太白红杉单木胸径生长模型的研究

通过比较分析4种有代表性的植物竞争指数的预测效果,选择较合适的指标构建太白红杉(Larix chinensis)的单木生长模型.研究结果表明:包含对象木胸径、竞争木胸径及对象木与竞争木距离的APA指数能客观反映太白红杉群落植株间的竞争关系;以近2年内胸径相对生长速率为因变量,自身胸径大小和竞争强度为自变量,通过回归分析建立的太白红杉单木生长模型具有较高的回归优度(r＝0.916,P<0.05),表明该模型能很好地预测太白红杉的生长.     

太白红杉种实数量特征

太白红杉 (Larixchinensis) 是仅分布于我国陕西秦岭境内的国家二级保护植物, 研究其生殖规律将有助于加深对其濒危原因的认识。该文用单因素方差分析的方法研究了太白红杉种实数量特征, 并用Pearson相关系数检验了不同环境条件下的变化及其与环境因子和植株生长状况的关系, 结果表明种实数量特征在不同环境条件下差异明显, 太白山国家森林公园单株种子产量最高 ;长安光头山平均每株产生的种子总重、球果总重和球果平均重量最重, 平均每株球果数目和每球果种子数也是最多。多重比较表明牛背梁种群太白红杉种子千粒重最重。其中球果的种子数在小种群中较多 ;每株的种子总重量、球果平均重和球果总重在小种群中较重。太白红杉种实数量特征与海拔、坡度和坡向呈负相关, 与植株年龄呈正相关, 球果的种子数目与年均温呈正相关 (p <0.0 5 ), 而与一月均温呈负相关 (p <0.0 5 ) 。种子大小与种子总数呈弱正相关, 种子大小和数目间不存在权衡 (Trade-ff) 。     

秦岭太白红杉林分布及太白山高山林线特征的定量分析

采用正交试验设计在秦岭太白山设置了12个太白红杉林分,用样方方法对太白红杉种群进行了调查,用正交分析法和"DataProcessingSystem"数据处理软件对影响太白红杉林分布的5个生态因子进行了分析。结果表明:5个生态因子中,海拔梯度的变化是影响太白红杉林分布的主导因子,5个生态因子在影响太白红杉林分布中的作用地位是:海拔>坡度>土壤厚度>坡向>风向。并对描述太白红杉林的5个指标进行了主成分分析,并对高山林线进行了定量描述,胸高直径是描述太白红杉林的主要成分,海拔3400m是太白山太白红杉郁闭林的上限。     

基于Vaganov-Shashkin模型的太白红杉径向生长对气候要素的响应

利用采自太白山南坡药王殿、北坡上板寺的太白红杉树芯样品分别建立树轮宽度年表,运用Vaganov-Shashkin模型揭示秦岭太白红杉径向生长对各气候要素的响应.结果表明: 生长季(4—8月)的温度、生长初期的降水量以及7、8月的降水量是限制秦岭地区太白红杉生长的主要气候因子.良好的温度条件有利于太白红杉的生长,但生长初期的降水量会抑制太白红杉的生长;7、8月的降水量对秦岭南坡和北坡太白红杉的影响差异明显,该时段内丰富的降水量对北坡太白红杉的生长具有促进作用,而对南坡太白红杉的生长产生一定的限制作用;同一坡向、不同海拔采样点树木径向生长与气候因子的响应结果同样存在差异,高海拔采样点太白红杉的生长需要的温度条件低于低海拔采样点,但对土壤湿度的需求大于低海拔采样点.生长开始日的早晚对太白红杉树轮宽度的形成影响很大,而生长结束日仅与南坡采样点树轮宽度之间呈显著相关.     

太白山南北坡高山林线太白红杉对气候变化的响应差异

气候变化对秦岭植被生长的影响已经引起了人们的广泛关注,在相同的立地条件下,植被对气候变化的响应会因坡向不同而产生差异,秦岭的分水岭太白山尤为典型,为更进一步揭示不同坡向太白红杉(Larix chinensis)对气候变化响应的差异,以树木年代学为依据,利用采自太白山南、北坡相同海拔的太白红杉树芯样本分别建立了树轮年表,并分析了两者的年表特征,探讨了树轮宽度指数与气候因子之间的相关性及逐步线性回归方程。结果表明:太白山南、北坡太白红杉年表的平均敏感度、样本间平均相关系数、样本总体代表性等特征值较高,表明两个不同坡向年表中皆含有丰富的环境信息,相对而言,北坡样地植被对气候的响应较南坡样地敏感;由相关性分析可知,南北坡太白红杉差值年表对气温和降水响应显著的月份有所差异,北坡样地轮宽指数与当年和前一年1—6月平均气温皆为显著正相关关系,而南坡样地轮宽指数仅与当年5—6月平均气温通过显著性检验。南、北坡太白红杉径向生长都明显受到前一年6月降水"滞后效应"的一致影响,但北坡仅与当年8月的降水呈显著正相关,南坡与当年1—4月的平均降水量存在十分显著的负相关;多元线性逐步回归模型显示,气温因子对回归方程的贡献最大值均大于降水因子的贡献最大值,表明气温因子的变化更易引起太白红杉树轮宽度的变化,另外,气温因子对北坡样地回归模型的贡献值比气温因子对南坡样地回归模型的贡献值大,表明北坡样地处树轮宽度指数对气温因子更敏感,并且与相关分析结果一致。     

秦岭太白红杉球果与种子特性及其与环境的关系

太白红杉(Larix chinensis)是研究秦岭高山林线与环境因子关系的理想树种, 球果与种子特征易受基因和环境的共同影响, 是决定林线迁移和分布格局的关键因素。应用单因素方差、多重比较分析坡向和居群间的球果与种子差异, 采用变异系数和表型分化系数分析球果与种子特征的变异来源, 运用Pearson相关系数、RDA排序分析球果与种子特征与环境因子的关系。结果表明: (1) 南坡和北坡的球果与种子特征差异不显著, 北坡4个球果与种子特征在不同居群间均存在显著差异(P<0.05), 南坡的球果重和平均种子数在不同居群间差异显著(P<0.05); (2) 南坡的变异系数和表型分化系数均高于北坡; 且南北坡球果与种子特征表型分化系数(Vst)均小于0.5, 说明变异主要存在于种群内, 异质的生境是球果与种子差异的重要因素; (3) 环境因子与太白红杉4个球果与种子特征相关系数的绝对值从大到小依次为: 海拔>土壤速效钾>坡向>pH值>土壤碱解氮>土壤有机质>土壤速效磷>坡度; 海拔与球果与种子特征平均相关性最强(r=-0.475), 是限制太白红杉分布的重要因素。研究表明, 球果与种子差异主要来自太白红杉对环境的响应, 海拔是限制太白红杉分布的重要因素。该研究揭示了林线树种太白红杉分布的限制因素, 为生长抑制假说提供了数据支撑, 也为该物种的保护提供理论依据。     

太白红杉种内和种间竞争研究

采用逐步扩大范围的方法确定影响对象木 (Objectivetree) 的最佳竞争范围, 利用单木竞争指数的改进模型对太白红杉 (Larixchinensis) 种内和种间竞争强度进行了定量分析, 并讨论了不同竞争强度下太白红杉的形态变化。结果表明 :随对象木胸径的增大, 由于太白红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 ;太白红杉主要分布于亚高山地段, 群落内其它物种较少, 个体普遍较小, 结果种间竞争相对较弱, 种内与种间竞争关系顺序为 :太白红杉 太白红杉 >巴山冷杉 (Abiesfargesii) 太白红杉 >牛皮桦 (Betulaplatyphylla) 太白红杉 >其它树种 太白红杉 ;竞争强度和对象木胸径的关系服从幂函数关系 (CI =AD-B), 当太白红杉胸径达到 35cm以上时, 竞争强度几乎没有变化, 所得的预测模型能很好地预测太白红杉种内和种间的竞争强度 ;不同竞争强度下, 太白红杉主茎各层的分枝角度、总分枝数、当年生枝条长、平均枝长和活枝数均表现出显著的差异。表明采用逐步扩大范围的方法能有效地确定竞争木范围, 较好地反应太白红杉种内和种间的竞争关系。同时, 太白红杉通过自身形态变化, 提高了对光的截获能力和对不同竞争强度的适应能力。     

基于Biome-BGC模型及树木年轮的太白红杉林生态系统对气候变化的响应研究

利用Biome-BGC模型模拟了1960—2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系。结果表明:1960—2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m~(-2)a~(-1),南坡为320.71g C m~(-2)a~(-1),南北坡的NPP值均呈现出一定的上升趋势,北坡的上升速率(0.47g C m~(-2)a~(-1))要小于南坡(1.29g C m~(-2)a~(-1)),但是北坡太白红杉分布下限区NPP值波动浮动较大。且北坡太白红杉NPP值随着海拔高度的上升而逐渐下降,低海拔的变化振幅要大于高海拔地区,南坡无明显变化。多数采样点的模拟NPP值与树轮宽度指数年际变化趋势趋于一致,相关关系呈显著相关。太白红杉标准年表、模型模拟NPP值与气象因子的相关分析均表明太白红杉的生长与生长季气温的相关性显著高于降水,即生长季的气温是太白红杉生长的限制因子。气候的变化作为制约太白红杉生境的重要因素,影响了太白红杉树木的生长,进而对NPP的变化产生了影响。树木年轮很好的检验了Biome-BGC模型模拟结果。     

基于Biome-BGC模型及树木年轮的太白红杉林生态系统对气候变化的响应

利用Biome-BGC模型模拟了1960—2013年太白山太白红杉林生态系统的净初级生产力(NPP),对其与太白红杉的径向生长关系进行了探讨,并分析了NPP值对气候变化的响应关系。结果表明:1960—2013年太白山太白红杉林北坡NPP年均值为305.33g C m-2a-1,南坡为320.71g C m-2a-1,南北坡的NPP值均呈现出一定的上升趋势,北坡的上升速率(0.47g C m-2a-1)要小于南坡(1.29g C m-2a-1),但是北坡太白红杉分布下限区NPP值波动浮动较大。且北坡太白红杉NPP值随着海拔高度的上升而逐渐下降,低海拔的变化振幅要大于高海拔地区,南坡无明显变化。多数采样点的模拟NPP值与树轮宽度指数年际变化趋势趋于一致,相关关系呈显著相关。太白红杉标准年表、模型模拟NPP值与气象因子的相关分析均表明太白红杉的生长与生长季气温的相关性显著高于降水,即生长季的气温是太白红杉生长的限制因子。气候的变化作为制约太白红杉生境的重要因素,影响了太白红杉树木的生长,进而对NPP的变化产生了影响。树木年轮很好的检验了Biome-BGC模型模拟结果。     

基于树冠竞争因子的落叶松人工林单木生长模型

基于黑龙江省佳木斯市孟家岗林场落叶松人工林14块固定标准地的两期调查数据(2007、2009年),通过分析树冠变量与林木生长的关系,构建了2个树冠竞争指数(CIa、CIb),并将其作为单木竞争指标构建了落叶松人工林与距离有关的单木生长模型。研究结果表明:文中提出的二个树冠竞争指数优于Hegyi竞争指数(CI),落叶松各个竞争指数与林木断面积生长量相关性大小顺序为CIbCIaCI。随着对象木影响圈的扩大,竞争指数趋于稳定,对模型的拟合效果有所提高。林木大小是影响落叶松单木生长的主要因子,胸径越大,单木生长量越大。通过引入与距离有关的树冠竞争指数将单木模型的拟合优度提高了5.6%。本文构建的与距离有关的单木生长模型可以很好地预估人工落叶松单木的断面积生长量。     

红松人工林优势木竞争指数影响因子

在温带湿润气候区东段不同立地条件下的红松人工林内设置面积为600 m~2(20 m×30 m)的70块矩形固定样地。在每个样地内,选取5颗最高且长势较好的优势木作为研究的对象木,用Voronoi图确定优势木相应的竞争木,测定每一块样地内优势木与竞争木之间的距离。采用Hegyi单木竞争指数模型,分析优势木在不同样地水平上的种内竞争强度,探讨林分生长因子、地形因子、土壤养分因子对优势木竞争指数的影响,并对这3类因子与优势木竞争指数进行相应的拟合和相关性分析。结果表明：红松人工林优势木竞争强度随着优势木胸径的增大而变小,并且两者之间的关系服从幂函数;红松优势木的竞争指数与其树高、胸径、冠幅呈极显著的相关关系(P<0.01);坡向、坡位、海拔对竞争指数影响极显著(P<0.01);红松人工林优势木竞争指数的大小与土壤氮磷钾含量均呈极显著的相关关系(P<0.01);pH值对优势木竞争指数的影响不显著。当红松人工林优势木平均胸径达到45cm,优势木平均树高和冠幅大于周围竞争木时,其对周围资源的利用程度增大,林木会发生自然稀疏现象,其所受的竞争压力减小。红松喜光性强,对水分的要求高,...     

长白山北坡与西坡岳桦种群差异分析

本研究通过植被调查,从密度、胸径、树高、树龄、世代和种群分布格局等方面分析长白山北坡与西坡岳桦(Betula ermanii Cham.)种群的坡向差异及随海拔变化的坡向差异,探讨植被坡向差异的干扰因素。结果显示,整体上北坡岳桦种群胸径、二代木比重显著大于西坡,一代木比重则相反,说明尽管西坡生境优于北坡,但西坡植被演替落后于北坡,同时受干扰的因素多于北坡。北坡与西坡岳桦种群特征随海拔变化的趋势存在统一性,岳桦种群密度随海拔的升高均呈"单峰"型变化;其中北坡岳桦胸径、树高、树龄、二代木比重随海拔升高逐渐减小,种群空间分布格局呈聚集-随机-聚集变化趋势,说明在较低和较高海拔岳桦只能占据部分生境,符合一般山地植被特征。西坡岳桦树龄、树高随海拔波动减小,种群呈聚集分布;同时不同海拔的岳桦种群特征坡向差异也不同,海拔1600～1700 m,西坡岳桦胸径、树高、树龄小于北坡,而种群密度大于北坡;海拔1800～2100 m,西坡岳桦胸径、树高、树龄大于北坡,而种群密度小于北坡。研究结果说明西坡的干扰随海拔呈随机性,具有风干扰的特征,推测除已知的火山喷发、火山灰侵蚀干扰以及生境条件差异外,风干扰也是产...     

微地形对江西武夷山南方铁杉针阔混交林幼树更新的影响

为探讨江西武夷山南方铁杉针阔混交林内不同微地形中幼树更新特征的差异,明晰不同微地形生境对幼树天然更新的影响。以江西武夷山国家级自然保护区内海拔约1800m的南方铁杉针阔混交原始林为研究对象,基于在其中建立的中亚热带南方铁杉针阔混交林动态监测固定样地首次调查数据,将固定样地中160个20m×20m的样方根据其海拔、凹凸度和坡度3种地形参数通过C-均值模糊聚类划分成不同的微地形生境,比较这不同微地形下的更新幼树种类组成及幼树更新特征,包括幼树密度,幼树平均胸径、平均高、平均冠幅,空间分布格局,分析不同微地形下幼树更新特征与地形因子、林分因子之间的关系。结果显示：(1)通过聚类分析,最终将固定样地的微地形生境划分成4类,分别为陡坡、凹地、凸地、缓坡。(2)4类微地形更新幼树优势种组成类似,但优势程度存在差异。闽皖八角幼树在4类微地形中的重要值皆为第一,均大于43%。建群种南方铁杉的幼树在凸地的重要值为9.09%,具有一定优势;在陡坡的重要值为0.62%,优势程度较差。(3)陡坡的更新幼树密度最高,为399株/hm~2,高于凹地,凸地和缓坡;幼树平均胸径和平均高的大小表现为：缓坡>凸地&...     

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。     

桂林岩溶石山阴香种群结构的研究

探讨了桂林岩溶石山阴香种群的高度、胸径和冠幅结构以及三者间的相互关系,并采用分异指数量化了种群个体间高度、胸围和冠幅结构的差异程度。结果表明:阴香种群个体高度集中分布在2-8m;胸径集中分布在2-6cm;冠幅多集中分布在1-4m,少数分布在5-7m之间;阴香种群个体的高度、胸围和冠幅多数为中等分异;阴香种群以幼树和小树个体占多数,自然更新能力较好,处于稳定的增长状态,这将有利于增加种群结构的复杂性和稳定性。     

基于引力模型的林木竞争分析

引力模型是否可以应用于森林群落林木竞争关系分析是值得研究的问题。基于引力模型建立林木相对活力圈能反映竞争木活力大小,基于竞争木的相对活力圈建立引力竞争指数能准确反映林木生长与林木竞争的关系。以浙江省天目山国家级自然保护区针阔混交林为研究对象,将V_Hegyi竞争指数、引力竞争指数分别与胸径进行相关分析,胸高断面积生长量分别与2种竞争指数进行相关分析,胸径生长率与2期引力竞争指数的比值(2021年与2006年的引力竞争指数之比)进行相关分析,此外,对相对活力圈直径与胸径进行相关分析,并比较分析了活立木与枯死木的竞争指数大小。结果表明: 2种竞争指数与胸径均呈显著负相关,且均服从幂函数关系。林木胸高断面积生长量与2种竞争指数均呈显著负相关,但引力竞争指数比V_Hegyi竞争指数更能反映林木生长与林木竞争的关系。相对于V_Hegyi竞争指数的比值,2期引力竞争指数的比值更能说明林木生长与林木竞争的关系。在针阔混交林中,阔叶树种的生长与竞争的相关性>针叶树种生长与竞争的相关性。林木枯损受竞争的显著影响。林木相对活力圈大小与林木胸径大小呈显著负相关。引力模型是反映空间相互作用的重要模型之一,可以应用于林木竞争关系的研究,且基于引力模型建立的引力竞争指数可以作为评价林木竞争和林木活力的一个空间结构指标,比V_Hegyi竞争指数更能反映林木生长与林木竞争的关系。     

Spatial patterns and interspecific associations of three canopy species at different life stages in a subtropical forest, China

Spatial patterns of species at different life stages are an important aspect for understanding causal mechanisms that facilitate species co-existence.Using Ripley's univariate L(t) and bivariate L12(t) functions,we analyzed the spatial patterns and interspecific associations of three canopy species at different life history stages in a 20-ha subtropical forest plot in Dinghushan Nature Reserve.Based on diameter at breast height (DBH),four life stages were distinguished.Castanopsis chinensis and Schima superba showed a unimodal DBH distribution.Engelhardtia roxburghiana showed a bimodal curve.L(t) function analysis showed significantly aggregated distributions of all three species at later life stages and random distribution at early life stages at some scales.From the analysis of L12(t) function,the results showed the positive association was a dominant pattern for most species pairs at most scales but the intensity of association decreases with the increase of life stages.Juveniles of the three species had no negative intra- and interspecific associations with the older life stages.Only premature trees were suppressed by overmature trees at some scales.Considering these results,we found three canopy-dominant species that lacked regeneration.There was no direct competition occurring between understorey individuals.Young trees can grow well under conspecific species with two other species.Longevity and lack of regeneration led to a large number of trees stored in mature and overmature stages,therefore,intra-and inter-competition can be strong at later life stages.