基于年轮分析的桂林岩溶区青冈栎地上生物量研究
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2104061_桂林岩溶石山青冈优势种群空间分布格局及关联分析桂林岩溶石山是中国独特的地貌景观,拥有丰富的生物多样性。
其中,青冈(Quercus) 是岩溶石山的优势种群之一,对于石山生态系统的维持和恢复具有重要作用。
本文将重点研究桂林岩溶石山青冈的优势种群空间分布格局及其与环境因素的关联分析。
首先,我们采集了桂林岩溶石山不同海拔高度上的青冈群落样本。
通过测量样地中每株青冈的个体数量,并绘制样地图,得出了每个样地上青冈的空间分布格局。
接下来,我们进行了青冈优势种群的空间分布格局分析。
通过计算青冈的径向分布函数和Clark-Evans指数,评估了青冈在不同尺度上的聚集程度和分散状况。
结果显示,青冈群落呈现出一定的聚集趋势,但在不同尺度上的聚集程度存在差异。
其中,较小的尺度上,青冈群落更为聚集,而较大的尺度上,青冈的分布更为均匀。
然后,我们进行了青冈优势种群与环境因素的关联分析。
选取了包括土壤pH、土壤湿度、光照强度等因素,并利用地统计学方法,计算了这些因素与青冈的空间分布格局之间的关联性。
结果显示,土壤pH和土壤湿度是影响青冈空间分布格局的主要环境因素。
青冈更倾向于生长在土壤pH较高、湿度适中的区域。
最后,我们分析了青冈优势种群的空间分布格局对石山生态系统的影响。
青冈的聚集分布有助于促进群落内物种间的相互作用和资源共享,增强生态系统的稳定性和多样性。
然而,青冈的聚集分布也可能导致资源的竞争和土壤侵蚀等问题。
因此,保护和合理管理青冈优势种群的空间分布格局对于岩溶石山生态系统的可持续发展至关重要。
综上所述,本文通过对桂林岩溶石山青冈优势种群的空间分布格局及其与环境因素的关联分析,揭示了青冈在岩溶石山生态系统中的重要作用。
这一研究对于岩溶石山生态系统的保护和管理具有重要的理论和实践意义。
桂林岩溶石山青冈栎种内与种间竞争的数量关系胡刚;梁士楚;张忠华;许为斌【期刊名称】《西北林学院学报》【年(卷),期】2007(022)005【摘要】根据野外调查数据,采用Hegyi单木竞争指数模型,定量地研究了桂林岩溶石山建群种青冈栎的种内、种间竞争关系.结果表明,青冈栎所受到的竞争强度随着林木径级的增大而逐渐减小,种内竞争明显较种间竞争剧烈.青冈栎种内和种间竞争强度的顺序为:青冈栎>石山樟>亮叶槭>圆叶乌桕>光叶海桐>翅荚香槐>梧桐>黄连木>铁屎米>粗康柴.整个林分以及青冈栎种内对对象木的的竞争强度与对象木胸径之间的关系近似服从幂函数关系,而伴生树种对对象木的竞争强度与对象木胸径之间的关系近似服从对数函数关系,对象木胸径与竞争强度间呈显著负相关关系.【总页数】5页(P32-36)【作者】胡刚;梁士楚;张忠华;许为斌【作者单位】广西师范大学,生命科学学院,广西,桂林,541004;广西师范大学,生命科学学院,广西,桂林,541004;广西师范大学,生命科学学院,广西,桂林,541004;广西师范大学,生命科学学院,广西,桂林,541004;广西壮族自治区,中国科学院,广西植物研究所,广西,桂林,541006【正文语种】中文【中图分类】S718.542【相关文献】1.南方地区青冈栎次生林种内与种间竞争研究 [J], 曾思齐;龙时胜;肖化顺;刘发林;胡满2.桂林岩溶石山青冈栎种群的结构特征 [J], 姚贻强;张忠华;梁士楚;毕秀莲;李桂荣;胡刚3.桂林岩溶石山青冈栎群落土壤相关性研究 [J], 金秋珠;殷紫嫣;罗雪铭;江圣哲;盘远方;姜勇4.桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究 [J], 何雁;林才健;姚玉萍;姚义鹏;姜勇;梁士楚;李月娟;梁欢欢;赵庆年;黄勇焙5.桂林岩溶石山青冈栎群落的数量分析 [J], 胡刚;梁士楚;张忠华;谢强因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第39卷第22期2019年11月生态学报ACTAECOLOGICASINICAVol.39,No.22Nov.,2019基金项目:国家自然科学基金项目(31860124);广西自然科学基金项目(2016GXNSFBA380030)收稿日期:2019⁃02⁃28;㊀㊀网络出版日期:2019⁃09⁃05∗通讯作者Correspondingauthor.E⁃mail:yongjiang226@126.comDOI:10.5846/stxb201902280377刘润红,涂洪润,李娇凤,梁士楚,姜勇,荣春艳,李月娟.桂林岩溶石山青冈群落数量分类与排序.生态学报,2019,39(22):8595⁃8605.LiuRH,TuHR,LiJF,LiangSC,JiangY,RongCY,LiYJ.NumericalclassificationandordinationofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin,SouthwestChina.ActaEcologicaSinica,2019,39(22):8595⁃8605.桂林岩溶石山青冈群落数量分类与排序刘润红1,2,涂洪润1,3,李娇凤1,3,梁士楚1,3,姜㊀勇1,3,∗,荣春艳1,3,李月娟1,31广西师范大学珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室,桂林㊀5410062兰州大学生命科学学院/草地农业生态系统国家重点实验室,兰州㊀7300003广西师范大学生命科学学院,桂林㊀541006摘要:植物群落的数量分类和排序可以客观地揭示植物群落与环境之间的关系,从而能为植被恢复与重建㊁森林经营与管理和生物多样性保护等提供理论依据㊂基于群落学调查和环境因子测定数据,采用Ward聚类㊁双向指示种分析(TWINSPAN)和多元回归树(MRT)对桂林岩溶石山青冈群落进行数量分类,选用冗余分析(RDA)进行排序,分析其与环境因子之间的关系㊂结果表明:(1)3种分类方法所得结果基本一致,可将桂林岩溶石山青冈群落划分为3个群丛类型,分别为青冈⁃粗糠柴+龙须藤+红背山麻杆⁃三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides⁃Carextristachya)㊁青冈⁃龙须藤+红背山麻杆+干花豆⁃宽叶沿阶草+三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides+Fordiacauliflora⁃Ophiopogonplatyphyllus+Carextristachya)㊁青冈⁃粗糠柴+干花豆⁃三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Fordiacauliflora⁃Carextristachya);(2)冗余分析结果较好地反映出各群丛类型的分布格局及其与环境梯度的相互关系,在10个环境因子中,岩石裸露率㊁土壤含水量㊁pH值㊁全氮㊁全磷㊁全钾㊁速效钾这7个环境因子对群落的分布影响显著㊂土壤含水量和全钾含量可能是影响该植物群落物种组成与分布的重要生态因子㊂关键词:青冈;Ward聚类;双向指示种法(TWINSPAN);多元回归树(MRT);冗余分析(RDA)NumericalclassificationandordinationofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin,SouthwestChinaLIURunhong1,2,TUHongrun1,3,LIJiaofeng1,3,LIANGShichu1,3,JIANGYong1,3,∗,RONGChunyan1,3,LIYuejuan1,31KeyLaboratoryofEcologyofRareandEndangeredSpeciesandEnvironmentalProtection,MinistryofEducation,GuangxiNormalUniversity,Guilin541006,China2StateKeyLaboratoryofGrasslandAgro⁃ecosystems/SchoolofLifeSciences,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,China3CollegeofLifeScience,GuangxiNormalUniversity,Guilin541006,ChinaAbstract:Theplantcommunityisanassemblageofplantpopulationsthatliveincertainarea,andinteractwithandadapttoeachotherinthecontextoflong⁃termenvironmentalchanges.Thequantitativeanalysisofforestcommunityisanimportantapproachtoresearchthecommunityclassificationandsorting.Thenumericalclassificationandordinationofplantcommunitiescanobjectivelyrevealtheecologicalrelationshipbetweenplantcommunities,distributionandtheenvironmentalfactorswhichprovidestheimportanttheoreticalbasisforforestvegetationrestorationandreconstruction,forestmanagement,andbiodiversityconservation.Althoughafast⁃growingliteratureonthenumericalclassificationandordinationofplantcommunitiesarepublishedinrecentyears,yetlittleisknownaboutthenumericalclassificationand6958㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀39卷㊀ordinationofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin,SouthwestChina,whichpreventsusfromtodeterminetheenvironmentalfactorsinfluencingthedistributionofCyclobalanopsisglaucacommunities.Therefore,itisnecessarytocarryoutacasestudyaboutthenumericalclassificationandordinationofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin.Toexplorethisuncertainty,basedontheenvironmentalfactorsandcommunitystructuredatabythesystematicfieldinvestigationof20plotsofCyclobalanopsisglaucacommunities,weconductedthequantitativeclassificationofCyclobalanopsisglaucacommunitieswithWardclustering,two⁃wayindicatorspeciesanalysis(TWINSPAN),andmultivariateregressiontrees(MRT)methods.Therelationshipbetweenthedistributionofspeciesandenvironmentalfactorswasanalyzedbytheredundancyanalysis(RDA)ordinationmethod.Theresultsshowedthat:(1)theresultsofthethreeclassificationmethodswerebasicallyconsistent.The20plotsofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilinweredividedinto3associationstypes:Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides⁃Carextristachya,Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides+Fordiacauliflora⁃Ophiopogonplatyphyllus+Carextristachya,Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Fordiacauliflora⁃Carextristachya.(2)Bothredundancyanalysisandthreenumericalclassificationexhibitedconsistentresults.Theredundancyanalysisclearlyreflectedthedistributionrangeofthreeassociationtypesandtherelationshipsbetweenassociationtypesandtheenvironmentalfactors.Among10environmentalfactors,therockbarerate,soilwatercontent,soilpHvalue,soiltotalnitrogen,soiltotalphosphorus,soiltotalpotassium,andavailablepotassiumhavesignificanteffectsonthedistributionacrossthe3associationstypes.ThechangesofsoilwatercontentandtotalpotassiumcontentweremainecologicalfactorsinfluencedthecompositionanddistributionofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin,SouthwestChina.KeyWords:Cyclobalanopsisglauca;wardclustering;two⁃wayindicatorspeciesanalysis(TWINSPAN);multipleregressiontrees(MRT);redundancyanalysis(RDA)植物群落是指生活在特定空间和时间范围内的各物种种群的集合,它是群落中各种群之间以及种群与环境之间相互作用㊁相互制约而形成的,是物种适应共同生存环境的结果[1⁃3]㊂植物群落的数量分类和排序可以客观准确地揭示物种之间以及植物群落与环境之间的复杂生态关系,已成为研究植被生态学的重要手段[4⁃6]㊂其中,数量分类是根据物种的数量信息,采用数量分类方法将所调查的样方划分成不同的群落类型,因此,数量分类能在一定程度上揭示植物群落的形成㊁演替及其与环境因子的关系,是分析植被间断性的重要方法,但不能用于描述群落的连续分布[7]㊂排序则是研究植被连续性的方法,是运用数学方法将所调查的样方或物种,按照相似度来排定其位序,使得排序轴可以反映一定的环境梯度,从而能够解释群落之间㊁群落与其环境之间的相互关系[8⁃9]㊂而植物群落既存在连续性的一面,又有间断性一面,只有结合使用数量分类和排序2种方法,才能够深刻地揭示植物群落的空间分布格局及其影响因素[10⁃11]㊂因此,对植物群落进行数量分类和排序研究,有助于揭示群落的类型㊁结构㊁功能和演替趋势,以及物种之间㊁物种与环境之间的关系,从而为植被的恢复与重建㊁森林的经营与管理和生物多样性保护等提供科学理论依据[12⁃13]㊂目前,植被群落数量分类方法众多,常用的方法有聚类分析(clusteranalysis)㊁双向指示种分析(two⁃wayindicatorspeciesanalysis,TWINSPAN)和多元回归树(multivariateregressiontrees,MRT)[14]㊂其中,聚类分析是根据样方间的相似性距离,将距离较近的样方归为一类,进而划分群落类型[15⁃16]㊂作为聚类分析的一种,Ward聚类分析又称离差平方和法,即以平方欧氏距离作为两类之间的距离,先将集合中各样本自成一类,计算类重心间方差,将离差平方和增量最小的两类首先合并,再依次将所有类别逐级合并[17]㊂双向指示种分析法是当今应用最广泛的数量分类方法,该方法通过重要值进行样地分类,且可同时完成样方和物种的分类,分类结果可靠,适合不同尺度的群落分类,但需要专业经验确定优势种的权重,而且需要人为设定终止原则,否则将一直划分下去,直至所有样本都自成一类为止[18⁃19]㊂多元回归树则是一种较新的数量分类方法,它同时以物种和环境信息为分类依据,将环境因子梯度作为分类节点,利用递归划分法,将样方尽可能划分为同质的类型,然后利用交叉验证来确定分类结果而无需人为判定,因而比聚类分析和双向指示种分析更客观,对有过渡性质的样方划分更为可靠[20]㊂目前,生态学研究上,最常用的排序分析方法有两类:一类是基于线性模型的主成分分析(Principalcomponentsanalysis,PCA)及其衍生出来的冗余分析(Redundancyanalysis,RDA);另一类是基于非线性模型的对应分析(Correspondenceanalysis,CA)及其直接梯度分析版本 典范对应分析 (Canonicalcorrespondenceanalysis,CCA)[21]㊂其中,冗余分析同时结合物种矩阵和环境矩阵,结果直观㊁明确且包含大量信息,每一步的计算结果都与环境因子进行线性回归,有效地揭示环境因子与物种组成和群落分布格局的相关程度的大小,从而对群落和环境因子间的复杂关系做出更加直观的生态解释[21]㊂喀斯特地貌是一种因水对可溶性碳酸盐岩(大多为石灰岩)进行溶蚀㊁冲蚀㊁潜蚀等作用而产生的特殊地貌形态的总称,又称岩溶地貌[22]㊂桂林岩溶石山所在的我国西南喀斯特地区是世界三大喀斯特集中连片发育区中面积最大(5.4ˑ105km2,约占全国喀斯特地貌总面积的31.5%)㊁岩溶发育最典型和最强烈㊁石漠化最严重㊁人地矛盾最尖锐的地区,也是景观类型复杂㊁生物多样性丰富㊁生态系统极为脆弱的地区[23]㊂桂林岩溶石山地区由于脆弱的生态环境和复杂的人地系统,加上不合理的社会经济活动,长期以来该区石漠化和贫困问题相互交织,生态保护与社会经济发展矛盾突出,严重制约了该地区社会经济的可持续发展[24⁃26]㊂因此,进行石漠化退化生态系统的恢复与重建已刻不容缓㊂岩溶植被作为岩溶退化生态系统恢复的主体,在维护生态系统稳定和保护生物多样性等生态服务功能方面具有重要作用[27⁃28]㊂因此,研究桂林岩溶石山典型植被群落,特别是其顶极群落的组成㊁结构与功能,及其与环境因素的相互关系,对岩溶地区退化生态系统植被恢复与重建具有重要意义㊂青冈(Cyclobalanopsisglauca)为壳斗科(Fagaceae)青冈属(Cyclobalanopsis)常绿乔木,具有较强的适应性,是岩溶生态系统顶极群落的建群种或共优种,可作为岩溶地区植被恢复与重建的先锋树种,对于维持岩溶生态系统的结构和功能具有重要的作用[29]㊂目前,国内外学者在桂林岩溶石山青冈群落植被生态学方面已进行了不少研究,主要集中在数量分析[30]㊁种内种间竞争[29]㊁种群的结构特征[31]㊁生理特性与环境因子关系[32]㊁生物量[33]㊁叶功能性状[34]㊁生态位与种间联结[35]等方面㊂然而,运用数量生态学方法对青冈群落进行数量分类与排序的研究尚鲜见报道㊂鉴于此,本文以桂林岩溶石山青冈群落为研究对象,综合采用Ward聚类㊁双向指示种分析(TWINSPAN)和多元回归树(MRT)3种分类方法对桂林岩溶石山青冈群落进行数量分类,选用冗余分析(RDA)进行排序,以期回答以下3个科学问题:(1)桂林岩溶石山青冈群落可以划分为哪些群丛类型?(2)3种群落分类方法所得结果是否一致?(3)影响该群落变化和分布的关键环境因子是什么?这些科学问题的合理解答,可以揭示桂林岩溶石山地区植物群落与环境之间的关系,从而为该地区的植被恢复与重建㊁森林经营与管理和生物多样性保护等提供理论依据㊂1㊀材料与方法1.1㊀研究区概况研究区位于广西壮族自治区桂林市典型的岩溶石山区,地理坐标为110ʎ09ᶄE 110ʎ42ᶄE,24ʎ40ᶄN 25ʎ40ᶄN,海拔100 500m㊂地貌类型主要是由碳酸盐岩溶蚀为主形成的峰林(孤峰)平原和峰丛洼地㊂该区域属中亚热带湿润季风气候区,境内气候温和,四季分明,雨量充沛,且雨热基本同期㊂年平均气温17.8 19.1ħ,最冷1月平均气温约8 9ħ,最热8月平均气温约28ħ,年降雨量1814 1941mm,年内分配不均,主要集中在4 7月,年蒸发量1377 1857mm,年平均相对湿度为73% 79%,全年风向以偏北风为主,平均风速为2.2 2.7m/s,无霜期长达309d,全年光照充足,年平均日照时数为1670h㊂土壤类型以第四纪石灰岩发育而成的黄棕色或黑色石灰岩土为主,土层浅薄,地形破碎,土被不连续,岩石裸露率高,保水保肥能力差;土质以粘质为主,剖面层次清晰,有明显的枯枝落叶层,pH值介于4 8之间,富含钙镁,有效养分N㊁K含量低,其他矿物养分缺乏㊂植被类型为非地带性亚热带常绿落叶阔叶硬叶林,原生植被已基本被破坏,现存植被以次生植被为主,其适生植物具有喜钙㊁耐旱㊁石生等特性㊂青冈群落垂直层次结构较简单,可明显划分为乔7958㊀22期㊀㊀㊀刘润红㊀等:桂林岩溶石山青冈群落数量分类与排序㊀8958㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀39卷㊀木层㊁灌木层和草本层,其中乔木层以青冈为建群种,主要伴生种有齿叶黄皮(Clausenadunniana)㊁扁片海桐(Pittosporumplanilobum)㊁紫弹树(Celtisbiondii)㊁岩樟(Cinnamomumsaxatile)㊁菜豆树(Radermacherasinica)等;灌木层主要物种有粗糠柴(Mallotusphilippensis)㊁龙须藤(Bauhiniachampionii)㊁红背山麻杆(Alchorneatrewioides)㊁千里香(Murrayapaniculata)㊁干花豆(Fordiacauliflora)㊁檵木(Loropetalumchinense)㊁山麻杆(Alchorneadavidii)等,同时存在一定数量的青冈等乔木的更新苗;草本层主要物种有三穗薹草(Carextristachya)㊁宽叶沿阶草(Ophiopogonplatyphyllus)㊁庐山香科科(Teucriumpernyi)㊁荩草(Arthraxonhispidus)㊁蔓生莠竹(Microstegiumfasciculatum)㊁石油菜(Pileacavaleriei)和槲蕨(Drynariaroosii)等㊂1.2㊀群落学调查于2017年7 9月,在充分踏查的基础上,根据青冈群落的物种组成与结构等特点,在桂林岩溶石山受人为干扰较轻且发育完好的青冈群落分布区,建立了20个20mˑ20m的样方㊂其中,桂林市郊的芦笛岩㊁演坡山以及阳朔县白沙镇碑头村和富里湾村分别为3㊁6㊁7㊁4个,各样地的基本情况如表1所示㊂在每个样方四角及中心位置各设立1个5mˑ5m灌木样方,由于林下草本较稀疏,在调查灌木的样方内同时进行草本调查㊂对样方进行常规的群落学调查,内容主要包括:调查乔木样方中DBHȡ2.5cm乔木植株的种名㊁高度㊁胸径㊁冠幅等指标;记录灌木层植株(灌木以及DBH<2.5cm的乔木幼树)的种名㊁高度㊁基径㊁冠幅㊁盖度等指标;草本层记录种名㊁株数㊁高度㊁盖度等指标㊂同时,记录每个样方的土壤类型㊁经纬度㊁海拔㊁坡度㊁坡位㊁坡向㊁砾石裸露率和干扰程度等生境特征㊂表1㊀样地基本概况Table1㊀Basicinformationofsamplesites样地Latitude海拔范围Barerockratio/%Rangeofaltitude/m岩石裸露率Longitude纬度No.ofsample经度Site样方编号阳朔县白沙镇碑头村(BTC)P1 P7110ʎ25ᶄ19ᵡE24ʎ44ᶄ42ᵡN173 20836 56桂林市郊芦笛岩(LDY)P8 P10110ʎ15ᶄ49ᵡE25ʎ18ᶄ19ᵡN179 19356 72桂林市郊演坡山(YPS)P11 P16110ʎ15ᶄ19ᵡE25ʎ19ᶄ10ᵡN234 26851 76阳朔县白沙镇富里湾村(FLW)P17 P20110ʎ22ᶄ43ᵡE24ʎ49ᶄ52ᵡN240 25745 601.3㊀土壤采样与测定土壤采样以20mˑ20m样方为基本单位,采用 梅花五点法 ,在每个样方的4个顶点和中心位置,去除表层凋落物和腐殖质后,用直径5cm的土钻钻取土壤表层(0 20cm)土样,运用四分法混合均匀㊂同时在样方的相同位置用环刀取样,用于测定土壤含水量㊂将采集的新鲜土样带回实验室,土壤含水量(soilwatercontent,SWC,%)采用烘干法测定(105ħ);土壤养分样品自然晾干,剔除其中的根系㊁石块㊁钙核及动植物残体等杂质后研细,过0.15mm土壤筛,对预处理后的土样进行土壤pH值㊁有机质㊁全氮㊁速效氮㊁全磷㊁速效磷㊁全钾㊁速效钾等8个土壤化学性质指标的测定,测定方法参照‘土壤农业化学常规分析方法“[36]㊂其中,采用电位计法测定土壤pH值(水土比2.5ʒ1);有机质(soilorganicmatter,SOM,g/kg)采用重铬酸钾容量法(外加热法)测定;全氮(totalnitrogen,TN,g/kg)采用凯氏定氮法测定;速效氮(availablenitrogen,AN,g/kg)采用碱解扩散法测定;全磷(totalphosphorus,TP,g/kg)采用钼锑抗比色法测定;速效磷(availablephosphorus,AP,g/kg)采用碳酸氢钠浸提⁃钼锑抗比色法测定;全钾(totalpotassium,TK,g/kg)含量采用氢氟酸⁃高氯酸消煮,火焰光度计法测定;速效钾(availablepotassium,AK,g/kg)含量采用乙酸铵⁃火焰分光光度法测定㊂每个土壤样品重复测定3次后取其平均值作为本研究分析的数据㊂1.4㊀统计与分析1.4.1㊀重要值计算采用重要值(importancevalue,IV)作为评价各物种在群落中的优势程度指标,反映其在群落中的功能地位和作用,对每个样方分别计算乔木㊁灌木和草本的重要值,其计算公式如下[9]:乔木重要值=(相对多度+相对频度+相对显著度)/3灌木(草本)重要值=(相对盖度+相对高度)/21.4.2㊀群落数量分类根据所有物种在样方中的重要值,选用R语言cluster程序包[37]中的hclust函数进行Ward(即离差平方和法)聚类分析㊂根据所有物种在样方中的重要值,采用R语言twinspanR程序包中的twinspan函数进行双向指示种分析(TWINSPAN)分类㊂采用20个样方的岩石裸露率(BRR)㊁土壤含水量(SWC)㊁pH值(pH)㊁有机质(SOM)㊁全氮(TN)㊁全磷(TP)㊁全钾(TK)㊁速效氮(AN)㊁速效磷(AP)㊁速效钾(AK)10个环境因子为自变量,128个物种在20个样方内的重要值为因变量进行多元回归树(MRT)分类㊂多元回归树分类采用R语言mvpart程序包[38]中的mvpart函数计算㊂参考吴征镒的‘中国植被“[39]的植物群落分类和命名原则,并结合样方内实际的生态现状,以优势种原则划分群丛和命名㊂1.4.3㊀RDA分析在探讨植被与环境因子之间的关系时,首先对物种重要值⁃样方矩阵数据进行除趋势对应分析(DetrendCorrespondenceAnalysis,DCA),根据DCA排序轴的最大值选择适宜的排序方法[40]㊂预排序结果表明DCA排序前4个轴中最大值小于3,故而选择基于线性模型的RDA排序方法㊂利用前向选择法和蒙特卡罗置换检验(MonteCarlopermutesttest,模拟999次)检测所有环境因子整体对物种分布的解释量是否具有显著性(P<0.05),在此基础上,通过R语言vegan程序包[41]中的envfit函数检验每个环境因子与物种分布的显著性,以便剔除冗余变量(有机质㊁速效氮和速效磷),并选定一组代理环境变量进行分析㊂最终,从10个环境因子筛选出包括岩石裸露率(BRR)㊁土壤含水量(SWC)㊁pH值(pH)㊁全氮(TN)㊁全磷(TP)㊁全钾(TK)㊁速效钾(AK)7个对群落格局影响显著的环境代理变量进行RDA排序,分析过程中对数据进行了标准化处理,最终绘制样方⁃环境因子二维排序图㊂RDA排序和蒙特卡罗置换检验分别在R语言vegan程序包的rda函数和permutest函数中完成㊂所有统计分析与制图均在R3.4.0(http://cran.r⁃project.org/)中完成㊂2㊀结果与分析㊀图1㊀桂林岩溶石山青冈群落20个样方的Ward聚类结果Fig.1㊀TheresultofWardclusteringforthe20plotsofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin,SouthwestChina2.1㊀Ward聚类分析对青冈群落的20个样方进行Ward聚类分析,将桂林岩溶石山青冈群落20个样方划分为3个群丛(图1),命名如下:群丛I:青冈⁃龙须藤+红背山麻杆+干花豆⁃宽叶沿阶草+三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides+Fordiacauliflora⁃Ophiopogonplatyphyllus+Carextristachya)㊂包括样方P8 P16,共9个样方,位于桂林市郊演坡山和芦笛岩张家村㊂该群丛分布在土壤含水量大于或等于18.99%且全钾含量大于或等于2.463的地区,岩石裸露率51% 76%,群落总盖度75% 90%㊂乔木层的优势种为青冈,主要伴生种为岩樟㊁樟叶槭(Acercinnamomifolium)㊁菜豆树;灌木层的优势种为龙须藤㊁红背山麻杆和干花豆,主要伴生种为檵木㊁刺叶冬青(Ilexbioritsensis)㊁子凌蒲桃㊁山麻杆㊁石岩枫(Mallotusrepandus)㊁一叶萩(Flueggeasuffruticosa)等,还有青冈等乔木的幼树;草本层的优势种为庐山香科科㊁宽叶沿阶9958㊀22期㊀㊀㊀刘润红㊀等:桂林岩溶石山青冈群落数量分类与排序㊀草㊁三穗薹草,主要伴生种有荩草㊁槲蕨㊁蔓生绣竹和石油菜等㊂群丛II:青冈⁃粗糠柴+干花豆⁃三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Fordiacauliflora⁃Carextristachya)㊂包括样方P17 P20,共4个样方,位于阳朔县白沙镇富里湾村㊂该群丛分布在土壤含水量大于或等于18.99%且全钾含量小于2.463的地区,岩石裸露率45% 60%,群落总盖度80% 90%㊂乔木层优势种为青冈,主要伴生种为紫弹树㊁樫木(Dysoxylumexcelsum)㊁扁片海桐㊁白皮乌口树㊁齿叶黄皮;灌木层的优势种为粗糠柴㊁干花豆,主要伴生种为龙须藤㊁千里香㊁斜叶榕(Ficustinctoria)㊁胡颓子(Elaeagnuspungens)㊁白萼素馨(Jasminumalbicalyx)㊁黄梨木(Boniodendronminus)等,还有青冈等乔木的幼树;草本层的优势种为三穗薹草,主要伴生种为荩草㊁宽叶沿阶草㊁槲蕨和石油菜等㊂群丛III:青冈⁃粗糠柴+龙须藤+红背山麻杆⁃三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides⁃Carextristachya)㊂包括样方P1 P7,共7个样方,均位于阳朔县白沙镇碑头村㊂该群丛分布在土壤含水量小于18.99%的地区,岩石裸露率36% 56%,群落总盖度81% 92%㊂乔木层优势种为青冈,主要伴生种为齿叶黄皮㊁扁片海桐等;灌木层的优势种为粗糠柴㊁龙须藤㊁红背山麻杆,主要伴生种为千里香㊁山麻杆㊁山槐(Albiziakalkora)㊁子凌蒲桃(Syzygiumchampionii)等;草本层的优势种为三穗薹草,主要伴生种有庐山香科科㊁宽叶沿阶草㊁荩草等㊂㊀图2㊀桂林岩溶石山青冈群落20个样方的TWINSPAN树状分类图Fig.2㊀Dendrogramofthetwo⁃wayindicatorsspeciesanalysis(TWINSPAN)classificationof20plotsofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin,SouthwestChinaD,样方分组;N,样方数;P,样方号2.2㊀TWINSPAN分类及命名对桂林岩溶石山青冈群落的20个样方进行TWINSPAN数量分类,划分为3个群丛(图2),命名如下:群丛I:青冈⁃龙须藤+红背山麻杆+干花豆⁃宽叶沿阶草+三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides+Fordiacauliflora⁃Ophiopogonplatyphyllus+Carextristachya)㊂包括样方P8 P16,共9个样方,位于桂林市郊演坡山和芦笛岩张家村,分类结果与Ward聚类分析的群丛I完全相同㊂群丛II:青冈⁃粗糠柴+龙须藤+红背山麻杆⁃三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides⁃Carextristachya)㊂包括样方P1 P7,共7个样方,均位于阳朔县白沙镇碑头村,分类结果与Ward聚类分析的群丛III完全相同㊂群丛III:青冈⁃粗糠柴+干花豆⁃三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Fordiacauliflora⁃Carextristachya)㊂包括样方P17 P20,共4个样方,位于阳朔县白沙镇富里湾村,分类结果与Ward聚类分析的群丛II完全相同㊂2.3㊀多元回归树分类及命名如图3所示,根据1⁃SE(1标准差)准则:在保证通过交叉验证误差(CVRE,通过交叉验证获得)尽量小的范围内,选取规模最小的回归树,最终把 A 点作为回归树规模[16]㊂以土壤含水量和全钾含量为划分节点,将桂林岩溶石山青冈群落20个样方划分为3个群丛(图4),命名如下:群丛I:青冈⁃粗糠柴+龙须藤+红背山麻杆⁃三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides⁃Carextristachya)㊂包括样方P1 P7,共7个样方,均位于阳朔县白沙镇碑头村㊂该群丛分布在土壤含水量小于18.99%的地区,分类结果与Ward聚类分析的群丛III和0068㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀39卷㊀㊀图3㊀桂林岩溶石山青冈群落分类相对误差和交叉验证相对误差变化图Fig.3㊀Resubstitutionandcross⁃validationrelativeerrorforthemultivariateregressiontreeofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin,SouthwestChinaa,交叉验证相对误差变化趋势;b,相对误差变化趋势;|,标准误差;A,根据 1⁃SE 规则确定的分类树规模点;Min+1SE,交叉验证相对误差最小值加上一个标准误差线TWINSPAN分类的群丛II完全相同㊂群丛II:青冈⁃粗糠柴+干花豆⁃三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Mallotusphilippensis+Fordiacauliflora⁃Carextristachya)㊂包括样方P17 P20,共4个样方,位于阳朔县白沙镇富里湾村㊂该群丛分布在土壤含水量大于或等于18.99%且全钾含量小于2.463的地区,分类结果与Ward聚类分析的群丛II和TWINSPAN分类的群丛III完全相同㊂群丛III:青冈⁃龙须藤+红背山麻杆+干花豆⁃宽叶沿阶草+三穗薹草群丛(Ass.Cyclobalanopsisglauca⁃Bauhiniachampioni+Alchorneatrewioides+Fordiacauliflora⁃Ophiopogonplatyphyllus+Carextristachya)㊂包括样方P8 P16,共9个样方,位于桂林市郊演坡山和芦笛岩张家村㊂该群丛分布在土壤含水量大于或等于18.99%且全钾含量大于或等于2.463的地区,分类结果与Ward聚类的群丛I和TWINSPAN分类的群丛I完全相同㊂2.4㊀群落分布与环境因子的关系通过对桂林岩溶石山青冈群落的样方⁃物种矩阵和样方⁃环境因子矩阵进行冗余分析得到二维排序图如图5所示,箭头代表环境因子,箭头的长短表示群落分布㊀图4㊀桂林岩溶石山青冈群落20个样方多元回归树分类树状图Fig.4㊀DendrogramofthemultivariateregressiontreesclassificationofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin,SouthwestChina8.11㊁3.11㊁5.85为各群丛物种重要值的平均值;n,每个群丛包含的样方数;P,每个群丛包含的样方号;CVError,交叉验证相对误差;Error,相对误差;SE,标准误差与某个环境因子的相关程度的大小,连线越长,说明相关性越大,反之越小㊂箭头连线和排序轴的夹角代表某个环境因子与排序轴的相关性大小,夹角越小,相关性越高;反之越低㊂7个环境因子的解释量为62.28%,前4个排序轴的特征根分别为0.11131㊁0.04279㊁0.01797㊁0.01498,前四轴物种⁃环境关系方差累计贡献率为89.37%,其中前两轴就达到73.63%,包含了绝大部分信息,故采用RDA分析前两轴的数据分析植物群落的分布格局与环境因子之间的关系㊂结合图5和表2可以看出,与第一排序轴正相关最高的是岩石裸露率,呈显著相关,相关系数分别为0.99519,其次是土壤含水量,呈显著相关,相关系数为0.69799,其次是全氮㊁速效钾㊁全钾,也呈显著相关,相关系数分别为0.55999㊁0.54423㊁0.51533;与第一排序轴显著负相关的是全磷㊁pH值,相关系数分别为-0.59924㊁-0.48238,说明第一排序轴主要反映了植物群落分布格局在岩石裸露率㊁土壤含水量等环境因子梯度上的变化,即沿排序轴第一轴从左到右岩石裸露率㊁土壤含水量㊁全氮㊁全钾和速效钾含量增加,土壤pH值㊁全磷含量降低的趋势㊂与第二排序轴呈正相关的是1068㊀22期㊀㊀㊀刘润红㊀等:桂林岩溶石山青冈群落数量分类与排序㊀图5㊀桂林岩溶石山青冈群落20个样方的RDA二维排序图㊀Fig.5㊀Two⁃dimensionalRDAordinationdiagramof20plotsofCyclobalanopsisglaucacommunitiesinkarsthillsofGuilin,SouthwestChinaBRR:岩石裸露率,Barerockratio;SWC:土壤含水量,Soilwatercontent;pH:pH值,pHvalue;TN:全氮,Totalnitrogen;TP:全磷,Totalphosphorus;TK:全钾,Totalpotassium;AK:速效钾,Availablepotassium;1 20代表样方编号全钾和速效钾含量,相关系数分别为0.85699和0.83894;与第二排序轴呈负相关的是pH值㊁全氮㊁全磷㊁土壤含水量㊁岩石裸露率,相关系数分别为-0.87596㊁-0.82850㊁-0.80057㊁-0.71611㊁-0.09800,说明第二排序轴主要反映的是全钾等环境因子梯度上的变化,具体情况为沿第二排序轴从下往上,土壤全钾和速效钾含量增加,土壤含水量㊁pH值㊁全氮㊁全磷含量降低的趋势,岩石裸露率基本保持不变㊂综合前两轴,岩石裸露率,土壤含水量㊁pH值㊁全氮㊁全磷㊁全钾和速效钾含量对该群落的分布有显著影响㊂从箭头长短来看,箭头最长的是土壤含水量和全钾含量,说明土壤含水量和全钾含量可能是影响桂林岩溶石山青冈群落分布最重要的因素㊂结合群落分类(图2 图4)和排序结果(图5)可以看出3个群丛在排序图上呈现出明显的分布规律㊂青冈⁃粗糠柴+龙须藤+红背山麻杆⁃三穗薹草群丛(群丛I)分布在土壤含水量相对较低的区域,位于排序图的左上部;青冈⁃龙须藤+红背山麻杆+干花豆⁃宽叶沿阶草+三穗薹草群丛(群丛II)分布在土壤含水量和全钾含量相对较高的区域,位于排序图的右方偏中;青冈⁃粗糠柴+干花豆⁃三穗薹草群丛(群丛III)分布在土壤含水量相对较高,土壤全钾含量相对较低的区域,位于排序图的左下方㊂此外,RDA排序所得各群丛类型与3种分类所得各群丛类型基本吻合,进一步说明3种分类方法客观地对桂林岩溶石山青冈群落进行了划分,验证了3种分类所得结果的合理性,RDA排序图较好地反映了植物群丛之间以及群落与环境之间的相互关系㊂表2㊀环境因子的显著性检验Table2㊀Theresultofsignificancetestofenvironmentalfactors环境因子Environmentalfactors环境因子与排序轴的相关系数Correlationcoefficientbetweenenvironmentalfactorsandsortingaxis轴1Axis1轴2Axis2决定系数(R2)Coefficientofdetermination显著性检验(Pr(>r))Significancetest岩石裸露率Barerockratio(BRR)0.99519-0.098000.48450.004∗∗土壤含水量Soilwatercontent(SWC)0.69799-0.716110.88120.001∗∗∗pH值pHvalue(pH)-0.48238-0.875960.64230.001∗∗∗全氮Totalnitrogen(TN)0.55999-0.828500.30290.048∗全磷Totalphosphorus(TP)-0.59924-0.800570.54660.002∗∗全钾Totalpotassium(TK)0.515330.856990.60190.001∗∗∗速效钾Availablepotassium(AK)0.544230.838940.33700.025∗㊀㊀R2越小,表示该环境因子对物种分布影响越小;∗∗∗表示在0.001水平上显著,∗∗表示在0.01水平上显著,∗表示在0.05水平上显著3㊀讨论3.1㊀3种分类结果对比Ward聚类分析㊁TWINSPAN分类㊁MRT所得各群丛类型基本一致,均可将桂林岩溶石山青冈群落的20个样方较明显地划分为3个群丛,每个群丛类型都有各自的物种组成和群落特征,并占据着不同的生境,表明2068㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀39卷㊀3种分类方法均具有较为可信的分类效果,能较好地代表桂林岩溶石山青冈群落的群落组成及分布规律㊂胡刚等[30]利用TWINSPAN分类方法将桂林岩溶石山青冈栎群落60个样方划分为8个群丛类型,与本文的结果存在较大差异,这可能是由于调查地点存在差异,且其使用的样方大小为10mˑ10m,明显小于本研究所使用的,也是宋永昌[42]认为在进行亚热带森林群落学研究的最小合理的样方大小为20mˑ20m㊂因此,在今后的研究中应使用统一大小的样方尺寸,尽量调查更多的分布地点和样方数量,以期更好地反映群落的物种组成及分布规律㊂本文选用Ward聚类分析㊁双向指示种分析(TWINSPAN)和多元回归树(MRT)3种数量分类方法对桂林岩溶石山青冈群落进行群丛划分,所得各群丛类型基本一致,且各群丛样方组成完全吻合㊂然而,张文静等[43]利用多元回归树与双向指示种2种数量分类方法对吕梁山南段森林群落进行比较发现,尽管2种分类方法划分出相同的4个群系,但在部分群系之间存在样方组成的差异,并提出当划分大样地连续样方或具有过渡性质样方时,多元回归树更有优势㊂于梦凡[44]对比利用TWINSPAN聚类与Ward聚类方法划分青龙河自然保护区植物群落的结果,也发现2种分类方法所得出的群丛类型基本一致,但每种群丛所包含的样地会有差异㊂上述两项研究与本研究的结果基本一致,但也存在一定差异,这可能是由于研究对象不同所致㊂从分类原理上讲,上述3种方法数学原理严密,分类结果符合植被实际,生态意义明确,完全适合植物群落数量分类研究要求㊂在聚类策略上,Ward聚类主要基于方差分析思想,理想情况下,同类对象之间的离差平方和尽可能小,不同类对象之间的离差平方和应尽可能大;TWINSPAN以指示物种为依据,一般只采用能包含大部分生态信息的5个优势种为重要指示种;而MRT同时以物种和环境信息为分类依据,所含信息量更全面,将环境因子梯度作为分类节点,利用递归划分法,将样方尽可能划分为同质的类型[9]㊂在结果判别上,Ward聚类和TWINSPAN需要人为设定分类等级,并不完全符合自然分类的原则,而MTR利用交叉验证对分类结果进行剪枝而无需人为判定,更加符合植被分类中自然分类原则㊂总的来说,Ward聚类㊁MRT和TWINSPAN虽然都可以用于植被分类,但侧重点不同:单从植被分类的角度来看,Ward聚类和TWINSPAN的分类结果更客观;但当TWINSPAN分类遇到困难时,如在划分大样地连续样方或具有过渡性质样方时,MRT可以清楚地看出样方分布与环境变量间的关系,其结果更加直观,因此MRT更具有优势[43]㊂3.2㊀群落空间分布特征的环境解释3个群丛在排序图上呈现出明显的分布规律,RDA排序较好地揭示了桂林岩溶石山青冈群落物种组成差异以及其分布与环境因子之间的相互关系㊂3种分类方法划分出的3个群丛与样方在RDA排序图上分布格局吻合较好,说明RDA排序同分类方法结合使用效果较好,RDA排序准确地反映了植物群落之间以及植物群落与环境因子之间的相互关系㊂RDA排序轴表现出较显著的生态意义,第一轴排序主要反映了植物群落分布格局在岩石裸露率㊁土壤含水量等环境因子梯度上的变化;第二轴排序主要反映的是全钾等环境因子梯度上的变化㊂综合前两轴,岩石裸露率㊁土壤含水量㊁pH值㊁全氮㊁全磷㊁全钾和速效钾含量等生态因子对群落生境存在显著影响,导致群丛分布呈现出一定的梯度变化㊂从箭头长短来看,箭头最长的是土壤含水量和全钾含量,说明土壤含水量和全钾含量可能是影响桂林岩溶石山青冈群落分布最重要的因素㊂这与胡刚等[30]的研究结果存在差异,他们发现坡度是影响桂林岩溶石山青冈群落类型分布的主导因素㊂这可能是由于胡刚等[30]的研究只测定了岩石裸露率㊁土壤类型㊁坡度和坡向4个生境因子,而本文则采用岩石裸露率㊁土壤含水量㊁pH值以及土壤养分等10个环境因子进行分类和排序㊂事实上,坡度所反映的也是水分和养分等生境条件的综合梯度,坡度在垂直方向上影响着土壤水分和养分流向,坡度的缓急又会对土层厚度产生显著影响,随着坡度的增加,土层厚度㊁营养元素逐渐降低,进而使得植物与其生境特点相适应,出现分布上的差异[45]㊂桂林岩溶石山作为一种脆弱的生态系统,在特殊的地质构造和强烈的岩溶作用下,形成了独特的地表㊁地下二元结构,致使其地表水大量渗漏,加之可溶性石灰岩造壤能力低,成土缓慢,导致地表土被薄且不连续,岩石裸露率高[46]㊂另外,恶劣的自然条件以及人类不合理的开发利用,极易引发水土流失,土壤中的全钾等植物生长必须的营养元素大量流失,土壤保水保肥能力差,导致土壤水分和全钾等养分资源相对匮乏,土壤水分和全钾3068㊀22期㊀㊀㊀刘润红㊀等:桂林岩溶石山青冈群落数量分类与排序㊀。
不同岩溶干旱胁迫下青冈栎水分生理对比研究邓艳;蒋忠诚;罗为群;陆瑞群;邓新辉【期刊名称】《农业现代化研究》【年(卷),期】2006(27)3【摘要】通过对广西弄拉典型峰丛洼地生态系统中不同地貌类型的青冈栎(Cyclobalanopsis blauca)叶片的生理生化指标进行测定,结果表明:山顶青冈栎的含水量比山中部的高,但水分饱和亏和需水程度比山中部的低.山顶的小气候环境相对恶劣,青冈栎受到的水分胁迫比较严重,相反,山中部的青冈栎的需水程度比山顶高.山顶青冈栎为适应干旱的环境形成各种结构,如缩小的叶面积、加厚的角质层、凹陷的气孔等,以降低它的蒸腾速度,能有效地控制水分的损失,而对水分供应不足的适应同时也降低了光合作用,因此,岩溶山顶青冈栎的径向生长速度要比山腰的慢得多.【总页数】3页(P238-240)【作者】邓艳;蒋忠诚;罗为群;陆瑞群;邓新辉【作者单位】中国地质科学院岩溶地质研究所,广西,桂林,541004;中国地质科学院岩溶地质研究所,广西,桂林,541004;中国地质科学院岩溶地质研究所,广西,桂林,541004;广西师范大学生命科学学院,广西,桂林,541004;广西师范大学生命科学学院,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】Q948.112+.3【相关文献】1.干旱胁迫对青冈栎种源叶绿素含量与抗氧化酶活性的影响 [J], 吴玲;李志辉;吴际友;刘球;程勇;廖德志;黄明军2.桂北岩溶区青冈栎-青檀群落植物叶片比叶面积研究 [J], 潘复静;孙英杰;张德楠;曾丹娟;徐广平;黄玉清3.模拟喀斯特生境条件下干旱胁迫对青冈栎苗木的影响 [J], 张中峰;尤业明;黄玉清;李先琨;张金池;张德楠;何成新4.干旱胁迫下外源钙对桂西北喀斯特地区青冈栎种子萌发的影响 [J], 邓平; 吴敏; 赵英; 赵仕花; 邓雯; 张风远; 韦银霞5.桂林岩溶石山青冈栎群落土壤相关性研究 [J], 金秋珠;殷紫嫣;罗雪铭;江圣哲;盘远方;姜勇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
西双版纳栎林和思茅松林地上生物量遥感估测刘彦枫;李紫荆;吴勇;陆驰;欧光龙【期刊名称】《西部林业科学》【年(卷),期】2023(52)1【摘要】构建森林地上生物量(AGB)不同随机森林分层模型并进行反演,以探索提升遥感生物量估测精度的方法。
以西双版纳栎林、思茅松林为研究对象,基于2016年森林资源二类调查数据与同期Landsat 8 OLI遥感影像数据,分析栎林、思茅松林的AGB和遥感变量间的相关性,根据分层理论分别构建坡向分层、龄组分层以及坡向龄组结合分层的随机森林模型,并对西双版纳栎林、思茅松林的AGB进行反演。
结果显示:分层模型相较于无分层模型具有较高的估测精度,其中栎类林、思茅松林龄组分层模型相对于无分层模型分别在生物量段60~90 t/hm^(2)和90~120t/hm^(2)表现更为优异,平均残差(ME)绝对值分别降低了4.025和0.781,平均相对残差(MRE)绝对值分别降低了5.387%和0.597%。
因此,采用龄组分层可在一定程度上降低森林AGB遥感估测中低值高估和高值低估问题的影响。
【总页数】9页(P147-155)【作者】刘彦枫;李紫荆;吴勇;陆驰;欧光龙【作者单位】西南林业大学林学院;西南林业大学西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室;中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心;西南林业大学编辑部【正文语种】中文【中图分类】S718.55【相关文献】1.基于BP神经网络模型思茅松天然林生物量遥感估测2.基于随机森林回归模型的思茅松人工林生物量遥感估测3.基于混合效应模型的曲靖市云南松林地上生物量遥感估测4.基于空间回归模型的思茅松林生物量遥感估测及光饱和点确定5.基于Landsat8 OLI遥感因子的思茅松地上生物量二阶抽样估测因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
弄拉典型峰丛岩溶区青冈栎叶片形态特征及对环境的适应邓艳;蒋忠诚;曹建华;李强;蓝芙宁【期刊名称】《广西植物》【年(卷),期】2004(024)004【摘要】选取广西弄拉典型峰丛洼地生态系统中不同地貌类型的青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)叶片进行形态解剖特征比较分析,结果表明:(1)峰丛洼地生态系统中不同地貌青冈栎叶片形态解剖特征差异显著.山顶青冈栎叶片部分表皮结构(角质膜、表皮毛、表皮细胞、气孔)趋向旱化.山顶青冈栎下表皮毛比山腰青冈栎的浓密且长.两者叶片的厚度和宽度、上表皮细胞个数、气孔指数、下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度存在着显著性差异;位于山顶的青冈栎受到水分的胁迫,在形态解剖上呈现出中生偏旱的结构.(2)青冈栎的各种形态解剖指标说明在岩溶区青冈栎的抗旱性主要是通过抵御干旱来适应水分的胁迫,并主要取决于减少蒸腾失水和维持水分吸收能力两个方面.【总页数】7页(P317-322,331)【作者】邓艳;蒋忠诚;曹建华;李强;蓝芙宁【作者单位】中国地质科学院岩溶地质研究所,广西,桂林,541004;中国地质科学院岩溶地质研究所,广西,桂林,541004;中国地质科学院岩溶地质研究所,广西,桂林,541004;中国地质科学院岩溶地质研究所,广西,桂林,541004;广西师范大学生命科学学院,广西,桂林,541004;中国地质科学院岩溶地质研究所,广西,桂林,541004;广西师范大学生命科学学院,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】Q948【相关文献】1.峰丛洼地恢复演替系列优势种光合生理生态特征日变化研究——以广西马山弄拉峰丛洼地为例 [J], 沈利娜;蒋忠诚;吴孔运;梁铭忠;覃星铭;邓新辉2.峰丛洼地恢复树种光合生理生态特征日变化研究——以广西马山弄拉峰丛洼地为例 [J], 沈利娜;蒋忠诚;覃星铭;吴孔运;梁铭忠;马祖陆;李晖3.典型表层岩溶动力系统的环境敏感性研究--以广西马山县弄拉峰丛洼地为例 [J], 章程;袁道先;李强;汪进良4.(山弄)拉典型峰丛洼地生态系统中青冈林群落的小气候特征比较 [J], 邓艳;蒋忠诚;蓝芙宁;李恩香5.亚热带峰丛洼地恢复演替植物群落的数量分类和排序——以广西马山弄拉峰丛洼地为例 [J], 沈利娜;蒋忠诚;梁铭忠;侯满福;覃星铭;吴华英;邓新辉因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
桂北岩溶区青冈栎-青檀群落植物叶片比叶面积研究潘复静;孙英杰;张德楠;曾丹娟;徐广平;黄玉清【期刊名称】《广西植物》【年(卷),期】2013(033)003【摘要】为揭示岩溶地区植物叶片比叶面积变化规律和叶片形态之间的相关关系,研究了桂北岩溶区青冈栎-青檀群落的叶片长/宽(LL/LW)、叶片厚度(LT)和比叶面积(SLA)及其之间的关系.结果表明:群落中常绿树种的LL/LW和LT显著高于落叶树种,而常绿树种的SLA显著低于落叶树种;乔木和灌木之间的LL/LW存在显著差异,但SLA和LT不存在显著差异.总体上看,SLA与LL/LW、LT之间是显著负相关关系,SLA随着LL/LW、LT的变大而逐渐减小.但LT与SLA负相关趋势比LL/LW 与SLA的明显.因此,LT比LL/LW对叶片SLA的影响大,其明显影响了叶片的SLA.SLA的大小是衡量叶片获取光照能力的指标,因此岩溶区植物较厚的叶片对光照的获取能力具有较大的影响,并可导致光合作用效率的降低.【总页数】5页(P295-299)【作者】潘复静;孙英杰;张德楠;曾丹娟;徐广平;黄玉清【作者单位】广西壮族自治区中国科学院,广西植物研究所,广西,桂林,541006;广西壮族自治区中国科学院,广西植物研究所,广西,桂林,541006;广西壮族自治区中国科学院,广西植物研究所,广西,桂林,541006;广西壮族自治区中国科学院,广西植物研究所,广西,桂林,541006;广西壮族自治区中国科学院,广西植物研究所,广西,桂林,541006;广西壮族自治区中国科学院,广西植物研究所,广西,桂林,541006【正文语种】中文【中图分类】Q949【相关文献】1.中亚热带石栎-青冈群落优势种种间关联研究 [J], 赵丽娟;项文化2.基于年轮分析的桂林岩溶区青冈栎地上生物量研究 [J], 潘复静;张中峰;黄玉清;莫凌3.桂林岩溶区青冈栎光合速率与环境因子关系初步研究 [J], 张中峰;黄玉清;莫凌;覃家科;王晓英;袁维圆4.衡山青冈栎群落结构及物种多样性研究 [J], 刘瑜;夏江林;夏淋淋;杨志龙;王桂英5.桂林岩溶石山青冈栎群落土壤相关性研究 [J], 金秋珠;殷紫嫣;罗雪铭;江圣哲;盘远方;姜勇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于林木生长阶段的青冈栎生长方程研究青冈栎(Quercus acutissima Carruth)是我国重要的经济林木之一,广泛分布在我国的南方地区。
对于青冈栎的生长规律进行研究,有助于了解其生长特点,合理规划林木的管理与利用,并为青冈栎的培育与改良提供科学依据。
本文将基于林木生长阶段的青冈栎生长方程展开研究。
青冈栎的生长过程可以分为苗期、幼龄期、壮龄期和衰老期四个阶段。
在不同阶段,青冈栎的生长速度和生殖能力都会有所不同,因此需要分别建立相应的生长方程。
首先,我们来研究青冈栎的苗期生长方程。
苗期是青冈栎的最初生长阶段,对于苗期生长方程的研究,可以了解青冈栎在种植初期的生长速度。
苗期生长方程的一个常见模型是高度生长曲线模型,可以用来描述青冈栎在苗期的高度增长情况。
一般来说,苗期生长方程可以表示为:H=a+b*e^(c*t)其中,H表示苗木的高度,t表示时间。
a、b和c则是需要通过实验数据进行拟合得到的参数。
接下来,我们研究青冈栎的幼龄期生长方程。
幼龄期是青冈栎的生长迅速期,树木的各项生长指标都有了明显的增长。
青冈栎的幼龄期生长方程通常可以用直径生长方程来描述。
直径生长方程一般采用物质生长模型或经验公式,可以用来估算树木的直径增长。
常见的直径生长方程模型包括杨模型、Seer模型和Richards模型等。
然后,我们研究青冈栎的壮龄期生长方程。
壮龄期是青冈栎的主要生长期,树木的各项生长指标达到了相对稳定状态。
青冈栎的壮龄期生长方程可以使用高级生长函数模型进行建模。
常用的高级生长函数模型包括Gompertz模型和Logistic模型等,它们可以用来描述树木生长与年龄和其他环境因素之间的关系。
最后,我们研究青冈栎的衰老期生长方程。
衰老期是青冈栎的生长减缓期,树木的生长速度逐渐变慢,并且容易受到外界环境的影响。
衰老期生长方程可以用来描述青冈栎的生长速度随着时间的推移而逐渐减小的趋势。
常见的衰老期生长方程模型包括减少生长模型和段函数模型等。
基于年轮分析的桂林岩溶区青冈栎地上生物量研究潘复静;张中峰;黄玉清;莫凌【摘要】采用年轮分析法对岩溶区青冈栎样树年轮和生物量进行测定并对其群落生物量进行估算.研究结果显示,青冈栎平均树龄46 a,平均胸径20.52 cm,单位地上生物量为98.668 t·hm-2.随着植株的生长,胸径越大则生物量越大,两者形成明显的幂函数关系.d、e、f、g和h样树地上生物量为2.884、22.567、108.183、134.314和379.799 kg,生物量分配状况是主干>枝条>树叶,大部分的生物量分配在主干,生物量随着胸径的增大明显加大.%Tree-ring character and biomass of Cyclobalanopsis glauca were measured by method of tree-ring analysis and its aboveground biomass was analysed in karst region. The results showed that average age, average diameter and aboveground biomass of C. glauca in karst forest was 46 a, 20. 52 cm and 98. 668 t·hm-2, respectively. With increase of the diameter,the biomass was markedly increased. The aboveground biomass of sample tree d, e, f, g and h was 2. 884, 22. 567, 108.183, 134. 314 and 379. 799 kg, respectively. Most of the biomass was distributed in the trunk, and the distribution order was trunk>branches>leaves.【期刊名称】《广西植物》【年(卷),期】2012(032)004【总页数】5页(P464-467,482)【关键词】岩溶;青冈栎;年轮分析;年轮指数;生物量【作者】潘复静;张中峰;黄玉清;莫凌【作者单位】广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所,广西桂林541006;广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所,广西桂林541006;南京林业大学森林环境学院,南京210037;广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所,广西桂林541006;广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所,广西桂林541006【正文语种】中文【中图分类】Q949岩溶生态系统是一种环境容量小、抗干扰能力低的脆弱生态类型,一旦被破坏,生态系统极易退化(潘复静等,2011)。
裸露岩溶区在我国西南成片分布,生态环境差,生态系统受人为干扰严重,原生植被较少,只在陡峭的坡地及远离人为干扰的地方才分布有高大的乔木群落且为次生林群落。
青冈栎(Cyclobalanopsisglauca)是中亚热带常绿阔叶林的常见物种,是青冈类(属)中分布范围最广的种类,在次生林中呈优势种(苏宗明,1998)。
生长于裸露岩溶区的青冈栎,其面积指数高,具有较强的水分利用能力和光能利用效率(张中峰等,2008a,b;Huang等,2011)。
因此,选取青冈栎作为岩溶植物生物量研究的对象具有一定意义。
生物量是体现植物群落基本特征的指标,同时也是整个生态系统运行的物质和能量基础,因此,生物量的测定成为植物群落研究的重要指标。
由于岩溶区立地条件差,采伐工作困难,目前岩溶区植被生物量的研究不是特别多,主要集中在灌丛和次生林地上生物量方面,而且研究地域基本集中在贵州的岩溶区(鄢武先等,1991;朱守谦等,1995;戚剑飞等,2008),而广西桂林的岩溶区次生林的地上生物量的研究还较少。
生物量研究多采用皆伐法和标准木法,但皆伐法在岩溶区极易对环境造成不可恢复的破坏,因此本文将采用标准木法进行生物量的研究。
由于历史原因和人类活动,桂林岩溶区的原生植被很少,现存的植被以原生植被退化后形成的灌丛为主,而次生林主要残存于村落后山的风水林中。
本文以桂林大埠乡次生林为例,以群落学调查为基础,对群落中青冈栎建立了生物量回归模型,并应用这些模型研究了青冈栎种群地上生物量及其在不同构件的分配。
目的是在探索岩溶区植物种群生物量研究方法的同时,为揭示桂林岩溶区的次生林生态系统的结构与功能提供关于生物量的基础数据。
研究地点选择广西桂林市南郊大埠乡甘棠村,地理位置为110°18′~110°22′E,25°01′~25°03′N,属典型岩溶地貌。
该区域山体海拔150~210m(高差约60m),生长以青冈栎为优势种的次生林植被,树木茂密。
青冈栎主要分布在岩溶石山山体悬崖下的狭长地带,为群落优势种,伴随生长黄连木(Pistaciachinesis)、圆果化香(Platycaryalongipes)等,偶见小叶栾树(Koelreuteriaminor)、圆叶乌桕(Sapiumrotundifolium)和菜豆树(Radermachera sinica)等树种。
群落中下层种类较少,有粗糠柴(Mallotusphilippinensis)、石山巴豆(Crotoneuryphyllus)、斜叶榕(Ficustinctoria)以及青冈幼树等种类。
样地设在青冈栎群落内,调查面积700m2,样地内岩石裸露度约70%,土壤覆盖度为30%;土壤含水率在旱季约9%~11%,雨季为30%~35%。
2010年9 月,在该区域选取20m×35m的青冈栎群落样地进行每木调查,样地属于中龄林。
样地中乔木树种为12种,共39棵,所有树木的平均树高9.04m,平均胸径15.01cm,其中青冈栎18棵,占50%,青冈栎的平均树高11.83m,平均胸径20.52cm,为该群落的优势种。
根据标准地每木调查结果,把所有植株分三个胸径级别(分别为10~15、15~20、20~25cm),计算出各级别的胸径平均值作为3棵标准样树的参照标准。
为减少小径级的缺失对生物量回归方程的影响,额外增加了0~5 cm和5~10cm的样树。
在标准地外,根据标准木参照标准,取生长正常、无病虫害的青冈栎平均标准木。
0~5cm和5~10cm两个级别的样树只进行干、枝、叶的鲜干重的测量,0~5cm有4棵树,编号分别为a、b、c和d。
5~10cm有1棵树,编号为e。
10~15、15~20、20~25cm三个级别的样树各有1棵用于进行年轮测定,胸径从小到大分别编号为f、g和h。
采用实测法分别测量样树树高和胸径,每棵样树生长状况良好,无断梢弯曲等特征。
树干解析取样按1m为一个区分段截取圆盘,用钢锯截取底盘、胸径盘和梢头盘。
生物量取样采用“分层切割法”,利用解析木的区分段,分别实测干、枝、叶的鲜重,对各器官按混合取样法采集少量样品并带回试验室烘干(鄢武先等,1991)。
标准样树的基本信息见表1。
2.2.1 年轮指数It(Ring-widthindices)刨光青冈栎树木圆盘,利用WinDENDRO2006年轮分析仪依次测定各解析木树木圆盘的年轮宽度(精确到0.001mm)。
然后分析其龄阶为1a的不同年龄的胸径生长变化过程,模拟生长过程曲线。
本文利用WinDENDRO年轮分析系统测定年轮宽度采用何海(2005)的方法。
年轮指数即年轮生长实际宽度与该树种年生长期望值的比值。
其计算公式如下:式中,Wt为实际测量的年轮宽度;Yt为预计生长的年轮宽度。
根据青冈栎年轮生长序列特征探讨其年轮生长状况选用二回多项式回归方程进行模拟:式中:y代表年轮生长值,x代表树木的年龄,b代表系数。
2.2.2 生物量特征分别对主干、枝条和叶子所有生物量样品称得鲜重,然后取样在实验室65℃恒温下烘48h至恒重,测定出其各自含水率,换算成干重,推算其生物量。
采用SPSS统计软件进行有关参数的回归统计分析,采用One-way-ANOVA进行方差分析。
对青冈栎样树的生物量-胸径增长、胸径-树龄进行了回归分析,建立回归方程。
根据2009年实测得到的700m2样地内的青冈栎胸径值,计算当年每棵样树的树龄和总生物量。
利用年轮分析得到的数据(表1)进行生物量-胸径、树龄-胸径、生物量-树龄的回归统计分析。
青冈栎样树的生物量-胸径、树龄-胸径、生物量-树龄模拟结果均以乘幂方程达到最佳。
利用上述方程,计算得到700m2的青冈栎次生林中,青冈栎平均树龄46a,平均胸径20.52cm,单位地上生物量为98.668t·hm-2。
随着植株的生长,胸径越大则生物量越大,两者形成明显的幂函数关系(图1)。
表2结果表明,d、e、f、g和h样树地上生物量为2.884、22.567、108.183、134.314和379.799kg,生物量分配状况是主干>枝条>树叶,大部分的生物量分配在主干,生物量随着胸径的增大明显加大。
除了g样树之外,其余样树的主干均占60%左右,生物量分配状况比较接近。
而g样树树干生物量分配率达80.67%,其叶生物量及分配率均最低。
究其原因,可能与其所处的位置有关,其周围有几棵较大的青冈栎围绕,可能使其叶片数量下降,导致植株总体光合作用能力低,从而影响到整株生物量的积累。
而树木生物量积累与树龄、胸径以及光合作用能力有关。
青冈栎生物量与树龄和胸径之间呈现显著的幂指数关系(图1)。
年轮宽度和年轮指数随着胸径的增大而逐渐增大(表1)。
青冈栎能进行较强的光合作用,全年均可光合作用,此能力对生物量积累具有极大好处(Huang等,2011)。
虽然不同的个体表现出稍微差异的状况,但桂林岩溶区青冈栎生物量的积累规律较明显,其与树龄、胸径以及光合作用的关系紧密,当然与周围的环境也有很大关系。
本研究中,700m2的青冈栎单位地上生物量为98.668t·hm-2。
西双版纳热带岩溶季雨林的乔木层地上生物量297.750t·hm-2(戚剑飞等,2008),贵州岩溶地区的森林乔木层生物量在87.1~139.8 t·hm-2之间(朱守谦等,1995),而与本研究区最近广西黄冕林场天然次生阔叶林乔木层地上部分的生物量为62.65t·hm-2(张林等,2004)。
由此可见,在相似的地质环境背景下,本研究的青冈栎林地上生物量比热带地区岩溶森林的低,比同一气候带的亚热带贵州岩溶森林基本相同。
与相同气候带不同地质背景的森林相比较,其比亚热带非岩溶天然次生林的生物量大,这可能与林分的年龄和受干扰程度相关。