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    2019年, 第华北专辑期
    刊出日期:2019-09-30
      
    华北地区植物群落的分布格局及构建机制
    唐志尧 刘鸿雁
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2019.0248
    摘要 ( 148 )   PDF (248KB) ( 171 )   收藏
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    植物群落中蕴藏着丰富的野生植物种质资源, 也为其他生物提供天然饵料和栖息地。在人类文明进步的历史进程中, 植物群落提供了人类赖以生存的主要物质资源, 具有不可替代性。由于长期开发和过度利用, 尤其是最近几十年的高速经济增长, 我国的自然植物群落资源受到了严重破坏: 天然林急剧减少、草地退化、水域富营养化。植物群落的退化或消失是我国生态环境质量持续恶化、生物多样性严重丧失的最根本原因。华北地区植物群落丰富, 但长期以来受到人类活动的强烈影响。2011年7月, 国家科技部科技基础性工作专项启动了“华北自然植物群落资源综合清查”项目(2011FY110300)。该项目组织了10个科研院校单位, 对华北地区的自然植物群落开展全面的清查, 对重要的类型和重点区域开展了详细调查。
    华北区域环境梯度上阔叶林构建模式及分布成因(专辑论文)
    许金石 柴永福 刘晓 岳明 郭垚鑫 康慕谊 刘全儒 郑成洋 吉成均 闫明 张峰 高贤明 王仁卿 石福臣 张钦弟 王茂
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0183
    摘要 ( 219 )   PDF (546KB) ( 34 )   收藏
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    森林群落的构建即多样性维持机制是当今生态学研究的热点问题。然而,当前群落构建和群落多样性的研究多在间接梯度上进行,而在水、热等影响物种在区域内定植的关键且直接的环境梯度上研究群落构建和多样性模式则鲜有报道。结合环境因子,基于物种组成和谱系方法探讨不同群落的分布成因,有助于解释群落构建过程中的关键问题。本研究基于华北森林群落调查数据和环境数据,涉及7个省市区的29个壳斗科、桦木科为优势种的群落,探讨了直接环境梯度上的群落构建和多样性模式,同时用典范对应分析(CCA)研究了不同群落分布的环境解释。结果发现,相似的群落具有相似的生境偏好,相似的生境条件会形成物种组成相同或相似的群落。环境热量主导了本区域的谱系关系,在年均温较低的地区,群落构建主要表现出生境过滤的模式。此外,随着年均降水量的增加,生境过滤作用逐渐增加。在温度梯度上,谱系多样性表现出钟形模式,而降水量的增加能导致谱系多样性的增加。本研究可为温带森林的保护与恢复提供理论依据。
    华北地区落叶松林的分布、群落结构和物种多样性(专辑论文)
    方文静 蔡琼 朱江玲 吉成均 岳明 郭卫华 张峰 高贤明 唐志尧 方精云
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0244
    摘要 ( 397 )   PDF (7204KB) ( 58 )   收藏
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    华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林、日本落叶松(L. kaempferi)林及太白红杉(L. chinensis)林是华北地区常见的三种落叶松林类型, 其中日本落叶松林为人工林, 华北落叶松林既有天然分布又有人工种植, 太白红杉林则主要是天然林。该研究基于野外调查数据, 对这三种落叶松林的分布、物种组成、群落结构、物种多样性及其与环境间的关系进行了分析。研究发现, 三种落叶松林的分布受年平均气温的影响较大, 随着年平均气温的增加, 落叶松林的天然分布减少而人工种植的分布增加。三种森林中落叶松的林分径级及树高均为右偏分布, 说明三种落叶松林均处于相对稳定的演替阶段。三种落叶松林均拥有较高的物种丰富度且差异显著, 其中太白红杉林的物种丰富度最大(39.3 ± 17.9), 而华北落叶松林的物种丰富度最小(人工林27.2 ± 17.7,天然林27.5 ± 13.8)。除最大树高与经度的关系不显著以外, 落叶松林的最大胸径和最大树高及物种丰富度均随经纬度的增加而显著降低, 随着年降水量的增加而显著增加。此外, 年平均气温对落叶松林的总物种丰富度影响不大, 但是对其群落结构影响显著。随着年平均气温的升高, 落叶松林的最大胸径显著降低而最大树高却显著增加。天然落叶松林和人工落叶松林物种多样性的地理分布格局及与气候因子间的关系与落叶松林总体的基本一致, 但群落结构的格局不尽相同: 随着经纬度的增加, 落叶松人工林的最大树高增加而天然林的最大树高减小; 落叶松天然林的最大胸径和最大树高分别随年平均气温的升高和年降水量的增加而减小, 而落叶松人工林的最大胸径和最大树高分别随年平均气温的升高和年降水量的增加而增大。
    华北地区胡桃楸林分布格局及群落构建机制分析(专辑论文)
    唐丽丽 张梅 赵香林 康慕谊 刘鸿雁 高贤明 杨彤 郑璞帆 石福臣
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0161
    摘要 ( 305 )   PDF (1077KB) ( 37 )   收藏
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    分布格局和群落构建机制对探究植物群落结构、物种多样性的形成与发展至关重要。本文以华北地区的胡桃楸林为对象,基于“华北地区自然植物群落资源综合考察项目”中调查的84个胡桃楸植物样方,通过径级分析、亲缘关系指数计算、典范对应分析(canonical correspondence analusis, CCA)、高斯核密度估计等手段,探究了华北地区胡桃楸的分布格局及群落物种共存过程。结果表明,华北地区胡桃楸主要集中于12个空间上的聚集点,其中以天津(燕山)最多,河北(小五台山)次之,山西(太行山)第三,其次是北京(灵山)、陕西(秦岭)和河南(豫西山地(伏牛山))。华北地区胡桃楸胸径都比较小,在1.01cm—17.13cm之间,天津地区的胡桃楸胸径多样性最高,且胸径最大的胡桃楸也分布在天津。海拔、坡度、坡位及人为干扰对华北地区胡桃楸的分布均有影响,但也存在着其他因素影响。华北地区胡桃楸林的群落构建机制在各地有所不同,河北、陕西、天津地区胡桃楸群落构建过程以负密度制约作用主导,而北京、山西胡桃楸群落构建过程以环境选择作用主导。另外,高斯核密度估计、散点法和平均值±标准差三个表达方式对亲缘关系指数的反映各有优缺点,可视具体情况择优选择。
    山西关帝山森林群落物种、谱系和功能多样性海拔格局(专辑论文)
    秦浩 张殷波 董刚 张峰
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0088
    摘要 ( 361 )   PDF (2212KB) ( 84 )   收藏
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    探索和揭示生物多样性的空间格局和维持机制是生态学和生物地理学研究的热点内容之一。以往多样性海拔格局的研究主要集中于物种多样性水平,而综合物种、系统进化和功能属性等方面的多样性海拔格局研究较少。本文以关帝山森林群落为研究对象,综合物种、谱系和功能α和β多样性指数,旨在初步探讨关帝山森林群落多样性海拔格局及其维持机制。研究结果表明:随着海拔的升高(1 409 m-2 150 m),关帝山森林群落物种丰富度指数(S)、谱系多样性指数(PD)和功能丰富度指数(FRic)整体上表现出上升的趋势,特别是海拔1 800 m以上区域。随着海拔的升高,β多样性(βtotal)和更替(βrepl)上升趋势明显,而丰富度差异(βrich)则逐渐下降。不同生活型植物的物种、谱系和功能多样性海拔格局差异较大。随着海拔的升高,草本植物S和物种多样性指数(H’)上升趋势高于木本植物。影响草本植物S分布的主要因素是地形因子,而影响木本植物S分布的主要因素是历史过程。随着海拔的升高,木本植物βtotal上升趋势要比草本植物明显。随着海拔的升高,木本植物βrepl和βrich分别表现出单峰格局和“U”型格局,而草本植物βrepl和βrich则分别表现出单调递增和单调递减的格局。随着环境差异和地理距离的增加,群落间物种、谱系和功能β多样性增加显著(P < 0.001)。环境差异(环境过滤)对木本植物的β多样性具有相对较强的作用;而环境差异(环境过滤)和地理距离(扩散限制)共同作用于草本植物的β多样性。
    中国北方5种栎属植物多度分布及其对未来气候变化的响应(专辑论文)
    张雪皎 高贤明 吉成均 康慕谊 王仁卿 岳明 张峰 唐志尧
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0249
    摘要 ( 273 )   PDF (11571KB) ( 30 )   收藏
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    植物分布与气候之间的关系是预估未来气候变化对生态系统影响的实现基础。以往的物种分布模型通常以物种的分布区或者分布点的物种存在数据来作为物种分布的响应变量。相较于物种存在数据,多度反映了一个物种占用资源并把资源分配给个体的能力,更能衡量物种对区域生态系统影响。本文通过野外调查获取了华北及周边地区1045个样方的栎树多度,利用广义线性模型、广义加性模型和随机森林模型对5种栎属植物进行多度拟合,以模拟树种多度的地理分布并模拟了未来2个不同时期的潜在分布。结果表明:随机森林模型的结果都要优于广义线性模型和广义加性模型;5个物种在未来两个时期中RCP8.5情景下多度变化幅度都要大于RCP2.6情景下的变化。在未来预测中,麻栎、槲栎、锐齿槲栎和辽东栎的多度有超过一半面积的区域处于减少状态,其中内蒙古自治区东北部和黑龙江省北部地区是5种栎属植物多度集中减小的地区。未来气候变化下,要加强对这几个区域的监测与物种保护。
    模拟氮沉降对北京东灵山辽东栎林树木生长的影响(专辑论文)
    邹安龙 李修平 倪晓凤 吉成均
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0232
    摘要 ( 296 )   PDF (747KB) ( 42 )   收藏
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    传统的元素限制模型认为,氮素是温带森林树木生长的限制元素,不过该结论更多是从地上生物量以及群落水平角度进行阐述,忽视了群落中不同物种以及不同径级树木对外源元素的影响,因此有必要从物种和径级层面入手,对其进行进一步探究和完善。辽东栎林是我国温带常见的落叶阔叶植被,其在我国黄河流域以北以及辽东半岛分布广泛。本研究以北京东灵山辽东栎林为研究对象,通过设置对照CK(0 kg N·ha-1 yr-1),N50(50 kg N·ha-1 yr-1)和N100(100 kg N·ha-1 yr-1)三种氮添加实验,模拟氮沉降对群落水平、物种水平以及不同径级树木生长的影响。7年氮添加结果显示:物种水平上,氮添加明显促进了优势树种辽东栎(Quercus wutaishansea Mary)的树木生长;群落水平上,树木生长随氮浓度增加有不断上升趋势,但统计学差异不显著;将辽东栎树种以及群落植物分径级发现,氮添加显著抑制了辽东栎以及群落植物小径级(3~10cm)树木生长,中(10~20cm)、大径级(>20cm)树木生长随氮沉降水平增加呈上升趋势,但统计学差异不显著。本研究表明,氮素是辽东栎树种以及温带森林树木生长的限制元素;分径级情况下,辽东栎树种和群落植物对氮添加响应一致,氮添加抑制了小径级树木生长,中、大径级树木生长对氮添加响应不明显。
    华北地区主要灌丛群落物种组成及系统发育结构特征(专辑论文)
    柴永福 许金石 刘晓 王茂 陈煜 岳明
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0173
    摘要 ( 286 )   PDF (509KB) ( 51 )   收藏
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    摘 要 灌丛在中国北方广泛分布, 研究其物种组成特征及构建机制对植被恢复有重要意义。群落系统发育结构能有效反映群落组成的生态过程, 对揭示群落构建机制具有重要作用。该研究利用《华北地区自然植物群落资源综合考察数据库》的灌丛数据, 分析了中国华北地区主要灌丛群落的分布情况, 物种组成及其系统发育结构特征。同时, 结合Worldclim数据库中的气候因子利用逐步回归和一般线性模型分析了气温和降水对灌丛不同垂直结构层物种系统发育结构特征的影响。经统计, 共调查木本植物75科207属570种; 草本植物99科491属1221种。按植被型和群系类型分类后, 共有5种植被型, 195个群系, 其中分布最多的群系类型为虎榛子(Ostryopsis davidiana)灌丛、荆条(Vitex negundo var. heterophylla)灌丛、荆条+酸枣(Ziziphus jujuba)灌丛和沙棘(Hippophae rhamnoides)灌丛。整体上, 草本层的物种丰富度高于灌木层。草本层的系统发育结构表现为发散模式, 而灌木层的系统发育结构表现为聚集模式, 且不同植被型灌丛的系统发育结构不同。气候因子的变化对灌木层和草本层系统发育结构都表现出了明显的影响, 但对灌木层的影响要强于对草本层的影响, 且气候因子和植被型、群系类型都有明显的交互作用。分析结果表明, 区域尺度上气温和降水的变化会影响灌丛群落不同结构层的系统发育结构特征, 且对不同的植被型和群系类型的影响不同。
    内蒙古西鄂尔多斯地区半日花荒漠群落特征及其分类(专辑论文)
    李紫晶 莎娜 史亚博 佟旭泽 董雷 张小青 孙蔷 梁存柱
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0215
    摘要 ( 269 )   PDF (3567KB) ( 28 )   收藏
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    半日花(Helianthemum songaricum Schrenk)为亚洲中部特有种和古地中海残遗植物,其群落为内蒙古西鄂尔多斯地区的特有荒漠群落。该文以2016–2017年野外调查数据为基础,结合相关文献资料,对半日花荒漠的分布、群落特征及其分类进行了总结。结果表明:(1)半日花荒漠集中分布于黄河以东内蒙古西鄂尔多斯的阿尔巴斯山麓南北部、千里沟;少量分布于黄河以西贺兰山北端内蒙古乌海市与阿拉善盟交界处及贺兰山最南端的内蒙古阿拉善盟与宁夏交界处明长城沿线的石质残丘。(2)根据样地调查,半日花荒漠记录到种子植物58种,隶属于17科39属,其中灌木、半灌木18种,多年生草本27种,一年生草本植物13种;水分生态类型中强旱生植物(15种)和旱生植物(29种)占绝对优势;区系地理成分以中亚东部成分为主,其次为古地中海成分和戈壁成分。(3)根据生活型和优势度,半日花荒漠群落可分为半日花-草本荒漠、半日花-灌木-草本荒漠、半日花-半灌木荒漠3个群丛组,进一步分为10个群丛。
    山东省滨海湿地柽柳种群的空间分布格局及其关联性(专辑论文)
    吴盼 彭希强 杨树仁 高亚男 白丰桦 衣世杰 郭卫华
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0186
    摘要 ( 292 )   PDF (926KB) ( 39 )   收藏
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    柽柳(Tamarix chinensis)是暖温带滨海盐碱湿地的先锋灌木物种, 在滨海湿地植物群落演替和防止沿海地区海水入侵中发挥着重要的作用。研究柽柳种群的空间分布格局和不同径级柽柳个体之间的空间关联性, 揭示种群发展特性, 可以为盐碱地柽柳种群的保护提供指导, 并为滨海湿地生态系统的演替和生态管理提供依据。该研究在昌邑国家海洋生态特别保护区核心区内沿平行海岸线方向设置两条间隔800 m左右的样带, 每条样带上各设置3个50 m × 50 m的样地, 样地间距600 m, 共设置6块样地进行每木调查, 利用Origin绘制柽柳种群空间位置分布图, 并将调查的柽柳按照其基径大小分为3个不同径级: 径级I (基径≤ 4 cm)、径级II (4 <基径≤ 8 cm)、径级III (基径> 8 cm)。利用Programita软件对柽柳种群的分布格局以及不同径级间的空间关联性进行分析。结果显示: (1) 6块样地共调查柽柳个体374株, 其中样地1调查14株, 样地2调查20株, 样地3调查36株, 样地4调查45株, 样地5调查221株, 样地6调查38株; (2)不同样地间柽柳植株密度差别较大, 说明柽柳在区域尺度上的分布并不均匀; (3)柽柳种群在小尺度(小于5 m)上表现为聚集分布, 在大尺度(大于15 m)上表现为随机分布, 总体表现为随空间尺度的增大柽柳种群呈现由聚集分布过渡到随机分布的趋势; (4) 3个径级两两之间在小尺度上表现为正关联, 在大尺度上表现为无关联性, 但在15 m尺度上径级II与径级III因为竞争而呈空间负相关关系。
    华北地区荆条灌丛分布格局及物种多样性空间分异规律研究(专辑论文)
    唐丽丽 杨彤 刘鸿雁 康慕谊 王仁卿 张峰 高贤明 岳明 张梅 郑璞帆 石福臣
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0162
    摘要 ( 248 )   PDF (1320KB) ( 39 )   收藏
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    生境空间异质性是植物物种多样性分异的重要因素之一。本文基于“华北地区自然植物群落资源综合考察项目”中调查的370个荆条(Vitex negundo var. heterophylla)灌丛样方,结合物种多样性指数、多元回归树(MRT)、多元线性回归、ArcGIS等技术手段,在水平和垂直两个方向上,对华北地区荆条灌丛的分布格局和物种多样性空间分异规律进行探究。结果表明,水平格局上荆条灌丛经、纬度均跨越10°以上,主要集中在京津冀的燕山—灵山区域(YL)、山西的吕梁—太行区域(LT)、山东的沂蒙山区(YM)、河南的伏牛山区域(FN),并在陕西子午山、华山等地(ZH)有零星分布。荆条灌丛的垂直分布范围从70m到1497m,不同水平格局下的荆条灌丛有不同的垂直分布格局。荆条灌丛中草本层的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和均匀度指数均高于灌木层,物种多样性指数受纬度影响最为显著(P<0.001),海拔次之(P<0.01)。荆条灌丛的灌木层物种多样性随着纬度的升高而升高(YL地区除外),也随着海拔的升高而升高(LT地区除外);草本层物种多样性并没有表现出一定的纬度梯度规律,但有随着海拔升高而降低的趋势,尤其是在YM、FN、ZH地区。华北地区荆条灌丛发育程度较低,物种多样性空间分异可能是环境因子和群落发育综合影响的结果。
    黄土高原腹地人工林下草本层群落构建机制研究(专辑论文)
    施晶晶 赵鸣飞 王宇航 薛峰 康慕谊
    植物生态学报. 2019, 43(华北专辑):  0-0.  doi:10.17521/cjpe.2018.0153
    摘要 ( 259 )   PDF (1292KB) ( 62 )   收藏
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    【目的】群落构建机制是生态学研究的核心论题之一。生态位理论和中性理论是阐明群落构建的两种主要理论,但两理论分别强调的环境筛滤和扩散限制对群落构建的影响尚存争议。【方法】本研究以黄土高原人工林下草本层群落为研究对象,将群落物种组成数据与地理空间、气候、地形以及生物因子相结合,运用随机森林模型(RF)和基于距离矩阵的多元回归方法(MRM),探究了各个因子的重要性,并通过邻体主坐标矩阵(PCNM)和基于距离的冗余分析(db-RDA)分别筛选显著的空间结构和环境因子,最后结合筛选出的PCNM特征值和环境变量进行变差分解。【主要结果】(1)林下草本层群落组成相似性随地理距离和生境差异的增加而减小;(2)地理距离与生境差异共同解释了群落组成相似性变化的47.8%。其中,空间因子和环境因子的独立解释率分别为14.1%和9.8%,两者的联合解释率为23.9%;(3)地理距离和年平均降水是引起研究区内物种组成变化的关键因子,且地理距离的重要性大于年平均降水。在黄土高原地区,扩散限制与环境筛滤共同主导了人工林下草本层群落的构建过程。

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