物种多样性指数及其分形分析

提出了一个新的群落α多样性测度方法。定义物种多样性指数DIV =2S -∑Si =1(1/Ni) a,式中S为群落物种数 ,Ni 为种i的个体数 ,a为对个体数敏感程度的控制参数。物种丰富度指数只是DIV指数中参数a =0时的一个特例。在存在自相似性的尺度范围内 ,利用分形维数可以对任意尺度上的群落α多样性进行较为准确地定量描述。以广东黑石顶自然保护区常绿阔叶林作为应用实例进行分析 ,结果表明 ,DIV指数与取样尺度在双对数坐标上的线性相关系数明显高于常用的Shannon指数和Simpson指数。

黑石顶森林群落演替系列α多样性的尺度效应

以广东黑石顶自然保护区森林植被演替过程为研究对象 ,采用样带调查法取样 ,研究了针阔叶混交林样带及常绿阔叶林样带上取样尺度变化对群落α多样性测度的影响 ,以及α多样性测度与取样尺度之间的分形关系。结果表明 :①物种丰富度指数及Shannon指数在取样尺度逐渐扩大时 ,呈现出先急剧增加后缓慢增加的规律 ,显示出一定范围内尺度对样带α多样性测度具有强烈影响。通过α多样性指数随尺度的变化曲线估计 ,针阔叶混交林样带上比较适宜的取样尺度明显小于常绿阔叶林样带 ;②混交林样带上α多样性与取样尺度之间的分形关系比阔叶林样带明显。表明阔叶林样带比混交林样带在群落组成结构上具更高的空间变异。同时 ,对α多样性研究中的标准取样尺度问题进行了探讨 ,提出了“相对最大表现尺度”的概念。

群落均匀度分形分析

修正了 Frontier和 Ricotta等关于有效物种丰富度指数 A与物种丰富度指数 S之间幂律关系的定义 ,探讨了 A与 S之间分形关系的生态学意义 ,认为分形维数 D是群落均匀度测度值在物种数 S不断增加的过程中 ,向其逼近的一个理论值 ;提出了利用双对数坐标上建立的 A与 S拟合直线的方程 ,对群落均匀度的 4种变化趋势进行描述的方法。以广东黑石顶自然保护区森林演替系列为例 ,研究了针阔叶混交林和常绿阔叶林样带上 ,随着样带观察长度的逐渐增加群落均匀度的变化情况。结果表明 ,2 30 m长的混交林样带只存在一个线性无标度区间 ,群落均匀度随样带长度的不断增加而逐渐降低 ,向分形维数 D=0 .81 0趋近。 1 70 m长的常绿阔叶林样带存在两个线性无标度区间 ,在 0～ 2 5 m的尺度域内 ,随着样带长度的逐渐增加均匀度不断降低 ,向分形维数 D=0 .5 2 5逼近 ;在 30～ 1 70 m的尺度域内 ,随着样带观察长度的增加 ,群落均匀度也逐渐增加 ,向分形维数 D=0 .92

黑石顶森林群落演替过程种间总体关联性分析

应用Schluter的方差检验法,在2种尺度下采用物种出现与否的二元数据及物种多度数据,对黑石顶自然保护区森林群落演替过程5个演替阶段种间联结动态进行了研究。同一尺度下采用2类数据进行测定,对测度结果表现出的差异所隐含的生态学意义进行了分析,认为这是由于多物种间环境适应性相同时,为降低种间竞争强度而产生的一定程度的种间分离。研究结果显示,演替过程各个群落多物种间的总体关联性在2个尺度下都表现为不同程度的正关联或无关联;不同群落种间分离随正关联程度的增加而加大,表明植物群落可能是一个自组织系统,通过自我调节,实现多物种间的稳定共存。

五爪金龙和圆叶牵牛对某些除莠剂的反应

五爪金龙Ipomoeacairica和圆叶牵牛Pharbitispurpurea是华南地区重要的草质藤本杂草。 6 5× 10 - 6以上浓度的 2甲 4氯和 36 0× 10 - 6以上的 2 ,4 -D丁酯完全能使圆叶牵牛种子不能萌发 ,幼苗致死。叶片喷洒 6 50× 10 - 6以上浓度的 2甲 4氯及 36 0 0× 10 - 6以上浓度的 2 ,4 -D丁酯能杀灭五爪金龙和圆叶牵牛成熟植株。分别在茎干基部注射 1ml的 2 ,4 -D丁酯、“恶草灵”和“毒莠定”能较彻底地灭除五爪金龙。

植被演替过程中种群格局动态的分形分析

该文根据“空间代替时间”的原则和对马尾松(Pinusmassoniana)种群的重要值-平均胸径的变动趋势的分析,确定5个森林群落为广东省黑石顶自然保护区森林群落演替的一个时间序列;并在此基础上,运用分形理论的计盒维数和信息维数,对演替过程中马尾松种群空间格局的动态进行了分形分析。结果表明,马尾松种群的计盒维数和信息维数2个参数值均呈递减趋势,与其个体数、重要值变动趋势一致。在群落的演替过程中,马尾松种群的空间占据能力不断下降,种群呈衰退趋势。随其在群落中的优势地位逐渐被其它种群取代,群落将由以马尾松占绝对优势的单优群落演替为多优常绿阔叶林群落。分析结果同时表明,分形分析是群落演替过程中种群空间格局动态研究的有效方法,分形维数则能反映种群格局的尺度变化规律。

黑石顶自然保护区植被分类系统与数字植被图 Ⅰ.植被型与群系的分布

探讨了黑石顶地区中高级植被类型的划分，包括５个植被型１０个群系：（１）暖性针叶林，包括马尾松群系、杉木群系、马尾松为优势的针阔叶混交林；（２）常绿阔叶林，包括阿丁枫＋米椎＋水栗－黄果厚壳桂群系、粘木＋小叶胭脂群系、阿丁枫＋米椎＋水栗－苦竹群系、阿丁枫＋网脉山龙眼群系；（３）暖性竹林，仅有万山爆竹林一个群系；（４）常绿阔叶灌丛，仅有桃金娘＋岗松＋鼠刺－芒草群系；（５）禾草草丛，仅有芒草＋黑莎草群系．并借助有关的地理信息系统（ＧＩＳ）软件绘制了比例尺为１：１００ ０００的植被型、群系分布图。

黑石顶自然保护区森林生物量测定的比较分析

通过比较分析分别以D和D2 H作为变量的两个黑石顶阔叶树生物量回归方程应用于黑石顶不同植被类型样地所得结果 ,认为在使用通用的生物量回归方程计算不同群落的生物量时 ,特别是当不同群落树种组的H D关系变化较大时 ,以D2 H为变量的回归方程由于包含了树高因子 ,因此能更精确的估算生物量。比较了 4个邻近地区 (玉林、岑溪、宜山和桃源 )的杉木生物量回归方程应用于本地杉木林的情况 ,结果表明不同的回归方程计算所得的总生物量接近 。

影响广东黑石顶树附生苔藓分布的环境因子

通过对广东省黑石顶自然保护区内5个2500m2样地内树附生苔藓的调查及有关环境因子的测定,研究了树附生苔藓的分布格局及其与环境因子的关系。树附生苔藓在不同高度的分布存在一定梯度,20cm高处树附生苔藓的种类数与盖度均大于60cm及更高处,且其群落优势种的数量组成与后者存在较大差异。不同树种附生苔藓盖度和种数差异较大。基于附生苔藓植物的盖度进行DCA排序及聚类分析将树种分成四组,马尾松(Pinus massoniana)因具有两种特有的网藓(巴西网藓Syrrho podonprolifer和鞘刺网藓S.armatus)单独一组,福建青冈(Quercus chungii)亦与其余各种的差异均较大,形成一组,其余阔叶树种根据其所处的森林类型分成两组,针阔叶混交林内的阔叶树种和次生阔叶林内的阔叶树种各形成一组。对环境因子及树皮含水量和pH的分析显示,垂直梯度上空气湿度的差异可能是造成附生苔藓在不同高度分布差异的主要影响因子之一,不同树种附生苔藓的差异在一定程度上受树皮pH的影响,而与树皮含水量无关。同一树种上树附生苔藓的分布又在一定程度上受森林类型的影响。

尾叶桉对四种豆科植物的化感作用

以尾叶桉(Eucalyptus urophylla)为研究对象,测定了其叶片自然挥发物和不同浓度水抽提物对台湾相思(Acacia confusa)、大叶相思(Acacia auriculaeformis)、马占相思(Acacia mangium)和南洋楹(Albizia falcataria)的化感作用。结果表明:①叶片自然挥发物对4种植物的种子萌发均无显著影响,但对台湾相思和南洋楹的茎生长有极显著的抑制,而对大叶相思和马占相思的根生长则有极显著的促进;②清水浸提24 h所得的叶片水抽提物对4种植物的种子萌发均无显著影响,对台湾相思、马占相思和南洋楹的根和茎生长有极显著的抑制,而对大叶相思的茎生长则有极显著的促进;③清水浸提72 h并减压浓缩后,配成的不同质量浓度的叶片水抽提物对4种植物的种子发芽率的影响都较小,对根生长的抑制作用随浓度的升高而增强,而对大叶相思、马占相思和南洋楹茎生长的影响则有低浓度促进、高浓度抑制的趋势。尾叶桉叶片向环境中释放的挥发性和水溶性物质确实对4种豆科植物造成了影响,且不同浓度下其作用的程度及性质有所不同。大叶相思种子萌发和幼苗生长所受到的抑制作用最不明显,可作为较理想的尾叶桉伴生树种,以提高桉树人工林的生物多样性。

种群分布格局的各向异性分析

由于缺少简洁有效的分析方法,目前对植被空间格局各向异性特征研究的报道很少。该文提出基于数据重采样技术并结合R ip ley s L指数进行种群格局各向异性分析的新思路,并在ArcV iew G IS技术平台上,对广东省黑石顶自然保护区针阔叶混交林中的马尾松Pinus massoniana种群分布格局的各向异性特征进行实例研究。结果表明,马尾松种群分布格局具有典型的各向异性特征,在不同方向上表现不同的分布格局。实例研究表明,通过数据重采样技术在典型方向上的取样过程解决现有格局分析方法中缺少方向参数的问题,是进行种群格局各向异性分析的有效途径,具有一定的实用性。

两种草质藤本杂草营养生长与生殖生长研究

圆叶牵牛（Ｐｈａｒｂｉｔｉｓ ｐｕｒｐｕｒｅａ）和五爪金龙（Ｉｐｏｍｏｅａ ｃａｉｒｉｃａ）是华南地区草质藤本．圆叶牵牛主要通过种子进行有性繁殖，其新鲜种子由于种皮的机械阻碍导致胁迫休眠，经硫酸浸泡处理２５～３５ ｍｉｎ才能打破休眠．种子萌发对温度适应性较广，１５～４０℃之间都能正常萌发．幼苗每天须光照６ｈ以上。温度在２５℃以上才能正常生长．开花结实与光照强度和时间有一定关系，每天光照６ｈ以上可提高其结实率．五爪金龙则主要通过茎干扦插进行无性繁殖，其成熟植株生长速度达 ８.１－１１．９ ｃｍ／ｄ．无论在光照或荫蔽条件下，无性繁殖世代营养体平均每天生长２．４ ｃｍ．叶面积每天增加 １．４ ｃｍ２．

尾叶桉Eucalyptus urophylla对8种乡土树种的化感作用

测试了尾叶桉叶片水提取液和叶片挥发物对8种乡土树种的种子萌发和幼苗根茎生长的影响,包括鸭脚木Schefflera octophylla,肖蒲桃Acmena acuminatissima,水翁Cleistocalyxoperculatus,三花冬青Ilextriflora,荷木Schima superba,小叶青冈Cyclobalanopsis myrsinaefolia,拐枣Hovenia dulcis和火力楠Michelia maclurei,结果表明:①水提取液的母液对这8种植物的种子萌发都没有显著影响,但在幼苗的根茎生长方面,对其中的鸭脚木、肖蒲桃和三花冬青产生了显著的抑制作用,对小叶青冈和拐枣则产生了显著的促进作用;3种水提取稀释液则对所有受体植物都没有显著影响。②叶片挥发物在150 g处理以下对所有物种的种子萌发均没有显著抑制作用,在较高浓度的处理中对部分植物的种子发芽率产生了显著或极显著的抑制作用,如肖蒲桃在350 g处理时,荷木在250 g和350 g处理时都受到极显著抑制;在幼苗根茎生长方面,肖蒲桃、三花冬青、荷木、拐枣和火力楠都受到了挥发物的显著抑制作用,而鸭脚木和水翁在250 g和350 g处理中受到了显著抑制,小叶青冈只在350 g处理中受到显著抑制。总之,尾叶桉叶片挥发物的化感作用强度比水提取液的高,而幼苗根茎生长比种子萌发更易受化感物质的抑制。

广州市森林景观格局时空变化的研究

以TM影像和野外调查为数据源,3S为技术手段,对1985年以来广州市森林空间格局进行动态分析和综合研究。结果表明:在1985-2004年间,森林景观斑块数量增加,平均斑块面积减小,景观结构破碎化整体上有增加的趋势,主要表现为多样性指数、分维数增大,聚集度、均匀度减小,在空间和类型上局部变化不同于整体的表现;自然地理条件、人口增长、政府政策是导致景观格局变化及其区域差异的主要驱动力;随着城市扩展、农田开发等人类干扰的不断增加,森林景观生态环境保护与经济开发之间的矛盾将愈发突出。

生物防治稻田与普通稻田水体中浮游植物的生态特征研究

通过对大沙镇生物防治稻田及普通稻田水体中浮游植物的调查研究 ,共检出藻类 112种 ,其中生物防治稻田中 82种 ,普通稻田中 89种 .稻田水体中的浮游植物以硅藻、裸藻和绿藻占优势 .在普通稻田中 ,硅藻种类数超过生物防治稻田 ,其优势度最高的 5种藻类中除双对栅藻外 ,其余 4种均为硅藻 ;而在生物防治稻田中 ,裸藻种类数高于普通稻田 ,且其优势度最高的 5种藻类中有两种为裸藻 .通过比较发现 ,生物防治稻田水体中浮游生物的密度明显高于普通稻田 .对水体浮游植物多样性及均匀度的分析表明 ,稻田水体中的浮游植物自秧苗插上至干田期间 ,多样性指数略有上升 (主要是由于种类数的增加引起的 ) 。

粤西黑石顶自然保护区杉木林与次生常绿阔叶林群落特征比较

研究了粤西黑石顶相近年龄的杉木(Cunninghamialanceolata)林与次生性常绿阔叶林的物种多样性及群落结构特征,并与中生性常绿阔叶林进行比较.结果表明,杉木人工林在16龄及24龄时物种多样性水平均较低,而次生性常绿阔叶林在演替过程中物种数目迅速增加并超过中生性常绿阔叶林,物种多样性在16龄及26龄时均达到较高水平.杉木林在16龄至24龄期间群落密度变化不大,始终稍低于中生性常绿阔叶林,群落始终以杉木占据优势,生物量与基面积逐渐积累增加.次生林在演替初期,群落密度远高于中生性常绿阔叶林,但随演替的进程而逐渐下降并趋于稳定,在16龄到26龄的10a间优势种的组成发生很大变化,而生物量与基面积增加很少,群落演替发生迟滞.在生物量分配方面,次生林地下生物量所占比例最高,杉木林最低,中生性常绿阔叶林居于两者之间.

广东黑石顶不同森林类型的优势种分析

在Kikvidze＆Ohsawa公式的基础上,采用物种重要值为分析指标,计测了广东黑石顶自然保护区针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林3种森林类型的优势种数目。结果表明,针叶林、针阔混交林和常绿阔叶林的优势种数目分别为4,15和23,从而为客观确定高丰度森林群落的优势种数目提供了方法。

广东黑石顶自然保护区植被分类系统与数字植被图──Ⅱ.群丛的分布

作为黑石顶自然保护区植被信息系统的一部分，探讨了黑石顶地区低级植被分类单位即群丛的划分，共划分为３０个群丛，以此作为前期有关该自然保护区植被型与群系划分及数字植被图研制工作的补充，并借助有关的地理信息系统（ＧＩＳ）软件绘制了比例尺为１：１００００的群丛分布数字植被图。

广东黑石顶森林生物量的三维估算

基于广东黑石顶自然保护区的数字植被分布图,在样地调查的基础上,采用ArcInfo的2种三维模型(TIN模型和Lattice模型)估算了该区的总生物量,并与二维尺度的分析结果进行了比较。结果表明纯针叶林的单位面积生物量一般低于200Mg hm2,成熟阔叶林的单位面积生物量则高达460Mg hm2。在森林的总生物蓄积量估算方面,2种三维模型的计算结果非常接近,约为810×103Mg,其中占保护区总覆盖面积10%的纯针叶林,生物蓄积量约占总生物蓄积量的7%,占总面积50%的针阔混交林,生物蓄积量约占38%,而占总面积仅33%的阔叶林,生物蓄积量则占55%。二维尺度的计算结果较三维模型估算的约低12%。海拔梯度变化的分析结果表明,生物蓄积量主要分布于海拔300～700m范围内,而单位面积生物量在海拔400～800m处较高。

基于轮组效应湿滑跑道飞机轮胎-水膜相互作用研究

湿滑跑道严重影响着飞机的起降安全,其根本原因就是水膜与轮胎相对运动产生的流体动力会使飞机的行驶姿态发生改变。基于弹性流体动力润滑理论,参考多种机型,并以波音737的主起落架为研究对象,运用流体分析软件Fluent建立带有纵向花纹的轮胎接地断面二维有限元模型,模拟轮胎受水流冲击的过程。提出了轮组效应,确定了适用于不同机型轮胎的流场分析计算域;并对飞机轮胎滑水现象进行参数影响分析。研究结果表明有沟槽轮胎所受压强值比无沟槽轮胎相同部位压强降低80%左右;轮胎受到的流体压力随着水流速度的增大而增大;在一定范围内沟槽宽度的增加在增大排水通道面积的同时显著降低轮胎受到的冲击压力;轮组轮胎前后轮所受的压强值差异性很大,前轮起到主要的"抗水"作用。