东灵山地区辽东栎群中植物种群的时空格局研究

在北京东灵山地区以辽东栎（Quercus liaotungensis Koidz.）林群落为主要对象，研究了辽东栎种群和主要伴生种的空间格局、种间联结以及辽东栎种子雨的时间格局，井对空间格局的表达方法进行尝试性的探讨。 对辽东栎林群落中主要乔木树种辽东栎、大叶白蜡（Fraxinus thynchophylla）和五角枫（Acer mono）种群空间格局与动态的考察结果显示：各种群大多表现出聚集分布的趋势;辽东栎种群在各个龄级层均显示出较强优势，但种群内竞争激烈，龄级结构相对稳定;人叶白蜡的幼苗对环境适应能力较强，在成熟林中呈现出较五角枫种群更明显的增长型趋势：幼林中3个种群均呈衰退型趋势。 种间联结性的测定结果较好地反映了植物对环境的适应性，用关联分析法作出的树状图利用临界种将样方划分为若干组，体现出小生境之间的差异，反映了植物对其生境亦具有一定指示作用。 辽东栎种子雨的时间格局研究结果表明：种群种子雨密度随时间的变化呈正态分布趋势，种群水平利个体水平的种子雨累积随时间变化均符台Logistic曲线，具有很高的相关性。 空间格局表达方法的探讨显示：可以用集合论的方法对数学模型进行形象表达。

梭梭种群分子生态学研究

中国是受沙漠化影响最严重的国家之一。梭梭(Haloxylon ammodendronBunge)是藜科梭梭属多年生小乔木或灌木，作为荒漠地区主要的建群种和优良固沙植物，梭梭在维持荒漠生态系统的结构与功能、防止土地沙漠化、改善小气候方面具有十分重要的作用。近年来，由于不合理地开发利用，大面积的天然梭梭林衰退甚至死亡。然而，我们对于梭梭种群的空间分布和遗传结构所知甚少。本文拟通过对自然梭梭种群的空间格局、遗传结构、遗传结构的空间分布、以及种子种群与地面植被种群的遗传比较的研究，探讨种群的空间结构特征及成因，评价种群遗传多样性水平，了解遗传多样性在种群内、种群间的分布情况以及在空间上的分布格局，预测种群的遗传潜能，并为制定合理的保护、利用策略提供理论依据。 1．对古尔班通古特沙漠东南部地区处于不同演替阶段的四个梭梭种群的分布格局和种群动态进行了考察。结果表明，不同样地中梭梭种群的幼苗（<0.5m）和幼树( 0,5-lm)均呈聚集分布，样地A、B、D中的成熟个体(>1m)也呈聚集分布，样地c中的成熟个体呈随机分布，从整个种群来看，所有梭梭种群均呈聚集分布。种群的龄级结构图表明样地A和c中的梭梭种群表现为稳定型结构，可进行持续更新，虽然样地D中的种群幼苗和幼树数量较少，但这种现象是暂时的，种群仍具有持续更新的能力，样地B中的种群表现为衰退型结构。 2．利用空间自相关分析检测上述四个种群的空间遗传结构，结果表明，四个种群中的成株均无显著的空间自相关。虽然梭梭的种子散布能力有限，但花粉流有可能是空间遗传结构不显著的原因之一;另一个可能的解释是在种群更新和发展过程中，由于种内竞争的增强而发生了自疏现象。 3．利用ISSR标记对新疆和内蒙古境内共9个种群的遗传结构进行研究。8个引物共扩增出219条带，其中184条(84%)具多态性，种群的遗传多样性水平较高，通过AMOVA分析表明大部分遗传多样性分布在种群内，区域间、种群间的遗传变异均很小。梭梭种群较高的遗传多样性水平可能源于对异质、高胁迫环境的长期适应，而种群间遗传分异低的主要原因是种群间存在强大的基因流。 4．对5个梭梭种群的地面植被和种子库的遗传结构进行了比较分析，并调查了其中3个种群地面植被和种子库的空间遗传结构。结果表明，在所有种群中，地面植被和种子库的遗传多样性水平相似，而地面植被的遗传分异高于种子库的遗传分异：二者在遗传结构的空间分布上也不相同，地面植被种群无显著的空间自相关，而种子库种群在第一距离级上( 0-10 m)呈显著正相关。研究结果表明梭梭种群的种子库有能力保持种群的遗传多样性并减弱种群的遗传分化。 5．研究结果建议，由于现存梭梭种群和其潜在种群（种子种群）仍保持了较高的遗传多样性，种群间的基因交换并没有受到阻碍，因此对梭梭的保护可以与生态恢复工作同时进行。在具体工作中，应充分考虑种群的遗传结构特征及其空间格局，选取适合的种群或种子资源进行恢复与重建，并保持一定水平的种群大小，才能实现种群的稳定发展以及在高胁迫环境中的长期存活。 荒漠生态系统植被结构简单，环境压力大，对荒漠地区主要建群种和优势种植物的空间分布和遗传结构进行研究对于探讨在胁迫环境中各种进化力量（如选择、突变、迁移、漂变）的作用机制有重要意义，并为荒漠生态系统的恢复与重建工作提供了有价值的信息。在本文中，对荒漠植物在较大地理范围内的遗传结构研究、通过空间自相关分析进行种群的空间遗传结构研究、地面植被种群与种子库种群在遗传结构、空间遗传结构上的比较研究在国内均为首例。这些研究结果为进一步深入探讨荒漠植物生态适应与进化的分子机制奠定了基础。

中国暖温带辽东栎林主要树种共存机制的研究

物种共存是植物群落生态学的一个重要问题。对物种共存的研究可以促进人们对生态系统结构与功能的认识，并为生物多样性保护及恢复提供理论指导。在本论文中，通过对辽东栎－棘皮桦林主要树种空间格局及空间关系、竞争作用和繁殖策略的研究，初步确定本地区辽东栎林主要树种共存的机制。 空间点格局分析表明辽东栎、棘皮桦和五角枫的幼苗、幼树和大树均呈聚集分布。辽东栎幼苗和幼树的分布与同种大树个体正相关，与棘皮桦的大树个体负相关，而与死树个体无显著的相关关系。这些结果说明种子散播和萌生繁殖过程影响辽东栎树木个体的空间格局。棘皮桦幼苗和幼树的分布在小的空间尺度上与同种活树和死树个体正相关，而与其它树种的活树及死树个体的分布呈负相关，说明萌生是该物种繁殖的一个重要途径。五角枫的幼苗和幼树呈聚集分布，并与同种大树个体的分布有关，说明其种子有限的散播范围影响其分布。辽东栎大树个体的分布与棘皮桦大树个体在小尺度上呈负相关，表明这两个树种之间可能存在竞争关系。 离散模型（the diffusion model）和生长动态模型（the growth dynamics model）分析表明在一些树种之间存在单向的种间竞争，例如，黄花柳对白桦和棘皮桦的竞争作用，棘皮桦对辽东栎，辽东栎对五角枫，和五角枫对山杨的竞争作用。这些单向竞争主要是林冠层的大树个体对林下层小个体的竞争。在这些树种中没有发现种内竞争。但是，各树种的生长率（G (t, x)）与生长率方差（ ）呈直线相关，而且样地中树木的死亡率较低，说明树种间的竞争强度很小。因此我们推测非对称的种间竞争在塑造该森林群落结构和物种共存过程中的作用不大。 五角枫、辽东栎、糠椴和山杨的幼苗和幼树在森林的林下层占优势，密度和出现频率均较高，可以形成稳定的幼苗库。五角枫、辽东栎和糠椴的幼苗大小级结构呈倒J形，山杨幼苗的大小结构呈单峰形。棘皮桦幼苗很少，但幼树相对较多，说明该树种可以形成幼树库。辽东栎幼苗在林窗中密度较大，而幼树的密度与林窗的出现与否无明显的相关关系，说明林窗的形成对新更新苗有显著影响，而林窗内的幼树可能是由林窗形成前已经建立的幼苗发展而来。林冠下的辽东栎幼苗多数为萌生起源，寿命较长，一旦上层大树死亡，可以迅速生长，进入林冠层。因此，林冠层下的幼苗库和林窗更新对辽东栎种群动态至关重要。五角枫幼苗和幼树的耐荫性或避荫性较强，可以形成巨大的长期存在的幼苗库和幼树库，以维持其种群的更新。糠椴和山杨的幼苗，主要起源于根的萌蘖。由于母树提供营养，幼苗生长速度较其它三个树种快。但它们对土壤湿度和营养的要求较高，这限制了它们很难占据其它生境。 虽然，在所研究的处于不同演替阶段的群落中，树种的组成有所不同，但辽东栎、大叶白腊和五角枫的幼苗均非常丰富，可以形成幼苗库。辽东栎的幼苗库大部分为萌生苗，而大叶白腊的幼苗库主要由实生苗构成。大叶白腊的幼苗种群中小个体丰富，它们生长速度很慢，在林下采取一种“坐－等”（sit-and-wait）的策略。在三个树种中，五角枫幼苗主枝的伸长生长率最高，而且生长率与幼苗的基径和生境的光照强度正相关。 通过以上研究，我们初步得出结论：竞争作用在研究的辽东栎－棘皮桦林主要树种共存中起的作用很小;形成稳定长久的幼苗库是这些树种的主要繁殖策略。因此，理解这些树种共存机制的关键在于这些树种幼苗库或幼树库的不同起源，及幼苗和幼树对生境因子的不同生态响应所创造的丰富的更新生态位。

北京市郊区可持续景观生态规划及 优化生态生产范式研究——以昌平区为例

北京市郊区可持续景观生态规划及优化生态生产范式研究是指要遵循区域自然地理要素的分异规律，以土地利用现状格局为基础，以景观生态学原理和可持续发展准则为理论指导，以景观空间分析为具体研究内容来揭示区域土地利用类型结构、功能的异质性和有序性，以期提出优化的土地利用格局。本论文主要通过大量数据、图件的收集、野外考察与调查，文献查阅与数据处理、分析，得出以下主要结论： 一、理论方面 基于景观生态学理论——景观要素，空间结构与生态学过程，景观动态，异质性，等级结构，连接度以及景观的时空性等，以北京地区为例阐述了景观生态学理论如何合理地整合于生态建设与保育之中，并重点阐释了北京生态建设与保育“小三圈”格局的结构与功能，该系统包括山区外圈层、郊区平原中圈层和城区内圈层，其目标要实现：(1)山区发挥以水源涵养、水土保持防护为主的生态功能;(2)郊区创建农田、林地、草地异质性的人工稀树草原景观，形成带、网、片、点相结合的绿网系统;(3)城区以自身绿化和美化为主。同时，本研究针对我国的区域可持续发展进一步提出更加有效的建设性意见：(1)开展区域生态适宜性评价;(2)区域水平的土地利用格局、动态以及预测性研究;(3)进行区域可持续景观生态规划，建立区域优化生态生产范式，最终实现可持续发展目标。 二、研究方法方面 利用空间自相关指数，并结合“城-郊-乡”梯度分析法研究景观格局对尺度（包括粒度、幅度、方向）变化的响应。得出以下主要结论： 1、景观格局对于尺度变化有着不同的响应，随着空间粒度的增加，空间自相关均呈下降趋势;随着幅度的增加，空间自相关基本不变;人类干扰较多的景观几乎不受“划区效应”的影响;不同的数据类型，同一数据类型的不同景观对于尺度的变化均有着不同的响应。 2、沿“城-郊-乡”样带，空间自相关呈阶梯状增加趋势。景观空间自相关大小顺序：林牧景观>林果景观>农田景观>都市景观>都市化景观，人为干扰较多的景观具有较低的空间自相关，但对尺度的变化表现出较强的敏感性。 三、实例研究 北京市郊区可持续景观生态规划及优化生态生产范式研究是以昌平区为例，从昌平区经济与产业结构现状分析出发、以昌平区土壤理化性状分析为背景，以景观格局现状、动态，以及土地利用内部转移格局与过程、驱动因素分析为主要内容，并且重点探讨了昌平区城镇化的过程特征及空间特征，得出以下主要结论： 1、昌平区GDP配比方式，以及昌平区农村GDP结构模式均为“三二一”。昌平区在北京市农业中的地位，以及农业在昌平区GDP中所处地位均弱化。截止2001年，昌平区农业产值中，牧业>种植业>渔业>林业，牧业居于首位，占到46.70%，而传统种植业也正以小汤山为龙头向现代化、高科技、高效化的“六种农业”转化。总体讲，农业的粮食生产功能在昌平区已不再是一个重要功能，传统种植业正逐步地让位于畜牧业（人工牧草）、林业（疏林、苗圃），突出体现了具有良好生态学效益的牧草、林果在未来大农业发展中的战略地位。 2、昌平土壤肥力状况良好，景观分区与土壤理化性质是吻合的。基于土壤理化基质，昌平区应形成林、灌、草为主的山区景观，园林式城镇、林、果、灌相结合的山前倾斜平原景观，以及农、林、草配置的生态农业景观和花卉、种苗、绿化带相辉映的绿色生态住宅景观。 3、从1989~2001年期间，研究区内土地利用景观经历了很大的变化。土地利用景观的量变主要体现在城镇用地的迅速扩张和耕地的锐减，而土地利用类型的变化则体现在水田、传统菜地的逐渐消失，以及2001年后人工牧草的大面积推广种植。景观格局在不同景观分区的差异也得以论证，中北部山麓平原卫星城镇、旅游林果区（III）具有最高的多样性和最低的优势度、聚集度，中南部平原高科技、都市生态农业区（II）的多样性最低，而优势度、聚集度最高，对于南部平原都市边缘、城镇住宅区（I）各指标则介于III和II区之间。 4、从1989~2001年期间，土地利用的内部转移主要体现在耕地向城镇用地的大面积转移，其次，传统菜地转向城镇用地和其他种植耕地，而人工牧草是由部分耕地转移而来的。城镇化、水资源短缺和农业政策是主要驱动因素。土地利用的内部转移具有明显的区域差异，中北部山麓平原卫星城、旅游林果区体现出卫星城镇的发展，南部平原都市边缘住宅区则反映出北京都市边缘的向外扩张，而中南部平原高科技都市农业区则正向现代化的、高科技都市农业示范区发展。 5、昌平区三种主要的城镇化模式，即都市边缘带状城镇扩展模式、交通主轴线状城镇扩展模式和卫星城面状城镇扩展模式。研究表明，昌平区的城镇化主要集中在1989~1996年期间。 基于昌平区的产业与经济结构现状，土壤养分状况，景观结构现状、动态，土地利用转移方向，并且结合昌平区自然地理分异规律，社会经济因素对昌平区进行了可持续景观规划，昌平区应遵循的四个景观分区为：北部中低山生态保护、生态旅游区;中北部山麓平原卫星城镇、旅游林果区;中南部平原高科技、都市生态农业区;南部平原都市边缘、城镇住宅区。 最后作为总结、归纳，我们提出昌平区优化生态生产范式，昌平区的发展应定位于（1）生态环境保护与水源涵养的生态功能;（2）教育、示范、创新功能;（3）生活功能，并且遵循自然地域分异规律原则、因地制宜原则、生态主导性原则、统筹兼顾原则，大力发展昌平区经济的优势产业，即畜牧业、林果业和旅游业，突出肉羊、苹果、牧草和林木种苗等四个具有昌平特色的主导产业。 景观生态学;景观空间格局;可持续景观生态规划;土地利用变化;优化生态生产范式;北京昌平区

小波分析和人工神经网络在生态学研究中的应用

墨西哥帽子小波和Morlet小波在生态格局分析中的应用 本研究采用Monte Carlo方法，探讨了对小波分析的格局进行统计显著性检验的普遍方法。为了更好利用小波分析和了解两个常用小波--墨西哥帽子小波和Morlet小波在格局分析中的优缺点，用生态学研究中常见的4个模拟格局和东灵山辽东栎林的样带数据对这两个常用小波的特性进行了分析和比较。研究结果表明：墨西哥帽子小波能较好地分析样带中的斑块和间隙以及它们的位置信息，Morlet小波能较好地分析样带中尺度及其位置信息。不同的小波通常在尺度分析和斑块和间隙分析之间有平衡，所以最好的方法是结合两种小波的优点。小波分析在处理生态数据时，受所使用小波本身特性的制约。用墨西哥帽子小波进行格局分析时，小波能量谱的等值图上不同格局所对应的峰有可能相互重叠，当所分析的多尺度格局的规模差别不大时，所分析格局规模所对应的峰可能相互融合。这些小波能量谱的等值图上不同格局所对应峰的重叠和融合可能会导致格局分析量图上多个峰的相互融合和屏蔽。所以在使用小波分析做格局研究时，也应尽可能地结合小波能量谱和量图上的信息，以得到较全面和精确的格局分析信息。本研究的结论能为小波分析的应用提供指导。 应用二维小波分析对暖温带阔叶林辽东栎更新格局的研究 本研究介绍了一种二维网格空间数据分析方法一二维小波分析。该方法不仅能分析格局的等级结构，而且也能得到所分析结构的位置信息。小波系数等值图上不同格局规模的斑块和间隙可直接和不同尺度上的生态过程和生境条件相联系。小波方差从二维小波分析导出，小波方差可将四维的小波系数降至二维的小波方差函数，并量化所分析格局规模对整个格局的贡献。本研究用三个模拟格局分析了二维小波的特性及二维墨西哥帽子小波和Halo小波的特性。因为自身的特性，Halo小波比墨西哥帽子小波能提供更高的分辨率。本研究也将二维小波分析应用于暖温带阔叶林的辽东栎更新格局研究中，分析的结果表明：辽东栎的更新发生在辽东栎成树斑块和林窗斑块重叠区域。 用交互验证和独立验证来测试神人工经网络模拟水稻分檗动态的泛化能力 人工神经网络不是基于对所模拟过程的理解，而是依赖于对所分析数据的内部结构。所以人工神经网络通常被认为是经验模型而不能外推，而且在训练数据和验证数据的范围之外肯定不能精确地预测所模拟的过程。本研究通过对交互验证和独立验证神经网络模型性能的比较，测试了神经网络模型在预测水稻分檗动态方面的泛化能力。同时，也对几种提高神经网络泛化能力的技术进行了比较。研究结果表明：在训练数据的变量范围内，神经网络在预测水稻分檗动态方面具有泛化能力。较少的训练数据样本导致了对训练数据过度吻合的和不具泛化能力的神经网络。要能使神经网络在预测水稻分檗动态方面具有泛化能力，训练数据的样本量至少9倍于神经网络的权值数目。当神经网络有多个输入变量且训练数据不足以保证神经网络的泛化能力时，建议在训练之前，采用主成分分析、对应分析及类似技术压缩输入变量的个数。在压缩输入变量的个数之后，如果训练数据的样本量还不足以保证神经网络的泛化能力，就应采用提高神经网络泛化能力的技木，如：jittering和强制训练停止等，特别是神经网络与机理模型的复合模型。因为神经网络的泛化能力问题具有普遍性，所以我们的研究结论不只是适用于水稻分檗动态的预测，也适用于其它的农业和生态神经网络模型。

神农架巴山冷杉种子雨及种实特性研究

巴山冷杉主要分布于秦巴山地，是湖北神农架地区暗针叶林的建群种，构成了当地的优势群落，对神农架地区的植被景观具有决定意义。研究巴山冷杉的结实特性，种子雨时空格局，种子萌发能力和活力劣变过程，有利于进一步认识和分析这一物种的生活史特征，群落组成结构和更新动态。对这一重要物种的合理保护和有效利用具有促进作用。 在湖北神农架自然保护区选择巴山冷杉－箭竹、巴山冷杉－茵芋和巴山冷杉－陕甘花楸群落设置样地，通过布设种子收集器结合室内实验分析，对巴山冷杉种子雨的时空格局进行研究。待巴山冷杉球果成熟时，人工采集球果和种子，测量和比较巴山冷杉的结实特征，利用发芽实验研究巴山冷杉的萌发特性，并通过人工加速老化实验探讨巴山冷杉种子的劣变过程。 巴山冷杉种子雨始于10月初，持续超过2个月，不同类型的巴山冷杉种群表现出不同的种子雨时空格局。巴山冷杉－箭竹群落中巴山冷杉种子雨平均强度167.93±111.14粒/m2，有活力种子比例占22.31%，落种高峰期集中于10月27日到11月2日间，种子雨在种群中呈现聚集分布。巴山冷杉－茵芋群落种子雨强度在三个样地中最小，只有16.41±14.41粒/m2，有活力种子仅占3.05%。巴山冷杉－陕甘花楸群落，种子雨落种高峰为10月15日至10月21日，林冠内种子雨数量占到了收集总数的87.95%。扩散的种子数量与离开中心母树的距离间的关系近似正态分布。 对巴山冷杉的结实特性的分析结果表明，巴山冷杉球果近圆柱形，球果平均长5.37±0.75cm;平均宽3.01±0.32cm;重量介于5.9g～41.3g。巴山冷杉种子长1.08～8.68mm，种子宽1.16～6.42mm，种子厚0.66～3.48mm，种子千粒重7.30g。球果单果出种量在不同种群的频数分布格局不同，巴山冷杉球果和种子的各项指标在种群间和种群内存在显著差异。球果大小、出种量及单粒种子的质量间存在着极显著的正相关关系。此外，种子生活力水平在母树间差异较大，不同母树的种子发芽率和发芽势不等且随时间的萌发进程也不相同，相同种源的巴山冷杉种子在不同的培养条件下萌发能力不同，室温条件下具有最高的发芽率但在25℃，8h光照，恒温培养时的萌发最为整齐。 高温高湿条件能够加速巴山冷杉种子的老化进程，使巴山冷杉种子的含水量发生变化，种子的活力水平随着老化时间的延长而降低，40℃，100% 相对湿度处理6天后种子基本丧失活力。

鄂尔多斯高原油蒿种群分布格局与群落数量特征对降水梯度的反应

近年来，种群空间分布格局日益为生态学家所重视，已成为生态学发展最快的领域和生态学理论发展的核心之一，群落的植被盖度和生物多样性是生态学研究的常用指标。植物种群分布格局及群落特征是种群和群落对环境条件长期适应和选择的结果，一方面决定于植物自身的生物学特性，另一方面与种群和群落分布的生境密切相关，对于揭示植被对环境的适应规律及它们之间的相互关系具有十分重要的意义。 本文以油蒿种群为研究对象，沿着鄂尔多斯高原从东至西的降水梯度(336～249mm)，应用传统的分布格局检验法以及点格局方法进行油蒿种群分布格局的研究；采用Gleason 指数、Shannon-Wiener 指数、Pielou 指数和Simpson 指数分析比较油蒿群落的生物多样性。从格局分析的尺度问题、严密性以及聚集程度变化趋势等几个方面，对本文采用的种群分布格局分析方法进行比较，为种群分布格局分析方法的选择提供参考。 种群分布格局分析结果表明沿着降水递减的梯度，在小尺度上油蒿种群分布格局表现为由均匀分布向随机分布转变的趋势；在大尺度上则表现为由随机分布向聚集分布转变的趋势。沿降水逐渐减弱的梯度上，油蒿种群的聚集程度逐渐增强。降水梯度对油蒿种群分布格局的影响一方面由油蒿本身的生物学特性决定，在降雨量小的地区，油蒿母株周围幼苗的存活率高，呈现聚集分布格局，而降雨量大的地区，油蒿幼苗存活概率比较平均，形成随机分布格局；其次，降雨量较大的地区，土壤水分资源较充足，油蒿个体较大，个体之间以竞争关系为主，聚集程度较低，降雨量少的地区，油蒿个体较矮小，个体之间为共同抵御恶劣生境，呈现聚集分布的格局。 群落FPC 和生物多样性指数与年平均降水量的回归分析结果显示，降水量越大，植被盖度越高，物种丰富度越大，群落物种分布均匀程度和优势度越低。充足的降雨促进油蒿群落的发育，草本层植物长势更好，生物量增加，群落的结构趋于复杂。 传统的分布格局检验方法和点格局方法在油蒿种群分布格局分析应用中得到的结果具有高度一致性，然而在实际工作中，这些方法之间具有各自的优劣和适应性。 建议在选取种群分布格局的分析方法时，要充分考虑研究目的，根据具体的物种和实验环境确定采用的方法。需在各细微尺度上做种群分布格局分析时，点格局方法优于传统的分析方法；在大范围取样及对工作效率要求较高时，方差均值比率法和聚集强度指数法更适合。由于聚集强度指数法在进行结果判定时比较模糊，建议优先选择方差均值比率法，将聚集强度指数法作为参考。降雨的减少显著改变了植物种群的空间分布格局和群落结构及物种组成，在进行生态恢复时可以参照本文的分析结果进行恢复植被的合理配置。

Plankton community composition in the Three Gorges Reservoir Region revealed by PCR-DGGE and its relationships with environmental factors

To explore the relationships between community composition and the environment in a reservoir ecosystem, plankton communities from the Three Gorges Reservoir Region were studied by PCR-denaturing gradient gel electrophoresis fingerprinting. Bacterial and eukaryotic operational taxonomic units (OTUs), generated by DGGE analysis of the PCR-amplified 16S and 18S rRNA genes, were used as surrogates for the dominant "biodiversity units". OTU composition among the sites was heterogeneous; 46.7% of the total bacteria] OTUs (45) and 64.1% of the eukaryotic OTUs (39) were identified in less than half of the sampling sites. Unweighted pair group method with arithmetic averages (UPGMA) clustering of the OTUs suggested that the plankton communities in the Xiangxi Rive sites were not always significantly different from those from the Yangtze River sites, despite clear differences in their environmental characterizations. Canonical correspondence analysis (CCA) was applied to further investigate the relationships between OTU composition and the environmental factors. The first two CCA ordination axes suggested that the bacterial community composition was primarily correlated with the variables of NO3--N, dissolved oxygen (DO), and SiO32--Si, whereas, the eukaryotic community was mainly correlated with the concentrations of DO, PO43--P, and SiO32--Si.

Spatiotemporal variations of internal P-loading and the related mechanisms in the large shallow Lake Chaohu

Spatiotemporal variations of P species and adsorption behavior in water column, interstitial water, and sediments were investigated in the large shallow eutrophic Lake Chaohu. Orthophosphate (Ortho-P) and total phosphorus (TP) concentrations were significantly higher in the western part than in the eastern part of the lake, due to different nutrient inputs from the surrounding rivers. Moreover, particulate phosphorus (PP) concentration was in a similar spatial pattern to Ortho-P and TIP concentrations, and also showed significantly positive correlation with the biomass of Microcystis, indicating more uptake and store of phosphorus by Microcystis than by other algae. Increase of pH and intensive utilization of P by phytoplankton were the main factors promoting P (especially Fe-P) release from the sediment to interstitial water during the cyanobacterial blooms in Lake Chaohu. Spatial dynamics in TP concentration, P species and adsorption behavior of the sediment, coupled with the statistical analyses, suggested that the spatial heterogeneity of P contents in the sediment was influenced by various factors, e.g. human activities, soil geochemistry and mineral composition. In spite of similar TP contents in the sediments, increase in proportion of Fe-P concentration in the sediment may result in a high risk of P release.

Geostatistical analysis of chlorophyll a in freshwater ecosystems

Horizontal spatial patterns of chlorophyll a in Meiziya Reservoir, Hubei Province, China were analyzed once each month during May, June and July 1997. Two geostatistical techniques, semivariance and fractal analysis, were used to determine variation in chlorophyll a over the whole study area (isotropic) and in different directions (anisotropic). Both techniques provided useful information for detecting and assessing spatial pattern changes of chlorophyll a in freshwater environments. Based on our case study, the distribution of chlorophyll a shifted from aggregated to random distribution in the case of small rainfall event, and then returned to the aggregated distribution after a large rainfall event. On the other hand, the distribution of chlorophyll a became more heterogeneous or random in the direction of water flow (S-N direction) when rainfall events occurred, which was enhanced by rainfall intensity. In contrast, the influence of water flow on the spatial patterns was weak in the E-W direction, and thus the distribution of chlorophyll a remained aggregate with a moderate spatial heterogeneity.

Distribution of epilithic algae in the Xiangxi River system and their relationships with environmental factors

The spatial pattern of epilithic algae in the Xiangxi River system was studied in relation to several environmental factors by two-way indictor species analysis (TWINSPAN), detrended correspondence analysis (DCA), and canonical correspondence analysis (CCA). Eighty-nine taxa including diatoms, green algae, and blue-green algae were observed. Diatoms were dominant, and Cocconeis placentula, Cymbella minuta, Diatoma vulgare, and Gomphonema angustatum appeared in most of sampling sites. By TWINSPAN and DCA, thirty-one sites were divided into three groups based on composition and relative richness of benthic algae. CCA indicated that SiO2, pH, total phosphorus, Ca2+, velocity, elevation, and Cl- were significant environmental factors affecting the distribution of algae communities. In this minimal subset, SiO2 and pH were the most influential variables.

长白山阔叶红松林树种的空间分布格局：机会还是竞争？

森林群落中物种是怎样分布的？各物种是如何共存于同一群落中的？物种的分布格局是如何随尺度变化的？哪些过程影响了物种的空间分布格局？森林群落中是否存在着强烈的种内或者种间竞争？是机会还是竞争在构建森林群落中起着更为重要的作用？这些问题的回答，对于我们了解森林群落的结构特征及其内在的生态学过程、揭示物种多样性维持和共存机制具有极其重要的意义。本论文以长白山阔叶红松林25 ha大型固定样地为研究平台，基于第一次样地调查数据，采用不同的空间格局分析方法，从不同的研究角度，对阔叶红松林的群落组成与结构特征、空间格局、种间关系、密度制约机制、物种共有度格局等进行了较详尽的研究。主要研究结论如下： 1) 样地内胸径≥1cm的木本植物共18科32属52种。总的独立个体数为38902，包括分枝的总个体数为59121。个体数最多的前3个种的个体数占总个体数的60%，前14个种占95%，而其余38个种仅占5%。从物种多度、胸高断面积、平均胸径和重要值来看，群落成层现象显著，具有明显的优势种。 2) 对树种空间分布格局的分析发现：树种的空间分布格局随树种、径级、垂直高度、空间尺度的变化表现出不同的分布格局；大多数树种在较小的空间尺度上是聚集的，聚集程度随林层的增高而降低，而在较大的空间尺度则主要表现为规则或者随机分布；小树在小尺度上表现出不同程度的聚集；一些树种的分布格局表现出一定的空间异质性。 3) 对树种的种间相关性分析发现：树种的种间相关性随树种、径级、垂直高度、空间尺度而变化；红松与紫椴在整体上表现为正相关，但并不是在各林层间都表现为正相关；红松和紫椴的幼树和小树大多聚集在母树的周围，蒙古栎和水曲柳的幼树和小树在母树周围分布较少；对不同树种在不同径级和垂直层的空间相关性的分析发现，蒙古栎和水曲柳多分布在光环境比较好的地方，而红松和紫椴这两个耐阴树种则分布在郁闭的冠层下，表明不同的物种具有不同的生境要求以满足其存活和建成的需求；通过比较6个个体数差异极大的槭属树种的种群结构、空间格局和空间相关性等发现，15个物种对中的7个物种对不存在明显的相关性，不同径级的物种对之间的比较也没有发现明显的相关性，即它们之间并不存在明显的种间竞争。 4) 分析密度制约机制对树木存活的影响，可以发现：死亡前树种的格局大多是比死亡后更加聚集的；对于死亡后存活树木的格局，5个主林层树种中的3个和8个次林层和林下层树种中的3个树种的死亡都是随机的，8个次林层和林下层树种中的5个表现出正的密度制约存活；13个树种中的9个树种的存活与其自身的胸高断面积负相关，表明在大树之间存在着强烈的种内或种间竞争；主林层树种存活与近邻距离内同种的个体数没有明显相关性，而次林层和林下层树种的存活与近邻距离内同种的个体数大多呈正相关；大多数树种的存活与同种的胸高断面积表现出负相关，表明了强烈的种内竞争的存在，树木个体的大小对种内竞争的贡献要远远大于该树种种群的密度。 5) 对物种共有度格局的分析发现：阔叶红松林群落在小的空间尺度上出现了较少的物种共有度格局，表明也许存在强烈的种间竞争；而在较大尺度上，基于群落等级、个体数较多的物种组和径级较大的物种组的分析，都出现了随机的物种共有度格局，表明在较大的尺度上并不存在明显地影响物种分布的生态学过程；基于系统发生的物种组的物种共有度格局明显地不同于群落等级的物种共有度格局，在系统发生的物种组内，没有发现种间竞争的证据，而在小尺度上却存在正的种间相关性。 6) 从不同角度对物种分布格局的分析可以看出，森林群落结构与空间尺度是密切相关的。树种的空间分布格局随尺度而变化，在一个尺度上表现为一种格局，而在另一个尺度上则可能表现为另一种不同的格局。种内和种间相关性的分析也在不同的空间尺度上表现出不同的空间相关性。

青藏高原东缘高山林线乔木种群生态特征研究

青藏高原东部分布着世界最高的林线，该区域也是由欧亚北温带物种形成的林线的南界。在大面积野外踏勘的基础上，选择青藏高原东部具有典型高山林线分布的三个地点（滇西北白马雪山、川西北鹧鸪山及岷江源地区）作为研究区，从种群的结构、生存特征、分布格局及分形特征等方面对青藏高原东缘高山林线乔木种群生态学特征进行了研究，并在此基础上探讨了人类活动对林线种群生态特征及林线格局的影响。结果表明，林线区乔木树种多以单种群形式存在，林线区群落结构简单，乔木层多为单一树种组成，其生长型较之郁闭林发生了急剧的变化：树木高度急剧下降，而发展多茎多分枝的生长型。生长型的转变是高山林线乔木对恶劣自然条件的形态适应。 研究发现，在青藏高原东缘，阴坡林线乔木主要是冷杉（Abies spp.），阳坡主要由圆柏（Sabina spp.）组成，少数地方还有云杉（Picea spp.）。阴坡乔木种群结构多表现为增长型，幼苗和幼树在种群中占较大比重，种群潜在自然更新能力较强，但幼龄个体死亡率非常高，存活曲线多接近Deevey-Ⅲ型；阳坡乔木种群幼苗个体数极少，幼树相对增加。野外调查表明，人为活动较频繁的阳坡林线区幼苗数量极少甚至缺失，而受人为活动干扰较小的样地中幼苗和幼树数量明显增多，从一个侧面说明放牧等人类活动可能对林线种群的更新带来较大影响，而对卡卡沟围栏内外的样地分析也进一步证明了这一结果。 所研究林线乔木种群各龄级的空间格局在不同尺度上表现为聚集、随机和均匀分布，以聚集分布为主；各龄级在不同尺度上表现出显著的相关性，幼苗通常与另外两个龄级的关联性较密切。各龄级间显著的相关性表明不同龄级个体在空间交错分布，有利于对各种资源的充分利用，对种群的生存和发展非常有利，反映了高山生态系统恶劣生境中种群的一种适应对策。 林线乔木种群各龄级分布格局的计盒维数有差别，林线种群的计盒维数总是小于郁闭林种群的计盒维数。另外，郁闭林各龄级计盒维数通常也高于林线各龄级，表明不同海拔或者不同群落类型中的乔木树种具有不同的水平空间占据能力。林线区种群分布格局的计盒维数都很低，占据现实水平空间的程度较低，具有相对较高的生态间隙维，其潜在占据空间的能力较高，群落还可提供给种群的最大空间限度较大，但实际上由于受群落中种内、种间的竞争及林线区恶劣的生态环境条件的限制，其潜在空间占据能力可能难以表现出来。 青藏高原东缘高海拔地带以季节性游牧为主要的资源利用和生产方式，阳坡森林郁闭度低于阴坡，灌丛数量和种类较阴坡少，融雪早且积雪时间短，所以阳坡包括高山林线区成为当地牧民游牧路线的必经之地。牲畜的践踏、啃食使得幼龄乔木树种个体数量大大减少，严重阻碍了林线乔木种群的自然更新，同时种群占据空间的能力也明显降低。因此可以认为，在青藏高原东部地区，山地游牧等人为干扰叠加于恶劣的自然条件，阳坡林线的自然更新潜力受到抑制，其生存状态较之阴坡林线显著恶化，并可使阳坡林线高度逐渐降低。高山林线区森林一旦破坏在短时间内很难有效更新和恢复，因此，对于处于恶劣高山生境中的乔木种群应加强保护，同时适度控制人为干扰强度和幅度以减少其直接和间接破坏，防止阳坡林线退化并促进高山生态系统的自然恢复。 Eastern Qinghai-Tibetan Plateau has the highest timberline of the world. On the basis of field surveys and literature reviews, three typical alpine timberlines were chosen for in-depth studies, i.e., Baima Snow Mountain in northwest Yunnan, Zhegu Mountain and the waterhead area of Minjiang River in west Sichuan. Using the methodologis of population ecology, we analyzed the population structure, survival characteristics, spatial point patterns and fractal dimensions of the timberline tree populations and discussed the impacts of grazing on the structure and spatial pattern of alpine timberline. Compared with closed forests, the community structure of timberline is simpler, usually with one or two species constituting the tree layer. Differences also exist in the growth forms: the trees were significantly shorter with more stems and branches, reflecting morphological adaptation of trees to the severe conditions at timberline. In the eastern Qinghai-Tibetan Plateau, Abies spp. often formed alpine timberline in the north-facing slope while Sabina spp. and sometimes Picea spp. in the south- facing slope. The population structures of north-facing slope showed an increasing trend, with numerous seedlings and saplings. However, the survival curves tend to follow Deevy-III because of high dead ratio of young individuals. There are only few seedlings in the south-facing slope with heavy grazing, demonstrating that human disturbance may prevent regeneration at alpine timberline, which was confirmed by comparisons between fenced enclosures and control plots in the Kaka Valley. Depending on the spatial scales on consideration, the individuals of different age-classes showed clumping, random or even distribution, but mostly with clumping distribution. At all scales, individuals in different age-classes were all significantly correlated with each other while the seedlings were usually more correlated to two other age classes. This high degree of correlation among different age classes indicates that individuals of different age classes are spatially interlocked with each other, which helps sufficient utilization of various resources and is conducive to the survival and development of population. It is another adaptation strategy for trees at the severe environment. The spatial patterns of different age classes had different box dimension. In general, the box dimensions of total individuals and each age class at timberline are always smaller than that of closed forests, suggesting that space occupation capacity is not the same for populations at different altitude or in different communities. Populations on both the south- and the north-facing slopes had a very low box dimensions (far away from the max., 2), however, the lower the box dimension, the bigger the potential space provided by community. In fact, because of inner- and inter- competition as well as the severe conditions at timberline, this kind of potential ability can hardly be realized. Mountain pastoralism is the major type of as well as the only most effective way of resource uses in the high elevation regions of the eastern Qinghai-Tibetan Plateau. Due to lower canopy cover, less bushes and short snow-cover time, south-facing slopes became the favorite pastures. Damages from livestock through tramping, browsing and others have greatly reduced the number of young individuals. As a result, the potential of timberline trees to regenerate and their ability to occupy more space are greatly inhitibted. We conclude that human disturbances (mountain pastoralism) as well as harsh environmental conditions co-worked to inhibit the regeneration of tree populations in the south-facing slope and made south slopes more difficult than the north-facing slopes for trees to survive and develop, resulting a gradual retreat of timberline in the north-facing slopes. Forests at alpine timberline are susceptible to disturbance and difficult to regenerate and restore once damaged and controlling human disturbances is important for protecting the forest ecosystems at the timberline area.

川西亚高山森林生态系统辐射传输研究

辐射传输研究是贯穿森林生态系统的纽带，太阳辐射为植物的生长发育提供光合能量、适宜的环境温度以及发育信息。一方面，气候变化使到达地面辐射能的质和量发生变化，影响到植被的生长发育，改变森林的结构，而森林结构的变化又会影响林冠内辐射能的分配和质量，这些变化会进一步影响到林下土壤温度，改变森林根系活性以及土壤营养转化的效率；连锁反应的结果有可能会使森林生态系统的生产力发生变化，改变碳素和氮素源库的调节方向，从而反馈影响地球气候系统。另一方面，人类作为生态系统的成员，必然需要森林生态系统为其提供更多的原材料和更好的生态服务功能，如何实现这些目标，就需要人类适度调整干预方式和频度，达到预期的目的。本文在建立适合于川西亚高山森林的叶面积测量技术、光照辐射模型和土壤温度变化模型的基础上，对川西亚高山地带森林生态系统的辐射传输特征进行了分析，并从森林结构的角度探讨了林分内的辐射分布以及对土壤温度的影响。主要成果如下： 1. 提出了一种照相法测量叶面积的方法。通过对摆放在平面上的叶片照相，利用投影变化，把非正射图像转化为正射图像，然后经过计算机图像处理得到每一片叶片的面积、周长、长度、宽度等信息。这种方法可使用户以任意方向和距离拍摄处于平面上的叶片，能同时处理大量的叶片，适于野外离体或活体叶片测量。叶片面积分辨率可调，分辨率可以与常用的激光叶面积仪相近甚至更高，而且叶片图像可以存档查询。 2. 提出一种模拟林内光照变化的模型。利用林冠半球照片，记录视点以上半球内的林冠构件空间分布，作为林冠子模型；天空辐射子模型采用国际照明委员会(CIE)的标准晴天和阴天以及插值模型。该模型能够模拟林下某一位点处的实时光斑变化。 3. 提出一种土壤温度变化模型。把土壤视为具有容量和阻力性质的结构，利用电阻和电容器件构建土壤能量分布模型。外界太阳辐射能经过植被以及其它一些能量分配器后进入土壤，其中有一部分转化为土壤势能，即土壤温度。土壤温度的变化类似于电池的充放电过程。在已知模型参数的情况下，可以从太阳辐射计算土壤温度的变化。在模型参数未知的情况下，通过输入和输出值推算模型的参数，而模型参数中的时间常数与土壤组成和含水量有关，这样就可以知道土壤水分的变化情况。 4. 从王朗亚高山森林典型样地林分结构的测量获得林地三维结构图、树冠形态、叶面积密度等参数，这些参数输入到Brunner (1998)开发的tRAYci 模型中计算出一段时间内林分任意位置处的光照值。与林下辐射计测量值以及半球照片计算结果的比较，该模型基本上能够满足对林分光环境了解的要求。 5. 从川西亚高山森林生产力的角度，探讨了森林生产力研究的方法以及川西地区的研究历史和成果，发现了其中的一些规律和问题，特别是在叶面积测量上，还没有使用标准的叶面积指数定义。综合来看，川西地区针叶林叶面积指数(单位土地面积上植物冠层总叶面积的一半) 应在4-5 之间。降雨丰富的华西雨屏带是川西地区森林生产力最高的地区，而向西北森林生产力逐渐降低。川西地区云冷杉林森林生产力平均约为600 gDM m-2 a-1，但是根据辐射能计算的潜在生产力则达到1800 gDM m-2 a-1。实际与潜在森林生产力的巨大差异说明其它因子对生产力的影响。 6. 王朗亚高山3 个典型森林林分中，白桦林样地(BF) 林下草本以糙野青茅、牛至、紫菀等喜阳性物种为主，林下透光度较高；冷杉林样地(FF) 林下透光度最低，以喜阴性物种水金凤、蟹甲草、囊瓣芹等为主；而云杉林样地(SF)林分林龄最大，林下透光度介于冷杉林和白桦林之间，草本层仍然以喜阴性物种东方草莓、紫花碎米芥、酢浆草等为主。冷杉林和云杉林的灌木层也很丰富，卫矛属、五加属、茶藨子属、忍冬属植物很丰富，而在白桦林则以栒摘要子属、榛子属、鹅耳枥属等植物为主。藓类植物在云杉林中最丰富，并且形成毯状层，其它两个林分则很稀少。3 个样地林分结构与林下光环境有很强的相关性，从光环境特征可以在一定程度上推测林分的结构。各样地单纯从乔木层材积推算的NPP 排列顺序为BF>FF>SF，与林下辐射透射率和林分年龄的顺序相同，暗示辐射对群落演替过程的驱动作用。 7. 用半球照相法测得BF、FF 和SF 3 个样地的有效叶面积指数以SF 样地最高，BF 最低。如果考虑针叶树叶片在小枝上的丛聚分布，利用北方针叶林的数值进行校正，则SF 样地LAI 显著增加(达到89%)，其它样地的LAI 基本不变甚至有所下降。校正后的数值与文献中地面测量的结果较相近，说明在使用半球照相法测量川西亚高山针叶林LAI 时必须加以校正。 8. 在3 个样地中，白桦、岷江冷杉和方枝柏种群为丛聚分布，紫果云杉在FF和SF 样地中基本上为随机分布。3 个物种出现丛聚分布的最短距离约为2m，在最短距离以内则为随机分布。最短距离可能与树冠大小有关，种子传播特征以及对光照的需求状况可能是造成这种分布格局类型的原因。 Radiative transfer plays a key role in forest ecosystems. Solar radiation providesenergy for photosynthesis, appropriate ambient temperature and development informationfor plants. However, quality and quantity of radiation reaching land surface are affected byweather and subsequently influence the growth and development of plants, which in turnchanges the budget of radiation in forest. Soil temperature changes with the variation ofradiation under forest canopy and influences the activity of roots and rate of nutrientturnover. Thus, any changes of radiation will induce chain reactions in the entireecosystem and display in the value of net primary productivity which will possibly shiftthe relationship between carbon source and sink at local or regional scale and feed back tothe global climate system. On the other hand, as a component of ecosystems, humanbeings of course need to demand more materials and better service from ecosystems. Forthese purpose, man must adapt their pattern and frequency of interference to ecosystems.This paper aims to research on the canopy structure, the radiation distribution and theirinfluence on soil temperature from the process of radiative transfer in subalpine forestecosystem of western Sichuan. The main results are: 1 Present a new photogrammetric method for leaf area. The main idea is to convertnon-vertically taken images of planar leaves to orthoimages through projectivetransformation. The resultant images are used to get leaf morphological parametersthrough image processing. This method enables users to take photos at almost anyorientation and distance if only the leaves are placed on same plane, and to processlarge quantity of leaves in a short time, which is suitable for field measurement. Theresolution of leaf area is adjustable to fit for special requirement. 2 A model using hemispherical photos combining with solar tracks and radiation courseis provided to simulate light variation in forest. The hemispherical photos of canopyrecord the real spatial distribution of each element of plants viewed from a point. Skyradiance is simulated with CIE standard clear sky or cloudy sky model. This modelcan be used to simulate real time light variation under canopy. 3 Present a soil temperature model. Soil could be regarded as a body of resistor andcapacitor. Some of the budget of solar radiation in soil body is transformed into soilpotential energy, the soil temperature. Variation of soil temperature is driven by solarradiation, vegetation, soil properties, etc. This model has two parameters, one of whichis time constant and is related to soil water content. The inversed model can be used tosimulate the variation of soil water. 4 By using model tRAYci developed by Brunner (1998), the 3-D distribution of light inthree subalpine forest stands of Wanglang Nature Reserve has been simulated andvalidated with value of radiometers in these stands. This model can basically satisfythe need for understanding light regimes of these stands. 5 Present some principles and questions of NPP (net primary of productivity) researchesin western Sichuan. The standard leaf area index (LAI) defined by Chen and Black(1997) has not been used in this region. Total leaf area and projected leaf area indexare still used in NPP researches which may differ around 1-fold in magnitude. Thestandard LAI which is a half of total leaf area above unit land area should be between4 and 5 for typical subalpine coniferous forest of western Sichuan concluded fromliteratures. The maximum forest NPP occurs in West China rain belt and decreasesnorthwestwards. Average NPP of spruce-fir forest in western Sichuan is about600gDM m-2 a-1, which is below the potential NPP of 1800gDM m-2 a-1 based onmeasured radiation in this region. The significant difference between potential and realNPP suggests that other factors influence the growth of stands. 6 In the three subalpine forest stands of Wanglang Nature Reserve, herbage layer ofAbstractbirch stand (BF) with age of 40 is dominated by heliophytes of Deyeuxia scabrescens,Origanum vulgare, Aster tongoloa etc.. However, both of the other two stands aredominated by shade tolerent species, such as Impatiens noli-tangere, Impatiensdicentra, Cacalia deltophylla and Pternopetalum tanakae etc. in fir stand (FF) withage of 180 and Fragaria orientalis, Cardamine tangutorum and Oxalis corniculata etc.in spruce stand (SF) with age of 330. Shrub species in the latter two stands arerelatively rich, typical dominant genera being Euonymus, Acanthopanax, Ribes andLonicera. Birch stand has relatively sparse shrubs dominated by genera of Cotoneaster,Corylus and Carpinus. Mosses are significant only in spruce stand. The canopystructure controls the light regime of stand, which influence the composition of herblayers beneath the canopy. This light regime-community structure relationship can beused to infer the herb community from canopy structure. The NPP derived from timbervolume of arbor layer of the three stands decreases from BF to SF, which is in thesame order of transmitted total radiation under canopy and age of these stands,suggesting the driving effect of radiation in the succession of community. 7 The highest effective LAI of the three stands obtained by hemispherical photos is inplot SF and lowest in plot BF. After rectification of the clumping effect of leaves onshoot, the real LAI in plot SF increases significantly (89%) and approximate to theaverage LAI of coniferous forest in western Sichuan. Therefore, the LAI obtainedfrom hemispherical photos needs rectification for clumping effect. 8 Spatial distribution pattern for Betula platyphylla, Abies faxoniana and Sabinasaltuaria is clumpy, but Picea purpurea almost random in plot FF and SF. The shortestdistance for clumpy distribution for Betula platyphylla and Sabina saltuaria is 1.5m,and 2m for Abies faxoniana. And random pattern for these trees is exhibited within thisrange which almost coincides with the diameter of crown. Seed dispersalcharacteristics and light requirement may be the reason for different spatial pattern.

克隆植物东方草莓对异质生境的适应对策

克隆植物被认为比非克隆植物更宜于利用异质性环境。在复杂的空间异质环境中，克隆植物可能形成了各种有效利用环境异质性的适应对策。对于克隆植物适应机制的研究，前人已做了大量的工作，特别是从形态和生物量分配等方面对简单异质生境下克隆植物的克隆整合和克隆分工进行了详细的研究。本研究以分布广泛的克隆植物东方草莓（Fragaria orientalis）作为研究对象，应用野外调查和实验生态学方法，采用多对比度单资源模型和不同向双资源模型，从形态和生理生态的角度，研究复杂异质生境下克隆植物的整合和分工及其耗益问题，分析不同类型的生境对克隆植物整合和分工的修饰作用，进而探讨克隆植物对异质生境的适应策略。克隆构型和分株种群特征是植物克隆生长及其生态适应对策研究的基本内容。本文通过野外调查，研究在不同光照条件下东方草莓克隆构型、分株种群特征以及点分布格局。结果表明：东方草莓的克隆构型随光照发生相应的变化，低光照下其匍匐茎节间长和分枝角度均增大而分枝强度减小；随光照减弱，东方草莓分株种群的生物量、根冠比和分株种群密度显著降低；不同光照下东方草莓分株均以随机分布为主但不同尺度下有所差异，其分布格局强度依次为旷地<林缘<林下。结合克隆植物对资源的利用对策，探讨了克隆构型和分株种群特征以及分布格局随环境条件变化的生态适应意义。不同生境斑块条件下克隆植物可能采取不同的适应对策。采用盆栽实验，研究不同水分对比度下克隆整合及其生理生态特征，并对单向和交互资源中东方草莓的克隆整合做了对比研究。结果显示：高的水分对比度能够促进东方草莓的克隆整合，并能刺激相连分株增加光合作用，东方草莓体内的氧化—抗氧化系统也II随对比度做出相应的反应。耗-益分析表明胁迫分株的受益是以供给分株的损耗为代价的，但从克隆片段总体来说是受益的。单向资源中东方草莓生长的绝对值高于交互资源，但耗-益分析表明生长于交互资源下东方草莓的克隆整合获益大于生长于单向资源下东方草莓的克隆整合获益。长期生长于特定生境的克隆植物，在进化过程中其克隆整合和克隆分工在对资源异质性的适应策略方面可能有所侧重。采用盆栽实验对来自不同海拔梯度的东方草莓的克隆整合和克隆分工对异质资源的适应对策进行了研究。实验结果表明，来自高海拔的东方草莓可塑性较差。来自两个海拔的东方草莓对切断匍匐茎的表现有所差异，总体上切断匍匐茎对来自高海拔的东方草莓影响更大些。另外，来自高海拔的东方草莓表现出更高的克隆分工。IIIClonal plants are known to be more suitable for the habitats of heterogeneousresources than nonclonal plants, perhaps due to their well developed adaptivestrategies to environmental heterogeneity. Many studies have been done on theadaptive mechanisms of clonal plants, especially on the clonal integration anddivision of labor with morphology and biomass allocation under simpleheterogeneous habitats. Based on field surveys, laboratory experiments, multi-contrastunidirectional resource model and reciprocal resource model, Fragaria orientalis, aRosaceae stoloniferous herb that widely distributes in China, was used to study thisplant’s morphological and physiological responses to complicated heterogeneoushabitats in terms of its clonal integration, division of labor and cost-benefit, as well astheir modifications by different habitats, so as to better understand the adaptivestrategies of clonal plants under heterogeneous environments.Clonal architecture and ramet population characteristics are of the major concernin the studies on growth and adaptive strategies of clonal plants. Clonal architecture,ramet population characteristics and spatial point pattern of F. orientalis underdifferent light intensity were studied with field observations. The results showed that,clonal architecture changed with light availability: Internode-lengths and branchangels of stolons were larger while branch intensities were smaller under lower lightintensity than those under higher light intensity; Biomass of ramet population,root-shoot ratio and density of ramet population decreased significantly with reduce oflight intensity; Under all light intensities, spatial pattern of ramets was mainlyrandomly distributed but it changed with different scales, with pattern intensity as:open space < forest edge < understory. Adaptation significance of the clonal architecture, the ramet population characteristics and the spatial pattern changing withdifferent environments was discussed according to these results.Clonal plants may take different adaptive strategies under different patches. Withpot culture, clonal integration and physiological parameters of F. orientalis underdifferent water contrasts were studied, and clonal integration under unilateralresources and reciprocal resources were also compared. The results suggested that,high water contrast improve the clonal integration of F. orientalis and increase thephotosynthesis of connected ramets. Oxidative and antioxidative system of F.orientalis also responded with changing water contrasts. According to cost-benefitanalysis, the drought-stressed ramets obtained benefits from the connectedwell-watered ramets, and as a whole, the clonal fragment could also get benefits.Growth of F. orientalis in homogeneous resources was better than that inheterogeneous resources, but the whole plant got more benefit through clonalintegration in heterogeneous resources than in homogeneous resources.Pot culture experiments were also used to study the adaptive strategies inutilizing heterogeneous resources by the plant populations from different altitudes.The results showed that, F. orientalis from alpine zones were shorter and lessexpanded with poorer clonal plasticity than those from middle mountains. F.orientalis from two different altitudes showed different responses to stolon severing,and as a whole, stolon severing had more influence on F. orientalis from alpine zones.In addition, F. orientalis from alpine zones exhibited higher division of labor, whichsuggested that clonal plants from different habitats develop their own adaptivemechanisms in their clonal integration and division of labor in response toenvironmental heterogeneity.