growth temperate forest

The spatial pattern of a tree species is an important characteristic of plant communities, providing critical information to explain species coexistence. The spatial distribution and association of four different successional species were analyzed among different life-history stages in an old-temperate forest. Significant aggregation patterns were found, and the degree of aggregation decreased with the scales and life-history stages. Significant interspecific spatial associations were detected. In comparing the relationships among the different life-history stages, positive associations were found at small scales in all of the juvenile species pairs. In the adult stage, negative associations were detected in coniferous vs. deciduous species pairs, while the deciduous species pairs, which have identical resource requirements, showed a positive association in this study. The coniferous species pairs showed a positive association at small scales. We infer that seed dispersal, competitive ability, or the requirement for specific topographic and light environments may contribute to the coexistence of these species.