计盒维数在种群空间分布格局中的应用研究综述

计盒维数是分形维数的一种,能揭示种群空间占据程度及其尺度变化规律。本文综述了计盒维数在种群空间分布格局中的应用,重点讨论了计盒维数与传统方法的结合在濒危植物种群空间分布格局中的应用,用于群落演替过程的研究以及与周围环境因素的响应等。认为计盒维数是种群空间分布格局研究的重要手段。     

暖温带石灰岩山地森林种群格局的分形特征研究

从空间占据的角度入手,计算了研究区域内4种主要林分共6块样地的计盒维数。计算结果表明6块样地均存在贯穿于研究尺度的自相似规律,其中赤松林样地的计盒维数最大,而刺槐林样地的计盒维数差异较大。计盒维数的大小和不同植被的生态学特性和立地条件有关。最后从空间占据的角度对区域生态安全格局的维持和生态恢复提出了建议。     

毛竹无性系种群空间分布格局及其分形特征

毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)是主要通过地下茎无性繁殖的散生竹类,研究其种群空间分布格局,可以揭示毛竹种群的空间生长特性和生态适应机制。本文利用分形理论中的计盒维数和信息维数,对毛竹无性系种群空间分布格局的分形特征进行了研究,结果表明:种群空间分布格局存在分形特征,种群计盒维数在1.449 4-1.596 6之间,信息维数在0.432 2-0.468 7之间。毛竹无性系种群的计盒维数值接近最大理论值2,总体对生态空间的占据能力较强。毛竹种群格局分布类型表现为随机分布,其信息维数与种群分布格局的聚集强度不相关。运用扩散系数法分析也表明,毛竹种群格局的分布表现为随机性,但各样地之间的聚集强度指数仍存在一定的差异,种群格局聚集强度与分株种群的斑块特征和水平空间分布情况有关。     

南川百合与泸定百合种群格局分形特征的分析

本文应用计盒维数和信息维数比较分析了南川百合与泸定百合种群的空间分布格局及其分形特征。研究显示，南川百合与泸定百合种群的计盒维数和信息维数均较小（〈1．5，远离2），说明其占据生态空间的能力和格局强度都不大，体现其在群落中的劣势伴生地位。在2006年，南川百合各种群的平均计盒维数（0．7232）比泸定百合（0．7734）小0．0502，而其平均信息维数（0．4179）却比泸定百合（0．2381）大0．1798，这些数据表明，南川百合种群占据生态空间的能力比泸定百合弱，但其种群格局强度要比泸定百合种群大得多。在高温干旱的2006年，这两种百合的计盒维数与2005年相比都有所减少，信息维数都有所增加，但南川百合种群计盒维数的减少比例（13．87％）大于泸定百合（8．97％），约为泸定百合的1．54倍，其信息维数的增加比例（6．830%）却小于泸定百合（33．02%），泸定百合种群信息维数的增加量是南川百合种群的4．98倍，这些数据表明，高温干旱天气对这两种百合的生长均有影响；泸定百合的抗热抗旱能力要高于南川百合，南川百合更易受高温干旱天气的伤害。由于人为干扰和气候等环境因子的变化，南川百合和泸定百合均出现濒危迹象，此外，因南川百合抗热抗旱性能不强、占据生态空间能力弱等，导致其更加处于濒危状态，应尽快加以保护。     

岷江百合种群空间格局信息维数分析

采用信息维数对岷江上游干旱河谷岷江百合种群进行空间格局分形特征分析,结果表明:1)不同样地岷江百合种群空间格局信息维数差异较大,分形特征明显;2)信息维数较低,介于0.107 7~0.843 6之间,其个体分布非均匀性程度比较低,种群更新较差,在其所处群落中还没有占据优势地位;3)格局尺度变化微弱,拐点尺度在1.099 0~1.831 7m之间;4)信息维数与经度和纬度之间具有显著的相关性,而且有随纬度增加而增加的趋势。     

黄河三角洲柽柳种群在水深环境梯度下分布格局的分形分析

利用计盒维数和信息维数两种分形方法分析了黄河三角洲湿地柽柳种群的空间分布特征及其水深梯度的变化。结果表明,不同水深梯度下柽柳种群分布格局的计盒维数均较大,随着水深的增大而逐渐减小,但变化幅度较小,反映了不同水深梯度下柽柳种群的对水平空间的占据程度均较大;信息维数总体上随水深的增大而减小,在水深低于-1.50m范围内,信息维数较大,柽柳种群的微观结构较为复杂,格局强度较高,水深高于-1.50m时,信息维数较小,柽柳种群的微观结构较为简单,格局强度较弱。从柽柳种群分布格局的信息维数来看,黄河三角洲柽柳种群的适宜水深应低于-1.50m。     

川西亚高山箭竹-岷江冷杉原始林优势树种的空间格局分析

箭竹-岷江冷杉林是川西亚高山暗针叶林的重要类型,研究其优势树种的空间分布格局和空间关联性对其恢复和保育具有参考意义。采用林木定位调查法,分别用Ripley’s L(t)和L12(t)函数分析群落中优势树种的空间分布格局和空间关联。结果表明:群落的优势树种为岷江冷杉(Abies faxoniana)、红桦(Betula albosinensis)和云杉(Picea asperata),群落层次结构分明。3个优势树种在小尺度上均为聚集分布,其分布格局随尺度增大而变化。岷江冷杉种群在0~11m的尺度上呈聚集分布,而在11~20m的尺度上呈随机分布;红桦种群在0~14m的尺度上呈聚集分布,而在14~20m的尺度上呈随机分布;云杉种群在0~20m尺度上均呈聚集分布。3个优势树种间的空间关联性在0~20m尺度上均呈显著的相互独立关系,表明它们相互之间作用微弱。     

亚热带几种森林类型物种空间格局分析

采用计维盒数和信息维数两种分形维数,分析在群落演替过程中种群空间分布格局的动态变化特征。研究结果表明,在中亚热带的三明仙人谷国家森林公园中,马尾松种群的优势地位逐渐被其它种群取代,群落将向常绿阔叶林群落演替;在处于中亚热带的武夷山风景名胜区阔叶林中,壳斗科植物空间占据能力比较强,将在演替过程中占有优势地位。     

阔叶红松林主要种群及林隙形成木的空间格局分析

[目的]分析小兴安岭阔叶红松林固定样地内主要种群及掘根林隙形成木的空间格局,为本地区阔叶红松林的长期经营管理和保护提供依据。[方法]基于野外调查和数据统计,利用点格局分析方法揭示了2.55 hm2样地内重要值排在前4位的种群在不同空间尺度上的空间格局和空间关联性及掘根林隙形成木的空间格局。[结果]表明:样地内胸径(DBH)≥1 cm的乔木共有8种,种群密度差异大。种群的径级结构大体上呈非对称的单峰型曲线。重要值排在前4位的是红松、红皮云杉、白桦和榆树。红松和白桦在整个研究尺度上均为聚集分布,红皮云杉随空间尺度的变化趋势为聚集-随机-均匀分布,榆树在≤16 m尺度上为随机分布,其余尺度上为聚集分布。除红松与红皮云杉、白桦、榆树之间在小尺度呈显著负相关,以及红皮云杉与榆树在小尺度上呈显著正相关外,其余种群的空间关联性均不显著。样地内红松和红皮云杉是掘根林隙形成木的主要组成树种,掘根形成的林隙形成木空间分布格局除在3 6 m尺度上呈均匀分布外,其余研究尺度均呈随机分布。[结论]小兴安岭阔叶红松林不同种群在不同的研究尺度上空间分布格局及空间关联性存在差异,红松和红皮云杉易形成掘根倒木且整体上呈随机分布。     

武夷山香果树种群格局的分形特征——信息维数

采用信息维数对武夷山香果树(Emmenopterys henryi)种群进行空间分布格局的分形特征分析,结果表明:香果树种群信息维数值在1.0～1.7,香果树在各种群落中信息维数呈极显著线形相关(P0.01);不同群落类型的香果树种群间分形特征差异明显,而同一类型内部各样地间差异较小;香果树种群信息维数由高到低依次为:香果树纯林阔叶林毛竹林针阔混交林;香果树信息维数随海拔高度的变化波动幅度较大,香果树在海拔1 300 m左右,信息维数达最大值,格局尺度变化强烈,是香果树种群生存较理想的环境,海拔高于1 400 m或低于1 200 m信息维数较低,种群更新较差。提出了加强保护有结实能力的香果树母树,以促进其自然更新的建议。