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.     

近17年陕西榆林植被指数的时空变化及影响因素

植被指数是研究区域植被变化的重要手段。基于MODIS/Terra NDVI遥感影像数据,对陕西榆林市2000—2016年8月份NDVI进行像元尺度的时空变化及影响因素分析。结果表明,榆林有96.44%的区域植被指数是增加的,增加值在0—0.02/a区域面积占榆林的93.63%,呈显著增加趋势的面积占榆林的80.72%。复直线回归分析显示,气象因素对植被生长、演化起到了促进作用,人类活动使得植被指数等级变得更加均匀。人类活动抑制植被生长演化的区域占榆林总面积的45.04%,主要分布在榆林市最北部的府谷县、榆林市南部及西部的大部分区域;人类活动促使植被指数增加的区域占榆林总面积的54.96%,说明有一半以上的区域,人类活动对植被生长起到了促进作用,这些地区的封山育林、退耕还林、退牧还草等措施的实施效果较好。     

基于无人机航测的漯河市土地利用景观格局尺度效应

景观格局的尺度效应一直是景观生态学研究的核心内容,对于揭示景观空间格局变化规律及其生态过程具有重要意义。以漯河市中心城区为研究对象,基于景观生态学原理,采用无人机航测技术获取空间分辨率为0.09 m的无人机影像,结合GIS空间分析法,量化分析了漯河市土地利用景观格局的尺度效应。结果表明:(1)漯河市中心城区土地利用景观格局具有明显的粒度和幅度效应。(2)粒度越小,景观格局指数随空间粒度的变化趋势越稳定,其表达的生态过程越真实;景观水平上景观格局的粒度效应是由建筑、道路和绿地景观在景观优势度、破碎度和聚集度等方面的变化导致的;35 m和3 m分别为研究粒度效应的临界阈值和最佳粒度。(3)景观优势度、破碎度和蔓延度随空间幅度的增加而降低,景观复杂程度和聚集度随空间幅度的增加而增加;景观格局具有明显的空间梯度分布特征——从市中心往外由不透水地面向透水地面过渡;建筑和道路在城市中心区聚集度较高,而绿地景观在城市内部破碎度较高,进而主导了整体景观格局的梯度变化;景观组分的稳定与城市规模有关。(4)无人机航测技术可以更快速、准确地获取城市尺度上的景观生态信息,揭示景观格局对尺度效应的响应特征,可为景观格局优化和城乡景观规划提供科学依据。     

基于分层的典型中亚热带天然阔叶林分局部生物多样性

选择福建万木林保护区内两块典型中亚热带天然阔叶林样地为对象,按分层和不分层两种情形,研究了小尺度(20m)范围内各组成树种的单物种-面积关系(individual species-area relationship,ISAR),以探讨局部生物多样性格局及其维持机制。结果表明,两个群落的乔木层都可以划分出受光层和非受光层两个亚层。以受光层林木为圆心进行ISAR分析,发现在小尺度范围大多数受光层林木为局部生物多样性的中性种,只有个别树种在个别尺度上有显著的促进或排斥作用。研究途径避免了对非随机作用在维持局部生物多样性中的相对重要性的高估。不分层时,乔木层内同样以中性树种为主。研究结果支持小尺度范围内调查的典型中亚热带天然阔叶林的物种多样性由中性作用主导的结论。     

长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素:基于子流域尺度分析

水文调节服务是流域生态系统所提供的重要服务之一,认识流域生态系统水文调节服务空间变异规律及其驱动力,对于流域生态系统保护与恢复、合理开发利用水资源具有重要意义。以洪涝灾害频发的长江流域为对象,运用变异系数法和多元统计方法,在子流域尺度上研究了长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素。结果表明,长江流域子流域生态系统水文调节服务呈现出明显的空间异质性,水利工程密集、自然植被覆盖率高达71%的金沙江和汉江水系各子流域水文调节服务最强,降雨与径流变异系数差为0.477;农田和人口密集的嘉陵江水系各子流域水文调节服务最弱,降雨与径流变异系数差为-0.474,其他子流域水文调节服务作用不明显。影响水文调节服务的主要因素是:水库库容、自然植被面积比例、农田面积比例、单位面积人口数,其中:水库库容和自然植被面积比例对水文调节服务具有正向促进作用,农田面积比例和单位面积人口对水文调节服务的作用正好相反。水库库容对子流域生态系统水文调节服务空间异质性的贡献最大(58.85%)。上述结果有助于科学认识长江流域生态系统水文调节服务空间分异规律,可为制定不同子流域生态保护与恢复措施、提升子流域生态系统水文调节服务提供科学依据。     

植物内生固氮菌系统发育进化新进展

在植物内生固氮菌系统发育进化关系研究中,常用的方法有形态学与蛋白质水平法、数值分类和自动化鉴定法、化学分类法、分子遗传学方法等。本文简要介绍了常用方法的关键技术,并归纳了它们的优缺点。生物学的研究进入基因组时代后,随着高通量DNA测序技术在微生物学领域应用的迅速发展,全基因组测序被应用到微生物系统发育进化研究中,然而目前并未发现对已测全基因组序列的植物内生固氮菌进行系统总结。本文在对已测序植物内生固氮菌进行归纳的基础上,又详细研究了基于基因组数据的几种具有代表性的新方法(ANI分析法、最大唯一匹配指数法、核心基因组分析、组分矢量法、基因流动性分析),并结合目前系统发育进化研究常用方法,对植物内生固氮菌系统发育进化研究趋势进行总结和展望,旨在使植物内生固氮菌的系统发育进化关系研究在精确度、可靠性等方面有所突破。     

华北地区2001-2014年植被变化对SPEI气象干旱指数多尺度的响应

近年降水量的减少以及全球气候变暖的影响导致我国华北区域干旱程度加剧,影响植被生长状况,使得区域生态环境恶化。基于华北地区2001-2014年的TRMM及MODIS数据,以归一化植被指数NDVI、净初级生产力NPP、植被状态指数VCI作为植被状况表征指数,以标准化降水蒸散指数SPEI作为气象干旱表征指数,对华北地区近年的气象干旱及植被状况时空变化进行评价,并分析植被对干旱的多尺度响应。结果表明：（1）华北地区干旱在西南部地区呈明显加重趋势,东北部地区干旱状况有所好转;针对不同时间尺度的SPEI表示干旱的变化趋势,得出月份尺度干旱呈现干湿交替特征,选取SPEI时间尺度越长,干旱化趋势越明显;（2）NDVI与NPP所反馈的植被长势空间分布略有差异,总体而言华北地区植被状况大部分地区呈好转趋势,但研究区中部部分地区及部分沿海地区植被状况转差;（3）植被状况指数与SPEI指数在大部分地区呈正相关,NPP与SPEI的相关性强于NDVI与SPEI的相关性,且相关程度在草原地区及中高海拔地区最高,林地对干旱的敏感度最弱;各植被类型在植被生长季的多数月份对SPEI-3响应最明显,且在夏季相关程度最高,夏季及其前期的季尺度干旱更易影响植被生长状况,SPEI-12对植被的影响主要表现为影响植被生长季初期的植被状态。     

稀有种和常见种对黄土高原辽东栎群落物种多样性贡献的多尺度分析

明确物种多样性的多尺度格局及其形成过程是进行物种多样性保护的重要前提。通过加性分配的方法,在α1(小样方内)、β1(小样方间)、β2(样方间)、β3(样地间) 4个空间尺度上,研究了黄土高原子午岭辽东栎(Quercus wutaishanica)群落植物多样性的多尺度变化,确定了稀有种(频度5%)和常见种(频度25%)对物种多样性格局的相对贡献及其尺度依赖性,旨在阐明黄土高原辽东栎群落物种多样性的多尺度格局及其形成过程,为该区物种多样性的保护提供理论依据。结果表明:(1)乔、灌、草3层呈现了相似的物种多样性格局。物种丰富度基本上呈现了随尺度的增大而增加的变化趋势,小样方尺度上的α多样性(α1)对群落物种丰富度的贡献最小,样地尺度上的β多样性(β3)对各层物种丰富度的贡献最大(β3 50%)。(2) Shannon多样性呈现了与物种丰富度截然相反的格局,小样方尺度上的α多样性成分(α1)是Shannon多样性的主要贡献者(α145%),尔后随尺度的增大,Shannon多样性逐渐减小。(3)去除常见种引起的物种丰富度减小效应表现为随尺度的增加,影响逐渐减小,其效应主要集中在小样方内(α1尺度)以及小样方间(β1尺度) 2个尺度上;而去除稀有种引起的物种丰富度减小效应表现为随尺度的增加,影响逐渐增大,其效应主要集中在样方间(β2)以及样地间(β3) 2个尺度上。(4)去除稀有种对Shannon多样性的影响在每一尺度上均不明显,去除前后的曲线几乎重合,而去除常见种对Shannon多样性的影响在每一尺度上均十分明显。其中,去除常见种,草本层Shannon多样性在每一尺度都相应增大,而对于灌木层和乔木层,Shannon多样性则表现为在α1尺度上减小,而在其他尺度上增大。本研究揭示了空间尺度在评价稀有种和常见种对植物群落物种多样性相对贡献中的重要性。稀有种主要在较大尺度(β2和β3)上影响物种丰富度格局,而常见种不仅在小尺度(α1和β1)上影响物种丰富度,而且在较大尺度(β2和β3)上影响物种均匀度。同时,物种多样性的加性分配也是在多尺度上揭示物种多样性变化格局以及变异来源的有效且比较简单的方法。     

北京松山自然保护区天然油松林不同龄级立木的空间点格局

采用点格局分析法对油松不同龄级个体的分布格局及其相互关系进行了研究.结果表明,油松不同龄级密度差异较大,高龄级密度较大（龄级Ⅰ密度为15 株·hm^-2,龄级Ⅲ密度为924 株·hm^-2）.油松各龄级的分布格局以及龄级间的空间关联与尺度（40 m内）密切相关,在小尺度上油松各龄级趋于聚集分布,龄级间有较强的相关关联;当空间尺度大于临界值（30 m或40 m）时,油松各龄级趋于随机分布,龄级间的空间关联性减弱.     

天山云杉天然林群落空间结构异质性分析

为了解天山云杉(Picea schrenkiana var. tianschanica)天然林群落空间结构的变异规律,沿天山山脉由西至东选择5个地点(昭苏、新源、呼图壁、天池、奇台),在每一地点沿海拔布设样带进行天山云杉群落调查,样带海拔区间为1700~2900 m。利用角尺度、大小比数分析其群落空间结构特征。结果表明: (1) 5个样带天山云杉角尺度平均值为0.545,群落呈团状分布格局;大小比数平均值为0.490,群落内林木的生长状态介于亚优势与优势之间。(2) 不同海拔高度天山云杉角尺度的变化显示随海拔高度的增加该群落呈现聚集分布-随机分布-聚集分布-随机分布的交替变化规律;大小比数随海拔高度的变化显示群落中天山云杉林木生长分化特征随海拔的增加呈现出亚优势-中庸-亚优势-劣势的规律。(3) 5个地点天山云杉角尺度平均值随着经度的变化较小,各地点均呈明显的整体团状分布;而林木大小分化由西至东表现为中庸木-亚优势木-中庸木的转变特征。