为探究胜山阔叶红松(Pinus koraiensis)林粗木质残体(Coarse woody debris,CWD)的形成过程及机制,采用点格局分析法对10.4 hm2大型样地内不同分类的CWD的空间格局、空间关联性进行了研究.结果表明:(1)总CWD在0-7 m尺度聚集分布,7-50 m尺度随机分布.(2)腐烂等级5级CWD、倒木、伐根在所有尺度随机分布;其他CWD随尺度增大由聚集分布转为随机分布,但格局尺度不同(在2-10 m之间).(3)大、中径级与小径级CWD在0-4m、0-6 m尺度正相关;高腐烂等级与低腐烂等级CWD在0-5 m尺度以内正相关;枯立木与倒木在0-4 m尺度正相关;落叶松(Larix gmelinii)CWD与小径级、腐烂等级2级的红皮云杉(Picea koraiensis)CWD在0-3 m尺度正相关,与中径级、腐烂等级1、2级在13-16 m尺度负相关.胜山阔叶红松林CWD的形成是由树种特性、小尺度的个体竞争、大尺度的自然衰老、外界干扰、生境异质性等共同决定的;大、中径级对小径级CWD、先形成对后形成CWD、枯立木对倒木具有一定的正向影响,落叶松对红皮云杉CWD在小尺度有正向影响,而在稍大尺度有负面影响;在一定程度上揭示了该林型CWD的形成过程和机制.

探讨高寒泥炭沼泽植物的空间分布格局及其对环境响应,对于认识高寒泥炭沼泽的物质循环机制具有重要意义.在青藏高原东缘的狼渡滩泥炭沼泽湿地,设置常年积水区(Ⅰ)、季节性积水区(Ⅱ)、阶段性积水区(Ⅲ)3个水位样地,采用小尺度点格局分析方法,分析了不同水位下菵草和藏嵩草种群的空间分布格局及种间关联关系.结果表明:(1)随着地表积水深度的下降,湿地群落优势种由菵草演变为藏嵩草,土壤有机碳含量逐渐减少,而土壤全氮和土壤全磷呈现增加趋势;(2)从常年积水区到阶段性积水区,菵草种群空间格局由聚集分布转变为随机分布;藏嵩草种群空间格局由随机分布转变为聚集分布;(3)在常年积水区和阶段性积水区菵草和藏嵩草的空间关联性表现为负相关和不相关,在季节性积水区表现为负相关.高寒泥炭沼泽淹水条件、微地貌、土壤养分空间异质性影响了种群的空间分布格局和种间关联性,反映了高寒泥炭沼泽植物的生态适应性策略.

林分空间格局研究对认识和理解森林群落结构的生态学过程具有重要作用.适宜的样地尺度不仅可以有效降低工作和时间成本,也可以提高林分属性的精确估计.同时,抽样尺度的适宜程度对科学评价林分空间结构调整也具有重要的现实意义.以关帝山庞泉沟4 hm2云杉次生林固定监测样地为研究对象,运用样地划分法和空间点格局的K2函数,评估了林分主要树种空间格局随样地面积变化的规律.结果表明:通过重要值排序,选取云杉(青杆+白杆)、华北落叶松、桦树(白桦+红桦)+其它阔叶树(花楸+辽东栎+山杨+山楂)作为主要树种(组).随着样地尺度的减小(从4 hm2到0.25 hm2),空间分布格局主要表现为较小尺度(≤4m)的聚集分布过度为随机分布与均匀分布,以及聚集和随机分布交替出现.所有树种的次级样地与参考样地的一致性指数差异显著,云杉和华北落叶松组合1 hm2样地一致性指数最高,而桦树和其它阔叶树完整1 hm2样地一致性指数最高;此外,云杉、华北落叶松和桦树0.25 hm2样地与组合1 hm2样地空间格局一致性指数组间差异显著.研究认为1 hm2样地尺度可以作为该地区云杉次生林空间分布格局的最小尺度.研究为探索云杉次生林空间格局的变化规律及样地抽样尺度的选取方面,提供了一定的理论基础和技术依据.

本研究对长白山自然保护区长白落叶松林火烧迹地植物群落进行了两期调查,以明确林火干扰对该群落物种组成、径级结构及优势树种空间分布格局的短期影响.结果表明:(1)未受林火干扰的对照林分有14个乔木树种,火烧1年后的长白落叶松林有6个乔木树种,火烧4年后仅剩下4种.(2)未受林火干扰林分的群落径级结构呈偏倒"J"型分布,而火烧迹地均大致呈正态分布.不同径级优势种(长白落叶松和白桦)的抗火干扰能力表现出相似规律,都为大径级＞中径级＞小径级.(3)未受林火干扰林分中,各径级长白落叶松和白桦在0～25m尺度上均基本表现为随机分布.而林火干扰1年后的长白落叶松的小径级(DBH＜11 cm)在小尺度(r＜12m)上表现为聚集分布,在大尺度上(12 m＜r＜25 m)表现为随机分布;中径级(11 cm≤DBH＜21 cm)在0～25 m尺度上表现为聚集分布,大径级(DBH≥21 cm)则表现为随机分布;而白桦的中、大径级在0～25 m尺度上均表现为随机分布.林火干扰4年后,长白落叶松小径级和大径级的空间分布格局与火烧1年后分布格局相似,而中径级则在小尺度上表现为聚集分布,在大尺度上表现为随机分布;白桦的中径级基本呈聚集分布.本研究探明了火干扰后长白落叶松林的短期动态变化,为区域森林恢复与管理提供了指导意义.

水椰属棕榈科真红树植物,也是孑遗植物,被列为国家二级重点保护植物.中国水椰仅天然分布于海南岛.为探讨其濒危现状和保护策略,本研究采用样方法对水椰群落进行调查,并分析其地理分布、群落特征、种群结构及其空间分布.结果表明:(1)中国水椰共有6个自然种群,总面积为3.96 hm2,种群数量为9319棵,自然分布于海口东寨港的野菠萝岛和道学村、文昌的玉阳公园和头苑村、琼海长坡镇文场村、万宁日月湾,并且仅在日月湾有小面积成片分布,其他种群均为零星分布.(2)水椰样地内共有28种红树植物,形成以水椰+海莲+桐花树、水椰+海莲等为优势种的红树林群落.(3)海口、琼海、万宁水椰的种群结构均为衰退型,而文昌水椰种群为增长型,并且各种群分布格局都为聚集分布.(4)宏观尺度的极端气候变化、过度砍伐与开发利用、小尺度上的个体自身繁殖受限是水椰种群濒危的三大原因.建议通过增加科研技术投入解决种源问题、加大生境修复与就地保护力度、优化迁地保护与野外回归策略等措施扩大其种群数量.

研究土壤微生物代谢的资源限制对理解生态系统的功能和过程至关重要.然而,山地生态系统土壤微生物养分限制特征在小尺度,尤其是坡向上的空间分异格局和驱动因素仍不清楚.本研究在具有代表性的川西亚高山理县米亚罗选取了植被类型不同的阳坡(灌丛)和阴坡(森林),在黑水县雅克夏选取了植被类型相同的阳坡和阴坡(灌丛),测定了参与土壤碳氮磷循环的酶活性,通过酶化学计量比量化了微生物的养分限制.结果表明:不同坡向间土壤酶活性及其化学计量比在米亚罗差异显著,而在雅克夏则不显著.米亚罗阳坡土壤碳氮磷获取酶化学计量比为1∶0.96∶0.92,接近于全球尺度上的1∶1∶1,米亚罗阴坡(1∶1.39.∶0.75)和雅克夏不同坡向(1∶1.09∶1.35)则偏离于1∶1∶1.两个地点坡向间矢量长度无显著差异,表明坡向对微生物碳相对限制无显著影响.米亚罗阳坡矢量角度(43.6°)显著高于阴坡(28.7°),微生物主要受氮的相对限制,偏最小二乘路径模型显示,矢量角度主要受土壤养分计量比的直接影响.而雅克夏不同坡向间矢量角度介于50.3°～51.4°,且坡向间无显著差异.坡向间植被类型的不同通过土壤性质驱动了土壤酶活性及微生物养分限制的变异,为预测土壤酶活性及微生物养分限制的空间格局提供了科学依据.

物种的空间分布格局和种群结构受生境过滤、扩散限制、种内和种间相互作用等多重过程的影响.研究物种的空间分布格局、物种关联及其与环境因子的关系,有利于揭示生物多样性维持机制,探索群落稳定演替的生态过程.季风常绿阔叶林作为我国热带-亚热带交错区典型的地带性植被类型,是研究交错区物种空间分布格局的重要平台.本研究基于普洱30 ha季风常绿阔叶林动态监测样地的调查资料,采用点格局分析的方法,对3种不同种子扩散方式的优势种即短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)、茶梨(4nneslea fragrans)、西南桦(Betula alnoides)的空间分布格局及其随尺度的变化进行研究,分析了生境过滤和扩散限制对物种空间分布格局的影响以及不同生活史阶段间的种内和种间关联.结果显示:短刺锥和茶梨在山脊和山坡分布居多,而在沟谷较少,西南桦则主要分布于山坡.3种优势种在完全随机模型下所有尺度上均表现为聚集分布,且聚集强度随空间尺度的增大而减小.排除生境异质性后,所有优势种只在小尺度上表现为聚集分布,大尺度上为随机分布或规则分布.扩散限制对短刺锥和茶梨的分布格局影响较小,而对西南桦的分布格局影响较为显著.在种内不同径级的空间关联上,短刺锥和茶梨种内不同生长阶段树木之间存在相关性,但西南桦则相关性不明显;在种间关联上,短刺锥和茶梨为正相关,和西南桦为负相关,茶梨和西南桦则正、负相关都存在.本研究表明,物种的空间分布格局是物种本身属性和环境条件的综合反映,其中生境过滤和扩散限制的关联效应是影响物种空间分布的主要原因.

采用单变量和双变量O-ring函数对太白山大熊猫栖息地巴山冷杉林主要树种的空间分布格局、种间关联性及其与林下开花箭竹的空间关联性进行了多尺度分析.结果表明:巴山冷杉林中,巴山冷杉数量最多,但种群结构衰退,白桦种群相对年轻,种群结构稳定,红桦种群也呈衰退趋势;3个主要树种在小尺度上呈聚集分布,随尺度增加,逐渐表现为随机分布.3个树种的空间关联性主要表现在小尺度范围内,随尺度增加,空间分布格局逐渐表现为不关联;巴山冷杉和白桦与开花秦岭箭竹在大、中尺度内呈现正相关,而红桦与开花秦岭箭竹在大、中尺度上表现出负相关.大熊猫栖息地内乔木和林下秦岭箭竹共同推动森林的动态演替和发展,进而影响秦岭大熊猫栖息地的环境变化.

以山西灵空山自然保护区刺五加(Acanthopanax senticosus(Rupr.Maxim.) Harms)种群为对象,采用空间点格局方法中的Ripley's K函数,对刺五加种群不同龄级的空间分布格局及其与主要灌木物种间的空间关联性进行研究,并对种群空间分布格局进行可视化解析.结果显示,刺五加种群中幼年个体数量多,径级结构呈金字塔型,为增长型种群,能够实现持续更新;刺五加种群的径级Ⅰ在小尺度上呈聚集分布,随着尺度增大出现随机分布:径级Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ在全尺度上呈聚集分布,径级Ⅴ、Ⅵ在小尺度上为聚集分布,随着龄级和空间尺度的增大,刺五加种群聚集强度渐弱,呈现随机分布;刺五加种内关联在全尺度上呈正相关,但与群落中主要灌木在小尺度上呈不相关或负相关,在大尺度上呈负相关.研究表明刺五加的生长条件较为适宜,并可以通过相互之间的庇护作用,减弱种内竞争,但与其他树种间存在强烈竞争,生存现状较差,在群落中处于劣势.

本文以极小种群野生植物黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)当前唯一的野生种群为依托建立了1 ha的固定样地,研究了黄梅秤锤树野生植物群落的物种组成、优势种的径级结构、黄梅秤锤树的空间分布格局、种内与种间空间关联性和种群更新特征.样地内共记录到胸径≥1.0 cm的木本植物31种,隶属于21科28属.群落更新良好,样地中所有1,225株个体中小径木占比为67.18％.群落优势种为麻栎(Quercus acutissima)、枸骨(Ilex cornuta)、朴树(Celtis sinensis)和黄梅秤锤树.麻栎的径级结构呈单峰型,为衰退型种群;枸骨、朴树和黄梅秤锤树的径级结构呈倒“J”型或偏倒“J”型,表明更新良好.黄梅秤锤树的空间分布格局在小尺度上呈聚集分布,在大尺度上呈随机或均匀分布,并且与其他3个优势种(麻栎、枸骨、朴树)在空间上主要呈负关联性.黄梅秤锤树的成树和幼苗、幼树和幼苗都是在小尺度上呈负关联性,在大尺度上关联性不显著,而成树和幼树在整体上关联性不显著.黄梅秤锤树的萌蘖现象非常明显,萌蘖数与母株胸径具有极显著的正相关性(R2=0.330,P＜0.001),萌蘖率与相对幼苗密度具有极显著的负相关性(R2=0.438,P＜0.001).总体来说,高比例的小径木和普遍的种间负关联均表明该群落处于演替的早中期,物种组成和群落结构还未达到稳定阶段.作为长江中下游冲积平原区具有代表性的残存风水林,该野生植物群落在生物多样性维持和珍稀植物保护方面具有重要的作用,应加强保护和管理.