松阔混交林林分空间结构分析

利用混交度、大小比数和角尺度3种结构参数结合树种组成,分析了松阔混交林林分空间结构。结果表明,优势树种马尾松多呈单种聚集,其余树种中、强度混交占了相当大的比例;马尾松在空间大小对比上占有一定的优势,其余树种则分化严重,既有占优势的树种,也有受压的树种;从林木水平分布格局上看,该地林分是以团状分布为主。     

湖北省九华山林场不同树种配置杉阔混交林林分空间结构特征分析

以三种(杉木+少量栎类、杉木+栎类+光皮桦、杉木+栎类+光皮桦+马尾松)不同树种配置的杉阔混交林为研究对象,计算了角尺度、大小比数、混交度三个林分空间结构指标,全面分析了湖北省九华山林场不同树种配置杉阔混交防护林林分空间结构特征,结果表明:优势树种主要有杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.)、栎类(Quercus L.)及光皮桦(Betula luminifera)三种,并有少量马尾松(Pinus massoniana)散生于林内,生长优势也较弱。不同树种配置所呈现的林分空间结构也不相同。树种配置Ⅰ(杉木+少量栎类)的角尺度平均值为0.42,大小比数平均值为0.31,混交度平均值为0.18,林木空间分布格局和生长优势度均较好,但混交程度较弱,近乎杉木纯林,对应的生物多样性也会较小。树种配置Ⅱ(杉木+栎类+光皮桦)的角尺度平均值为0.5,大小比数平均值0.32,混交度平均数0.48,空间分布格局整体呈现随机分布;林木主要处于亚优势生长状态,混交度以中度-强度混交为主;而树种配置Ⅲ(杉木+栎类+光皮桦+马尾松)的角尺度平均值为0.58,大小比数平均值0.51,混交度平均数0.54,林木空间格局呈现聚集分布,生长优势水平中庸,为中度混交。全面分析林分空间结构,可以明确林分空间结构中存在的不合理情况,为合理择伐以及近自然经营提供科学依据,使该地区的杉阔混交林的多种功能得到可持续发挥。     

黄土高原柴松群落空间结构

利用角尺度、大小比数和混交度3个林分空间结构参数,分析了黄土高原柴松(Pinus tabulaeformisf.shekannesis)群落的空间结构特征。结果表明:1)该林分的树种组成为柴松:辽东栎(Quercus liaotungensis)∶其他树种=7∶2∶1,林分密度为3064株.hm-2,柴松种群优势度明显。2)柴松林林分平均混交度为0.33,处于弱度混交到中度混交过渡时期,种间隔离程度较小。3)柴松林林分平均角尺度为0.57,整个林分呈团状分布。4)林分平均胸径大小比为0.52,平均树高大小比为0.53,林木大小比数的分布较为均匀。胸径大小比和树高大小比在反映林木生长优势方面具有一致性。     

武夷山常绿阔叶林空间结构参数分布特征

基于武夷山9.6hm~2常绿阔叶林动态监测样地调查资料,采用角尺度、大小比数、混交度等空间结构参数分析其群落乔木层内部空间结构特征,阐述群落结构的形成与维持机制。结果表明,该样地乔木层以随机分布为主,聚集分布为辅;树种混交度也极高,具有很强的物种异质性;树种的优劣程度参差不齐,整体处于中庸的生长状态。样地呈强度混交的轻度聚集分布格局。前10位优势树种均呈集聚分布,且它们的树种混交程度都极高。木荷、甜槠等喜阳植物在乔木上层占有一定的生长优势;随着林内微环境的不断改变,赤楠、格药柃等喜阴植物开始在乔木下层广布繁殖,并占据有利地位,这不仅提高了该区域的物种混交程度,还大大增加了该生境中的物种多样性,有助于群落形成较为稳定的动态结构。同时,该样地当前以中、幼龄树木居多,暂未有建群种出现,可能正处于演替中后期。只有角尺度和混交度这两个参数间存在着极显著负相关,说明当一个样地内的树种混交程度越高,物种多样性越大,其空间分布也就越密集,反之亦然。     

秦岭南坡锐齿栎次生林空间结构特征分析

该研究采用坐标定位方法对秦岭南坡不同坡向锐齿栎次生林样地内胸径DBH≥5cm的乔木进行调查,记录树种名称、坐标、胸径、高度、冠幅、生长状况等因子,运用角尺度、大小比数和混交度3个指数分析不同坡向锐齿栎次生林的空间结构,探寻不同坡向锐齿栎林空间结构的形成和差异。结果显示:(1)调查样地内物种多样性丰富,锐齿栎重要值最大,长势良好,占据主要生态空间。(2)两种坡向中,角尺度取值为0.5的个体数均过半,表明随机分布是锐齿栎次生林的主要分布方式。(3)优势木、亚优势木、中庸木、劣态木和绝对劣态木所占比重均为20%左右,表明林木大小差异不明显,在空间结构单元中,林木较稳定,阳坡优势木个体数高于阴坡。(4)两种坡向中,混交度取值大于0.5林木个体分别为84%和73%,表明多数林木个体处于中度、强度和极强度混交状态。研究表明,秦岭南坡锐齿栎次生林聚集度不高、混交良好、分化程度较高,锐齿栎种群优势度明显,林分整体暂时处于相对稳定状态。     

中亚热带喀斯特常绿落叶阔叶林空间结构特征

喀斯特常绿落叶阔叶林是中国西南喀斯特地区非地带性顶极森林群落,该研究基于相邻木关系的角尺度、混交度和大小比数3个结构参数,对木论国家级自然保护区常绿落叶阔叶林25 hm^(2)大型固定监测样地整体、上木层、下木层及其优势物种的空间结构特征进行了分析,以期揭示其森林空间结构现状,为喀斯特植被恢复重建提供依据。结果表明:(1)样地群落整体为轻度聚集分布格局,接近随机分布,物种高度混交且个体间大小分化程度相近,上木层呈现随机分布、强度混交和中庸偏亚优势状态,下木层呈现聚集分布、强度混交和中庸偏劣势状态。(2)样地内优势物种大多处于轻度聚集分布、强度混交且中庸偏劣势的状态。(3)林木大小比数与胸径、树高均呈显著负相关关系,混交度与胸径、树高均呈显著正相关关系,随林木的生长发育,树种优势度逐渐增大,物种多样性逐渐增强。研究认为,木论常绿落叶阔叶林空间结构尚未完全稳定,正处于演替中后期,具有发育成顶极群落的潜力。     

云冷杉天然林乔木树种组成及物种多样性对择伐强度的动态响应

以吉林省长白山金沟岭林场云冷杉天然林为研究对象,定量分析不同择伐强度(对照0%、弱度择伐20.6%、中度择伐29.9%和重度择伐41.6%)下其乔木层树种组成及物种多样性的动态变化规律。结果显示:采伐后经10年恢复,择伐对原有林分结构影响不大,其中弱度和中度择伐仍能保持择伐前以冷杉占优势、红松和云杉占亚优势的物种结构,重度择伐使林分结构略有改变,但不明显;相比择伐前,择伐后经10年恢复的样地α多样性指数均有所增加,优势度指数均有不同程度的降低,其中弱度择伐样地的物种丰富度指数、多样性指数及均匀度指数的增加量和优势度指数的减少量均最大,说明弱度择伐有利于改善林分物种多样性状况,使林分物种更为丰富。本研究结果表明采取弱度择伐的方式更有利于维持林分物种结构及物种多样性,有利于云冷杉天然林的可持续经营和发展。     

黄土高原油松天然纯林结构特征的研究

结构是森林群落的基本特征,决定着群落的功能和发展方向。该研究采用结构参数角尺度(W)、混交度(M)、大小比数(U)以及样地纵剖面图分析了两块长宽均为60 m×60 m的油松天然林的空间结构特征,同时采用胸径(DBH)、树高(TH)和冠幅面积(CA)分布的直方图以及Shannon-Wiener多样性指数分析了它的非空间结构特征。结果表明:油松天然林种间隔离程度很低(=0.019),几乎为油松纯林,个体大小分化均匀(=0.478),整体呈随机分布(=0.485)。小树(TH≤5 m)个体相对较少,而大树(TH10 m)占多数且其树高分布集中。平均树高多样性THD=2.35,胸径集中分布在14~34 cm,58.4%~62.8%的树冠面积分布在20~40 m~2。林下油松幼苗更新丰富,但分布不均。这些特征表明成熟的油松天然林群落结构不稳定,可能趋向衰退并将逐渐被其他阔叶树种代替。     

白音华矿区草地群落主要物种组成及空间分布

以内蒙古白音华矿区周边草地为对象,研究了矿区草地植物群落的主要物种组成及其空间分布特征。结果表明: 草地群落共出现55种植物,优势种为大针茅、黄囊苔草和糙隐子草,常见种有羊草、冰草和知母等,该6个物种的累计相对重要值为79.6%,其密度分别为 26.6、204.7、105.4、107.1、68.2和55.1株·m^-2。对6个主要物种的种群密度通过半方差函数进行模型拟合, 其种群分布分别符合指数模型、指数模型、指数模型、球状模型、线性模型和高斯模型;对其空间分布格局进行分析,各种群的结构比分别为59.2%、97.2%、89.1%、94.5%、62.6%和72.1%,表明黄囊苔草、糙隐子草和羊草种群的空间自相关性程度均较高, 主要受结构性因素影响, 而大针茅、冰草和知母种群主要受随机性因素影响。对分形维数进行分析发现, 大针茅、黄囊苔草、糙隐子草和冰草种群分布格局较简单,空间依赖性较强,而羊草和知母种群分布格局较复杂,空间依赖性较弱,结合2D及3D图看, 大针茅和知母呈现出梯度扩散,而黄囊苔草、糙隐子草、羊草和冰草则主要呈现斑块化分布,表明矿区草地群落主要物种的空间分布与开矿无显著关联性。     

弃管杉木林杉木数量与群落物种多样性间的关系

森林群落物种多样性格局和动态一直是生态学的研究热点,人工林弃管后演替进程中物种多样性变化也很值得研究。杉木(Cunninghamia lanceolata)作为我国南方林区人工栽培最广、经济价值最高的用材树种之一,其人工林分布面积很大,通常群落结构简单、物种多样性低,然而群落中杉木数量如何影响植物物种多样性,迄今缺乏研究。在浙江省自然保护区内,选择不同疏伐强度和弃管时间的杉木人工林,建立了6个1 hm~2长期动态监测样地,在10 m×10 m、20 m×20 m、50 m×50 m和100 m×100 m尺度下,探究群落物种多样性(物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数)的变化规律,分析杉木数量(多度和相对多度)对物种多样性的影响。结果显示：弃管前对杉木林的疏伐强度越高,演替恢复后的群落物种多样性越高。相同疏伐程度下,物种多样性随演替时间的延长有先升高后降低的趋势。取样尺度小于100 m×100 m时,杉木数量与物种多样性呈极显著负相关;100 m×100 m尺度下仅杉木相对多度与3种多样性指数呈显著负相关,杉木多度与各物种多样性均无显...     

鄂西南木林子常绿落叶阔叶混交林2014~2019年主要物种动态变化

为了明确鄂西南木林子亚热带山地常绿落叶阔叶混交林的短期群落动态,为该区森林生态的保护、恢复与可持续经营提供科学依据。该研究基于木林子自然保护区2.2 hm²动态监测样地,以2014和2019年样地内所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为研究对象,从物种组成与多样性、重要值、死亡率、补员率及胸径等方面分析了其动态变化。结果表明：(1)5年间2.2 hm²样地内木本植物个体从17 308株减少到16 533株,降幅为4.48%,胸高断面积31.42 m²·hm^-2增长到35.53 m²·hm^-2,物种增加了1科6属18种,消失1属7种。 乔木、亚乔木、灌木及藤本4类生长型物种的Margalef丰富度指数均上升,而Pielou均匀度指数均下降;除乔木外其他3种生长型的Shannon Wiener多样性指数和Simpson指数均上升。(2)补员个体1 269株,平均胸径2.44 cm,胸高断面积为0.32 m²·hm^-2,平均新增115.36 株·hm^-2·a^-1,隶属39科59属99种;死亡个体2 044株,平均胸径3.32 cm,胸高段面积为1.31 m²·hm^-2,平均死亡185.82 株·hm^-2·a^-1,隶属51科90属146种;不同径级补员与死亡个体数差异明显,总体上随着径级的增大而减少。(3)46个主要物种中有15种重要值增大,有31种降低,增加与降低的变化幅度为乔木层>灌木层>亚乔木层;平均胸径从4.70 cm上升为5.12 cm,除锥栗(Castanea henryi)平均胸径有所下降外其他物种均上升。(4)主要树种中有44个为增长型种群,另外2个物种种群增长率不变,主要物种年补员率大于年死亡率,不同生长型物种及其不同径级的死亡率与补员率不同,不同径级补员率总体大于死亡率;随着径级的增大,补员率与死亡率的差值逐渐降低趋于平缓。研究认为,该群落物种组成与多样性及主要物种的重要值、平均胸径变化幅度较小,未发生明显波动,主要物种不同径级的更新动态有所差别,但不剧烈,因此整个群落外貌基本保持不变,发展较为稳定。     

Influence of Tree Species Composition and Community Structure on Carbon Density in a Subtropical Forest

We assessed the impact of species composition and stand structure on the spatial variation of forest carbon density using data collected from a 4-ha plot in a subtropical forest in southern China. We found that 1) forest biomass carbon density significantly differed among communities, reflecting a significant effect of community structure and species composition on carbon accumulation; 2) soil organic carbon density increased whereas stand biomass carbon density decreased across communities, indicating that different mechanisms might account for the accumulation of stand biomass carbon and soil organic carbon in the subtropical forest; and 3) a small number of tree individuals of the medium- and large-diameter class contributed predominantly to biomass carbon accumulation in the community, whereas a large number of seedlings and saplings were responsible for a small proportion of the total forest carbon stock. These findings demonstrate that both biomass carbon and soil carbon density in the subtropical forest are sensitive to species composition and community structure, and that heterogeneity in species composition and stand structure should be taken into account to ensure accurate forest carbon accounting.     

Temporal Changes in Tree Species and Trait Composition in a Cyclone-prone Pacific Dipterocarp Forest

Our understanding of the effects of tropical cyclones on species composition and dynamics of forest communities is mainly derived from studies that have considered single cyclonic events. Here we examined changes in the tree species and functional trait composition in an 8-ha Dipterocarp forest at Palanan in the northeastern Philippines that is subject to a high frequency of cyclonic disturbance (1–4 cyclones annually). The plot has been censused four times over a 16-year interval allowing us to consider the medium-term forest dynamics in response to repeated cyclones. We hypothesized that as the forest community in Palanan has been selected under frequent disturbance by cyclones, it should show little functional change across the census intervals. We analyzed changes in demography, species composition, and community-weighted functional traits (specific leaf area, leaf area, wood density, and specific growth rate) across the censuses and compared these against cyclone intensities during the census intervals. Demographic changes across census years suggest that the community responded to cyclonic disturbances through substantial turnover in the small- and medium-size individuals, and that there has been an increase in plot-level stem density and basal area across the measured period. Trait compositional changes from 1994 to 2010 were mostly small, but indicate a shift towards species with larger leaves and faster growth rates—traits that are associated with fast recovery after disturbance. These changes all coincide with a large intense cyclone between the second and third censuses, suggesting that cyclone strength, more than cyclone frequency, affects this forest.     

Mechanism Underlying the Spatial Pattern Formation of Dominant Tree Species in a Natural Secondary Forest

Studying the spatial pattern of plant species may provide significant insights into processes and mechanisms that maintain stand stability. To better understand the dynamics of naturally regenerated secondary forests, univariate and bivariate Ripley’s L(r) functions were employed to evaluate intra-/interspecific relationships of four dominant tree species (Populus davidiana, Betula platyphylla, Larix gmelinii and Acer mono) and to distinguish the underlying mechanism of spatial distribution. The results showed that the distribution of soil, water and nutrients was not fragmented but presented clear gradients. An overall aggregated distribution existed at most distances. No correlation was found between the spatial pattern of soil conditions and that of trees. Both positive and negative intra- and interspecific relationships were found between different DBH classes at various distances. Large trees did not show systematic inhibition of the saplings. By contrast, the inhibition intensified as the height differences increased between the compared pairs. Except for Larix, universal inhibition of saplings by upper layer trees occurred among other species, and this reflected the vertical competition for light. Therefore, we believe that competition for light rather than soil nutrients underlies the mechanism driving the formation of stand spatial pattern in the rocky mountainous areas examined.     

热带森林树种多度和丰富度空间分布特征研究

用巴拿马50 hm2森林动态监测样地内直径≥1 cm的树种资料,分析了该样地树种多度(个体数)和丰富度(物种数)及其方差和变异系数在6个取样尺度(5 m×5 m,10 m×10 m,20 m×20 m,25 m×25 m,50 m×50 m,100 m×100 m)的变化规律.结果显示:(1)由于多度的可加性,不同取样尺度在样地内树种多度的变化表现出一致性;随取样尺度的增加,多度方差呈线性增加,而变异系数呈线性减小.(2)丰富度随取样尺度的变化较为复杂,随取样尺度的增加,丰富度方差呈非线性变化,在取样尺度为25 m×25 m时方差最大;变异系数随取样尺度的增加而呈线性减小.研究表明,大尺度的多度值可以由小尺度的多度值通过外推法估计,而丰富度却不能,在生物多样性的保护和管理中不能简单地从一个取样尺度的生物丰富度推测另一个取样尺度丰富度.     

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.     

子午岭油松林灌木层主要树种的空间分布格局和种间关联性研究

对子午岭油松林的主要物种进行实地调查,并根据林下灌木层各物种的重要值确定主要树种,然后用聚集强度指数、x2值和关联度指数对林下灌木层主要树种的空间分布格局和种间关联性进行分析.结果显示:(1)13个主要树种中除辽东栎的K值和CA值小于0外,其余种群皆表现为K>0,C>1,CA>0,I>0,m*/m>0;(2)x2检验显示,大多数树种种间关联性不显著;(3)种间关联度分析显示,树种呈正联结的共计36对,呈负联结的也有36对,有6对是关联强度低的种对.结果表明,在子午岭油松林中辽东栎与其它树种相比,具有广泛均匀分布的倾向,与其它树种之间存在强烈的竞争关系,辽东栎树种具有一定的种间竞争扩张优势.     

Composition and Structure of Pinus koraiensis Mixed Forest Respond to Spatial Climatic Changes

Background

Although some studies have indicated that climate changes can affect Pinus koraiensis mixed forest, the responses of composition and structure of Pinus koraiensis mixed forests to climatic changes are unknown and the key climatic factors controlling the composition and structure of Pinus koraiensis mixed forest are uncertain.

Methodology/principal findings

Field survey was conducted in the natural Pinus koraiensis mixed forests along a latitudinal gradient and an elevational gradient in Northeast China. In order to build the mathematical models for simulating the relationships of compositional and structural attributes of the Pinus koraiensis mixed forest with climatic and non-climatic factors, stepwise linear regression analyses were performed, incorporating 14 dependent variables and the linear and quadratic components of 9 factors. All the selected new models were computed under the +2°C and +10% precipitation and +4°C and +10% precipitation scenarios. The Max Temperature of Warmest Month, Mean Temperature of Warmest Quarter and Precipitation of Wettest Month were observed to be key climatic factors controlling the stand densities and total basal areas of Pinus koraiensis mixed forest. Increased summer temperatures and precipitations strongly enhanced the stand densities and total basal areas of broadleaf trees but had little effect on Pinus koraiensis under the +2°C and +10% precipitation scenario and +4°C and +10% precipitation scenario.

Conclusions/significance

These results show that the Max Temperature of Warmest Month, Mean Temperature of Warmest Quarter and Precipitation of Wettest Month are key climatic factors which shape the composition and structure of Pinus koraiensis mixed forest. Although the Pinus koraiensis would persist, the current forests dominated by Pinus koraiensis in the region would all shift and become broadleaf-dominated forests due to the dramatic increase of broadleaf trees under the future global warming and increased precipitation.     

长白山白桦林空间结构研究

于2006年在长白山建立了一个面积为5.2 hm2的次生白桦林永久样地,并对样地内的每株树木测量了坐标和胸径.运用混交度、大小比数和角尺度研究了该林分的空间结构.研究表明:该样地的平均混交度值为0.540,平均角尺度值为0.575.次生白桦林总体上处于中度混交水平,先锋树种和针叶树种的混交度高于其他类型的树种;次生演替的先锋树种在生长上处于优势,红松(Pinus koraiensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)等主要树种在该林分中处于劣态个体的比重高于先锋树种,槭属类植物处于劣态;次生白桦林总体上呈聚集分布格局.该林分的空间结构特点与所处的次生演替早期阶段和各个树种在林分中的地位、繁殖方式、更新策略以及采伐干扰等有关.