全 文 ：
　 　 　 　 　 生 态 学 报
　 　 　 　 　 　 　 (SHENGTAI XUEBAO)
　 　 第 31 卷 第 5 期　 　 2011 年 3 月　 (半月刊)
目　 　 次
盐胁迫下 3 种滨海盐生植物的根系生长和分布 弋良朋,王祖伟 (1195)…………………………………………
蕙兰病株根部内生细菌种群变化 杨　 娜,杨　 波 (1203)…………………………………………………………
森林不同土壤层全氮空间变异特征 张振明,余新晓,王友生,等 (1213)…………………………………………
基于生态位模型的秦岭山系林麝生境预测 罗　 翀,徐卫华,周志翔,等 (1221)…………………………………
黑河胜山国家自然保护区红松和红皮云杉生长释放判定及解释 王晓春,赵玉芳 (1230)………………………
两种大型真菌菌丝体对重金属的耐受和富集特性 李维焕,于兰兰,程显好,等 (1240)…………………………
2005—2009 年浙江省不同土地类型上空对流层 NO2变化特征 程苗苗,江　 洪,陈　 健,等 (1249)…………
关帝山天然次生针叶林林隙径高比 符利勇,唐守正,刘应安 (1260)……………………………………………
鄱阳湖湿地水位变化的景观响应 谢冬明,郑　 鹏,邓红兵,等 (1269)……………………………………………
模拟氮沉降对华西雨屏区撑绿杂交竹凋落物分解的影响 涂利华,戴洪忠,胡庭兴,等 (1277)…………………
喷施芳香植物源营养液对梨树生长、果实品质及病害的影响 耿　 健,崔楠楠,张　 杰,等 (1285)……………
不同覆膜方式对旱砂田土壤水热效应及西瓜生长的影响 马忠明,杜少平,薛　 亮 (1295)……………………
干旱胁迫对玉米苗期叶片光合作用和保护酶的影响 张仁和,郑友军,马国胜,等 (1303)……………………
不同供水条件下冬小麦叶与非叶绿色器官光合日变化特征 张永平,张英华,王志敏 (1312)…………………
水分亏缺下紫花苜蓿和高粱根系水力学导度与水分利用效率的关系 李文娆 ,李小利,张岁岐,等 (1323)…
美洲森林群落 Beta多样性的纬度梯度性 陈圣宾,欧阳志云,郑　 华,等 (1334)………………………………
水体泥沙对菖蒲和石菖蒲生长发育的影响 李　 强,朱启红,丁武泉,等 (1341)…………………………………
蚯蚓在植物修复芘污染土壤中的作用 潘声旺,魏世强,袁　 馨,等 (1349)………………………………………
石榴园西花蓟马种群动态及其与气象因素的关系 刘　 凌,陈　 斌,李正跃,等 (1356)…………………………
黄山短尾猴食土行为 尹华宝,韩德民,谢继峰,等 (1364)…………………………………………………………
扎龙湿地昆虫群落结构及动态 马　 玲,顾　 伟,丁新华,等 (1371)………………………………………………
浙江双栉蝠蛾发生与土壤关系的层次递进判别分析 杜瑞卿,陈顺立,张征田,等 (1378)………………………
低温导致中华蜜蜂后翅翅脉的新变异 周冰峰,朱翔杰,李　 月 (1387)…………………………………………
双壳纲贝类 18S rRNA基因序列变异及系统发生 孟学平,申　 欣,程汉良,等 (1393)…………………………
基于物理模型实验的光倒刺鲃生态行为学研究 李卫明,陈求稳,黄应平 (1404)………………………………
中国铁路机车牵引能耗的生态足迹变化 何吉成 (1412)…………………………………………………………
城市承载力空间差异分析方法———以常州市为例 王　 丹,陈　 爽,高　 群,等 (1419)…………………………
水资源短缺的社会适应能力理论及实证———以黑河流域为例 程怀文,李玉文,徐中民 (1430)………………
寄主植物叶片物理性状对潜叶昆虫的影响 戴小华,朱朝东,徐家生,等 (1440)…………………………………
专论与综述
C4作物 FACE( free-air CO2 enrichment)研究进展 王云霞,杨连新,Remy Manderscheid,等 (1450)……………
研究简报
石灰石粉施用剂量对重庆酸雨区受害马尾松林细根生长的影响 李志勇,王彦辉,于澎涛,等 (1460)…………
女贞和珊瑚树叶片表面特征的 AFM观察 石　 辉,王会霞,李秧秧,刘　 肖 (1471)……………………………
期刊基本参数:CN 11-2031 / Q*1981*m*16*284*zh*P* ￥ 70． 00*1510*32*2011-03
生 态 学 报 2011,31(5):1213—1220
Acta Ecologica Sinica
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基金项目:林业公益性行业科研专项(201104005);国家青年科学基金项目(41001024);教育部博士点基金项目(20100014120011);“十二五冶国
家科技支撑计划(2011BAD38B05)
收稿日期:2010鄄05鄄13; 摇 摇 修订日期:2011鄄01鄄21
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: yxx. bjfu@ yahoo. com. cn
森林不同土壤层全氮空间变异特征
张振明1,2,余新晓2*,,王友生2,宋思铭2,吴海龙2
(1. 北京林业大学 自然保护区学院,北京摇 100083;2. 北京林业大学 水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室, 北京摇 100083)
摘要:应用经典统计学和地统计学方法,分析了八达岭地区土壤全氮(TN)在不同层次(A,B,C)的空间变异特征。 同时结合地
理信息系统(GIS),分析了该地区植被类型和土壤 TN 之间的关系。 应用分类回归树模型( classification and regression trees,
CART)分析了土壤 TN和海拔与植被分布格局的关系。 得到以下结论:(1) TN 在 A、B、C 层平均值分别为 2. 94、1. 30、0. 63
g / kg,变异系数(CV)分别为 33% 、33% 、45% ,都表现为中等变异。 (2)TN 在不同土层的变异函数理论模型符合球状模型,TN
在 A层为弱空间相关,在 B、C层为中等空间相关。 (3)泛可里格插值表明,TN 在不同层次都表现出了明显的空间分布趋势。
不同植被类型所对应土壤全氮的空间分布则各不相同。 (4)CART研究结果表明,该区植被类型分布格局可大致划分为四大部
分。 可初步确定海拔 725m,TN含量 4. 23 g / kg和 5. 69 g / kg为影响该区植被分布格局的重要参考值。
关键词:地统计学;土壤全氮;空间变异;分类回归树模型
Spatial variability of forest soil total nitrogen of different soil layers
ZHANG Zhenming 1,2, YU Xinxiao2,*, WANG Yousheng 2, SONG Siming 2, WU Hailong 2
1. College of Nature Conservation, Beijing Forestry University, 100083, China
2. Key Laboratory of Soil and Water Conservation and Desertification Combating of the Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing
100083, China
Abstract: Spatial variability causes uneven soil resource distribution and controls species distribution and recruitment in
terrestrial ecosystems. Quantification of the spatial variability is essential for understanding the relationship between soil
properties and environmental factors and to estimate attributes at unsampled locations. Spatial variability of soil nutrient can
provide guidance for the proper management of forest ecosystem. According to forest resource inventory subplot maps of
China, 121 subplots were established. Soil samples for the experiment were collected from soil profiles in the central portion
of each plot. Three replicate samples of each horizon at every plot were mixed with roots and stones removed by hand. Soil
total nitrogen (TN) was measured using sulfate鄄perchlorate acid heating digestion鄄azotometer distillation titration method.
All statistical analysis was performed using the open source software R (version 2. 7. 0) . TN spatial distribution predicted
by kriging was exported to ArcGIS 9. 2 to produce maps. Spatial variability of soil total nitrogen under different layers was
examined using classical statistics and geostatistics in Badaling. At the same time, geostatistics combined with geographic
information system (GIS) were applied to analyze the relationship of vegetation type and soil total nitrogen. Relationship
between elevation, TN of soil and vegetation distribution pattern was evaluated by classification and regression trees
(CART). The results showed that:(1) The means of TN were 2. 94 g / kg,1. 30 g / kg,0. 63 g / kg in three different layers,
respectively. Coefficient of Variation ( CV) of TN were 33% , 33% , 45% , respectively. So they showed medium
variability. (2) Optimal theoretical models of TN were spherical model in different layers. Spatial correlation distances of
TN鄄A,TN鄄B and TN鄄C were 804m, 1038m and 1400m, respectively. The nugget / sill C0 / (C0+C) ratio for TN鄄B and TN鄄C
were 55% and 63% , respectively, suggesting moderate spatial correlation. TN鄄A has a weak spatial correlation with the
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C0 / (C0 + C) (78% ). The spatial variability of TN鄄B and TN鄄C may be affected by intrinsic and extrinsic factors.
However, the spatial variability of TN鄄A may be affected by extrinsic factors. (3) University kriging indicated that spatial
distribution TN showed district geographic trends in different layers. The overlay analysis of spatial patterns and vegetation
type were used to understand different soil nutrients distributions with different vegetation types. TN had a high distribution
in the southwest and northeast of research area and the rest of high content were strips and patches. (4) The CART
indicated that the vegetation type distribution pattern of this district can be divided as four main parts, it can be primarily
determined that the elevation of 725m, the TN of 4. 23 g / kg and 5. 69 g / kg were the importance value. As reforestation is a
key component of China忆s long term environmental and conservation strategy, spatial distribution in soil nitrogen contents of
different layers can equip the micromanagement decision鄄making process in determining the proper size of a management
unit. The correlation between soil nitrogen and vegetation type is an important factor in selecting tree species for
reforestation. Our study provides a general guideline for the selection process.
Key Words: geostatistics; soil total nitrogen; spatial variability; classification and regression trees(CART)
土壤氮作为森林生态系统的限制性养分,不仅影响森林生态系统的生产力,而且影响生物地球化学循
环[1鄄2]。 在森林生态系统中植物和微生物最直接的氮库来源于土壤[3]。 土壤全氮的异质性往往会影响到该
区域植被的分布、物种丰富度和个别有机体的性能。 因此,研究土壤全氮的空间变异性对于了解森林群落结
构和生态系统进程有着极其重要的作用[4鄄5]。
自从 20 世纪 80 年代以来,国内外对于土壤特性空间变异性进行了大量的研究[6鄄16],研究对象主要集中
在森林土壤、湿地土壤及农田土壤养分。 近年来,国内外研究者用地统计学方法对土壤全氮的空间变异性进
行了大量的研究,研究范围涉及不同的研究尺度[17鄄28]。 Yost等[29]运用地统计学方法研究了大尺度下夏威夷
土壤化学性质的空间相关性,研究结果表明土壤 P、K、Ca、Mg 含量的空间相关距离在 32—42m,土壤层 0—
15cm的土壤属性区域相似性比 30—45cm大。 Ba佗rdossy和 Lehmann[30]在尺度为 6. 3 km2的小流域,研究了土
壤水分的空间变异性,认为土壤水分的空间变异性受地形和土地利用类型的影响。 Wang 和 Liu[31]分析了在
不同尺度下黄河三角洲土壤盐分的空间变异性,表明土壤盐分受海拔和土地利用类型的影响而表现为强空间
变异性。 刘付程等[32]认为地貌变化对土壤全氮空间分布有一定的影响。
综观国内外研究,不难发现,大部分研究都集中在小尺度下的农田土壤全氮变异性研究,而对于大尺度下
的不同土壤层森林土壤全氮变异性的研究甚少。 因此,本研究以八达岭森林土壤为研究对象,将地统计学和
地理信息系统(GIS)有效结合,尝试研究大尺度下森林不同土壤层全氮空间变异性,通过分类回归树模型
(CART)揭示土壤全氮与海拔和植被类型的关系,从而为该区森林景观配置和土壤健康经营提供科学的
依据。
1摇 材料和方法
1. 1摇 研究区概况
项目区位于北京市八达岭林场的西沟(延庆县境内),为中山地形区,面积为 546. 70 hm2,平均海拔 780
m,最高海拔 1238 m。 坡度多为 30毅—35毅,各坡向均有分布。 年平均气温 10. 8益,无霜期仅为 160 d 左右,年
均降水量为 454 mm,多集中在 7、8 月,约占年降水量的 59% ,且多暴雨。 全年总蒸发量 1585. 9 mm,是降水量
的 3 倍。 土壤主要为褐土、棕壤,土层厚 100 cm 左右。 植被类型主要是 20 世纪 50 年代后营造的人工林、自
然恢复的灌草丛和灌木丛,在中山地带有少量的天然次生林。 其主要类型有元宝枫(Acer truncatum)、油松
(pinus tabulaeformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、黄栌(Cotinus coggygnia)、侧柏(Platycladus orientalis)、华北
落叶松(Larix principis鄄rupprechtii)等。 该区山地垂直地带性较明显,从山下到山顶,分布有针叶林、落叶林和灌
丛,是北京地区森林垂直谱系分布比较完整和典型的地区之一。 根据该区的植被类型特点,该区的植被类型分
为五类,分别为:0为疏林地,1为灌木林,2为针叶林,3为阔叶林,4为针阔混交林,该区植被类型分布见图 1。
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1. 2摇 研究方法
图 1摇 研究区植被类型图
Fig. 1摇 The vegetation type in studied area
1. 2. 1摇 数据的采集及其处理
在北京八达岭林场项目区进行踏查的基础上,根据
植被类型和地形特点,将研究区划分为 121 个小班
(0郾 99—10. 34hm2),在每一个小班的中心位置,选取 3
个有代表性的部位挖掘土壤剖面,根据土壤颜色、结构、
质地、紧实度、根系含量和石砾含量等特点,将土壤剖面
划分为 A、B、C3 层,3 个土层的厚度分别为 0—10cm,
10—20cm,20—40cm。 分别在每一剖面按发生层采集
土壤分析样本,并把同一层次土壤样本进行混合。 通过
GIS 生成采集样点点图层并生成地统计分析的采集样
点分布图。 土壤全氮采用硫酸鄄高氯酸消煮鄄定氮仪蒸
馏滴定法[33]。
1. 2. 2摇 数据分析方法
采用经典统计学变异系数、地统计学半方差函数、插值分析以及分类回归树模型(CART)进行分析。 经
典统计学、半方差函数和 CART 使用 R 2. 7. 2 (http: / / www. r鄄project. org)。 泛可里克插值和图层叠加使用
ArcGIS 9. 2。
2摇 结果与讨论
2. 1摇 土壤全氮描述性统计特征
从表 1 可以看出,土壤全氮在 A、B、C层的均值分别为 2. 94、1. 30、0. 63 g / kg;A 层均值分别为 B、C 层的
2. 26、4. 67 倍。 上述 3 层的变异系数分别为 33% ,32% ,44% 。 Wei等[34]通过对中国东北通双小流域的研究
表明,土壤 TN(表层 0—20cm)的空间变异系数为 32% 。 可见,他们的研究结果与本文的结果类似。 根据变
异系数的划分,当 CV<10%时,表现为弱变异性;当 CV=10%—100%之间时,表现为中等变异;当 CV>100%
时,表现为强变异性。 可见,该地区土壤全氮在不同层次都表现为中等变异。 但从 A、B、C3 层来看,C 层土壤
变异系数高于 A、B两层,A层与 B层变异系数相同。
表 1摇 土壤全氮描述性统计
Table 1摇 Descriptive statistics of soil nitrogen
土壤特性
Soil layer
土壤全氮 Soil total nitrogen / (g / kg)
最小值
Minimum
最大值
Maximum
平均值
Mean
中值
Median
标准差
SDDa
变异系数
CVb
偏度
Skewness
峰度
Kurtosis
K鄄S值
K鄄Sc
A 1. 33 7. 16 2. 94 2. 85 0. 97 33 1. 40 3. 44 1. 48
B 0. 18 3. 56 1. 30 1. 39 0. 42 33 0. 76 6. 06 1. 34
C 0. 12 1. 68 0. 63 0. 57 0. 28 45 1. 07 1. 72 1. 71
摇 摇 a 标准差, b 变异系数, c K鄄S检验
2. 2摇 土壤全氮空间结构特征
从表 2、图 2 可以看出,土壤全氮在不同层次变异函数理论模型均很好地符合球形模型。 根据地统计学
理论,根据块金值和基台值 C0 / (C0+C)比值大小的划分,当该比值小于 25%时,空间相关性强;当该比值为
25%—75%时,空间相关性中等;当该比值大于 75%时,空间相关性弱[35]。 土壤全氮在该研究尺度下,A层表
现为弱空间相关性(78% ),B、C层表现为中等空间相关性(55% ,63% ),说明在该研究区域,土壤全氮在 A层
空间相关性主要是由随机部分的变化所控制,比如该区长期的森林作业经营、土壤健康经营和人为活动等均
可能是影响土壤 A层空间相关性的原因。 而土壤 B、C层的空间相关性变化则为自相关部分(土壤形成因子,
如气候、地形、土壤类型等等)和随机部分共同所控制的结果。
5121摇 5 期 摇 摇 摇 张振明摇 等:森林不同土壤层全氮空间变异特征 摇
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变程是变异函数达到基台值所对应的距离,反映属性因子空间自相关范围的大小,在变程范围之内,变量
具有空间自相关特性,反之则不存在。 所以,变程提供了研究某种属性相似范围的一种测度[11]。 从表 2 可以
看出,土壤全氮在 A、B、C3 层变程分别为 804、1 038、1 400m,土壤变程随着土层的深度依次增大。
表 2摇 土壤全氮变异函数理论模型及其相关参数
Table 2摇 Semivariograms model of soil nitrogen and its related parameters
土壤层
Soil layer
土壤全氮 Soil total nitrogen / (g / kg)
模型 Model 块金值 Nugget C0 基台值 Sill C+C0 变程 Range / m 块金值 /基台值 C0 / C+C0
A Spherical 0. 075 0. 095 804 0. 78
B Spherical 0. 072 0. 13 1038 0. 55
C Spherical 0. 14 0. 22 1400 0. 63
图 2摇 土壤全氮的半方差函数图
Fig. 2摇 Semivariograms for soil total nitrogen (TN) in three different soil layers
2. 3摇 土壤全氮空间分布特征
根据泛可里格插值方法,得到土壤全氮在 A、B、C层的空间分布趋势图(图 3)。 从图中可以看出,这 3 个
层次土壤全氮均表现出了明显的空间分布趋势,土壤全氮在研究区沿西南和东北方向含量较高。
将这 3 层土壤全氮含量进行重新分类,每层含量都分为十大类。 叠加植被类型分布图和土壤全氮空间分
布图,得到不同植被类型下土壤养分的空间分布情况(表 3—表 5)。 从表可以看出,该研究区疏林地、灌木
林、针叶林、阔叶林和针阔混交林分别占总面积的 8% 、36% 、20% 、18%和 20% 。
从表 3 可以看出,在土壤 A层,疏林地、灌木林、针叶林、阔叶林和针阔混交林土壤全氮含量分别集中分
布在 2. 46—2. 69 g / kg、2. 93—3. 16g / kg、2. 46—2. 69 g / kg、3. 16—3. 40g / kg 和 2. 46—2. 69 g / kg 区间。 在本
研究区内,24%的面积土壤 A层全氮含量主要分布在 2. 46—2. 69 g / kg 区间;灌木林和阔叶林土壤 A 层全氮
含量较高。 从表 4 可以看出,在土壤 B层,疏林地、灌木林、针叶林、阔叶林和针阔混交林全氮含量分别集中分
布在 1. 08—1. 17 g / kg、1. 46—1. 55 g / kg、1. 08—1. 17 g / kg、1. 36—1. 46 g / kg和 1. 08—1. 17 g / kg区间。 疏林
地、针叶林和针阔混交林土壤 B层全氮含量主要分布在 1. 08—1. 17 g / kg 区间,同样在该层灌木林和阔叶林
土壤全氮含量较高。 从表 5 可以看出,这 5 种植被类型土壤 C 层全氮含量主要分布在 0. 45—0. 51 g / kg、
0郾 51—0. 57 g / kg、0. 45—0. 51 g / kg、0. 63—0. 69 g / kg和 0. 82—0. 88 g / kg区间。
6121 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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图 3摇 土壤全氮空间插值分布图
Fig. 3摇 Spatial interpolation of soil nitrogen distribution
表 3摇 不同植被类型土壤全氮在 A层不同含量的分布面积
Table 3摇 Distribution of different total nitrogen (TN鄄A) content on various vegetation types(hm2)
植被类型
Vegetation
type
土壤全氮 Soil total nitrogen / (g / kg)
<2. 23 2. 23—2. 46
2. 46—
2. 69
2. 69—
2. 93
2. 93—
3. 16
3. 16—
3. 40
3. 40—
3. 63
3. 63—
3. 87
3. 87—
4. 10 >4. 10
总面积
Total area
0 0. 00 3. 08 16. 79 9. 68 11. 59 0. 61 0. 00 0. 00 0. 00 0. 00 41. 74
1 0. 07 8. 82 11. 16 34. 70 48. 26 74. 00 11. 59 4. 75 1. 37 0. 07 194. 78
2 1. 64 10. 94 40. 37 29. 72 12. 13 9. 74 2. 90 0. 09 0. 00 0. 00 107. 53
3 0. 00 0. 23 22. 30 15. 23 9. 34 21. 78 16. 36 9. 92 1. 01 0. 00 96. 17
4 0. 05 10. 44 43. 07 27. 25 15. 59 9. 11 2. 52 0. 00 0. 00 0. 00 108. 02
合计 Total 1. 76 33. 50 133. 67 116. 57 96. 91 115. 25 33. 37 14. 76 2. 39 0. 07 548. 24
摇 摇 0 为疏林地,1 为灌木林,2 为针叶林,3 为阔叶林,4 为针阔混交林
表 4摇 不同植被类型土壤全氮在 B层不同含量的分布面积
Table 4摇 Distribution of different total nitrogen (TN鄄B) content on various vegetation types(hm2)
植被类型
Vegetation
type
土壤全氮 Soil total nitrogen / (g / kg)
<0. 79 0. 79—0. 88
0. 88—
0. 98
0. 98—
1. 08
1. 08—
1. 17
1. 17—
1. 27
1. 27—
1. 36
1. 36—
1. 46
1. 46—
1. 55 >1. 55
总面积
Total area
0 0 0 0. 00 6. 59 17. 71 12. 11 1. 80 3. 17 0. 36 0. 00 41. 74
1 0 0 0. 00 7. 16 43. 63 25. 07 22. 48 35. 17 56. 77 4. 52 194. 78
2 0 0 0. 00 17. 98 41. 67 15. 35 11. 23 5. 69 14. 31 1. 31 107. 53
3 0 0 0. 00 8. 93 15. 05 2. 99 14. 60 38. 23 12. 29 4. 07 96. 17
4 0 0 1. 69 16. 54 20. 59 20. 54 19. 96 10. 78 15. 05 2. 88 108. 02
合计 Total 0. 00 0. 00 1. 69 57. 20 138. 65 76. 05 70. 07 93. 04 98. 78 12. 78 548. 24
摇 摇 0 为疏林地,1 为灌木林,2 为针叶林,3 为阔叶林,4 为针阔混交林
7121摇 5 期 摇 摇 摇 张振明摇 等:森林不同土壤层全氮空间变异特征 摇
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表 5摇 不同植被类型土壤全氮在 C层不同含量的分布面积
Table 5摇 Distribution of different total nitrogen (TN鄄C) content on various vegetation types(hm2)
植被类型
Vegetation
type
土壤全氮 / (g / kg) Soil total nitrogen
<0. 45 0. 45—0. 51
0. 51—
0. 57
0. 57—
0. 63
0. 63—
0. 69
0. 69—
0. 75
0. 75—
0. 81
0. 81—
0. 87
0. 87—
0. 93 >0. 93
总面积
Total area
0 7. 81 11. 34 8. 69 0. 00 1. 40 0. 23 1. 98 6. 98 3. 33 0. 00 41. 74
1 3. 74 35. 98 63. 88 40. 70 18. 68 7. 70 12. 11 5. 09 6. 01 0. 92 194. 78
2 0. 59 27. 61 26. 87 11. 39 7. 09 2. 12 8. 24 5. 49 13. 30 4. 86 107. 53
3 1. 28 9. 97 13. 82 9. 90 22. 34 11. 48 16. 52 4. 77 6. 10 0. 00 96. 17
4 3. 58 13. 34 19. 17 11. 30 12. 69 7. 43 12. 85 20. 50 2. 23 4. 95 108. 02
合计 Total 16. 99 98. 24 132. 41 73. 28 62. 19 28. 94 51. 68 42. 82 30. 96 10. 73 548. 24
摇 摇 0 为疏林地,1 为灌木林,2 为针叶林,3 为阔叶林,4 为针阔混交林
2. 4摇 基于海拔和土壤全氮的植被分布特征
许多研究已经表明,土壤特性的异质性往往是由于环境因子和植被的相互作用所引起,个别植物体或群
落可作为引起土壤特性异质性的非生物或生物体的指示物种[36]。 反过来,土壤特性的空间异质性又是反映
植被和群落分布格局最基本的要素[37鄄38]。 以往的研究往往都集中在土壤特性与植被的关系和环境因子与植
被的关系。 本研究应用分类回归树模型很好的将土壤全氮与海拔和植被类型分布三者结合到一起,从而阐明
了研究区在海拔和土壤全氮的控制下,植被的分布情况。 根据分类回归树模型(图 4),当海拔小于 725m,全
氮含量小于 4. 23g / kg时,该区植被类型为疏林地、灌木林和针叶林;当海拔小于 725m,全氮含量大于 4. 23g /
kg时,疏林地与灌木林消失,主要分布为阔叶林与针阔混交林;当海拔过渡到大于 725m,土壤全氮含量小于
5郾 69g / kg时,植被类型为灌木林与针叶林;当海拔大于 725m,土壤全氮含量大于 5. 69g / kg 时,该区域植被类
型为灌木林、阔叶林与针阔混交林。 本研究区植被类型分布格局根据海拔和土壤全氮含量可大致划分为 4 大
部分(图 5),可以看出海拔 725m和土壤全氮含量 4. 23 g / kg和 5. 69g / kg 是控制本地区植被类型分布格局变
化的主要点,因此,根据海拔和土壤全氮含量可将这些点初步作为影响该区植被分布格局变化的重要参考值。
图 4摇 分类回归树模型
Fig. 4摇 Classification and regression tree model
摇 0: 疏林地,1: 灌木林,2: 针叶林,3: 阔叶林,4: 针阔混交林
图 5摇 全氮、海拔与植被类型分布图
摇 Fig. 5 摇 T Distribution vegetation type in different total nitrogen
(TN) and elevation
3摇 结论
(1)通过经典统计学分析,TN含量在 A、B 和 C3 个层次平均值分别为 2. 94、1. 30、0. 63 g / kg,变异系数
(CV)分别为 33% 、33%和 45% ,都表现为中等变异,C层土壤变异系数高于 A、B两层。
8121 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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(2)3 个层次土壤全氮的变异函数理论模型为球形模型。 土壤全氮在 A、B和 C3 个层次的块金值和基台
值之比 C0 / (C0+C)分别为 78% 、55% 、63% ,表明土壤全氮在 A 层具有弱空间相关性,土壤全氮在 B、C 层有
中等空间相关性。 土壤全氮在 A、B、C3 层变程分别为 804、1 038、1 400m,变程随着土层深度的增加而增大。
(3)泛可里格插值表明,土壤全氮在 A、B、C 层均表现出了明显的空间分布趋势。 不同植被类型所对应
土壤全氮在不同层次的空间分布不同,灌木林和阔叶林在 A、B层土壤全氮含量较高,阔叶林和针阔混交林土
壤全氮在 C层含量较高。
(4)分类回归树模型研究结果表明,该区植被类型分布格局可大致划分为 4 大部分。 可初步确定海拔
725m,全氮含量 4. 23g / kg和 5. 69g / kg为影响该区植被分布格局的重要参考值。
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0221 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 5 March,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Root system characters in growth and distribution among three littoral halophytes YI Liangpeng, WANG Zuwei (1195)………………
Population dynamics of endophytic bacteria isolated from the roots of infected Cymbidium faberi YANG Na, YANG Bo (1203)………
Spatial variability of forest soil total nitrogen of different soil layers
ZHANG Zhenming, YU Xinxiao, WANG Yousheng, et al (1213)
……………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Habitat prediction for forest musk deer (Moschus berezovskii) in Qinling mountain range based on niche model
LUO Chong,XU Weihua, ZHOU Zhixiang, et al (1221)
………………………
……………………………………………………………………………
Growth release determination and interpretation of Korean pine and Koyama spruce in Shengshan National Nature Reserve, Hei-
longjiang Province, China WANG Xiaochun, ZHAO Yufang (1230)………………………………………………………………
Growth tolerance and accumulation characteristics of the mycelia of two macrofungi species to heavy metals
LI Weihuan, YU Lanlan, CHENG Xianhao, et al (1240)
…………………………
…………………………………………………………………………
Characters of the OMI NO2 column densities over different ecosystems in Zhejiang Province during 2005—2009
CHENG Miaomiao, JIANG Hong, CHEN Jian, et al (1249)
……………………
………………………………………………………………………
The forest gap diameter height ratio in a secondary coniferous forest of Guan Di Mountain
FU Liyong,TANG Shouzheng, LIU Yingan (1260)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Landscape responses to changes in water levels at Poyang Lake wetlands
XIE Dongming, ZHENG Peng, DENG Hongbing, et al (1269)
………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Effect of simulated nitrogen deposition on litter decomposition in a Bambusa pervariabilis × Dendrocala mopsi plantation, Rainy
Area of West China TU Lihua, DAI Hongzhong, HU Tingxing, et al (1277)……………………………………………………
Effect of aromatic plant-derived nutrient solution on the growth, fruit quality and disease prevention of pear trees
GENG Jian, CUI Nannan, ZHANG Jie, et al (1285)
……………………
………………………………………………………………………………
Influences of different plastic film mulches on temperature and moisture of soil and growth of watermelon in gravel-mulched land
MA Zhongming, DU Shaoping, XUE Liang (1295)
……
…………………………………………………………………………………
Effects of drought stress on photosynthetic traits and protective enzyme activity in maize seeding
ZHANG Renhe, ZHENG Youjun, MA Guosheng, et al (1303)
………………………………………
……………………………………………………………………
Photosynthetic diurnal variation characteristics of leaf and non-leaf organs in winter wheat under different irrigation regimes
ZHANG Yongping, ZHANG Yinghua, WANG Zhimin (1312)
…………
………………………………………………………………………
The root system hydraulic conductivity and water use efficiency of alfalfa and sorghum under water deficit
LI Wenrao,LI Xiaoli,ZHANG Suiqi,et al (1323)
……………………………
……………………………………………………………………………………
Latitudinal gradient in beta diversity of forest communities in America
CHEN Shengbin, OUYANG Zhiyun,ZHENG Hua, et al (1334)
…………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Influence of silts on growth and development of Acorus calamus and Acorus tatarinowii in turbid water
LI Qiang, ZHU Qihong, DING Wuquan, et al (1341)
………………………………
……………………………………………………………………………
Roles of earthworm in phytoremediation of pyrene contaminated soil PAN Shengwang, WEI Shiqiang,YUAN Xin,et al (1349)………
Population dynamics of Frankliniella occidentalis (Thysanoptera:Thripidae) along with analysis on the meteorological factors
influencing the population in pomegranate orchards LIU Ling, CHEN Bin, LI Zhengyue, et al (1356)…………………………
Geophagy of Macaca Thibetana at Mt. Huangshan, China YIN Huabao,HAN Demin,XIE Jifeng,et al (1364)………………………
The structure and dynamic of insect community in Zhalong Wetland MA Ling, GU Wei, DING Xinhua,et al (1371)………………
Analysis of layer progressive discriminant relationsbetween the occurrence of Bipectilus zhejiangensis and soil
DU Ruiqing,CHEN Shunli, ZHANG Zhengtian,et al (1378)
…………………………
………………………………………………………………………
New mutations in hind wing vein of Apis cerana cerana (Hymenoptera: Apidae) induced by lower developmental temperature
ZHOU Bingfeng, ZHU Xiangjie, LI Yue (1387)
………
……………………………………………………………………………………
18S rRNA gene variation and phylogenetic analysis among 6 orders of Bivalvia class
MENG Xueping, SHEN Xin, CHENG Hanliang,et al (1393)
…………………………………………………
………………………………………………………………………
Laboratory study on ethology of Spinibarbus hollandi LI Weiming, CHEN Qiuwen,HUANG Yingping (1404)…………………………
Dynamic change in ecological footprint of energy consumption for traction of locomotives in China HE Jicheng (1412)………………
Approach to spatial differences analysis of urban carrying capacity:a case study of Changzhou City
WANG Dan, CHEN Shuang, GAO Qun, et al (1419)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Social adaptive capacity for water resource scarcity in human systems and case study on its measuring
CHENG Huaiwen, LI Yuwen, XU Zhongmin (1430)
………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of physical leaf features of host plants on leaf-mining insects DAI Xiaohua,ZHU Chaodong, XU Jiasheng, et al (1440)……
Review and Monograph
Progresses of free-air CO2 enrichment (FACE) researches on C4 crops: a review
WANG Yunxia, YANG Lianxin, Remy Manderscheid,et al (1450)
………………………………………………………
………………………………………………………………
Scientific Note
Influence of limestone powder doses on fine root growth of seriously damaged forests of Pinus massoniana in the acid rain
region of Chongqing, China LI Zhiyong, WANG Yanhui, YU Pengtao, et al (1460)……………………………………………
Leaf surface microstructure of Ligustrum lucidum and Viburnum odoratissimum observed by Atomic force microscopy (AFM)
SHI Hui, WANG Huixia, LI Yangyang, LIU Xiao (1471)
…………
…………………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊★
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊 Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊 Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
　 ★《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1． 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
　 　 编辑部主任: 孔红梅　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 执行编辑: 刘天星　 段　 靖
生　 态　 学　 报
(SHENGTAI　 XUEBAO)
(半月刊　 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷　 第 5 期　 (2011 年 3 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
　
(Semimonthly,Started in 1981)
　
Vol． 31　 No． 5　 2011
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