长白山次生杨桦林树种多样性格局多尺度分析

从植物种群角度出发研究物种对局域群落多样性格局的影响,有助于更好地揭示群落水平研究中易于被掩 盖的种间互作等作用机制对群落组建过程的影响。研究了不同空间尺度上树种对局域多样性格局的影响,检验了 促进种、中性种和抑制种在群落多样性格局组建中所起的作用。以长白山5.2 hm2 次生杨桦林监测样地数据为基 础,采用单物种-面积关系模型计算29 个树种的ISAR 和mISAR 曲线,并用完全空间随机化方法检验了单物种-面 积关系偏离中性的显著性。研究结果表明,不同树种在不同空间尺度上对局域多样性格局影响不同;样地中臭松、 簇毛槭、色木槭、山杨、水榆和紫椴为多样性促进种,白桦和春榆为多样性抑制种;水曲柳、蒙古栎、山丁子和暴马丁 香在小尺度上为中性种,其他树种在小尺度上均表现为促进种。多样性促进种、中性种和抑制种对群落多样性格 局组建的影响具有明显的尺度依赖性,多样性促进种在中小尺度(0 ~36 m)上比例最高,在群落多样性构建过程中 起主导作用;而中性种在大尺度上比例最高,决定了群落多样性格局的构建过程。因此,多样性促进种和中性种共 同影响着局域群落多样性格局构建,二者的相对作用大小取决于讨论问题的空间尺度。      

长白山次生针阔混交林乔木多样性维持机制研究

温带森林的生物多样性形成和维持机制仍处于理论探讨阶段。本文利用单物种-面积关系模型,检验了样地 中21 种木本植物对局域群落多样性的影响。结果表明:1)不同树种对邻域多样性格局影响存在差异,在0 ~ 50 m 空间尺度上白桦、水曲柳、长白落叶松、怀槐、鱼鳞松、红松、青杨、山杨、臭松、紫椴、春榆、色木槭、青楷槭和花楷槭 表现为多样性促进种;枫桦和假色槭表现为多样性抑制种;黄檗和蒙古栎在绝大多数空间尺度上表现为中性种;裂 叶榆和糠椴在部分空间尺度上抑制了局域群落多样性。2)在0 ~50 m 空间尺度上,多样性促进种比例明显高于中 性种和抑制种,并且促进种比例随着空间尺度增加而下降,具有明显的尺度依赖性;在所有研究尺度上抑制种和中 性种比例始终维持在20%左右。因此,生物多样性促进种在群落多样性格局组建过程中起主导作用,研究结果进 一步验证了生态位理论在温带森林群落多样性维持中具有重要作用。同时,中性种所代表的随机过程在群落组建 过程中所发挥的作用也不容忽视。      

植物多样性促进种支配局域空间多样性结构

生物多样性的形成和维持机制一直是生态学关注的核心议题,检验了温带森林群落多样性格局组建过程中生态位理论所强调的确定性过程与中性理论所关注的随机过程的相对重要性,并且量化了二者所起作用的空间尺度。在520 m ×420 m中龄林动态监测样地树种空间定位数据的基础上,采用单物种-面积关系模型量化了特定树种对局域范围物种多样性的影响,同时利用同质性泊松过程和异质性泊松过程来检验目标物种偏离中性状态的显著性程度。研究结果表明,除红松、长白落叶松和青杨外,绝大多数树种在小尺度上表现为多样性促进种。植物多样性促进种和中性种共同支配了林分空间多样性格局,但二者所起作用的相对大小与空间尺度密切相关。多样性促进种比例随着空间尺度增加而减小,中性种比例随着空间尺度增加而增大,抑制种比例维持在较低水平且变化不大;在中小尺度上,植物多样性促进种在群落中占据绝对优势,而在大尺度上中性种则占优势。因此,中性理论所关注的随机过程和生态位理论强调的确定性过程相互耦合,共同决定了温带中龄林群落空间多样性格局的组建过程。     

长白山不同林型空间格局及树种多样性多尺度分析

物种空间分布如何影响群落多样性格局目前还不清楚。以长白山针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林3 个 5.2 hm2 样地为基础,采用Ripley爷s K 函数分析了树种的空间分布,在种群水平上检验了不同树种对局域多样性格 局的影响。研究结果显示:1)针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林样地中绝大多数树种在小尺度上呈聚集分布;针 阔混交林样地中簇毛槭、色木槭和蒙古栎在大尺度( 30 m)上呈现随机或均匀分布;椴树红松林和云冷杉林样地 中树种空间分布受研究尺度影响较小,在不同空间尺度上树种空间格局基本一致。2)在物种组织水平上,同一树 种对不同林分的多样性格局影响存在差异。但在群落组织水平,针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林却具有一致 的多样性格局组建规律。多样性促进种比例随着空间尺度的增加而减少,中性种比例随着空间尺度的增加而增 大。中小尺度上多样性促进种在群落构建中起主导作用,而在大尺度上中性种决定了群落多样性格局。3)绝大多 数树种的空间分布与其多样性维持作用之间没有明显关联性。少数针叶树种臭松、红松和鱼鳞松在空间聚集分布 的尺度范围越大时,其对局域群落多样性呈非促进效应的尺度范围相对也越大。建议未来从物种聚集效应角度出 发进一步探讨群落多样性的形成和维持机制。      

吉林蛟河近熟林树种多样性格局尺度依赖性分析

生境过滤和扩散限制是影响群落多样性格局组建的主要生态学过程,研究了物种多样性格局组建过程中不 同生态学过程起作用的空间尺度。利用单物种-面积模型检验了其中40 种木本植物对邻域物种丰富度的影响,并 且利用同质性泊松、异质性泊松、同质性托马斯和异质性托马斯过程分析了单物种-面积关系偏离中性状况的显著 性。研究结果表明,毛榛、鼠李、早花忍冬、茶条槭和花曲柳在0 ~50 m 空间尺度上为生物多样性促进种;糠椴和千 金榆分别在0 ~25 m 和0 ~35 m 尺度上为生物多样性抑制种;其他绝大多数树种表现为中性种。扩散限制对群落 多样性格局组建影响较大,而生境过滤作用影响相对较小。异质性托马斯过程同时剔除了生境过滤和扩散限制影 响,分析结果显示0 ~20 m 尺度上促进种在群落中占据支配地位;在20 m 尺度上中性种比例随着空间尺度增加 而增大,在群落多样性构建过程中占据主导地位;群落中抑制种比例较低,并且随着空间尺度变化幅度不大。因 此,生态位分化和中性作用共同决定了群落多样性结构的构建过程,二者的相对重要性与空间尺度密切相关。      

长白山阔叶红松林系统发育和功能性状beta多样性

Beta多样性是生物多样性的重要组成部分,对于研究生物多样性的形成机制具有重要意义。基于物种进化历史和功能性状的系统发育和功能性状beta多样性的研究,能够从不同的角度反映群落格局形成的生态学过程。本文以长白山阔叶红松林40 hm2样地中45种木本植物(DBH≥1 cm)为研究对象,采集了最大树高、叶面积、比叶面积和叶氮含量4种功能性状,采用Srensen指数衡量功能性状与系统发育beta多样性在不同空间尺度(半径为10、20、25、50和75 m)的变化趋势,并通过比较系统发育和功能性状beta多样性格局与零模型的差异,进而推断潜在的生态过程。研究表明:1)长白山阔叶红松林系统发育和功能性状beta多样性均表现出距离衰减效应,并且随取样尺度的增大,系统发育和功能性状beta多样性逐渐降低。2)功能性状和系统发育beta多样性格局均具有非随机的变化趋势。随着取样尺度的增大,系统发育beta多样性呈现出先低于随机状态(10~20 m),随后趋于随机(25~50 m),最后又低于随机状态(75 m)的格局。而功能性状beta多样性格局则由随机状态(10~50 m)逐渐变为低于随机状态(75 m)。表明在中小尺度上(10~50 m),中性过程占主导作用,但不能排除生态位过程的影响;而随着尺度的增大,生境过滤在维持长白山阔叶红松林群落构建中起主导作用。3)功能性状与系统发育beta多样性格局变化趋势不一致,推测主要是由于功能性状系统发育信号较弱所导致。      

广东3地典型彩叶树种岭南槭所在天然群落特征比较

岭南槭Acer tutcheri是珠江三角洲地区典型的乡土彩叶树种。研究它所在天然群落特征,可为该地区科学合理营建岭南槭风景林提供理论依据。以广东省南岭国家级自然保护区、黑石顶省级自然保护区和深圳大鹏半岛国家地质公园七娘山的岭南槭所在天然群落为对象,对比分析其物种组成、群落结构、物种多样性和主要种间关联性。结果表明:3地岭南槭所在天然群落物种丰富度表现为南岭>黑石顶>七娘山;黑石顶乔木层的岭南槭平均树高为15.1 m,红叶景观效果最好,4 cm径级以下岭南槭比例为57.14%,说明其小径级个体数量相对较多;比较岭南槭所在天然群落径级结构,3地均表现为单峰倒“J”表型趋势;3地主要木本植物种对的总体关联性呈显著正相关（P < 0.05）。研究结果显示:岭南槭所在天然群落物种多样性以南岭相对较高,岭南槭对群落生境适应能力和景观效果以黑石顶相对较好,而七娘山岭南槭幼苗储备量不足。因此,在珠江三角洲地区营建改造岭南槭风景林时应适量补植幼苗,并参考南岭和黑石顶岭南槭所在天然群落的植物搭配合理选择树种,提高岭南槭风景林的物种多样性和景观效果。     

长白山阔叶红松林乔木树种幼苗组成与空间分布

以长白山阔叶红松林永久样地为平台,基于该群落幼苗、大树的调查数据,对乔木树种幼苗组成进行初步分析,并运用点格局分析法,对群落中幼苗及幼苗与大树相关关系进行研究。结果表明:该群落物种组成较丰富,共调查到乔木树种大树1 802株,隶属于20种,幼苗9 332株,隶属于10种,这些幼苗也是样地内主要乔木树种的组成成分。在1 hm2样地内,共调查到水曲柳(Fraxinus mandshurica)幼苗6 986株,紫椴(Tilia amurensis)幼苗832株,色木槭(Acer mono)幼苗394株,青楷槭(Acer tegmentosum)幼苗250株,花楷槭(Acer ukurunduensis)幼苗123株,假色槭(Acer pseudo-sieboldianum)幼苗289株,簇毛槭(Acer barbinerve)幼苗438株,红松(Pinus koraiensis)幼苗3株,蒙古栎(Quercus mongolica)幼苗10株,怀槐(Maackia amurensis)幼苗7株。从幼苗的空间分布格局来看,优势树种幼苗在小尺度上呈现聚集分布,随着尺度的增大而逐渐趋于随机分布。从幼苗与成树相关关系来看,优势树种的幼苗与大树未表现出显著的相关性。     

白云山国家森林公园木本植物空间分布及种间关系

【目的】探究森林群落木本植物在演替过程中的空间分布和种间关系,有利于更好地了解森林群落格局形成的生态学过程。【方法】在河南白云山国家森林公园分别设立人工林、择伐林、皆伐林和老龄林4个1 hm²(100 m×100 m)的永久森林动态监测样地,并对4个样地内物种组成和径级结构进行调查。采用点格局g(r)函数单变量分析锐齿槲栎(Quercus aliena var.acutiserrata)及优势针叶树种的空间分布格局变化,g(r)函数双变量分析锐齿槲栎的分布格局变化及锐齿槲栎与优势针叶树种的种间关系变化。【结果】锐齿槲栎的空间分布状况主要呈聚集分布,聚集程度随着演替进程的发生不断减弱,锐齿槲栎与优势针叶树种的种间竞争关系不断减弱。【结论】森林群落木本植物空间分布格局受到显著的生境异质性影响,随着演替的进行,森林群落中物种的空间分布格局逐渐由聚集分布趋于随机分布,不同种群之间的竞争关系逐渐减弱,种间关系逐渐由负相关趋于正相关,群落的生态结构物种组成逐渐稳定。     

长白山原始阔叶红松林主要乔木树种种群格局的分形特征:计盒维数

应用计盒维数对长白山原始阔叶红松林中主要乔木树种种群空间格局进行的研究表明,样地内乔木树种中裂叶榆种群的计盒维数最大,为1.888。在群落中占据最大的生态空间;簇毛槭、白牛槭、紫椴和五角槭的计盒维数都在1.8以上,与裂叶榆在群落中处于优势地位;其他树种依据计盒维数的大小在群落中占据相应的生态空间。所研究各树种拐点尺度从5～31 m不等,但均大于其平均冠幅,所有树种全部为聚集分布,拐点尺度代表了相应树种的聚块大小。这与其他学者的研究结果相符,说明计盒维数具有较高的准确性和实用性。     

长白山自然保护区红松阔叶林空间格局研究

应用Ripley’sk(t)函数对长白山红松阔叶林空间格局进行分析.结果表明:蒙古栎、色木槭在所有研究尺度上分别呈完全随机分布和聚集分布;红松、水曲柳分别在0~13m及4~12m尺度范围上出现聚集分布;紫椴则在0~41m尺度范围上呈现聚集格局.紫椴、色木槭随着种群发育,聚集尺度范围及聚集规模逐渐减小.紫椴不同生长阶段间在小尺度上呈现空间正相关(最大尺度不超过3m);色木槭幼树与中树在11~12m尺度范围呈现空间正相关,而幼树与大树在4~6m尺度范围出现空间负相关.红松与紫椴(3~8m、38~50m)、色木槭(3~18m、46~50m)在小尺度以及较大尺度上呈空间正相关,与蒙古栎在大尺度(48~50m)上呈空间正相关;蒙古栎与水曲柳(2~3m、10~14m)、色木槭(3~4m)在小尺度上呈空间正相关;色木槭与紫椴则在中等尺度上(11~36m)呈空间正相关.     

长白山核桃楸分布格局及其与伴生树种空间关联性的研究

[目的]探讨核桃楸及主要伴生树种在不同生长阶段空间格局变化及其与伴生树种种间关联性的变化,为林业生产过程中的择伐和抚育提供理论依据.[方法]运用Ripley＇K函数点格局分析方法,开展树种空间分布格局及种间关联性研究[结果]在核桃楸幼龄林阶段,更新层的杨树幼苗、黄菠萝幼苗与核桃楸幼苗存在种间竞争,不利于核桃楸幼苗的生长;在核桃楸中龄林阶段可采伐林中的杨树以及与核桃楸生长较近的蒙古栎、椴树大树,与核桃秋中尺度距离的黄菠萝可以保留;在核桃秋近熟林中,应该择伐蒙古栎、杨树、黄菠萝大树,可适当保留林中椴树.[结论]在核桃楸生长的不同阶段尽可能控制不利于核桃楸生长的阔叶树种,适时抚育,调整群落结构.     

中国东北部典型树种功能性状地理变异规律研究

目的以东北林区典型喜光树种和耐阴树种为对象,探讨功能性状沿地理梯度的变化格局及其成因,为科学预测典型树种对未来环境变化的响应和适应策略提供依据。方法利用标准化主轴回归法检验树高、比叶面积、木质密度3个性状的种内关联性;采取偏相关分析法计算功能性状与气候因子之间的关系。结果树高、比叶面积和木质密度3个性状在种内没有显著的关联性。植物性状的地理分布格局随树种而变化,白桦、水曲柳、色木槭的树高随经度增加而减小;山杨、水曲柳和色木槭的树高随纬度增加而减小;白桦和水曲柳的树高随海拔增加而增大。白桦和山杨的比叶面积随经度增加而减小,水曲柳和色木槭的比叶面积随经度增加而增大;白桦、山杨、水曲柳的比叶面积随纬度增加而增大。色木槭的木质密度随经度增加而增大;蒙古栎的木质密度随纬度增加而减小。植物性状与气候因子关系分析显示,白桦的树高与年均温度显著负相关,白桦、山杨、蒙古栎、水曲柳、红松的树高与年降水量显著正相关;白桦的比叶面积与年降水量显著负相关,蒙古栎、山杨和水曲柳的比叶面积与年均温度显著负相关;蒙古栎的木质密度与年均温度显著正相关,色木槭的木质密度则与年均温度显著负相关。结论功能性状地理格局及其环境驱动机制随着树种变化而变化。总体上,树高和比叶面积分别受降水和温度的影响;木质密度相对稳定,受气候因子影响不显著。      

老龄林林分空间的点格局分析

采用TOPCON全站仪,在吉林省蛟河市林业实验区管理局施业区内设置1块500 m×600 m固定监测样地,并进行群落调查,在Arc GIS平台上采用Ripley’s K函数进行不同尺度的空间聚集度研究,采用空间自相关方法对研究区内的种群进行空间自相关性分析。结果表明:老龄林中数量最多的前6个种群分别是簇毛槭、白牛槭、千金榆、色木槭、裂叶榆和花楷槭;不同的起测胸径对林木的空间格局分布有重要的影响,起测胸径5 cm时,发现6个个体数量最多的种群显示出了不同的空间格局,其中白牛槭的空间聚集性最高;优势木在空间尺度较小时,生长得比较密集,在空间尺度较大时,则呈现出离散的分布特点,不同的起测胸径对研究结果也有一定的影响,因此,在研究空间格局分布时,起测胸径是首先需要考虑的因素;优势木在种群间还是不同空间距离下,优势木间均显示正向的空间自相关性,只是相关性程度略有差异,优势木的相关性受空间尺度的影响较大。     

长白山阔叶红松林大样地木本植物组成及主要树种的生物量

在长白山阔叶红松林25 hm2森林大样地的基础上,研究阔叶红松林木本植物组成,同时应用徐振邦等关于阔叶红松林主要树种的干、枝、叶生物量与其胸径的相关关系公式以及地上地下的生物量关系,直接推算阔叶红松林中红松、紫椴、蒙古栎、水曲柳、色木槭的生物量,进而得到单位面积的生物量.结果表明,长白山阔叶红松林25 hm2样地内胸径≥1 cm的木本植物共51个种,59 158个活的个体.5种主要树种的生物量以紫椴最高,为101 039.489kg/hm2;红松次之,为81 012.335 kg/hm2.水曲柳为54 767.362 kg/hm2,蒙古栎为35 035.157 kg/hm2,色木槭最低,为22 921.594 kg/hm2.对比分析以往的生物量测定结果,除了水曲柳的生物量外,笔者的测定结果都远高于徐振邦等的测定结果,紫椴的生物量高了近2倍,红松和蒙古栎的生物量都高了1倍.测定结果的不同可能源于大的取样面积及精准的仪器应用提高了对单位面积植物组成及其数量测定的精度,加之20年的植物生长以及全球变化等一系列因素的影响.