毛竹种群空间格局的地统计学分析

为了增加对竹林生态系统认识,应用地统计学中的半方差、半方差理论模型模拟、分形维数及其与竹林结构部分因子相关分析,研究毛竹种群空间格局特征。研究结果:(1)毛竹种群半方差总体均值为0.818,林地之间变异较大,属中等强度变异。半方差的标准差较小,占半方差均值的1.293%～7.241%。不同类型毛竹林半方差均值比较两两之间差异不显著。半方差的理论模型模拟多为线性模型,而球状模型和指数模型较少,毛竹林空间自相关性较弱。(2)毛竹林分形维数均趋近于2,表明毛竹林具有较好的均质性。(3)基台值与立竹度、均匀度呈显著相关关系,而分形维数与立竹度和均匀度相关不显著,表明了基台值与分形维数是刻画种群空间格局两方面指标。结论:毛竹林是趋于同质性植被,空间自相关性较弱,毛竹种群半方差在不同类型竹林之间差异不显著;竹林经营时采用竹阔混交林为宜,同时使毛竹在空间分布上趋于均匀,减小半方差,减弱毛竹之间的空间资源竞争强度。     

厚壁毛竹材积与地上生物量的垂直分布格局

材积和生物量不仅反映竹类植物生长状况,而且也是林分经济产量和生态功能评价的重要指标。在测量统计竹高、胸径、壁厚、含水率等指标的基础上,分析厚壁毛竹立竹材积、地上生物量的垂直分布特征。结果表明:(1)厚壁毛竹秆材含水量随着高度的增加而降低,由秆基的50%降到秆梢的30%,而秆材密度则呈上升趋势,由基部的0.6 g/cm3增加至0.8 g/cm3;(2)50%的材积和生物量集中在竹秆下部全长的1/5,90%的材积和生物量分布于中下部竹秆全长的2/3;(3)构建了厚壁毛竹竹秆实际秆壁材积、外径材积、地上各部分生物量与胸径的关系模型。研究结果为深入了解厚壁毛竹精确取材与生物量计量提供参考。     

小叶章种群地上生物量与株高的分形特征

小叶章（Ｄｅｙｅｕｘｉａａｎｇｕｓｔｉｆｏｌｉａ）为三江平原的代表植物,也是优良的饲用植物,文章应用分形理论的方法,探讨了三江平原典型草甸小叶章种群地上生物量与株高的关系,揭示其地上生物量的积累和空间分布规律及生长过程。结果表明：两者之间存在分形特征,具有自相似规律。在６～９月其分形维数Ｄ值分别为１１６９、１６７４、２０６５、１８４３;在整个生长季其Ｄ值为１７３０。说明小叶章种群生物量积累及其空间分布是一个分形生长过程,服从Ｄ值规律增长。其成熟植株可看做是生长初期植株经生长放大而形成的。     

南京紫金山毛竹平均胸径与立株度之间的关系

在紫金山毛竹纯林选取30个10 m×10 m的样地,调查每株毛竹个体胸径的大小,使用正态分布函数和威布尔分布函数判定其分布类型,先对毛竹平均胸径和立株度数据对数转置后进行线性回归,探究毛竹平均生物量和竹林密度是否遵从自疏法则。结果表明:紫金山毛竹胸径符合威布尔分布函数,毛竹的平均胸径服从自疏法则,当立株度增加时,毛竹平均胸径趋于减少。从立株度和平均胸径关系综合来看,当紫金山毛竹平均胸径为9.5 cm,竹林密度为3 276株/hm2时,紫金山毛竹林布局合理,具有较高的观赏价值。     

孑遗植物水松种源高径生长的空间变异及其分形特征

以珍稀濒危植物水松(Glyptostrobus pensilis)不同种源树高和胸径平均生长量为研究对象,将分形理论与地统计学原理相结合,计算水松种源树高和胸径生长的分形维数,揭示其空间分布变异规律和分形特征.结果表明:水松种源胸径、树高生长特性的分维值分别为1.635和1.824,胸径的分维值小于树高的分维值.为反映水松种源的空间差异性,在评价水松种源时应选取胸径生长指标.     

小叶单种群地上生物量与株高的分形特征

小叶章为三江平原的代表植物，也是优良的饲料植物。文章应用分形理论的方法，探讨了三江平原典型草甸小叶章种群地上生物量与株高的关系。揭示其他上生物量的积累和空间分布规律及生长过程。     

黄土坡耕地地表糙度的空间异质性研究

【目的】探讨微尺度下（2 cm×2 cm）地表糙度在侵蚀过程中的空间异质性规律,为进一步理解和定量化描述地表糙度与土壤侵蚀的相互耦合关系奠定基础,并为黄土高原坡耕地水土流失的治理提供一定的理论依据。【方法】以黄土高原不同耕作措施条件下（4种常见的农业耕作措施：人工锄耕、人工掏挖、等高耕作、直线坡（对照）的坡耕地为研究对象,通过室内人工模拟降雨实验,利用激光扫描仪获取地表糙度数据,运用地统计学和分形维数方法对地表糙度的空间分布特征及变异性进行研究。【结果】基本统计特征分析表明,黄土坡耕地地表糙度在整体上的分布较均匀,具有较弱的空间变异特征。半方差函数分析表明,黄土坡耕地地表糙度均表现出中等以上的空间自相关性,其空间自相关尺度范围为2.02-3.82 m。由空间结构特征引起的异质性占总异质性的比例较大。分形维数分析表明,黄土坡耕地地表糙度具有良好的分形性质,其分形维数介于1.59和1.91之间;随坡度的增大,各坡面地表糙度的空间分布趋向复杂,空间异质性增强;人工锄耕、人工掏挖、等高耕作坡面的空间异质性在小尺度范围内依次增强,具有良好的水土保持作用。【结论】造成地表糙度空间异质性差异的主要原因是由人为耕作和坡度所形成的空间结构特征。地表糙度的空间配置格局在小尺度范围上由人为耕作和坡度、在大尺度范围上由降雨及其侵蚀过程所控制。该研究结果可为进一步理解地表糙度与侵蚀的相互耦合关系奠定基础,并为黄土坡耕地的水土流失防治提供一定的科学依据。     

我国西南地区柏木单株生物量驱动因子分析

为揭示区域尺度上影响柏木地上、根和全株生物量大小的因子及其贡献情况,对我国西南地区分布的150株柏木进行地上、根及全株生物量分析,建立影响柏木单株生物量驱动因子模型。结果表明,柏木全株生物量为0.564~1 099.929 kg,年龄为3~88 a。全株生物量与地上生物量、根生物量、胸径、树高、年龄、土层厚度呈极显著正相关,与年平均降雨量呈显著正相关。胸径是影响柏木地上及全株生物量的主要因子,其次是年龄、木材密度与降雨量;随机森林模型分析也证实了这一结论,此外,树高在生物量累积中也起到重要作用。研究发现,影响单株柏木生物量的生物因子和非生物因子的贡献量中,除胸径（21.09%）发挥决定性作用外,年龄（18.83%）、木材密度（8.91%）、降雨量（7.16%）也相对较高。因此,在柏木生物量模型构建中应重视这3项因子,可以提高以柏木为主的林分生物量估算精度,为其森林碳储量评估提供科学依据。     

砂砧薹草和假牛鞭草种群空间分布格局的分形特征

 利用分形理论中的计盒维数、信息维数探讨了浙江省舟山市桃花岛砂砧薹草Carex kobomugi与假牛鞭草Parapholis incurva种群的分形特征。结果表明：砂砧薹草和假牛鞭草种群分布格局存在分形特征;假牛鞭草种群分布格局计盒维数为1.454 2～1.745 6;砂砧薹草样地种群空间格局的计盒维数为1.318 1～1.614 1;两者均值均大于1.500 0,具有较强的占据空间的能力,而且前者比后者具有更强的占据空间的能力。砂砧薹草样地种群空间格局的信息维数为1.027 0～1.263 4,假牛鞭草种群分布格局信息维数为1.022 7～1.381 2,假牛鞭草种群信息维数均值大于砂砧薹草,表明假牛鞭草种群空间格局更复杂,群聚指数更高。研究结果对进一步探讨分形理论在草本植物种群空间结构中应用具有重要意义。图3表2参14     

毛竹扩张时地下鞭特征、林分结构及土壤性状变化

为探究毛竹(Phyllostachys edulis)向针阔林扩张不同阶段时林分结构及毛竹地下鞭特征的差异，以浙江凤阳山地区毛竹向针阔林扩张过程中形成的3个不同阶段林地(A林地(竞争排斥阶段林地),B林地(优势维持阶段林地),C林地(长期处于优势维持阶段林地))为研究对象，通过冗余分析和热图(Heatmap)分析地下鞭特征与林分结构、土壤性状间的关系。结果表明：毛竹向针阔林扩张的不同阶段时，林分结构、地下鞭的生物量、年龄结构存在明显差异。与竞争阶段的林地相比，优势维持阶段的毛竹林分密度迅速提高并趋于稳定，但毛竹胸径有所降低。毛竹地下幼龄鞭在竞争阶段和优势维持阶段的分布较多，老龄鞭主要分布在长期优势维持阶段的林地，壮龄鞭在3种不同扩张阶段的林地内均有大量分布。地下鞭特征与林地土壤性状的关系密切，幼龄鞭、壮龄鞭的生物量与土壤有机碳、全氮、速效钾质量分数呈正相关，老龄鞭生物量、直径仅与土壤有效磷质量分数呈正相关。土壤中优势类群前气门亚目(Prostigmata)、中气门亚目(Mesostigmata)的分布密度与毛竹胸径呈显著正相关，与毛竹密度、老龄鞭生物量呈显著负相关。毛竹林长期处于优势维...     

毛竹林立地与结构的关系及其对生物量的影响

  目的  研究立地因子和结构因子中影响毛竹Phyllostachys edulis林生物量的主导因子,并解析主导因子之间的关系及其对毛竹林生物量的影响。  方法  在浙江省10个县(市)选择少受人为干扰的毛竹林,设置52个样地,通过随机森林筛选出影响毛竹林生物量的主导因子,在此基础上构造结构方程模型,分析各主导因子对毛竹林生物量的直接、间接和总影响。  结果  立竹度、林分平均胸径和竞争指数是林分结构因子中影响毛竹林生物量的主导因子。土层厚度和海拔高度是立地因子中影响毛竹林生物量的主导因子。结构方程模型分析结果表明:模型中所预设的路径能够被接受,也能较好体现所采集的数据。立竹度、林分平均胸径、竞争指数和土层厚度的总影响为正,对毛竹林生物量有正影响。海拔的总影响为负,对毛竹林生物量有负影响。林分平均胸径对毛竹林生物量的总影响最大,为0.739。立竹度对毛竹林生物量的直接影响大于间接影响。土层厚度对毛竹林生物量的间接影响最大,达0.492。立地因子中,土层厚度对毛竹林生物量的总影响大于海拔高度。海拔高度、土层厚度和竞争指数对毛竹林的间接影响大于直接影响。  结论  毛竹林的主要构件因子立竹度和林分平均胸径与毛竹林生物量的关系最为密切。海拔高度、土层厚度和竞争指数主要通过影响毛竹林的构件因子,间接影响毛竹林生物量。在毛竹林经营中,应当综合考虑立地因子、非空间结构和空间结构及其相互关系对毛竹林生物量的影响,在充分利用立地潜力的基础上,调控毛竹林结构,提高毛竹林生产力。图3表3参40     

毛竹受雨雪冰冻危害的受损特点

通过对浙江省遂昌县受雨雪冰冻危害的毛竹Phyllostachys pubescens林受损特点分析,旨在为今后的毛竹科学经营提供依据。结果显示：①海拔为400～750m时,毛竹受损率达50%以上,受损最严重。②坡度与受损率成正比关系,y=1.3011x-1.0714,坡度〈30°可减少雨雪冰冻的危害;③经营措施为全面土壤深挖20cm以上的毛竹林的爆裂率极显著低于药剂除草的毛竹林,t=16.251〉t（5）0.01（4.032）;④不同龄级毛竹间受损率存在极显著差异,进一步进行Q检验发现,Ⅰ度竹（1～2年生）受损率极显著低于Ⅲ度（5～6年生）竹,D=18.64〉D0.01（15.7215）,显著低于Ⅱ度（3～4年生）竹,D=13.43〉D0.05（11.6307）;⑤立竹结构比例以Ⅰ度∶Ⅱ度∶Ⅲ度∶Ⅳ度（7～8年生）=3∶3∶3∶1对抗雨雪冰冻灾害最有利。图2表6参8     

九曲溪生态保护区不同林地土壤团聚体分形特征

对九曲溪生态保护区次生阔叶林、马尾松人工林、竹林和茶园4种类型林地土壤团聚体的分形特征进行分析,探讨分形维数与土壤平均质量直径和几何平均直径及理化性质的关系。结果表明：4种林地土壤团聚体的分形维数均为2．375～2．658（干筛）和2．627—2．863（湿筛）,土壤团聚体分形维数在0～20、20—40、40—60cm土层均表现为：阔叶林〈竹林〈马尾松林〈茶园,且均随土层深度的增加而增大;4种林地干筛和湿筛条件下〉0．25mm的团聚体百分数和〉5mm的大团聚体百分数与土壤团聚体分形维数表现为相反的变化趋势,即阔叶林的最大,竹林和马尾松林次之,茶园的最低;而结构体破坏率与土壤团聚体分形维数表现为一致的变化趋势,0-60cm土层为阔叶林（21．31％）〈竹林（26．18％）〈马尾松林（31．98％）〈茶园（38．25％）;土壤团聚体分形维数与平均质量直径、几何平均直径及土壤理化性质关系密切。次生阔叶林土壤疏松,持水能力强,土壤有机质及养分含量高,土壤结构稳定性好;竹林和马尾松林次之;茶园土壤结构稳定性最差。     

毛竹种子萌发和幼苗生长对铝胁迫的反应

为研究毛竹Phyllostachys pubescens耐铝性，以毛竹为材料并对照耐铝性不同的2种水稻Oryza sativa品种（敏感型IR1552和耐受型Azucena），通过不同铝浓度对毛竹及水稻种子发芽率、根长的影响，及对其幼苗根伸长量、丙二醛质量摩尔浓度和植物胁迫保护酶超氧化物歧化酶、过氧化物酶的影响，来确定毛竹耐受性。结果表明，毛竹种子耐铝浓度为200 μmol·L^－1，在达到500 μmol·L^－1时，开始出现显著抑制现象，2 000 μmol·L^－1时达到半致死浓度，种子耐铝程度低于铝敏感型水稻品种IR1552；毛竹幼苗在500 μmol·L^－1浓度铝处理下，1 d即出现根伸长显著被抑制现象，且3 d后抑制加深，而敏感型IR1552则能在第3 天时恢复生长。毛竹幼苗经铝胁迫3 d后超氧化物歧化酶活性变化不显著（P = 0.1531），过氧化物酶活性变化显著（P = 0.018 0），而2个品种水稻均为极显著，且相对于水稻，在对照未加铝处理的毛竹苗根系中过氧化物酶活性和丙二醛质量摩尔浓度均较高。总而言之，毛竹耐铝程度低于水稻敏感型IR1552，在植物界中属于中等耐铝水平。图3表3参29     

毛竹林下多花黄精种群生长和生物量分配的立竹密度效应

 为优化出毛竹Phyllostachys edulis-多花黄精Polygonatum cyrtonema复合经营的立竹密度,以立地条件基本相似的3种立竹密度D₁（1 500～2 500株·hm^－2）,D₂（2 500～3 500株·hm^－2）,D₃（3 500～4 500株·hm^－2）的陡坡地粗放经营毛竹林为对象,调查分析了不同立竹密度毛竹林下多花黄精种群生长状况和生物量积累与分配规律。结果表明：毛竹林立竹密度对多花黄精地径、叶片叶绿素值和各构件生物量分配比例影响不明显,而对多花黄精种群密度、株高、各构件生物量和总生物量积累有一定的影响,均随着立竹密度的增大而减小。不同立竹密度毛竹林下的多花黄精生物量分配格局均为地下块茎＞根、叶、地上茎,地下块茎生物量分配比例占70%以上,显著大于生物量分配比例差异不明显的其他器官（P＜0.05）。立竹密度是影响毛竹林下多花黄精种群生长的重要因素,在试验毛竹林立地条件和经营水平情况下,毛竹?鄄多花黄精复合经营适宜的立竹密度为1 500～2 500株·hm^-2。图1表6参22     

应用空间点格局分析方法研究阔叶树对毛竹生物量的影响

[目的]检验阔叶树是否会对临近毛竹生物量的空间分布具有显著性影响。[方法]调查江苏南京紫金山一块30 m×30 m的毛竹林地,根据毛竹胸径大小划分出案例组(胸径最大的前1/4部分)和对照组(余下部分),使用空间点格局分析方法探索案例组的空间分布类型;同时,调查样地内胸径超过5 cm阔叶树的种类和数量,将其视作点源,使用点源模型分析它们对案例组的空间分布是否具有显著性影响,并估算阔叶树的影响距离范围。[结果]在给定的距离尺度内(0~8 m),案例组毛竹呈现出泊松随机分布,样地内阔叶树有朴树和榔榆2种,每种各2棵,发现榔榆对大胸径毛竹(即案例组)的空间分布具有显著性影响,而距离样地中心较近的榔榆对案例组影响程度(P0.01)强于靠近样地边缘的榔榆(0.01P0.05),最强影响距离为0~6.1 m,然后快速递减,影响的最大距离可达15 m。[结论]虽然有的阔叶树对毛竹胸径的空间分布具有显著性影响,但并非所有阔叶树都有影响,暗示在竹阔混交的经营模式中,必须合理安排阔叶树的种类、数量和布局。     

椽竹各器官生物量模型

 对耐寒丛生竹种椽竹Bambusa textilis var. tasca 种群的生物量结构进行了研究,并对其各器官生物量与胸径和平均壁厚的相关模型进行了拟合。结果表明：椽竹各器官生物量的分配中,竹秆所占比例最大,为总生物量的74.62%,远超过毛竹Phyllostachys pubescens等竹种的相应值。椽竹的胸径和平均壁厚与各器官生物量之间均呈极显著相关性,其中竹枝生物量干质量（B_t）,竹叶生物量干质量（B_f）,竹秆生物量干质量（B_s）,地上部分生物量干质量（B_a）,全竹生物量干质量（W_bt）与胸径（D）和平均壁厚（A）间相关关系的拟合模型分别B_t ＝－2 672.765 + 1 299.919D + 59.298D² －36.222D³,B_f ＝－2 756.615 + 1 290.910D + 95.822D² －34.991D³,B_s ＝－4 016.535 + 2 161.650D + 21.755D² －45.453D³,B_a ＝－7 445.916 + 3 952.480D + 45.439D² －96.666D³,W_bt ＝－7 360.122 + 3 933.155D + 41.158D² －93.171D³,B_t ＝－1 914.129 + 739.465A + 30.261A² －61.285A³,B_f ＝－3 342.800 + 1 228.745A －1.165A² －104.356A³,B_s ＝－6 103.838 + 1 790.994A + 44.430A² －13.674A³,B_a ＝－9 770.036 + 2 464.708A + 19.688A² － 23.782A³,W_bt ＝－9 914.842 + 2 912.175A + 25.624A² －23.513A³。根据以上公式估算出椽竹林单株平均秆生物量为1.52 kg·株^－1,单株平均全竹生物量2.31 kg·株^－1,单位面积秆生物量3.28 kg·m^－2;单位面积全竹生物量4.96 kg·m^－2。表8参29     

毛竹拉丝材加工利用碳转移分析

 毛竹Phyllostachys edulis竹材经拉丝可加工成竹席、竹筷和竹帘,是毛竹竹材加工利用中的重要产品。调查了179株不同胸径分布的毛竹,截取拉丝段竹杆按照4种不同的规格进行粗刨开片和拉丝,将毛竹拉丝段加工成竹席丝,竹筷条和竹帘丝。分析了不同规格竹片的刨片对竹拉丝碳转移的影响,不同胸径的竹拉丝对碳转移率的影响,并建立不同胸径单株毛竹与拉丝材产品的碳储量模型。结果表明：①4种不同规格竹片的竹青和竹黄粗刨碳转移率差异显著（P＜0.05）,竹筷条比竹席丝和竹帘丝碳转移要高;由于拉丝段的竹材随着壁厚的减小变窄的趋势,导致不同规格随着小头壁厚的减小,碳转移率呈逐渐下降。不同规格竹片的拉丝材平均综合碳转移率为34.11%。②不同胸径毛竹拉丝材生产的综合碳转移率为24.20%～41.83%,平均为32.51%。③不同胸径毛竹拉丝材生产的整株综合碳转移率为9.97%～29.30%,平均为18.09%;④建立不同胸径单株毛竹与拉丝材产品碳储量模型为y=0.006 5x^{2.236 2},R²=0.631 8。图5表3参12