基于Voronoi图的群落优势树种种内种间竞争

在浙江天目山国家级自然保护区内,选择典型常绿阔叶林设置样地,样地大小100m×100m。用全站仪测定每株树木坐标(x,y,z)。首先,用优势度分析法确定群落优势树种。其次,提出基于Voronoi图的V_Hegyi竞争指数,并对Hegyi、APA和V_Hegyi三种竞争指数进行比较分析。最后,采用V_Hegyi竞争指数分析常绿阔叶林的种内、种间竞争关系。结果表明:常绿阔叶林群落共有11个优势树种即细叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinaefolia)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、短尾柯(Lithocarpus brevicau-datus)、豹皮樟(Litsea coreana)、白栎(Quercus fabri)、天目木姜子(Litsea auriculata)、黄连木(Pistacia chinensis)、榉树(Zelkovaschneideriana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、枫香(Liquidambar formosana)和黄檀(Dalbergia hupeana)。比较分析认为,V_Hegyi竞争指数既克服了用固定半径圆确定竞争单元的尺度不统一缺陷,又可进行种内、种间竞争分析,并保持竞争排序的稳定性,因此是优于Hegyi和APA的更合适的竞争指数,所以选择V_Hegyi竞争指数进行优势树种竞争分析。常绿阔叶林优势树种的种内竞争比种间竞争激烈。种内竞争最激烈的优势树种细叶青冈、青冈和短尾柯与其它优势树种的种间竞争强度也是最高的。反之,种内、种间竞争都较弱的优势树种包括豹皮樟、白栎、天目木姜子、黄连木、榉树、杉木、枫香和黄檀。多数优势树种存在1个主要竞争树种,很少有超过3个以上的情形。细叶青冈是群落最占优势的树种,具有最强烈的种内竞争。同时,也是所有其它优势树种的最大竞争者。     

滇南喀斯特地区灌木群落和人工林土壤元素化学计量特征

在云南喀斯特地区,为提升退化灌木群落的生态系统服务功能,营造了不同树种的人工林分。这些人工林分如何影响土壤化学性质还未得到充分认识。以云南泸西县灌木群落及三种常见人工林(云南松(Pinus yunnanensis)、赤杨(Alnus japonica)和侧柏(Platycladus orientalis))土壤为研究对象探讨喀斯特地区在人工林建造后土壤的13种元素全量、可利用性含量和化学计量学特征变异格局,为喀斯特石漠化治理提供理论依据。结果表明,1)基于判别分析,四种群落土壤化学计量特征可以显著区分。土壤Fe、P、K、Mn全量及交换性Ca、交换性Mg和NH_4~+-N对区分四种群落土壤贡献最大。2)四种群落之间相比,侧柏林土壤C、N、S、Na全量和NO_3~--N含量均低于其他三种群落,土壤肥力较低;赤杨林铵态氮含量最高;云南松林有效Fe、有效Cu含量/N、C素具有显著相关性,占所有元素对数的38.5%,说明该地土壤元素积累的相互依赖性。与灌木群落相比,人工林土壤元素全量和可利用性含量相关性比例均更高。这些研究结果对今后基于适地适树人工林营造、生态系统服务功能提升和经营利用,均具有重要指导意义。     

浙江天童太白山不同群落植物构型比较

植物构型是植株构件在空间上的分配方式,反映了植物对环境的响应策略。通过对浙江天童太白山海拔差异很小的栲树(Castanopsis fargesii)、小叶青冈(Cyclobalanopsis gracilis)和云山青冈(Cyclobalanopsis sessilifolia)群落类型中所有植株的树高、树冠厚度、树冠面积、叶片聚集度、枝下高和距地45 cm基径等植物构型性状,以及树冠曝光指数、土壤含水率、空气温湿度、土壤p H值和风速6个环境因子的测定,分别分析乔灌木层植物构型性状及性状关系在3个群落间的变化规律。结果表明:(1)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,灌木层的树高、树冠厚度、枝下高和距地45 cm基径增加,叶片聚集度减小;乔木层的树高、树冠厚度、树冠面积、枝下高和距地45 cm基径均减小,叶片聚集度增大;(2)3个群落灌木层构型性状间显著相关(P0.001),而乔木层只在中低海拔群落存在相关性;(3)从栲树到小叶青冈至云山青冈群落,乔灌木层的冠层曝光指数显著增加(P0.05);(4)多元逐步回归表明,树冠曝光指数对灌木层构型性状变异的贡献最大,而风速、土壤含水率和p H值对乔木构型性状的变异起主导作用。综上得知,天童太白山乔灌木植物在不同群落间存在构型分异,植物对光资源的竞争是引起灌木构型在不同群落间变化的主要驱动因子,而对乔木植物,其构型变化更多受到风速和土壤含水量的影响。     

天山林区六种灌木生物量的建模及其器官分配的适应性

灌木全株生物量估算模型的构建仍存在一定困难,对灌木生物量在器官分配上所体现的适应性研究也不够充分。以天山林区6种常见灌木为研究对象,在天山的东段、中段、西段林区分别设置样地进行群落调查,由此以全株收获法取得6种常见灌木若干标准株的全株、根、枝、叶及各径级根的生物量,将D~2H(地径平方与高度的乘积)与V(冠幅面积与高度的乘积)分别选为估测模型的自变量,通过回归分析法建立了各种灌木全株生物量的最优估算模型,然后比较了此6种灌木全株生物量在营养器官上分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异。结果表明:(1)天山林区6种常见灌木中,小檗(Berberis heteropoda Schrenk)、忍冬(Lonicera hispida Pall.ex Roem.et Schuet.)、栒子(Cotoneaster melanocarpus Lodd.)的全株生物量约为8.48—9.01 kg,蔷薇(Rosa spinosissima L.)、绣线菊(Spiraea hypericifolia L.)、方枝柏(Juniperus pseudosabina Fisch.et Mey.)的全株生物量约为2.71—3.20 kg;(2)蔷薇、绣线菊、栒子的全株生物量最优估测模型是以V为自变量的函数,小檗、忍冬、方枝柏的全株生物量最优估测模型是以D~2H为自变量的函数,各模型R~2值均在0.850以上,且在P0.05水平上达到显著,模型模拟结果达到了较高的准确度;(3)6种灌木全株生物量在根、枝上的分配比重差异不显著,仅在叶上的分配比重有差异(P0.05);根系生物量在径级上的分配均呈现随根系径级下降而减少的规律,6种灌木在径级大于2 mm根上的分配比重存在差异(P0.05,径级大于20 mm根为P0.01水平);(4)6种灌木全株生物量在营养器官上的分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异均体现了各物种对其生境选择的适应策略。     

亚热带天然常绿阔叶林林下9种灌木细根形态和C、N化学计量特征

林下灌木是亚热带常绿阔叶林重要的构成部分,但林下灌木细根功能性状变异规律及地下生态策略仍不清楚。以福建建瓯万木林自然保护区内9种灌木为研究对象,对细根直径、根长、比根长、组织密度、碳浓度和氮浓度6个细根性状进行研究,采用序级划分法,分析不同树种细根性状序级间的变化特征、常绿和落叶灌木细根性状之间的差异,不同序级细根性状之间的关系以及细根性状变异维度。结果表明:树种和序级对9种灌木细根形态和化学性质有显著影响。直径、根长、根组织密度随着序级的增加而逐渐增加,比根长和氮浓度逐渐减小,碳浓度在序级间的变化趋势不一,未表现出明显的规律。落叶灌木细根直径、根长和氮浓度均显著高于常绿灌木,碳浓度和组织密度显著低于常绿灌木,表明与常绿灌木相比落叶灌木更偏向于资源获取型生态策略,常绿灌木则更偏向于保守型策略。灌木细根在不同序级间的直径与比根长、组织密度,氮浓度与组织密度有较强的相关性,细根其他性状间的关系并不密切或因序级而异。主成分分析结果表明灌木细根性状变异沿一个主成分轴发生变异,该轴表示灌木细根的资源获取和保守的权衡策略。     

基于功能性状的常绿阔叶植物防火性能评价

植物功能性状不仅便于评价植物的防火性能,也有利于筛选防火植物。本研究以宁波地区的29个常绿木本植物为对象,在测定植物比叶面积、叶干物质含量、叶片含水量、枝条干物质含量和树皮厚度5个功能性状,以及鲜叶的7个防火性能指标的基础上,通过因子分析将防火性能指标划分为抗燃性f_a(包含抗火性因子f₁和燃烧速度因子f₂2个公因子)与燃烧性f_b 2个防火因子,然后利用Pearson相关和偏相关建立了5个功能性状与各个防火因子的相关性,并对29物种的防火性能进行评价。结果表明：1)比叶面积和树皮厚度与抗火性因子f₁,枝条干物质含量、树皮厚度和当年生叶片含水量与燃烧速度因子f₂,比叶面积与抗燃性因子f_a,叶片干物质含量、比叶面积和当年生叶片含水量与燃烧性因子f_b间存在显著的相关关系;2)偏相关简化植物防火性状后,比叶面积和叶干物质含量分别对抗燃性因子f_a与燃烧性因子f_b的指示性最好;3)分别基于功能性状和燃烧试验的物种抗燃性排序相似度为0.80。本研究证明,基于简易观测的植物功能性状可较好地反映树种的抗火性和燃烧性,可作为植物防火性能有效的评价方法。     

西双版纳热带山地常绿阔叶林蕨类植物的组成及生态特征

根据4个50m×50m样地(400个5m×5m小样方,共计1hm2取样面积)的详细调查及对各样地外蕨类植物区系的采集调查,研究了西双版纳热带山地常绿阔叶林蕨类组成特点及其数量特征等。结果表明:在所调查的5hm2滇南热带山地常绿阔叶林里记录有蕨类植物64种;在生活型组成上,以地面芽和地下芽为主;在叶特征上,以革质和纸质叶居多,叶形以一回羽状和二回羽状叶占优势;在森林群落中蕨类植物有明显的季相变化;在重要值上,狗脊、疏叶蹄盖蕨、苏铁蕨、光叶鳞盖蕨、清秀复叶耳蕨和假稀羽鳞毛蕨的重要值之和占重要值总和的84.02%,其中,狗脊的重要值占重要值总和的1/3以上,它们是该森林群落中占优势的蕨类种类,在生态分布上为该森林群落的"适宜种";研究还发现,勐腊凤尾蕨为该森林群落的确限种。     

红壤丘陵区林下灌木生物量估算模型的建立及其应用

以中国科学院千烟洲生态试验站林下常见的16种物种作为研究对象,构建了单一物种以植冠面积(Ac)为变量的二次方程和以植冠投影体积(Vc)为变量的乘幂方程来估算物种生物量,以及16种物种的混合模型来估算其生物量,并将最佳生物量估算模型应用于不同森林内灌木层生物量的估计.不同森林的灌木层生物量组成存在较大差异.以物种单一模型计算的落叶阔叶林、次生林、人工针叶林灌木层的生物量分别为4773、3175和733kg.hm-2;以物种混合模型估算的结果略低于单一模型,分别为3946、2772和840kg.hm-2.混合模型在未能对所有物种建立单一模型的情况下估算灌木层生物量时,具有简便、实用性的特点.     

秦岭火地塘林区油松林下主要灌木碳吸存

林下灌木是森林生态系统的重要组成部分,在维持森林碳平衡中发挥着重要作用.为估算林下灌木的固碳功能,采用TOC-VT H-2000A型TOC/TON分析仪,测定了油松林下主要灌木不同器官的含碳率;根据野外实测资料,建立了油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型;计算了2006年和2007年,灌木层CO2年吸存量.结果表明:5种灌木叶、茎、根和皮的平均含碳率为:41.80%～46.25%,39.24%～49.22%,39.56%～46.71%和36.65%～48.23%;刚毛忍冬(Lonicera Hispida pall)各器官的含碳率最高,栓翅卫矛(Euonymus alatus)的叶和茎,白檀 (Symplocos paniculata)的根和皮含碳率最低;不同灌木同一器官和同一灌木不同器官的含碳率均存在显著差异;不同灌木同一器官平均含碳率差值最高达10.58%,同一灌木不同器官平均含碳率差值最高达6.47%;模拟显示:灌木器官的生物量和测树因子间的关系可用复合式、幂、二次方程、三次方程、对数方程、指数方程和倒数方程来描述;残差和误差分析表明,均方差根不大于1.70,模型有效性指数均接近于1,残差系数均接近于0,灌木根、茎、叶和皮的生物量模型估计值与实测值间相对误差的绝对值分别为3.89%～8.58%,0.57%～6.84%,4.69%～9.09%和4.50%～7.03%.回归模型的决定系数(R2)都在0.90以上,估计精度在95%以上,建立的油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型,具有较高的估计精度和较好的适用性;研究区2006～2007年,主要灌木CO2年吸存量为10.138 Mghm-2.     

喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤磷钾养分空间异质性

在木论国家级自然保护区内喀斯特常绿落叶阔叶混交林内建立500 m×500 m长期监测样地,采用经典统计学和地统计学方法研究喀斯特森林土壤磷钾养分含量及其空间变异特征。结果表明:研究区土壤全磷(TP)、全钾(TK)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量分别为(1.60±0.76)g/kg、(5.42±2.74)g/kg、(5.74±3.63)mg/kg、(5.20±2.96)mg/kg;磷钾养分含量均为中等变异,变异强度为APAKTKTP。研究区土壤TP、TK、AP、AK变异函数值的最佳拟合模型均为指数模型,决定系数均很高(0.671-0.995),TP、AP呈中等强度空间自相关,TK、AK呈弱空间自相关。TP、AP的变程较长,分别为336.00 m和373.50 m,空间连续性较好,TK、AK变程较短(33.30 m、64.50 m),空间依赖性较强。土壤TP表现为坡下(含洼地)含量高,坡上含量较低;AK表现为坡中含量高于洼地含量;AP、TK呈斑块破碎化分布。海拔、坡度和地面凹凸度是土壤磷钾养分空间异质性的主要影响因素。喀斯特常绿落叶阔叶混交林土壤磷钾养分存在不同空间异质性和空间关联性,这为小流域尺度上土壤养分管理、可持续利用策略、喀斯特退化生态系统生态恢复提供理论依据。