２６卷第２期１５４—１６０页 ２００８年３月 山地学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＭＯＵＮＴＡＩＮ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖｏ１．２６，Ｎｏ．２ ｐｐ１５４—１６０ Ｍａｒ．，２００８
文章编号：１００８—２７８６一（２００８）２—１５４～０７
准噶尔盆地南缘柽柳属植物种群
及群落分布格局的分形特征
苏里坦 ，宋郁东 ，巴哈提古丽
（１．中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆乌鲁木齐８３００１１；
２．新疆林业科学院造林治沙所，新疆乌鲁木齐８３Ｏ００２）
摘要：应用分形理论中的计盒维数，分别研究了准噶尔盆地南缘天然生长的柽柳属植物种群及群落的分布格
局。结果表明，准噶尔盆地南缘不同类型柽柳种群与所有柽柳属植物种群构成的群落的分布格局，均具有明显的
分形特征。以该研究区植物群落主要优势种多枝柽柳、刚毛柽柳、长穗柽柳和所有柽柳属植物群落为研究对象，分
析了其计盒维数，它们的计盒维数分别为１．１９６、０．８５０、０．９５３和１．８２１；其值域为０＜Ｄ＜２。由此可见，在一定范围
内分维值越大则其柽柳覆被愈复杂、愈不规则。除了所有柽柳属植物群落之外，其他任何柽柳种群的空间分布格
局具有较低的计盒维数（均＜１．２），表明了在干旱区荒漠带单类种群的空间占据能力较低，这与其所处极端环境有
关。通过计盒维数分析，发现于旱区柽柳群落空间分布格局均具有统计自相似性，在不同的尺度范围内具有不同
的空间分布格局。计盒维数定量地反映了准噶尔盆地南缘柽柳属植物种群及群落占据生态空间的能力，柽柳属植
物种群及由这些种群所构成群落的空间占据能力依次为：柽柳群落（１．８２１）＞多枝柽柳种群（１．１９６）＞长穗柽柳种
群（０．９５３）＞刚毛柽柳种群（０．８５０）。
关键词：柽柳属植物；种群；群落；分布格局；计盒维数；自相似性
中图分类号：Ｑ１５１．３ 文献标识码：Ａ
分形就是指由各个部分组成的形态，每个部分
以某种方式与整体相似，它具有自相似性和标度不
植物群落生态学研究植物群落的结构和功能
植物群落是由多种不同物种的植物在一定空间范围内形成的一个相互作用的生态系统。植物群落生态学研究的是植物群落的结构和功能，即研究植物群落中不同物种的组成及其相互关系的模式，以及这些关系在生态系统中的功能和影响。
一、植物群落的结构
植物群落的结构包括植物群落的物种组成、物种多样性和植物个体的空间格局等要素。物种组成是指植物群落中存在的植物物种的种类和数量。通过对植物群落的物种组成进行调查和统计，可以了解到该群落中有哪些植物物种以及它们的种群密度、分布范围等信息。物种多样性是指植物群落中拥有的不同物种的丰富程度。物种多样性可以用物种的丰富度、均匀度和多样性指数等指标进行度量。植物个体的空间格局是指植物个体在植物群落中的分布方式和排列规律。常见的空间格局包括聚集分布、随机分布和离散分布等。
植物群落的结构往往受到环境因素的影响，例如土壤条件、光照强度、水分和温度等因素。这些环境因素会对植物物种在群落中的分布和生长产生影响，从而影响到植物群落的结构。
二、植物群落的功能
植物群落的功能主要包括生态过程和生态系统服务功能。生态过程是指在植物群落中发生的各种生物和生态学过程，例如光合作用、能量流动、物质循环、土壤形成和水源涵养等。这些生态过程是维持生态系统稳定和平衡的重要基础。
生态系统服务功能是指植物群落为人类社会提供的各种直接或间接的利益和服务。例如，植物群落可以净化空气和水源，稳固土壤，调节气候，提供食物和药物资源，提供生态旅游和休闲等。植物群落的功能对于维持生态系统的健康和可持续发展至关重要。
植物群落的结构和功能相互关联，彼此影响。植物群落的结构特征，如物种组成和多样性水平，可以反映其功能水平和生态过程的强弱程度。有机体与环境间的相互作用主要通过群落中的植物来实现，植物之间的相互作用对群落结构和功能的维持和调控起着重要作用。
总结起来，在植物群落生态学研究中，我们通过分析植物群落的结构和功能，可以了解和揭示植物群落的运行机制和生态功能的关键要素。这有助于我们更好地理解生态系统中植物群落的组成和相互关系，以及它们对于环境变化的响应和适应性。植物群落生态学的研究对于生态保护和恢复、自然资源管理以及人类社会的可持续发展具有重要意义。
第３６卷第９期 ２００８年９月 东北林业大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＯＲＴＨＥＡＳＴ ＦＯＲＥＳＴＲＹ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖ０１．３６ Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２００８ 内蒙古磴口县沙化地区主要草本植物空间分布格局及抽样技术 ） 舒 扬 刘兆刚 （东北林业大学，哈尔滨，１５００４０） 杨素芝 （赤峰市林业科学研究所） 摘要以内蒙古磴口县境内的主要草本种群为研究对象，用５种聚集度指标调查沙化地区优势种群在不同样 地中的空间分布格局。结果表明：芦苇（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓ ａｕｓｔｒａｌｉａ）、蓼子朴（Ｉｎｕｌａ ｓａｌｓｏｌｏｉｄｅｓ）和猪毛菜（Ｓａｌｓｏｌａ ｃｏｌｌｉｎａ）种群 是以聚集分布为主，聚集分布主要是由外界因素与物种本身特性共同引起的；猪毛菜在部分低密度样地呈现随机分布和 均匀分布。１ｗａｏ的Ｍ 一 回归模型和Ｔａｙｌｏｒ指数公式进一步测定表明，芦苇、蓼子朴和猪毛菜种群个体间相互排斥，且 聚集强度都具有密度依赖性。抽样技术结果证明：密度越大，芦苇和猪毛菜的理论抽样数就越小；蓼子朴则相反。 关键词草本植物；空间分布格局；抽样技术；沙地 分类号ｓ７１８．５４；Ｑ９４８．１ Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ ａｎｄ Ｓａｍｐｌｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｍａｉｎ Ｈｅｒｂａｃｅｏｕｓ Ｐｌａｎｔｓ ｉｎ Ｄｅｓｅｒｔ Ｌａｎｄ ｏｆ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏ－ Ｈａ／Ｓｈｕ Ｙａｎｇ，Ｌｉｕ Ｚｈａｏｇａｎｇ（Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００４０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）；Ｙａｎｇ Ｓｕｚｈｉ（Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｒｅ・ ｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｉｆｅｎｇ Ｃｉｔｙ）／／Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．一２００８，３６（９）．一４２—４７ Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｈｅｒｂａｃｅｏｕｓ ｐｌａｎｔｓ ｏｎ ｄｉｆｉｅｒｅｎｔ ｄｅｓｅ￣ ｐｌｏｔｓ ｉｎ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｆｉｖｅ ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ．Ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓ ａｕｓｔｒａｌｉａ．１ｎｕｌａ ｓａｌｓｏｌｏｉｄｅｓ ａｎｄ Ｓａｌｓｏｌａ ｃｏＵｉｎａ ａｒｅ ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｔｓｅｌｆ．Ｓ．ｃｏｌｌｉｎａ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ｒａｎｄｏｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｒ ｅｖｅｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｐｌｏｔｓ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｄｅｎｓｉ． ｔｙ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ １ｗａｏ Ｍ 一 ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｔａｙｌｏｒ Ｓ ｐｏｗｅｒ ｌａｗ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ ｉｎ ｅａｃｈ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐ．ａｔｔｓｔ— ｍｆ ．Ｌ ｓａｌｓｏｌｏｉｄｅｓ ａｎｄ Ｓ．ｃｏｌｌｉｎａ ｅｘｃｌｕｄｅ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｇｇｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｄｅｐｅｎｄｓ ｏｎ ｐｌａｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ．Ｓａｍｐｌｉｎｇ ｒｅ． ｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｄｅｎｓｉｔｙ。ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｐ．ａｕｓｔｒａｌｉｓ ａｎｄ Ｓ．ｃｏｌｌｉｎａ， ｗｈｉｌｅ Ｌ ｓａｌｓｏｌｏｉｄｅｓ ｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｐｏｓｉｔｅ ｓｉｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｈｅｒｂａｃｅｏｕｓ ｐｌａｎｔｓ：Ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ；Ｓａｍｐｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；Ｄｅｓｅ￣ｌａｎｄ 我国是世界上沙化面积最大、分布较广、风沙灾害影响最 为严重的国家之一，其中尤以内蒙古自治区最为严重。目前， 不仅防沙治沙已列为西部大开发的重要工作之一，而且，研究 沙化地区植物种群，也成为森林经营和生态恢复的主要课题。 种群分布格局是种群在水平空间上的配置状况，是由种群特 征、种群关系和环境条件的综合影响所决定的…。种群的结 构在很大程度上反映了种群与环境间的相互关系，以及它们 在群落中的作用和地位，优势种群的生态生物学特征及发生、 发展的动态对群落的外貌、结构、演替方向都有至关重要的影 响 －３ Ｊ。研究证实，草本植物不仅能防治水土流失，还能改善 土壤结构和提高土壤肥力以及净化土壤，而且作为保水和改 良土壤的先锋植物，具有在乔木、灌木无法适应的气候条件下 生存的能力，并且投资少、见效快，能产生明显的生态效益，同 时可增加社会效益和经济效益 Ｊ。笔者以内蒙古磴口县境 内的主要草本种群芦苇（Ｐｈｒａｇｍｉｔｅｓ ａｕｓｔｒａｌｉａ）、蓼子朴（Ｉｎｕｌａ ｓａｌｓｏｌｏｉｄｅｓ）和猪毛菜（Ｓａｌｓｏｌａ ｃｏｌｌｉｎａ）为研究对象，探讨该地区 主要草本植物种群在群落中的空间分布格局和理论抽样数，为 揭示种群的空间结构及其分布特点、评价群落生产力、预测群 落发展趋势提供理论依据，并为该区沙化治理提供现实依据。 １研究方法 １．１研究区自然概况 研究区位于内蒙古磴口县境内，属非林区。地理坐标东 １）国家自然科学基金国际合作项目（３０５１０１０３１９５）；国家社会公 益研究专项资金项目（２００５ＤＩＢ５Ｊ１４２）。 第一作者简介：舒扬，女，１９８１年８月生，东北林业大学林学院， 硕士研究生。 收稿日期：２００７年１Ｏ月８日。 责任编辑：张建华。 经１０６。５５ ５７ 一１０６。５６ ３９”；北纬４０。１５ ２４”～４０。１５ ５７，。海拔 １ ０４５ ｍ，属中温带大陆性季风气候，气候干燥、雨量稀少、年 平均降水量１４２．７ ｍｍ，年蒸发量２ ３７７．１ ｍｍ，干燥度＞４．０， 年平均湿润系数０．０９４（＜０．１３），套区和西北部中低山丘陵 属干旱区，沙区则属于极干旱地区。土壤区系属漠钙土带，土 壤主要类型为粉沙粘土和风沙土。草本种群有芦苇、蓼子朴、 猪毛菜、沙鞭（Ｐｓａｍｍｏｃｈｌｏａ ｖｉｌｌｏｓａ）、雾冰藜（Ｂａｓｓｉａ如印 一 ）、沙米（Ａｇｒｉｏｐｈｙｌｌｕｍ ｓｑｕａｒｒｏｓｕｍ）、苦苣菜（Ｓｏｎｃｈｕｓ ｏｌｅｒａ— ｅｅｕｓ）等，但以芦苇、蓼子朴、猪毛菜为主。 １．２样地设置 根据项目区的生态系统结构、功能及其环境特点，在研究区 选择具有典型代表性质的植被类型进行分析。样地设置为方形， 面积为１０００ｍｘ１ ０００ｍ，其间设置１００块大样地，面积为１００ｍ× １（３０ｍ，行编号依次为１，２，…，９，Ａ，列编号依次为Ａ，Ｂ，ｃ，…，Ｊ。 将每个１００ ｍ ｘ １００ ｍ大样地划分为１００个１０ ｍ×１０ ｍ 的样地，再将每个１０ ｍ ｘ １０ ｍ的样地划分为４个５ ｍ×５ ｍ的 小样方，共计４００００个５ ｍ×５ ｍ的小样方。 调查每个样地内的地理坐标（记录ＧＰＳ读数）、样地号、 设置者、设置日期等内容。将芦苇、蓼子朴、猪毛菜的株树按 顺序记录在小方格纸上。按照１００ ｍ ｘ １００ ｍ、５ ｍ×５ ｍ样地 标准进行基本统计，统计结果见表１。 表１
种面积曲线需要很好的函数拟合：关于曲线的形式进行了许多数学的探讨，对于曲线的上
部为直线或S 形不能确定，多数人认为是接近直线的，从而可以从线的坡度上大体指示种的数目的变化
研究种面积曲线的三种方法：
（1 ）随机设置的大小不一的样方； 最佳
（2 ）同一地段逐渐扩大面积的样方; 大样方中套小样方，使得偶然在小样方出现的物种得
以累加 （3 ）将一定数目的随机设置的小样方的结果相加。第三种方法不仅有此缺点，还有
忽视集群分布的缺点，因小样方数目多，就使集群分布种也能出现
分布格局对于种面积曲线有一定影响
群落最小面积与种面积曲线密切相关：
一般认为种面积曲线趋于平缓时的面积为群落最小面积
恒有种数目不变的面积为群落最小面积
分布格局与最小面积关系复杂
群落最小面积确定：60页 中面积曲线：巢式样方法、逐步扩大样方面积法、序贯地增加等面积样方法
重要值面积曲线（数量生态学）21综合数量指标。乔木的重要值1 Vtr=N对密度+相对优势
度+相对高度 多样性指数- 取样数曲线的方法;多样性指数：香农熵，辛普森熵（草地植物群落）
群落系数 -面积曲线 无样地法以点数曲线
种面积曲线二阶导数为0《黄土高原》，设定含有该区域种类80%左右的物种的区域面积
模型： 阿伦尼乌斯模型，逻辑斯蒂模型等7种
对模型的拟合和检验
模型的选择：种面积曲线的尺度依赖性 多样性具有下面三种涵义 1 种的丰富度（species richness ）或多度(abundance)
2 种的均匀度（species evenness ）或平衡性（equitability ）
3 种的总多样性（total diversity ）
分布格局（《植物种群空间分布格局》）
随机分布、均匀分布、集群分布
随机分布：泊松分布，纽曼分布（核心团随机分布） 集群分布：负二项分布（异质性），二项分布（均质环境）
分布型检验：卡方分布（拟合优度检验）
检验方法：格局强度分析
