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蒙古栎−糠椴天然混交林空间格局研究

李艳丽 杨华 邓华锋

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蒙古栎−糠椴天然混交林空间格局研究

    作者简介: 李艳丽。主要研究方向:3S在林业上的应用。Email:yanlili_bjfu@163.com 地址:100039 北京市海淀区复兴路34号院25号楼3层.
    通讯作者: 杨华, yanghua8747@163.Com
  • 中图分类号: S758.5

Spatial distribution patterns of Quercus mongolica and Tilia mandshurica natural mixed forests

    Corresponding author: Yang Hua, yanghua8747@163.Com ;
  • CLC number: S758.5

  • 摘要: 目的 天然林的可持续经营是我国乃至世界林业研究的重点。本文以北京市怀柔区渤海镇三岔村蒙古栎−糠椴天然混交林为研究对象,以探究该地区蒙古栎和糠椴天然混交林的空间分布格局及其关联性为目的,为天然林的保护、管理以及抚育间伐等提供科学依据和理论参考。方法 根据北京市怀柔区渤海镇三岔村蒙古栎−糠椴天然混交林1 hm2样地数据,采用单变量O-ring函数分析方法研究蒙古栎和糠椴的空间分布格局,采用双变量O-ring函数分析方法研究蒙古栎和糠椴的空间关联性,并统计分析其径级结构。结果 (1)蒙古栎和糠椴的径级结构均呈倒J型分布。(2)林分整体水平、蒙古栎以及糠椴在小尺度上均呈聚集分布;随着尺度增加,聚集强度减弱,逐渐趋于随机分布。(3)蒙古栎与糠椴在小树和中树阶段小尺度上主要表现为聚集分布;随着树木的生长发育,聚集强度减弱,到大树阶段主要表现为随机分布。(4)蒙古栎和糠椴种间空间关联性主要表现为小尺度上负相关为主,随着尺度增加,逐渐趋于不相关。(5)蒙古栎不同生长阶段之间种内关联性主要表现为小尺度负相关为主,其他尺度不相关。(6)糠椴不同生长阶段之间种内关联性主要表现为小尺度正相关为主,大尺度不相关。结论 该地区蒙古栎和糠椴天然混交林林分结构比较稳定,属于增长型种群;从天然林可持续性经营角度出发,可以进行适当的人为干扰,采用抚育间伐,使林分结构更加合理稳定。
  • 图 1  北京怀柔蒙古栎和糠椴径级结构分布图

    Figure 1.  DBH class distributions of Quercus mongolica and Tilia mandshurica in Beijing Huairou Region

    图 2  北京怀柔蒙古栎和糠椴空间分布点

    Figure 2.  Spatial distribution patterns of Quercus mongolica and Tilia mandshurica in Beijing Huairou Region

    图 3  北京怀柔蒙古栎和糠椴空间点格局分析

    Figure 3.  Point pattern analysis of Quercus mongolica and Tilia mandshurica in Beijing Huairou Region

    图 4  北京怀柔蒙古栎和糠椴种间关联性

    Figure 4.  Spatial associations of Quercus mongolica and Tilia mandshurica in Beijing Huairou Region

  • [1] 张文辉, 王延平, 康永祥, 等. 太白山太白红杉种群空间分布格局研究[J]. 应用生态学报, 2005, 16(2):207−212 doi: 10.3321/j.issn:1001-9332.2005.02.003Zhang W H, Wang Y P, Kang Y X, et al. Spatial distribution pattern of Larix chiensis population in Taibai Mt[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2005, 16(2): 207−212 doi: 10.3321/j.issn:1001-9332.2005.02.003
    [2] 闫海冰, 韩有志, 杨秀清, 等. 华北山地典型天然次生林群落的树种空间分布格局及其关联性[J]. 生态学报, 2010, 30(9):2311−2321Yan H B, Han Y Z, Yang X Q, et al. Spatial distribution patterns and assosiations of tree species in typical natural secondary mountain forest communities of Northern China[J]. Acta Ecologica Sinica, 2010, 30(9): 2311−2321
    [3] 杨云方, 丁晖, 徐海根, 等. 武夷山典型常绿阔叶林4个主要植物种群点格局分析[J]. 生态与农村环境学报, 2013, 29(2):184−190 doi: 10.3969/j.issn.1673-4831.2013.02.008Yang Y F, Ding H, Xu H G, et al. Point pattern analysis of four main plant populations in evergreen broad-leaved forests typical of Wuyi Mountains, southeast China[J]. Journal of Ecology and Rural Environment, 2013, 29(2): 184−190 doi: 10.3969/j.issn.1673-4831.2013.02.008
    [4] 李帅锋, 刘万德, 苏建荣, 等. 云南兰坪云南红豆杉种群年龄结构与空间分布格局分析[J]. 西北植物学报, 2013, 33(4):792−799Li S F, Liu W D, Su J R, et al. Age structure and spatial distribution patterns of Taxus yunnanensis population in Lanping County, Yunnan Province[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2013, 33(4): 792−799
    [5] 许梅, 董树斌, 张德怀, 等. 北京市紫椴种群空间分布格局研究[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2017, 45(8):81−88Xu M, Dong S B, Zhang D H, et al. Study on spatial distribution pattern of Tilia amurensis population in Beijing[J]. Journal of Northwest A&F University (Natual Science Edition), 2017, 45(8): 81−88
    [6] 王晓春, 韩士杰, 邹春静, 等. 长白山岳桦种群格局的地统计学分析[J]. 应用生态学报, 2002, 13(7):781−784 doi: 10.3321/j.issn:1001-9332.2002.07.004Wang X C, Han S J, Zou C J, et al. Geostatistical analysis of the pattern of Betula ermanii population in Changbai Mountain[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2002, 13(7): 781−784 doi: 10.3321/j.issn:1001-9332.2002.07.004
    [7] 冯益明, 唐守正, 李增元. 空间统计分析在林业中的应用[J]. 林业科学, 2004, 40(3):149−155 doi: 10.3969/j.issn.1006-1126.2004.03.013Feng Y M, Tang S Z, Li Z Y. Application of spatial statistic analysis in forestry[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2004, 40(3): 149−155 doi: 10.3969/j.issn.1006-1126.2004.03.013
    [8] 陈科屹, 张会儒, 雷相东. 不同群落蒙古栎种群空间格局的地统计学分析[J]. 应用生态学报, 2018, 29(5):1542−1550Chen K Y, Zhang H R, Lei X D. Geostatistical analysis on the spatial pattern of Quercus mongolica population in different communities[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2018, 29(5): 1542−1550
    [9] 胡尔查, 王晓江, 张文军, 等. 乌拉山自然保护区白桦种群的年龄结构和点格局分析[J]. 生态学报, 2013, 33(9):2867−2876Hu E C, Wang X J, Zhang W J, et al. Age structure and point pattern of Betula platyphylla in Wulashan Natural Reserve of Inner Mongolia[J]. Acta Ecologica Sinica, 2013, 33(9): 2867−2876
    [10] 赵清格, 闫宝龙, 李雅璐, 等. 内蒙古赛罕乌拉蒙古栎种群的点格局分析[J]. 内蒙古林业调查设计, 2017, 40(5):60−66Zhao Q G, Yan B L, Li Y L, et al. Spatial pattern of Quercus mongolica population in Saihanwula of Inner Mongolia[J]. Inner Mongolia Forestry Investigation and Design, 2017, 40(5): 60−66
    [11] 闫海冰, 马慧晶, 冯帆, 等. 不同区域典型树木的空间分布格局及关联性[J]. 应用生态学报, 2018, 29(2):369−379Yan H B, Ma H J, Feng F, et al. Spatial distribution patterns and associations of typical trees in areas[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2018, 29(2): 369−379
    [12] 薛文艳, 杨斌, 张文辉. 桥山林区麻栎种群不同发育阶段空间格局及关联性天然次生林蒙古栎种群空间格局[J]. 生态学报, 2017, 37(10):3375−3384Xue W Y, Yang B, Zhang W H. Spatial pattern and spatial association of Quercus acutissima at different developmental stages in the Qiaoshan Mountains[J]. Acta Ecologica Sinica, 2017, 37(10): 3375−3384
    [13] 岳永杰, 余新晓, 李钢铁, 等. 北京松山自然保护区蒙古栎林的空间结构特征[J]. 应用生态学报, 2009, 20(8):1811−1816Yue Y J, Yu X X, Li G T, et al. Spatial structure of Quercus mongolica forest in Beijing Songshan Mountain Nature Reserve[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2009, 20(8): 1811−1816
    [14] 岳永杰, 余新晓, 武军, 等. 北京山区天然次生林种群空间分布的点格局分析: 以雾灵山自然保护区为例[J]. 中国水土保持科学, 2008, 6(3):59−64 doi: 10.3969/j.issn.1672-3007.2008.03.012Yue Y J, Yu X X, Wu J, et al. Point pattern analysis of spatial distribution of natural secondary forest populations in mountainous area of Beijing[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2008, 6(3): 59−64 doi: 10.3969/j.issn.1672-3007.2008.03.012
    [15] 贾国栋, 余新晓, 邓文平, 等. 北京山区典型流域不同海拔椴树种群的空间点格局分析[J]. 生态环境学报, 2011, 20(6−7):996−1002Jia G D, Yu X X, Deng W P, et al. Spatial pattern analysis on individuals of Tilia tuan Szyszyl. at different altitudes in typical watershed of Beijing mountainous area[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2011, 20(6−7): 996−1002
    [16] 于大炮, 周莉, 董百丽, 等. 长白山北坡岳桦种群结构及动态分析[J]. 生态学杂志, 2004, 23(5):30−34 doi: 10.3321/j.issn:1000-4890.2004.05.006Yu D P, Zhou L, Dong B L, et al. Structure and dynamics of Betula ermanii population on the northern slope of Changbai Mountain[J]. Chinese Journal of Ecology, 2004, 23(5): 30−34 doi: 10.3321/j.issn:1000-4890.2004.05.006
    [17] 李荣, 罗惠文, 宋于洋, 等. 天山北坡天山云杉的种群结构特征和空间分布格局[J]. 干旱区资源与环境, 2013, 27(1):91−96Li R, Luo H W, Song Y Y, et al. Structure characteristics and spatial distribution of Picea schrenkiana population on the northern slopes of the Tianshan Mountain[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2013, 27(1): 91−96
    [18] 张金屯. 植物种群空间分布的点格局分析[J]. 植物生态学报, 1998, 22(4):344−349 doi: 10.3321/j.issn:1005-264X.1998.04.008Zhang J T. Analysis of spatial point pattern for plant species[J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 1998, 22(4): 344−349 doi: 10.3321/j.issn:1005-264X.1998.04.008
    [19] 陈贝贝, 赵秀海, 倪瑞强, 等. 长白山阔叶红松林乔木树种幼苗组成与空间分布[J]. 东北林业大学学报, 2012, 40(10):39−42 doi: 10.3969/j.issn.1000-5382.2012.10.010Chen B B, Zhao X H, Ni R Q, et al. Composition and spatial pattern of tree seedlings in Korean pine broadleaved forest in Changbai Mountains[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2012, 40(10): 39−42 doi: 10.3969/j.issn.1000-5382.2012.10.010
    [20] 张赟, 赵亚洲, 张春雨, 等. 北京松山油松种群结构及空间分布格局[J]. 应用与环境生物学报, 2009, 15(2):175−179Zhang Y, Zhao Y Z, Zhang C Y, et al. Structure and spatial distribution of Pinus tabulaeformis population in the Songshan Nature Reserve, Beijing, China[J]. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 2009, 15(2): 175−179
    [21] 张健, 郝占庆, 宋波, 等. 长白山阔叶红松林中红松与紫椴的空间分布格局及其关联性[J]. 应用生态学报, 2007, 18(8):1681−1687Zhang J, Hao Z Q, Song B, et al. Spatial distribution patterns and associations of Pinus koraiensis and Tilia amurensis in broad-leaved Korean pine mixed forest in Changbai Mountains[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(8): 1681−1687
    [22] 杜志, 亢新刚, 包昱君, 等. 长白山云冷杉林不同演替阶段的树种空间分布格局及其关联性[J]. 北京林业大学学报, 2012, 34(2):14−19Du Z, Kang X G, Bao Y J, et al. Spatial distribution patterns and associations of Pinus koraiensis and Tilia amurensis in broad-leaved korean pine mixed forest in Changbai Mountains[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2012, 34(2): 14−19
    [23] Rodríguez-Pérezl J, Wiegand T, Traveset A. Adult proximity and frugivore’s activity structure the spatial pattern in an endangered plant[J]. Functional Ecology, 2012, 26(5): 1221−1229 doi: 10.1111/j.1365-2435.2012.02044.x
    [24] Wiegand T, Moloney K A. Rings, circles, and null-models for point pattern analysis in ecology[J]. Oikos, 2004, 104(2): 209−229 doi: 10.1111/oik.2004.104.issue-2
    [25] 刘振国, 李镇清. 植物群落中物种小尺度空间结构研究[J]. 植物生态学报, 2005, 29(6):1020−1028 doi: 10.3321/j.issn:1005-264X.2005.06.019Liu Z G, Li Z Q. Perspectives on small-scale spatial structure of plant species in plant communities[J]. Chinese Journal of Plant Ecology, 2005, 29(6): 1020−1028 doi: 10.3321/j.issn:1005-264X.2005.06.019
    [26] 陈列, 赵秀海, 张赟. 长白山北坡椴树红松林空间分布及其空间关联[J]. 北京林业大学学报, 2009, 31(3): 6−10.Chen L, Zhao X H, Zhang Y, Spatial distributiong patterns and associations of Pinus koraiensis and Tilia amurensis in Tilia-Korean pine forest on the north slope of Changbai Mountain, northern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2009, 31(3): 6−10.
    [27] 苏日古嘎, 张金屯, 程佳佳, 等. 东灵山糠椴林优势种种群结构与分布格局[J]. 生态学杂志, 2009, 28(7):1253−1258Suriguga, Zhang J T, Cheng J J, et al. Population structure and distribution pattern of dominant species in Tilia mandshurica forest in Dongling Mountain of Beijing[J]. Chinese Journal of Ecology, 2009, 28(7): 1253−1258
    [28] 杨秀清, 韩有志. 关帝山次生杨桦林种群结构与立木的空间点格局[J]. 西北植物学报, 2010, 30(9):1895−1901Yang X Q, Han Y Z. Population structure and spatial point patterns of individuals in natural secondary poplar-birch forest in Guandi Mountain[J]. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica, 2010, 30(9): 1895−1901
  • [1] 杜志亢新刚包昱君杨鑫霞 . 长白山云冷杉林不同演替阶段的树种空间分布格局及其关联性. 北京林业大学学报, 2012, 9(2): 14-19.
    [2] 赵铁珍李昌晓孙阁陈圆李云开梁善庆李春义王蕾张秀新王超崔丽娟刘杏娥王春梅张玉兰邢韶华任云卯张仁军尹增芳王戈张颖周繇林娅张运春闫德千周海宾谭健晖林勇明吴淑芳金莹杉黄华国罗建举江泽慧刘青林于俊林温亚利张明刘国经王以红吴普特余养伦周荣伍洪滔徐秋芳马履一高岚樊汝汶张曼胤钟章成刘艳红张桥英王莲英赵勃杨远芬杨培岭江泽慧翟明普张志强马钦彦杨海军罗鹏王玉涛柯水发吴承祯刘俊昌张本刚张晓丽田英杰王希群邵彬汪晓峰殷际松王小青安玉涛周国模于文吉周国逸陈学政崔国发费本华冯浩何春光刘爱青任树梅何松云赵景刚魏晓华温亚利洪伟王九中徐克学李敏蔡玲邬奇峰徐昕康峰峰骆有庆费本华马润国高贤明任海青郑万建赵弟行吴家森吴宁胡喜生赵焕勋安树杰田平林斌朱高浦卢俊峰宋萍李永祥范海兰 . 克隆乔木黄牛奶树空间点格局分析. 北京林业大学学报, 2007, 4(3): 67-73.
    [3] 赵丽琼黄华国梁大双张晓丽 . 甘肃大野口青海云杉种群的空间分布格局. 北京林业大学学报, 2010, 7(4): 59-64.
    [4] 胡阳田呈明才让旦周李周园李涛胡岳李积润 . 青海仙米林区云杉矮槲寄生空间分布格局及其与环境的关系. 北京林业大学学报, 2014, 11(1): 102-108.
    [5] 牛丽丽余新晓刘淑燕刘彦岳永杰王小平陈俊崎 . 北京松山自然保护区油松种群生活史及其空间分布格局. 北京林业大学学报, 2008, 5(supp.2): 17-21.
    [6] 刘普幸鹿晨昱姚晓军曹立国 . 敦煌绿洲不同生境胡杨种群结构与空间格局研究. 北京林业大学学报, 2011, 8(2): 48-52.
    [7] 张怡卓苏耀文李超门洪生 . 蒙古栎木材MOR与MOE的近红外光谱预测模型分析. 北京林业大学学报, 2016, 13(8): 99-105. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150505
    [8] 张震刘萍丁易刘黎明 . 天山云杉林不同发育阶段种群分布格局研究. 北京林业大学学报, 2010, 7(3): 75-79.
    [9] 岳永杰余新晓刘彦樊登星史宇王小平陈俊崎 , . 华北落叶松林不同发育阶段种群分布格局研究. 北京林业大学学报, 2008, 5(supp.2): 171-176.
    [10] 陈列赵秀海张贇 . 长白山北坡椴树红松林空间分布及其空间关联. 北京林业大学学报, 2009, 6(3): 6-10.
    [11] 常新华赵秀海曾凡勇张春雨 . 长白山针阔混交林主要树种空间分布及其环境解释. 北京林业大学学报, 2009, 6(1): 7-12.
    [12] 牛丽丽余新晓刘彦岳永杰李金海武军 . 不同起测胸径对判定油松分布格局的影响. 北京林业大学学报, 2008, 5(supp.2): 12-16.
    [13] 郭斌 . 栎属近缘种指纹图谱构建及遗传结构. 北京林业大学学报, 2018, 15(5): 10-18. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170444
    [14] 孙越夏富才何怀江刘宝东王戈戎李良 . 长白山东北坡长白落叶松-白桦次生林群落结构特征. 北京林业大学学报, 2016, 13(12): 28-38. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160088
    [15] 李林魏识广黄忠良曹洪麟 . 猫儿山优势种空间点格局和种间关系分析. 北京林业大学学报, 2012, 9(3): 15-19.
    [16] 倪瑞强唐景毅程艳霞张春雨陈贝贝何怀江夏富才 . 长白山云冷杉林主要树种空间分布及其关联性. 北京林业大学学报, 2013, 10(6): 28-35.
    [17] 王强过志峰孙国清罗传文刘丹丹 . 林木空间分布格局及其与BRDF的关系. 北京林业大学学报, 2010, 7(4): 45-51.
    [18] 赵欣胜吕卷章孙涛 . 黄河三角洲植被分布环境解释及柽柳空间分布点格局分析. 北京林业大学学报, 2009, 6(3): 29-36.
    [19] 臧振华申国珍徐文婷李俊清谢宗强 . 大熊猫分布区珍稀濒危物种丰富度空间格局与热点区分析. 北京林业大学学报, 2015, 12(7): 1-10. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150004
    [20] 于春堂杨晓晖尹伟伦慈龙骏 , . 鄂尔多斯高原北缘唐古特白刺灌丛沙包的空间分布格局分析. 北京林业大学学报, 2008, 5(5): 39-45.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-19
  • 录用日期:  2018-09-01
  • 刊出日期:  2019-03-01

蒙古栎−糠椴天然混交林空间格局研究

    通讯作者: 杨华, yanghua8747@163.Com
    作者简介: 李艳丽。主要研究方向:3S在林业上的应用。Email:yanlili_bjfu@163.com 地址:100039 北京市海淀区复兴路34号院25号楼3层
  • 1. 北京林业大学林学院,北京 100083
  • 2. 北京地林伟业科技股份有限公司,北京 100039

摘要: 目的 天然林的可持续经营是我国乃至世界林业研究的重点。本文以北京市怀柔区渤海镇三岔村蒙古栎−糠椴天然混交林为研究对象,以探究该地区蒙古栎和糠椴天然混交林的空间分布格局及其关联性为目的,为天然林的保护、管理以及抚育间伐等提供科学依据和理论参考。方法 根据北京市怀柔区渤海镇三岔村蒙古栎−糠椴天然混交林1 hm2样地数据,采用单变量O-ring函数分析方法研究蒙古栎和糠椴的空间分布格局,采用双变量O-ring函数分析方法研究蒙古栎和糠椴的空间关联性,并统计分析其径级结构。结果 (1)蒙古栎和糠椴的径级结构均呈倒J型分布。(2)林分整体水平、蒙古栎以及糠椴在小尺度上均呈聚集分布;随着尺度增加,聚集强度减弱,逐渐趋于随机分布。(3)蒙古栎与糠椴在小树和中树阶段小尺度上主要表现为聚集分布;随着树木的生长发育,聚集强度减弱,到大树阶段主要表现为随机分布。(4)蒙古栎和糠椴种间空间关联性主要表现为小尺度上负相关为主,随着尺度增加,逐渐趋于不相关。(5)蒙古栎不同生长阶段之间种内关联性主要表现为小尺度负相关为主,其他尺度不相关。(6)糠椴不同生长阶段之间种内关联性主要表现为小尺度正相关为主,大尺度不相关。结论 该地区蒙古栎和糠椴天然混交林林分结构比较稳定,属于增长型种群;从天然林可持续性经营角度出发,可以进行适当的人为干扰,采用抚育间伐,使林分结构更加合理稳定。

English Abstract

  • 植物种群的空间分布格局是种群生物学特性与环境长期适应和选择的结果[1],种群的空间分布格局对种群的结构及动态研究具有重要意义,它反映了种群个体在水平空间上彼此之间的相互关系[2]。种群的空间分布格局和关联性与空间尺度密不可分[3]。研究空间分布格局的方法很多,传统方法主要有方差均值比、负二项式、平均拥挤指数、Morisita指数和Cassie指数等[45],地统计学的半方差分析方法[68],以及近年来应用比较热门的点格局分析方法[912]

    蒙古栎(Quercus mongolica)是防风林、水源涵养林及防火林的优良树种,主要分布在我国东北、华北、西北各地,华中地区亦少量分布,孤植、丛植或与其他树木混交成林。糠椴(Tilia mandshurica)为优良的用材树种,花具蜜腺,芳香,为优良蜜源树种,茎皮可做纤维原料。蒙古栎和椴树形成的混交林广泛分布在北京山区等地,岳永杰等[13]利用角尺度、大小比数和混交度对北京松山自然保护区蒙古栎林的空间结构特征做了适当的研究;岳永杰等[14]采用点格局分析方法对北京雾灵山自然保护区蒙椴(Tilia mongolica)林进行了空间格局分析;贾国栋等[15]利用点格局分析方法对北京山区不同海拔的糠椴种群进行了空间格局和种间关系研究。本文研究对象是蒙古栎和糠椴天然混交林,采用单变量O-ring函数分析方法研究蒙古栎和糠椴的空间分布格局,双变量O-ring函数分析方法研究蒙古栎和糠椴的空间关联性,并统计分析其径级结构,以期整体上把握蒙古栎和糠椴混交林的空间分布情况及其直径分布,为天然林的保护、管理以及抚育间伐等提供科学依据和理论参考。

    • 研究地位于北京市怀柔区渤海镇三岔村的西北部(116°22′ ~ 116°29′E,40°29′N),三岔村的东面、南面和北面均有长城,西面和北面与延庆县接壤,小盆地地形,平均海拔600 m,周边山峰海拔800 ~ 1 200 m,坡度多在5° ~ 25°,个别陡坡在30°以上。该地区属于暖温带半湿润的大陆性季风气候。冬季寒冷干燥,夏季温暖湿润。四季分明,雨热同期,干湿冷暖变化剧烈,受大气、地貌、海拔等诸多因素影响,水热条件年际间、季节间和不同地域间具有明显差异。全年日照时数在2 748 ~ 2 873 h,平均气温6 ~ 12 °C,无霜期150 ~ 200 d,年降水量470 ~ 850 mm。研究区内乔木树种主要有蒙古栎、蒙椴(Tilia mongolica)、糠椴、山杨(Populus davidiana)、春榆(Ulmus davidiana var. japonica)、板栗(Castanea mollissima)、核桃(Juglans regia)等;灌木物种主要有照山白(Rhododendron micranthum)、蚂蚱腿子(Myripnois dioica)、华北绣线菊(Spiraea fritschiana)、平榛(Corylus heterophylla)、多花胡枝子(Lespedeza floribunda)、六道木(Abelia biflora)等;草本植物主要有羊胡子草(Carex rigescens)、早熟禾(Poa annua)、茜草(Rubia cordifolia)、雀儿舌头(Leptopus chinensis)、蕨类(Pteridium spp.)等。

    • 通过外业踏查,2013年10月在北京市怀柔区渤海镇三岔村西山上设置一块100 m × 100 m蒙古栎−糠椴天然混交林样地。研究区内植被类型比较单一,主要树种有蒙古栎和糠椴,还有少量的山杨和春榆,林分郁闭度为0.8。采用相邻格子法将1 hm2大样地分成25个20 m × 20 m的小样方进行每木检尺,调查样地内所有乔木胸径(D) ≥ 5 cm树种的名称、胸径、树高、第一枝下高和冠幅。以1 hm2样地西北角为原点,南北方向为x轴,东西方向为y轴,采用相对坐标(xy)的方式记录样地内所有乔木树种的坐标。

    • 根据测得的胸径的大小,按5 cm为一个径级[16],将蒙古栎分为7个等级,最小级别为Ⅰ级:5 ~ 10 cm;以此类推,最大级别为Ⅶ级:Ⅶ > 35 cm。将糠椴分为6个等级,最小级别为Ⅰ级:5 ~ 10 cm;以此类推,最大级别为Ⅵ级:Ⅵ > 30 cm。将蒙古栎一、二级定义为小树,三、四级定义为中树,五、六、七级定义为大树;将糠椴一、二级定义为小树,三、四级定义为中树,五、六级定义为大树[17]

    • 点格局分析方法,是建立在树木个体空间分布的坐标点基础上的,能够分析各种尺度下树木的分布格局和种间关系[18]。近年来,二阶点格局分析方法的O-ring函数得到了广泛应用[1921]O-ring函数分析方法是基于Ripley’s K函数和Mark相关函数发展起来的,其使用圆环代替Ripley’s K中的圆作为统计工具,有效消除了Ripley’s K分析中大尺度易受小尺度累积效应的影响,提高了格局分析的精确性[2223]O-ring函数统计主要由单变量O-ring统计和双变量O-ring统计组成,单变量O-ring统计用来分析某一变量的空间分布格局,双变量O-ring统计用来分析两个变量间的空间关联性[24]。本文应用单变量O-ring统计来研究蒙古栎和糠椴的空间分布格局,用双变量O-ring统计来研究蒙古栎和糠椴种间及种内的空间关联性。其定义式[2324]如下:

      $O({{r}}) = \lambda g({{r}})$

      $g({{r}}) = \frac{{{\rm d}K({{r}})}}{{{\rm d}{{r}}}}/2{\text π} {{r}}$

      式中:r为半径,当λ > 0时,g(r) = 1表示随机分布,g(r) < 1表示聚集分布,g(r) > 1表示均匀分布。

      为了消除边缘效应,可将研究区域划分为许多小格,则O-ring函数的估计值为:

      $ {O^w}({{r}}) = \frac{{\displaystyle\sum\limits_{i = 1}^n {{\rm Point} [R_i^w({{r}})]} }}{{\displaystyle\sum\limits_{i = 1}^n {{\rm Area}[R_i^w({{r}})]} }} $

      $ O_{12}^w({{r}}) = \frac{{\displaystyle\frac{1}{{{n_1}}}\sum\limits_{i = 1}^{{n_1}} {{{{\rm Point} }_2}[R{{_1^w}_i}({{r}})]} }}{{\displaystyle\frac{1}{{{n_1}}}\sum\limits_{i = 1}^{{n_1}} {{\rm Area}[R{{_1^w}_i}({{r}})]} }} $

      式中:n1为物种1的点总数;$[R_{1i}^w({{r}})]$表示以物种1中以第i个点为圆心、r为半径、w为宽的圆环。式(3)为单变量O-ring计算公式,式(4)为双变量O-ring计算公式。

      式(5)计算了区域X内物种2的点总数(Points2[X]);式(7)计算区域X的面积(Area[X])。

      ${\rm{Points} _2}\left[ {R{}_{1,i}^w(r)} \right] = \sum\limits_{x} {\sum\limits_{y} {S(x,y){P_2}(x,y){I_r}({x_i},{y_i},x,y)} } $

      $ \begin{aligned} & {I_r}({x_i},{y_i},x,y) = \\ & \left\{ \begin{array}{l} 1,\;\;\;\;\;\;r - \displaystyle\frac{w}{2} \leqslant \sqrt {{{(x - {x_i})}^2} + {{(y - {y_i})}^2}} \leqslant r + \displaystyle\frac{w}{2}\\ 0,\;\;\;\;\;{\text{其他}} \end{array} \right. \end{aligned} $

      ${\rm Area} \left[ {R{}_{1,i}^w(r)} \right] = {{\textit z}^2}\sum\limits_{x} {\sum\limits_{y} {S(x,y){I_r}({x_i},{y_i},x,y)} } $

      式中:(xi, yi)是物种1中第i点的坐标;S(x, y)是一个变量,如果坐标(x, y)在研究区域X内,则S(x, y) = 1,否则S(x, y) = 0;P2(x, y) 表示每个单元格内包含物种2的点数;Ir(xi, yi, x, y)是一个随着以物种1中第i点为中心、r为半径的圆而变化的变量;z2是单元格的面积。

      单变量统计是通过假设两个物种的点相同来进行计算的。

      本文采用完全空间随机过程(CSR)模型对蒙古栎和糠椴空间分布和空间关联性进行拟合,使用Monte Carlo模拟,对于单变量O-ring函数统计,若函数值Oii(r)在上包迹线上,则为聚集分布;若函数值Oii(r)在上下包迹线之间,则为随机分布;若函数值Oii(r)在下包迹线下,则为均匀分布。对于双变量O-ring函数统计,若函数值Oii(r)在上包迹线上,则为正相关;若函数值Oii(r)在上下包迹线之间,则为不相关;若函数值Oii(r)在下包迹线下,则为负相关。

      前期的数据分析使用Excel(office 2007版)来完成,点格局分析过程使用生态学软件Programita(Wiegand,2008版)来完成。本文所用的空间尺度为50 m,步长为1 m,通过99次Monte Carlo模拟得到99%的置信区间。

    • 研究区内树种组成为7蒙古栎 + 3糠椴−山杨−春榆。由于样地内其他树种较少,所以本文中只研究蒙古栎和糠椴这两个主要树种。根据外业测得蒙古栎胸径大小,将蒙古栎样木直径分为7个等级,将糠椴样木分为6个等级。蒙古栎和糠椴的径级结构均呈明显的倒J型分布(图1),表现为小树株数较多,中树株数适中,大树株数较少,说明该林分比较稳定,属于增长型种群。

      图  1  北京怀柔蒙古栎和糠椴径级结构分布图

      Figure 1.  DBH class distributions of Quercus mongolica and Tilia mandshurica in Beijing Huairou Region

    • 树木的空间分布格局一般分为聚集分布、随机分布和均匀分布,蒙古栎和糠椴的空间分布情况见图2。从整个蒙古栎−糠椴混交林林分来看,树木个体在0 ~ 19 m较小尺度范围上表现出聚集分布;在20 ~ 35 m尺度范围上则表现出随机分布;在36 ~ 50 m较大尺度范围上表现出均匀分布。总体来看,林分中树木先呈现出聚集分布,随着尺度增加逐渐趋于随机分布,最后呈均匀分布。

      图  2  北京怀柔蒙古栎和糠椴空间分布点

      Figure 2.  Spatial distribution patterns of Quercus mongolica and Tilia mandshurica in Beijing Huairou Region

    • 蒙古栎在0 ~ 10 m小尺度范围上主要表现为聚集分布;在11 ~ 25 m尺度范围上主要表现为随机分布;在25 ~ 50 m较大尺度范围上主要表现为均匀分布(图3)。蒙古栎小树在0 ~ 10 m小尺度上主要呈聚集分布,在较大尺度27 m、29 ~ 30 m、35 m、41 m、45 ~ 46 m、49 ~ 50 m范围上呈均匀分布,在其他尺度上均呈随机分布。蒙古栎中树在0 ~ 10 m小尺度范围上主要呈聚集分布,在30 ~ 50 m较大尺度范围上主要呈均匀分布,在中间尺度上主要呈随机分布。蒙古栎大树主要表现为随机分布,在个别尺度上表现出聚集分布。

      图  3  北京怀柔蒙古栎和糠椴空间点格局分析

      Figure 3.  Point pattern analysis of Quercus mongolica and Tilia mandshurica in Beijing Huairou Region

    • 糠椴在0 ~ 20 m较小尺度范围上主要呈聚集分布;在21 ~ 35 m中尺度范围上主要呈随机分布,在35 ~ 50较大尺度范围上主要呈均匀分布(图3)。糠椴小树在0 ~ 15 m小尺度范围上主要呈聚集分布,除个别尺度上表现出均匀分布外,在其他尺度上均呈随机分布。糠椴中树和大树主要表现为随机分布,其在个别小尺度上表现为聚集分布,在极个别大尺度上呈均匀分布。

    • 树种间空间关联性一般分为正相关、负相关和不相关。由图4可知,蒙古栎和糠椴在较小尺度0 ~ 25 m范围上表现为负相关关系,说明蒙古栎和糠椴之间在小尺度上是存在竞争关系的,其相互争夺营养物质;在39 ~ 40 m和45 ~ 47 m尺度范围上呈正相关关系;在26 ~ 38 m、41 ~ 44 m和48 ~ 50 m尺度范围上表现为不相关关系。

      图  4  北京怀柔蒙古栎和糠椴种间关联性

      Figure 4.  Spatial associations of Quercus mongolica and Tilia mandshurica in Beijing Huairou Region

      蒙古栎小树与糠椴小树在5 ~ 15 m尺度范围上主要表现为负相关关系,除在较大个别尺度上表现出正相关关系外,其他尺度上均呈不相关关系。蒙古栎小树与糠椴中树在小尺度上主要表现出负相关关系,其他尺度上主要表现为不相关关系。蒙古栎小树和糠椴大树在3 m、8 ~ 9 m、11 m、16 m、26 m尺度上表现为负相关关系,其他尺度上均表现为不相关关系。

      蒙古栎中树与糠椴小树在1 ~ 20 m尺度范围上主要呈负相关关系,其他尺度上主要表现为不相关关系。蒙古栎中树与糠椴中树在小尺度1 ~ 6 m、10 ~ 12 m和14 m范围上呈负相关关系,其他尺度范围上均表现为不相关关系。蒙古栎中树和糠椴大树在3 m、16 ~ 17 m、25 m和34 m尺度范围上呈负相关关系,其他尺度上表现为不相关关系。

      蒙古栎大树与糠椴小树在40 m尺度上呈正相关,在4 m和9 m尺度上呈负相关,其他尺度上表现为不相关。蒙古栎大树和糠椴中树在1 m、3 m、6 m、9 m、17 m和22 m尺度呈负相关,在其他尺度上均不相关。蒙古栎大树与糠椴大树主要表现为不相关关系,蒙古栎大树和糠椴大树数量都比较少,是其呈不相关关系的主要原因。

    • 蒙古栎小树与中树在20 ~ 25 m和35 ~ 50 m尺度范围上主要表现出负相关关系,其他尺度上主要表现为不相关关系。蒙古栎中树和大树主要表现为不相关关系。蒙古栎小树和大树在3 m、23 m、31 m、35 m、40 m、45 m和48 m尺度上呈负相关,在其他尺度上均不相关。

    • 糠椴小树和中树在0 ~ 20 m较小尺度范围上主要呈正相关关系,在个别较大尺度上表现出负相关关系,在其他尺度上均呈不相关关系。糠椴中树和大树除在极个别的尺度范围上呈负相关关系,在其他尺度上均呈不相关关系。糠椴小树和大树在6 ~ 7 m、14 m、17 m、20 ~ 21 m、25 m、32 m、42 m和48 m尺度上呈正相关,在45 m尺度上呈负相关,在其他尺度上不相关。

    • 研究区内蒙古栎占有绝对优势,糠椴属于伴生树种,其他树种数量极少。蒙古栎种群和糠椴种群的径级结构均呈倒J型分布,说明该林分生长状况良好,林分结构比较稳定,属于增长型种群。外业调查时,研究区内部分蒙古栎和糠椴表现出了枯死、断稍和偏冠等现象。这可能是树种之间互相争夺光、水分和养分等资源,以满足其生存需要,导致了部分树木的死亡,也可能与该地区的立地质量、气候条件等有关。虽然个别树木表现出了生长不良等现象,但是蒙古栎和糠椴是该地区长期天然生长起来的,对该地区已经具有较强的适应能力。在未来的林分经营管理中可以适当进行人为干扰,适时将枯木、断稍木采伐掉,对于偏冠等树木进行人工修整。

      蒙古栎−糠椴天然混交林林分整体水平以及蒙古栎和糠椴种群的空间分布格局在小尺度上均以聚集分布为主,随着尺度增加逐渐趋于随机分布,刘振国等[25]研究表明种群在小尺度上以聚集分布为主。蒙古栎小树和中树阶段在小尺度上以聚集分布为主,随着径级的增加,蒙古栎种群从小树到中树再到大树,其聚集程度呈逐渐减少趋势,蒙古栎大树由于数量较少,其主要表现为随机分布。糠椴种群亦有与蒙古栎种群相似的格局变化趋势,研究表明树木的聚集强度会随着种群的生长发育而降低[26]。苏日古嘎[27]等对东灵山糠椴种群结构和分布格局研究表明糠椴种群分布格局呈集群分布,与本文糠椴小尺度上的分布格局是一致的。

      蒙古栎和糠椴之间的种间关联性在0 ~ 25 m尺度范围上表现为负相关,随着尺度增加,逐渐趋于不相关,说明在小尺度范围上蒙古栎和糠椴是相互排斥的。随着树木的生长发育,对光照、水分和营养元素等需求量越来越大,导致其种间产生竞争[28]。蒙古栎小树与糠椴小树、中树以及蒙古栎中树与糠椴小树、中树在小尺度上均表现出负相关。由于蒙古栎大树和糠椴大树数量都比较少,所以与其他树种表现出的种间关联性以不相关为主。蒙古栎小树与中树在较大尺度上表现为以负相关为主,蒙古栎小树和大树在个别尺度上表现为负相关,蒙古栎中树和大树主要表现为不相关。糠椴小树和中树在小尺度上主要呈正相关,糠椴小树和大树仅在个别尺度上表现出负相关,糠椴中树和大树主要呈不相关。蒙古栎和糠椴种间及种内这种不同的关联性与其树种本身的生物学特性有关,也会受当地的立地条件、气候条件等因素限制。研究表明,蒙古栎和糠椴种间在小尺度上竞争比较剧烈,随着尺度增大,竞争逐渐减小。蒙古栎小树和中树在大尺度上竞争比较大,其他尺度和其他树龄之间竞争都比较小。糠椴种内竞争较小,小树和中树在小尺度上的生长是相互促进的。

参考文献 (28)

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