《种群格局分析分析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《种群格局分析分析.doc（14页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、+中国西北准噶尔盆地南缘荒漠绿洲过渡带的主要木本植物的空间格局和关联摘要：物种的空间格局和关联在揭示物种间相互影响以及环境的相互影响是非常重要的。而且它对理解物种相互影响和基本生态过程与温带荒漠植被方面具有重要意义。在本文中，函数g（r）用于描述中国西北准噶尔盆地的荒漠绿洲过渡带的三个1公顷的荒漠植物地块中四种主要木本种间的空间格局和关联特征。完整的空间随机零模型（CSR）显示四个物种在小范围（20m）内呈现出显著聚集。无叶假木贼和白刺，梭梭和红砂在与独立零模型小尺度空间上呈现正相关，而无叶假木贼和梭梭，无叶假木贼和红砂，红砂和白刺在小范围或者中等范围（20-60m）内呈现负相关。随机标签零模
2、型表明无叶假木贼的枯立木主要是由种内和种间竞争的综合作用决定。此外，研究结果还表明，生境异质性和沙漠化这两个主要因素在准噶尔盆地南缘荒漠绿洲过渡带的木质物种空间分布格局和关联中起着重要的作用。因此，规划造林和开发保护策略时，物种特征在空间格局和关联性上的差异性应该予以重视。 关键词：空间格局，空间关联，生境异质性，荒漠绿洲过渡带，准噶尔盆地Spatial patterns and associations of dominant woody species in desert-oasis ecotone of South Junggar Basin, NW ChinaAbstract: Spa
3、tial patterns and associations of plant species are important for revealing how species interact with each other and with the environment, and hence have important implications for the understanding of species interaction and underlying ecological processes with apparent patterns in temperate desert
4、 vegetation. In this paper, the function g (r) was used to characterize the spatial patterns and associations of four dominant woody species in three 1-ha desert plant plots in the desert-oasis ecotone of South Junggar Basin, NW China. The complete spatial randomness null model (CSR) showed four spe
5、cies exhibited significant aggregations at small scales (12m空间尺度范围时呈随机分布（图2c）；白刺种群在2-20m尺度上呈显著聚集分布，其余尺度范围内则趋向于随机的空间分布格局（图2d）。 2、2、2空间关联（g(r)法）在整个研究区域内，无叶假木贼种群和梭梭种群在0-3,7-17, 32-34，39-41,42-53m的尺度范围内呈负关联（图3a）；无叶假木贼种群和红砂种群在0-41m尺度范围内（图3b）呈负关联；无叶假木贼种群和白刺种群在1m范围内无关联，在1-60m（图3c）呈正关联；梭梭种群和红砂种群在0-3m呈现正关联，在
6、11-13,15-26m范围内为负关联（图3d）；梭梭种群和白刺种群在26m则变现为随机分布格局（图5c）；白刺种群在整个调尺度范围内整体表现为聚集分布格局（图5d）。2、3、2空间关联（L(r)法） 四种不同物种种群空间关联性如图（6）。无叶假木贼和梭梭种群在70m范围内为无关联（图6a）；无叶假木贼和红砂在整个调查尺度范围内均表现为负关联（图6 b），与白刺种群在整个调查尺度范围内均表现为正关联（图6 c）；梭梭和红砂种群在0-9m范围内为正关联，9-16m为无关联，16m为负关联（图6d）；梭梭和白刺种群在0-19m范围内为负关联，19-24m为无关联，24m为正关联（图6e）；红砂与白
7、刺种群在36m表现为无关联（图6f）。3、讨论 3、1荒漠木本植物的聚居格局物种聚集分布在自然界广泛存在（Prentice et al. 1985; Wang et al. 2013; Cheng et al. 2014）。这个问题也特别相关，共同在干旱和半干旱灌木林地（Prentice et al. 1985; Rayburn et al. 2011）。在研究中，准噶尔盆地南缘荒漠绿洲过渡带四种主要的沙漠木本植物包括在小尺度（20m）内主要表现聚集分布。同样，梭梭在四种土壤质地小尺度的空间分布中也呈现出聚集分布（Song et al.2010）。聚集通常可以简单地解释为再生方面接近种源、生境
8、异质性，或者与原来的研究地有较大联系的其他种类（Zhang et al.2010; Zhang et al .2013; Myster 2013 ）。在研究地点，对微地形，如抑制因子和沙土堆，导致群体产生高度生境异质性。毫无疑问，这些种子的聚集结构的维护也起到了一定作用。在图中，我们发现密切与之对应的无叶假木贼的分布。相对凹陷，较小生境条件例如水和盐的梯度是用于预测物种的干旱条件中最重要的变量之一。此外，在沙子结构中，由于高渗透率，深层渗透，并在粗糙的土壤毛管水的蒸发较少（McAuligge 1994; Zou et al. 2010），有更多的植物可利用水分较细密结构粘土。例如，梭梭在与沙重
9、质感的土壤上生长相比，显示出在粗土的植物有更大的需求，以生长出更多根（Zou et al. 2010）。值得一提的是，水往往是在半干旱和干旱地区最重要的限制资源（Sheng et al., 2004）。植被，土壤表层覆盖和土壤质地的小规模变化，改变了植物水的可利用量（Whitford 2003; Zou et al. 2010）。因此，我们推断生境异质性被认为是导致水聚集和种群聚集的最可能的因素。 3、2空间关联和沙漠木本物种竞争 作为植物分布在沙漠地区的一个重要的自然选择力，荒漠化对群落演替起着的重要作用（Maun 1998; Peng et al. 2012; Xu et al. 2012
10、）。一些研究表明，沙埋可以增强种子发芽和出苗沙葬宽容灌木（Zhang et al. 2010; Wang et al. 2013）。在风沙干扰准噶尔盆地木本植物群落的过程中，容忍度强的沙埋树梭梭在沙子侵袭后起重大的作用，中度容忍度沙埋树红砂和白刺可在早期的沙漠化中保持增长，而弱容忍度沙埋树无叶假木贼在逐渐减少，死亡。因此，在该物种的密度这一差别受以下几方面的影响（1）细微的差异：梭梭喜欢沙土和无叶假木贼喜欢洪积土壤（2）竞争作用：梭梭与无叶假木贼，红砂，白刺相比，更具竞争力。无叶假木贼与白刺，梭梭与红砂在较小的尺度内显示空间正相关，表明它们应有相似的生境。然而空间负关联提供了栖息地分化的间接证
11、（Bunyavejchewin et，2003;et1997）。在研究中，小范围或中等尺度内，无叶假木贼和梭梭，无叶假木贼和红砂，红砂和白刺表现出负相关，体现出重要性。基于资源的生态位分化的栖息地的专业化可能是不同的树种是最适合不同的栖息地（Harms et al. 2001）的原因。在图中，占主导地位的木本植物因此并存，并强烈要求生存和选择各种栖息地有关。一些研究已经表明在确定物种共存形貌变化的重要性（Bunyavejchewin et al. 2003; He et al. 1997）。我们的研究结果表明，沙漠化之后，沙漠与绿洲过渡带土壤的变化决定了共生木本植物土壤质地。 Cao et a
12、l. (2005)报道，随着沙漠化的进程，最原始的物种的生态位宽度减少，荒漠化过程中相应的沙生种类的增加。这个过程削弱了植物的生长，并且会影响一些植物生存(Maun & Lapierre 1986; Yu et al. 2001; Zhang & Maun, 1990)）。随机标签零模型表明无叶假木贼的枯立木密集的聚集在无叶假木贼，梭梭，白刺和琵琶柴周围，这说明了激烈的种内和沙漠化后的种间竞争。种内与种间的相互作用决定了结构和生态地区的动态及其应对环境的变（Mangla et al. 20111）。结果表明：无叶假木贼的枯立木主要是由于种间和不断变化的恶劣环境（荒漠化）种内竞争造成的。 4、结
13、论 我们认为，生境异质性和沙埋是影响中国西北准噶尔盆地南缘的荒漠绿洲过渡带木本植物空间格局和群落关联的两个主要的驱动力的。空间格局分析表明，木本植物群落的聚集模式，可以由生境异质性形成，如微地形和有限的水资源分布。同时，沙埋，似乎是推动群落演替的主要动力。此过程会导致弱沙埋容忍物种退化和沙生种类扩大。这样的研究可能有助于物种的交流和基本生态过程与温带荒漠植被明显模式的理解。 参考文献AS, Zherebtsov, RR. 1995. Regularities of spatial distribution of damaged vegetation under conditions of re
14、gional and local air pollution (with reference to the impact zone around the Pechenganikel mining and smelting plant). Russian Journal of Ecology. 26: 428435.Arvalo JR, Fernndez-Palacios JM. 2003. Spatial patterns of trees and juveniles in a laurel forest of Tenerife, Canary Islands. Plant Ecology.
15、165: 110.Bailey TC, Gatrell AC. 1995. Interactive Spatial Data Analysis. Longman Group Limited, Essex.Bazzaz FA. 1991. Habitat selection in plants. The American Naturalist. 137: 116130.Brooker RW, Maestre FT, Callaway RM, Lortie CL, Cavieres LA, Kunstler G, Liancourt P, Tielbrger K, Travis JMJ, Anth
16、elme F, Armas C, Coll L, Corcket E, Delzon S, Forey E, Kikvidze Z, Olofsson J, Pugnaire F, Quiroz CL, Saccone P, Schiffers K, Seifan M, Touzard B, Michalet R. 2008. Facilitation in plant communities: the past, the present, and the future. Journal Ecology. 96: 1834.Bunyavejchewin S, LaFrankie JV, Bak
17、er PJ, Kanzaki M, Ashton PS, Yamakura T. 2003. Spatial distribution patterns of the dominant canopy dipterocarp species in a seasonal dry evergreen forest in western Thailand. Forest Ecology and Management. 175: 87101.Cao CY, Zhu DH, Geng L. 2005. Plant species diversity changes of Caragana microphy
18、lla pasture in process of desertification. Chinese Journal of Soil and Water Conservation. 19: 166169.Cheng XQ, Han HR, Kang FF, Song YL, Liu K. 2014. Point pattern analysis of different life stages of Quercus liaotungensis in Lingkong Mountain, Shanxi Province, China. Journal of Plant Interactions.
19、 9: 233240.Diggle PJ. 2003. Statistical analysis of spatial point patterns, 2nd edn. Arnold, London.Ding JL, Zhang Y. 2006. Vegetation actualities and feasibility of restoration for the periphery of oasis in extreme arid region: taking Qira County of Xinjiang as an example. Ecol Econ. 2: 183189.Dunc
20、an RP. 1991. Competition and the coexistence of species in a mixed podocarp stand. Journal of Ecology. 79: 10731084.Getzin S, Dean C, He F L, Trofymow JA, Wiegand K, Wiegand T. 2006. Spatial patterns and competition of tree species in a Douglas-fir chronosequence on Vancouver Island. Ecography. 29:
21、671682.Getzin S, Wiegand T, Wiegand K, He FL. 2008. Heterogeneity influences spatial patterns and demographics in forest stands. Journal of Ecology. 96: 807820.Hara T, Nishimura N, Yamamoto S. 1995. Tree competition and species coexistence in a cool-temperate old-growth forest in southwestern Japan.
22、 Journal of Vegetation Science. 6: 565574.Harms KE, Condit R, Hubbell SP, Foster RB. 2001. Habitat associations of trees and shrubs in a 50-ha neotropical forest plot. Journal of Ecology. 89: 947959.He F, Duncan RP. 2000. Density-dependent effects on tree survival in an old-growth Douglas fir forest
23、. Journal Ecology. 88: 676688.He FL, Legendre P, Lafrankie JV. 1997. Distribution patterns of tree species in a Malaysian tropical rain forest. Journal of Vegetation Science. 8: 105114.Kenkel NC. 1988. Pattern of self-thinning in jack pine: testing the random mortality hypothesis. Ecology. 69: 10171
24、024.King TJ, Woodell SRJ. 1973. The causes of regular pattern in desert perennials. Journal of Ecology. 61: 761765.Kubota Y, Hara T. 1995. Tree competition and species coexistence in a sub-boreal forest, northern Japan. Annals Botany. 76: 503512.Li J, Zhao C, Zhu H, Li Y, Wang F. 2007. Effect of pla
25、nt species on shrub fertile island at an oasisdesert ecotone in the South Junggar Basin, China. Journal of Arid Environments. 71: 350361.Liu T, Zhao XJ, Jia YM, Cui YH, Luo C, Wei P, Zhang YH, Lin HR. 2008. Spatial Pattern of Population Recruitment of C. ewer smanniana in South of Gurbantunggut Dese
26、rt. Chinese Journal of Desert Research. 28: 259265.Mangla S, Sheley RL, James JJ, Radosevich SR. 2011. Intra and interspecific competition among invasive and native species during early stages of plant growth. Plant Ecology. 212: 531542.Maun MA, Lapierre J. 1986. Effects of burial by sand on seed ge
27、rmination and seedling emergence of four dune species. American Journal of Botany. 73: 450455.Maun MA. 1998. Adaptations of plants to burial in coastal sand dunes. Canadian Journal of Botany. 76: 713738.McAuligge JR. 1994. Landscape evolution, soil formation, and ecological patterns and processes in
28、 Sonoran Desert Bajadas. Ecological Monographs. 64: 111148.Myster RW. 2013. The role of seed predation in the maintenance of the Cross Timbers ecotone of Oklahoma, USA. Journal of Plant Interactions. 8: 134139.NishimuraN, Hara T, Kawatani M, Hoshino D, Yamamoto S. 2005. Promotion of species co-exist
29、ence in old-growth coniferous forest through interplay of life-history strategy and tree competition. Journal of Vegetation Science. 16:549558.Peng F, Wang T, Liu LC, Huang CH. 2012. Evolution phases and spatial pattern of Nebkhas in Minqin desert-oasis ecotone. Chinese Journal of desert research. 3
30、2: 593599.Perry GLW, Enright NJ, Miller BP, Lamont BB. 2009. Nearest-neighbor interactions in species-rich shrublands: the roles of abundance, spatial patterns and resources. Oikos. 118: 161174.Phillips DL, MacMahon JA. 1981. Competition and spacing patterns in desert shrubs. Journal of Ecology. 69: 97115.Prentice IC, Werger M JA. 1985. Clump spacing in a desert dwarf shrub community. Vegetatio. 63: 133-139.Rayburn AP, Wiegand T. 2012. Individual species-
