Nguyễn Văn Quý * , Phạm Thanh Hà , Nguyễn Thanh Tuấn and Nguyễn Văn Hợp

* Correspondence: Nguyễn Văn Quý (email: quyforest@vnuf2.edu.vn)

Abstract

This study was conducted to elucidate the coexistence mechanism of woody species in the broadleaved evergreen forest at Kon Ka Kinh National Park, Gia Lai province. All trees of three 1 ha-standard squares (100×100 m) with DBH (diameter at breast height) ≥ 2.5 cm were mapped and their characteristics (DBH and species name) were recorded. The study used the spatial point pattern analysis method to analyze the spatial distribution and association patterns of the main 20 species in three standard squares. Data were analyzed by using Programita Noviembre version 2018 and R version 4.1.1 software. The results showed that the spatial patterns of 12 species out of 20 analyzed species were aggregation patterns at small scales of < 15 m,  random and regular patterns tended to increase at large scales of > 15 m. Independent associations accounted for a high proportion (75-90%), while attractions and repulsions accounted for a low proportion (10-25%), the spatial association structure of species pairs was mainly independence or segregation patterns at scales of > 15 m. Dispersal limitation, environmental heterogeneity, and density dependence are three underlying mechanisms that control the spatial distribution, association patterns, and spatial association structure of woody species in the study area.

Keywords: Kon Ka Kinh, Broadleaved forest, environmental heterogeneity, spatial pattern, woody plant

Tóm tắt

Nghiên cứu này được thực hiện để làm sáng tỏ cơ chế cùng chung sống của các loài cây gỗ rừng lá rộng thường xanh tại Vườn Quốc gia Kon Ka Kinh, tỉnh Gia Lai. Tất cả các cây có đường kính ngang ngực (DBH) ≥ 2,5 cm trong 3 ô tiêu chuẩn 1 ha đã được lập bản đồ, xác định DBH và tên loài. Kết quả cho thấy mô hình không gian của 12/20 loài được phân tích là phân bố cụm ở quy mô nhỏ < 15 m, phân bố ngẫu nhiên và đều có xu hướng tăng lên ở quy mô lớn > 15 m. Quan hệ độc lập chiếm tỉ lệ cao (75-90%), quan hệ cạnh tranh và tương hỗ chiếm tỉ lệ thấp (10-25%), sự liên kết không gian của các loài chủ yếu là độc lập hoặc tách biệt ở quy mô lớn. Phát tán giới hạn, tính không đồng nhất của môi trường và tỷ lệ tử vong phụ thuộc vào mật độ là ba cơ chế điều chỉnh mô hình phân bố, quan hệ và các kiểu liên kết không gian của các loài cây gỗ tại khu vực nghiên cứu.

Từ khóa: Kon Ka Kinh, mô hình không gian, môi trường không đồng nhất, rừng lá rộng, thực vật thân gỗ

Article Details

Tài liệu tham khảo

Barot, S., Gignoux, J., & Menaut, J. C. (1999). Demography of a savanna palm tree: predictions from comprehensive spatial pattern analyses. Ecology, 80(6), 1987–2005. https://doi.org/10.2307/176673

Ben-Said, M. (2021). Spatial point-pattern analysis as a powerful tool in identifying pattern-process relationships in plant ecology: an updated review. Ecological Processes, 10(56), 23. https://doi.org/10.1186/s13717-021-00314-4

Chapin, F. S., Pamela, A., M., & Mooney, H., A. (2002). Geology and Soils. Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology. Springer-Verlag, New York.

Condit, R., Hubbell, S. P., & Foster, R. B. (1992). Recruitment near conspecific adults and the maintenance of tree and shrub diversity in a neotropical forest. The American Naturalist, 140(2), 261–286. https://doi.org/10.1086/285412

Condit, R., Hubbell, S. P., & Foster, R. B. (1994). Density-dependence in two understory tree species in a neotropical forest. Ecology, 75(3), 674–680. https://doi.org/10.2307/1941725

Connell, J. H. (1971). On the role of natural enemies in preventing competitive exclusion in some marine animals and in rain forest trees. Center for Agricultural Publishing and Documentation, Netherlands.

Curtis, J. T., & Macintosh, R. P. (1951). An upland forest continuum in the prairie – forest border region of Wisconsin. Ecology, 32(3), 476-496. https://doi.org/10.2307/1931725

Điển, P. V., & Hải, N. H. (2016). Phân bố và quan hệ không gian của cây rừng lá rộng thường xanh ở A Lưới, Thừa Thiên – Huế. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 4, 122-128.

Diggle, P. J. (2003). Statistical Analysis of Spatial Point Patterns. Arnold, London.

Gavrikov, V., & Stoyan, D. (1995). The use of marked point processes in ecological and environmental forest studies. Environmental and Ecological Statistics, 2, 331–344. https://doi.org/10.1007/BF00569362

Getzin, S., Wiegand, T., Wiegand, K., & He, F. L. (2008). Heterogeneity influences spatial patterns and demographics in forest stands. Journal of Ecology, 96, 807–820. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2008.01377.x

Greig-Smith, P. (1983). Quantitative Plant Ecology. Blackwell Scientific Publications, London.

Hai, N. H., Wiegand, K., & Getzin, S. (2014). Spatial distributions of tropical tree species in northern Vietnam under environmentally variable site conditions. Journal of Forestry Research, 25(2), 257-268.  https://doi.org/10.1007/s11676-014-0457-y

Hai, N. H., & Hien, C. T. T. (2019). Spatial associations and species diversity of tropical broadleaved forest, Gia Lai province. Journal of Forestry Science and Technology, 8, 41-49.

Hải, N. H., Điển, P. V., & Tuấn, Đ. A (2015). Mô hình điểm không gian dựa trên đặc trưng khoảng cách và đường kính của cây rừng. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2, 224-231.

He, F. L., Legendre, P., & LaFrankie, J. V. (1997). Distribution patterns of tree species in a Malaysian tropical rain forest. Journal of Vegetation Science, 8, 105–114. https://doi.org/10.2307/3237248

He, F. L., & Duncan, R. P. (2000). Density-dependent effects on tree survival in an old-growth Douglas fir forest. Journal of Ecology, 88, 676–688. https://doi.org/10.1046/j.1365-2745.2000.00482.x

Hộ, P. H. (1999-2003). Cây cỏ Việt Nam tập 1-3 (tái bản lần thứ 2). Nhà xuất bản Trẻ, Hà Nội.

Hợp, T. (2002). Cây gỗ Việt Nam. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.

Hu, M., Zeng, S. Q., & Long, S. S. (2019). Spatial distribution patterns and associations of the main tree species in Cyclobalanopsis glauca secondary forest. Journal of Central South University of Forestry & Technology, 39(6), 66-71. https://doi.org/10.7717/peerj.11517

Hubbell, S. P., & Foster, R. B. (1983). Diversity of canopy trees in a neotropical forest and implications for the conservation of tropical trees. Blackwell, Oxford.

Hưng, B. M., & Đại, V. H. (2018). Biến động đa dạng sinh học và quan hệ sinh thái loài trong rừng tự nhiên tại Vườn quốc gia Kon Ka Kinh, Gia Lai. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 1(4), 143-149.

Janzen, D. H. (1970). Herbivores and the number of tree species in tropical forests. The American Naturalist, 104(940), 501–528. https://doi.org/10.1086/282687

Long, H. T., Hoan, N. V., Tịnh, N. T., Vỹ, T. H., Tâm, N. A., Tuấn, B. V., & Tiên, N. T. (2014). Vườn quốc gia Kon Ka Kinh vùng đa dạng sinh học quan trọng của Tây Nguyên. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.

Marmillod, D. (1982). Methodology and results of studies on the composition and structure of a terrace forest in Amazonia. The University of Göttingen, Göttingen.

Martínez, I., Wiegand, T., González-Taboad, F., & Obeso, J. R. (2010). Spatial associations among tree species in a temperate forest community in North-western Spain. Forest Ecology and Management, 260(4), 456–465. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2010.04.039

Murrell, D., Purves, D., & Law, R. (2002). Intraspecific aggregation and species coexistence. Trends in Ecology and Evolution, 17(5), 211. https://doi.org/10.1016/S0169-5347(02)02504-1

Peters, H. A. (2003). Neighbour-regulated mortality: the influence of positive and negative density dependence on tree populations in species-rich tropical forests. Ecology Letters, 6, 757–765. https://doi.org/10.1046/j.1461-0248.2003.00492.x

Plotkin, J. B., Potts, M. D., Leslie, N., Manokaran, N., LaFrankie, J., & Ashton, P. S. (2000). Species–area curves, spatial aggregation, and habitat specialization in tropical forests. Journal of Theoretical Biology, 207(1), 81–99. https://doi.org/10.1006/jtbi.2000.2158

R Development Core Team. (2021). R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing. http://www.r-project.org/

Ripley, B. D. (1976). The second-order analysis of stationary point processes. Journal of Applied Probability, 13(2), 255–266. https://doi.org/10.2307/3212829

Ripley, B. D. (1977). Modelling spatial patterns (with discussion). Journal of the Royal Statistical Society, 39(2), 172–212. https://doi.org/10.1111/j.2517-6161.1977.tb01615.x

Szmyt, J. (2014). Spatial statistics in ecological analysis: from indices to functions. Silva Fennica, 48(1), 31. https://doi.org/10.14214/sf.1008

Stoll, P., & Newbery, D. M. (2005). Evidence of species-specific neighborhood effects in the Dipterocarpaceae of a Bornean rain forest. Ecology, 86(11), 3048–3062. https://doi.org/10.1890/04-1540

Tavili, A., & Jafari, M. (2009). Interrelations between Plant and Environment Variable (Southern Khorasan rangeland). International Journal of Environment Research, 3(2), 239 – 246. https://doi.org/10.22059/IJER.2009.51

Thìn, N. N. (2004). Hệ sinh thái rừng nhiệt đới. Nhà xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội.

Tuấn, N. T., Trang, B. T. T., Bình, N. T., Duy, V. Đ., & Xuân, B. T. T. (2018). Phân bố không gian và mối quan hệ tương tác giữa một số loài ưu thế của trạng thái rừng chưa ổn định tại Khu bảo tồn Thiên nhiên Văn hóa Đồng Nai. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 1(5), 106-114.

Tuất, N. H., Bảo, T. Q., & Thịnh, V. T. (2011). Ứng dụng một số phương pháp định lượng trong nghiên cứu sinh thái rừng. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.

Trừng, T. V. (1978). Thảm thực vật rừng Việt Nam. Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội.

Vườn quốc gia Kon Ka Kinh. (2019). Báo cáo công tác quản lý, bảo vệ rừng tại Vườn quốc gia Kon Ka Kinh, tỉnh Gia Lai năm 2019.

Wang, X., Wiegand, T., Hao, Z. Q., Li, B. H., Ye, J., & Lin, F. (2010). Species associations in an old-growth temperate forest in north-eastern China. Journal of Ecology, 98(3), 674–686. https://doi.org/10.1111/j.1365-2745.2010.01644.x

Wiegand, T., Gunatilleke, S., & Gunatilleke, N. (2007). Species associations in a heterogeneous Sri Lankan dipterocarp forest. The American Naturalist, 170(4), 77–95. https://doi.org/10.1086/521240

Wiegand, T. (2018). User Manual for the Programita software. Department of Ecological Modelling, Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ, Germany.

Wu, C.P., Yuan, W. G., Sheng, W. X., Huan, Y. J., Chen,  Q. B., Shen, A. H., Zhu, J. R., & Jiang, B. (20018). Spatial distribution patterns and associations of tree species in typical natural secondary forest communities in Zhejiang Province. Acta Ecologica Sinica, 38(2), 537-549. https://doi.org/10.11833/j.issn.2095-0756.20200586

Yan, Z., Fan, B., Liu, H. F., Li, W. C., Li, L., Li, G. Q., Wang, S. Z., & Sang, W. Q. (2011). Population distribution patterns and interspecific spatial associations in warm temperate secondary forests, Beijing. Biodiversity Science, 19(2), 252–259. https://doi.org/10.3724/SP.J.1003.2011.08024

Zhu, Y., Mi, X. C. & Ma, K. P. (2009). A mechanism of plant species coexistence: negative density-dependent hypothesis. Biodiversity Science, 17(6), 594–604. https://doi.org/10.3724/SP.J.1003.2009.09183

Zhu, Y., Mi, X. C., Ren, H. B. & Ma, K. P. (2010). Density dependence is prevalent in a heterogeneous subtropical forest. Oikos, 119(1), 109–119. https://doi.org/10.1111/j.1600-0706.2009.17758.x