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生 物 多 样 性 2011, 19 (2): 168–177
Biodiversity Science
Doi: 10.3724/SP.J.1003.2011.10107
http: //www.biodiversity-science.net
亚 热 带 常 绿 阔 叶 林 群 落 物 种 多 度 分 布 格 局
对 取 样 尺 度 的 响 应
1, 2
程 佳 佳
2
米 湘 成
2
马 克 平
1*
张 金 屯
1 ( 北 京 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 , 北 京 100875)
2 ( 中 国 科 学 院 植 物 研 究 所 植 被 与 环 境 变 化 国 家 重 点 实 验 室 , 北 京 100093)
摘 要 : 为 揭 示 物 种 多 度 格 局 随 尺 度 的 变 化 规 律 , 探 讨 多 度 格 局 形 成 的 机 理 及 生 态 学 过 程 , 作 者 以 古 田 山 亚 热 带 常
绿 阔 叶 林 24 ha 固 定 监 测 样 地 为 背 景 , 采 用 断 棍 模 型 (broken stick model)、 对 数 正 态 模 型 (lognormal distribution
model)、 生 态 位 优 先 占 领 模 型 (preemption model)、Zipf 模 型 (Zipf model)、Zipf-Mandelbrot 模 型 (Zipf-Mandelbrot
model) 及 中 性 理 论 模 型 (neutral model), 对 不 同 尺 度 下 的 物 种 多 度 分 布 格 局 进 行 拟 合 , 并 采 用 AIC 检 验 和 卡 方 检 验
选 择 最 优 拟 合 模 型 。 结 果 表 明 , 不 同 尺 度 上 适 合 的 物 种 – 多 度 曲 线 模 型 不 同 ; 在 取 样 边 长 为 10 m 和 20 m 时 , 除 中 性
模 型 外 的 5 个 模 型 均 不 能 被 拒 绝 , 它 们 均 适 合 小 尺 度 下 的 格 局 , 这 表 明 在 小 的 尺 度 上 生 态 位 过 程 对 物 种 – 多 度 曲 线
的 格 局 贡 献 较 大 ; 在 取 样 边 长 为 40 m 时 , 最 适 合 的 模 型 为 对 数 正 态 模 型 ; 取 样 边 长 为 60 m 和 80 m 时 ,
Zipf-Mandelbrot 模 型 为 最 优 拟 合 模 型 ; 在 取 样 边 长 为 100 m 时 , 尽 管 Zipf-Mandelbrot 模 型 有 最 小 的 AIC 值 , 但 卡 方
检 验 拒 绝 了 除 中 性 模 型 外 的 5 个 模 型 ; 中 性 理 论 模 型 除 了 边 长 为 10 m 和 20 m 尺 度 以 外 , 在 其 他 尺 度 上 均 比 前 面 5 种
模 型 的 预 测 效 果 更 好 。 因 此 在 研 究 物 种 多 度 分 布 规 律 时 必 须 注 意 空 间 尺 度 的 影 响 。 研 究 结 果 表 明 随 着 尺 度 的 增 加 ,
中 性 过 程 成 为 决 定 物 种 – 多 度 曲 线 格 局 的 主 要 生 态 过 程 。
关 键 词 : 物 种 多 度 分 布 , 生 态 过 程 , 模 型 拟 合 , 中 性 理 论 模 型
Responses of species–abundance distribution to varying sampling scales
in a subtropical broad-leaved forest
Jiajia Cheng 1,2 , Xiangcheng Mi 2 , Keping Ma 2 , Jintun Zhang 1
1 College of Life Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875
2 State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences,
Beijing 100093
Abstract: We determined the best-fit model for, and explored the mechanisms shaping species–abundance
distributions (SADs) by fitting five widely-used SAD distribution models at several scales. We used data
collected in 2005 from a 24-ha dynamic plot in an evergreen broad-leaved forest in the Gutianshan National
Nature Reserve. We estimated SAD at different sampling scales from the mean value of SADs taken from
100 randomly-selected subplots within the 600 m×400 m Gutianshan plot. We subsequently used the SADs
to test the fit of different models, including the broken stick, lognormal distribution, niche preemption, Zipf,
Zipf- Mandelbrot, and neutral models. We employed AIC and χ 2 values to test goodness-of-fit for these
models. All computations were conducted using the Vegan package in R 2.7.1. At smaller scales (10 m×10 m
and 20 m×20 m), the broken stick, lognormal distribution, niche preemption, Zipf, and Zipf-Mandelbrot
models all fit well to the observed species–abundance distribution. The Zipf-Mandelbrot was the best model
at the 20 m×20 m scale. The Lognormal was the best-fit model at the 40 m×40 m scale, and the
Zipf-Mandelbrot model was the only suitable one in explaining the observed SAD at scales of 60 m×60 m
and 80 m×80 m. None of these models performed well at a scale of 100 m×100 m, but the neutral model was
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收 稿 日 期 : 2010-04-28; 接 受 日 期 : 2010-08-12
基 金 项 目 : “ 十 一 五 ” 国 家 科 技 支 撑 计 划 项 目 (2008BAC39B02)
* 通 讯 作 者 Author for correspondence. E-mail: zhangjt@bnu.edu.cn; zhangjintun@yahoo.com.cn