亚热带常绿阔叶林枯立木与冠层结构的关系

冠层结构影响着林下光环境的变化进而影响林木的生长。以亚热带常绿阔叶林10 hm2固定样地内枯立木为研究对象,运用样方调查法和半球面影像技术,量化枯立木多度、胸径、分布与冠层结构的关系。结果表明,样地内枯立木以小树为主,胸径和树高均偏小;枯立木多度随林冠开度、林下总光照、林下散射光和林下直射光的增加而减小;而枯立木胸径随林冠开度、林下总光照和林下直射光的增加而增大;林下光照在枯立木的形成中发挥重要的作用。枯立木集中分布在林下光照较弱且林冠开度较小的区域,枯立木的多度和胸径受林下直射光影响较大,而枯立木的分布则主要受到了林下散射光和总光照的影响。     

青城山常绿阔叶林冠层结构对植被生物多样性的影响

【目的】分析青城山常绿阔叶林冠层结构与植被生物多样性的关系.【方法】在青城山常绿阔叶林地段设立样方,调查了森林植被特征,并运用冠层分析仪测定了森林的冠层结构和光环境特征.【结果】青城山常绿阔叶林乔木和灌木层物种丰富度、Simpson多样性指数和均匀度均高于草本层,乔木层丰富度高于灌木层,但两层间的Simpson多样性指数和均匀度差异不明显.乔木、灌木和草本层的Simpson多样性指数和冠层上方的光量子通量(PPFD)显著负相关,灌木和草本层的Simpson多样性指数与冠层下方PPFD显著正相关.草本层均匀度与冠层孔隙度和开度呈正显著相关,与郁闭度呈负相关.【结论】青城山常绿阔叶林冠层结构及其引起的光环境变化对草本层的影响较乔木层和灌木层明显,尤其是对草本层物种丰富度和多样性影响更显著.在青城山低山常绿阔叶林生态系统演替进程中,林下光照强度大小是影响林下植物生长和演替的重要限制因素.     

亚热带生态公益林冠层结构与林下辐射动态

冠层结构动态是林冠生长动态的一个表现，冠层结构对森林群落生产力、生态系统功能、群落更新与演替等具有重要作用。准确量化森林群落冠层结构和林下辐射特征可以为研究森林生态系统功能提供基础。以亚热带山地的红花荷林、密花树次生林、樟树人工林、杉木林、杉木-红锥混交林和毛竹林为对象，利用半球面影像技术探讨不同林型冠层结构与林下辐射动态，揭示冠层结构与林下辐射之间的相关性。结果表明，不同的森林群落类型有比较固定的冠层结构和林下辐射特征，且不同林型的冠层结构与林下辐射存在极显著差异（P<0.01）。樟树林的林冠开度最小（16.47%），其次是杉木林（17.12%）、杉木-红锥混交林（17.45%）、红花荷林（20.21%）以及密花树次生林（20.93%），毛竹林的林冠开度最大（21.32%）。而叶面积指数则呈相反的变化趋势，樟树林的叶面积指数最大（2.04），毛竹林的叶面积指数最小（1.78）。另外，樟树人工林的林下直射光（4.34 mol·m^-2·d^-1）、林下散射光（3.52 mol·m^-2·d^-1）和林下总光照（7.86 mol·m^-2·d^-1）均小于其他林型；而杉木林由于其冠幅较窄，林下直射光最强（5.22 mol·m^-2·d^-1）。不同林型林下直射光、林下散射光和林下总光照的月际动态变化极显著（P<0.0001），生长季的林下辐射强度最大。不同林型冠层结构与林下辐射相关性存在差异，越简单的群落结构，林冠开度与林下光照的相关性越强，叶面积指数与林下光照的相关性越强。研究冠层结构与林下辐射异质性为营造最适的冠层、充分发挥生态系统效能，以及森林生态系统可持续发展提供理论依据。     

城市森林结构与削减空气中PM2.5和PM10的耦合关系——以北京市海淀区中关村森林公园为例

以北京市中关村森林公园为例，选取典型林分样地连续进行监测实验，测定其夏季和秋季的颗粒物浓度，选取森林冠层结构指标进行耦合，研究颗粒物浓度的日变化和季节变化，进一步评估分析不同森林冠层结构下空气颗粒物浓度的影响因素，综合评定哪种因素能更好地调节空气颗粒物浓度。通过对北京市城市森林公园内不同林分在密度冠层结构下的空间分布特性，并根据平均枝下高(HCB)、郁闭度、冠高比(RCT)、叶面积指数(LAI)和冠层厚度(CTH)这5个冠层空间结构指标，探究城市森林结构与削减空气中PM_2.5和PM₁₀的耦合关系。结果表明：(1)不同的城市森林林分类型冠层结构以及对空气颗粒物的浓度之间均存在着显著差异(P<0.05)，其中叶面积指数(LAI)、平均枝下高(HCB)、冠层厚度(CTH)以及郁闭度对颗粒物的影响较为显著，是削减颗粒物最为主要的影响因素；(2)林内外的颗粒物浓度变化存在明显的季节差异，夏季和秋季期间高密度林分的颗粒物浓度变化与其他2种林分密度要明显；3种不同密度的林分内颗粒物削减程度均为上午>中午>下午，比较得知秋季的变化趋势比夏季...     

密度调整对太岳山华北落叶松人工林冠层结构及林下植被的影响

华北落叶松人工林是太岳山主要的公益林,由于林分密度普遍偏大,林下植被稀疏,林分质量较差。密度调整对于提高人工林质量,增加林下植物物种多样性,维持生态系统功能具有重要意义。本研究在山西太岳山好地方林场典型地段35年生华北落叶松人工林中设置4种密度调整强度(对照处理、20%、30%和50%),研究华北落叶松人工林的冠层结构、光环境特征和林下植被分布对密度调整的响应。结果表明:1)密度调整显著改变了华北落叶松人工林的冠层结构,改善了林下光环境,增加了冠层结构的空间异质性。与对照处理相比,密度调整强度为20%、30%、50%的林分叶面积指数(LAI)分别下降了18.25%、25.76%、37.50%;林分开度分别增加了17.45%、25.37%、42.81%。密度调整强度为20%、30%、50%的林分林下总辐射分别为对照处理的1.3、1.4和2.1倍。2)密度调整改变了林下群落结构,增加了林下植物的种类和数量以及林下植物物种多样性。密度调整强度为30%的林分物种多样性最高,林下群落结构最复杂。3)相关性分析和CCA排序结果显示,冠层结构与林下物种多样性呈显著相关,能够较好地解释林下物种分布的变化,其中,LAI是引起华北落叶松人工林草本层物种组成变化的主要因子,与草本层物种多样性呈显著负相关关系。      

银瓶山自然保护区阔叶林冠层结构与辐射消减效应

为定量研究阔叶林群落的辐射消减效应,以银瓶山自然保护区常绿阔叶林为研究对象,设置2hm2固定样地开展群落调查,并采用半球面影像技术获取冠层结构和林下光照指标,分析冠层结构对太阳辐射的消减作用。研究表明:样地林下光照(直射光、散射光和总光照)与林冠结构(叶面积指数、林冠开度)相关性极显著;林下直射光对林下总光照的贡献大于散射光,林冠结构与散射光的相关关系较直射光强;林冠结构与林木胸径有显著的相关性,而与林分密度的相关关系不显著;林冠对总光照的消减作用极显著,月际变化呈单峰分布,6月份消减量最大。     

杏树冠层内光合有效辐射(PAR)分布规律及结构优化初探

以杏树为试材,为了解杏树冠层内透光率随树龄和叶面积指数的变化,采用LP-80型冠层分析仪测定了光合有效辐射PAR(Photosynthetically Active Radiation)在不同树龄杏树冠层三维空间上的分布情况,研究了杏树冠层内透光率随树龄(2~6 a)和叶面积指数的变化。结果表明,杏树冠层内部平均PAR的垂直分布具有随着向下累计叶面积指数的增加而递减的趋势,在冠层中上部,透光率较高,PAR递减很明显,冠层下部则维持较低水平,变化不大,在相同的天气和时间条件下不同树龄冠层内PAR同一相对高度的透光率有随树龄增加而递减的趋势,但在不同时刻不同天气条件下,即使同一棵树相同高度同一方位冠层内也具有不同的消光系数,影响杏树冠内光分布的因素是多样的,它们之间存在着复杂的关系;2~6年生杏树冠层中部的全天平均透光率分别为49.5%、30.0%、27.5%、13.4%和7.8%,冠层下部的平均透光率分别为29.1%、12.1%、10.9%、6.4%和5.9%;杏树冠层叶面积指数LAI(Leaf Area Index)与透光率呈极显著指数相关关系,其表达式为Y=131.39 e-0.896 3X(R2=0.907**);试验结果也可为果树冠层内PAR三维空间分布的模拟研究及冠层结构的优化提供试验方法和理论验证上的参考。     

油茶果实发育后期冠层结构参数与产量关系研究

[目的]探究油茶果实发育后期冠层结构参数变化与产量的关联关系.[方法]通过对8年生油茶8、10月叶面积指数(LAI)、冠幅面积和树高等参数的获取,运用相关分析和逐步回归分析法来研究与产量的关系.[结果]8月LAI与产量呈显著正相关,10月LAI与产量呈显著负相关,而同龄油茶的冠幅面积和树高与产量无相关;产量与10月LAI模型为Y=2.723-0.591LAI10(R2=0.268,P=0.001),产量与8、10月LAI模型为Y=2.165+0.555 LAI8-1.020LAI10(R2=0.390,P=0.000);LAI在8、10月呈下降趋势且LAI消长幅度可作为判断树体养分盈亏的指标.[结论]该研究为油茶产量估测和精准管理提出一种思路,并为进一步的遥感大范围估产提供理论依据.     

小兴安岭白桦次生林叶面积指数的估测

叶面积指数(LAI)是量化冠层结构最常用的参数之一,准确估测LAI对森林生态系统结构特性的研究具有重要意义.利用半球摄影图像法和LAI-2000法及半球摄影图像法结合凋落物法估测了小兴安岭白桦次生林LAI及其动态变化.首先对该林型叶凋落末期(11月初)的半球摄影图像进行合理校正(包括木质部分所占比例α,冠层水平集聚指数ΩE,校正值作为该时期常绿树种的真实LAI(LAIt),结合各调查期的凋落物数据,得到落叶季节(7-11月)的LAIt,并以该值为参考值,对比分析了两种光学仪器法估测值.结果表明:两种光学仪器法在LAI最大时期低估(分别低估2.83％、6.20％),其他时期显著高估(平均高估118.13％、89.34％),但两种光学仪器法与探讨方法估测值存在很好的相关性:LAIt=-1.1393+1.0934·LAIHP,R2=0.80; LAIt=-0.1712+0.6259·LAILAI-2000,R2=0.83.研究结果可为将来方便、快捷、准确的估测白桦次生林的LAI提供参考.     

晋西地区不同树龄富士苹果树群体冠层结构特征研究

【目的】探讨苹果树群体在生长过程中冠层结构的变化特征及其影响。【方法】以山西省吉县东城乡3～20年生富士苹果树为试材,每种树龄群体选择12株样树,使用LAI-2000冠层分析仪,对其叶面积指数(LAI)、冠层开度(DIFN)、平均叶倾角(MTA)、消光系数(K)等冠层参数进行测算,同时测定干周粗、树高、冠幅、枝下高、冠高和郁闭度等果树形态指标,然后对不同树龄富士苹果树群体的冠层参数及其形态指标进行对比分析。【结果】随着树龄的增加,苹果树群体的DIFN不断减小,从0.89下降到0.09;LAI逐渐增加,从0.29增加到3.54;MTA的变化总体呈下降趋势,但是8和12年生的苹果树群体MTA又呈上升趋势,MTA与树冠的5个天顶角关系密切,当两者角度接近时,该天顶角方向上的太阳光线入射较多;K逐渐增加,从0.38增加到0.68。【结论】综合冠层结构参数来看,3～10年生苹果树群体内透光、通风状况良好,其中3～8年生苹果树群体DIFN在0.4以上,LAI小于1.5,MTA在30°以上,K小于0.4;10年生苹果树群体整体长势好,DIFN为0.28,LAI为2.17,MTA为26°,K为0.59,这种冠层结构有利于群体发展;12年以上苹果树群体DIFN在0.2以下,K增加到0.6以上,群体内部光照少,通风差;而20年生苹果树群体DIFN不足0.1,LAI高于3.5,MTA为8°,K接近0.7,此时群体长势差,果树群体外围郁闭,内部光秃。同时,当冠层天顶角与MTA角度相近时,该天顶角方向的冠层开度较大,可根据不同树龄MTA的特征,并结合当地太阳高度角的变化特征,来进行果树修剪,控制树冠张开的角度。     

四川德阳市三种不同树形梨园冠层特征与品质的相关研究

以绵竹市遵道镇棚花村的‘鲜黄’梨为试材,应用WinSCANOPY2005a冠层分析仪对Y字形、平棚形与疏散分层形3种树形的冠层结构特点、产量、品质差异及其相关性进行了比较研究。结果表明:平棚形冠层开度,平均叶倾角,冠下直射、散射及总光合光量子通量密度显著高于Y字形和疏散分层形,而叶面积系数显著低于另2种树形。3种树形冠层开度、叶面积指数与冠下光合有效光量子通量密度有显著相关性,并且不同树体间差别很大。平棚形果实单果质量、可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比显著高于Y字形和疏散分层形,而产量、可滴定酸和石细胞含量均显著低于这2种树形。平棚形树冠不同部位果实品质最一致。冠层特征参数与产量、品质指标存在显著相关性,其中冠层开度与可溶性固形物、可溶性糖、糖酸比和单果质量呈极显著正相关,与可滴定酸呈极显著负相关。     

抚育采伐后兴安落叶松的冠层结构参数

对大兴安岭的兴安落叶松天然用材林进行不同强度的人工抚育采伐后,分析林木冠层结构参数的相关性。结果表明:林木冠层结构参数中,林隙分数、开度、总定点因子、冠下总辐射通量,两两之间都有显著正相关关系(P0.01),与叶面积指数均呈现显著负相关(P0.01),与叶倾角没有明显相关性;林木冠层各结构参数的平均值为:林隙分数5.511%、开度6.417%、叶面积指数5.799、叶倾角15.175°、总定点因子0.109、冠下总辐射通量1.380 mol·m-2·d-1,冠层对太阳光的截获通量均值为20.73 mol·m-2·d-1;随采伐强度增加,林隙分数、开度、冠下总辐射通量、总定点因子,先减小后增加,而叶面积指数和冠层光截获通量先增大后减小,采伐强度对叶倾角的影响不明显;在采伐强度为20.86%的样地内,用材林冠层林隙分数、开度、冠下总辐射通量均小于对照样地,而其叶面积指数高于对照样地,抚育效果最好。     

抚育间伐对大兴安岭天然用材林冠层结构及光环境特征的影响1）

以大兴安岭天然用材林为研究对象，利用冠层分析仪对不同抚育间伐后的冠层结构及光学特性进行测定，分析冠层结构各项指标参数之间的相关性、抚育间伐后冠层结构及光环境特征的变化情况，并运用主成分分析法对间伐后冠层结构变化进行了综合评价。结果表明：大兴安岭天然用材林主要冠层指标林隙分数、开度、叶面积指数、总定点因子和冠下总光合有效辐射通量之间有显著相关性（ P＜0．01），并且这些指标的相关性不受间伐强度的影响；随着间伐强度的增加，叶面积指数呈现先增加后减小的趋势，其余冠层指标林隙分数、开度、直接定点因子、总定点因子和冠下直接光合有效辐射通量及冠下总光合有效辐射通量均呈现先减小后增大的趋势；中等间伐强度能极大改善冠层结构和光分布的合理性，间伐强度为19％时抚育效果最佳。     

毛竹林叶面积指数和郁闭度空间分布协同克里格估算

在地面调查的基础上,利用协同克里格插值法对研究区内毛竹Phyllostachys edulis林叶面积指数(LAI,leaf area index)和冠层郁闭度(CC,canopy closure)2个冠层参数进行空间分布估算研究,并与普通克里格插值法进行了比较。研究结果表明:①球状模型可以用来反映LAI和CC的空间变异,且两者具有强烈的空间自相关特征。②协同克里格插值得到的LAI预测值与实测值之间的决定系数R2为0.635 1,而CC的决定系数R2为0.428 5;与普通克里格法相比,基于协同克里格法的LAI和CC预测精度均得到改善,其中LAI预测精度提高了1.94%,均方根误差减少2.00%,平均标准误差减少0.18%,而CC预测精度提高了4.82%,均方根误差减少1.90%,平均标准误差减少1.30%。③安吉县毛竹林LAI和CC都具有从西南到东北逐渐递减空间分布格局,在一定程度上反映了安吉县不同区域毛竹林经营水平的差异。     

车八岭林下植物叶绿素分布模式及对光照条件的响应

采用样方法研究了广东省始兴县车八岭国家级自然保护区林下植物叶绿素含量与林冠开度、林下散射光立地因子、叶面积指数之间的相关性以及不同物种林下植物叶绿素含量之间的差异度.结果显示:大叶新木姜Neolitsea levinei和黧蒴Castanopsis fissa叶片叶绿素含量随林冠开度增加而增加;黧蒴叶片叶绿素含量随林下散射光立地因子增加而增加;木荷Schima superba及唐竹Sinobambusa tootsik叶片叶绿素含量随叶面积指数增加而增加;它们均达到显著的线性相关(P﹤0.05).在同种条件下,种间叶绿素含量差异显著.     

水曲柳阔叶混交林冠层光分布与天然更新相关性研究

探讨甘肃小陇山林区阔叶混交林冠层光分布对水曲柳天然更新的影响。以水曲柳为研究对象，采用大田试验和样地调查法，使用Hemi View数字植物冠层分析仪测定水曲柳阔叶混交林冠层的光照指标及LAI，建立DSF、ISF与LAI回归分析。结果表明，水曲柳在幼苗期适宜于在遮荫度<50%的环境下生长，当遮荫度>50%时，其苗高生长明显下降且与对照差异显著；水曲柳阔叶混交林中，林分冠层的郁闭度与叶面积指数（LAI）之间存在显著的正相关关系；散射光立地系数（ISF）、直射光立地系数（DSF）、散射光立地系数（GSF）、冠下总辐射（TotBe）随叶面积指数（LAI）的增大，呈明显的负相关关系，当郁闭度<0.66，散射光分布较多，更有利于水曲柳幼苗的生长与天然更新；对于种子扩散繁殖，距离母树0~5 m种子数量最多，随着距离的增加而减少，扩散半径因风向风不同而异，最远可达20 m。混交林冠层光分布对水曲柳幼苗期的天然更新有很大的影响。     

LAI-2000冠层分析仪在不同植物群体光分布特征研究中的应用

【目的】寻求快速准确确定各种农林植物冠层透光率及其随时间变化规律的方法，以及通过冠层分析确定农林植物冠层消光系数的方法。【方法】应用LAI-2000冠层分析仪和LI-1400数据采集器连接LI-190、LI-191传感器，测定了高秆作物（玉米）、矮秆作物（大豆）和林木群体（楸树、白蜡、栾树苗圃幼林冠层）的LAI、叶倾角、冠层开度及群体透光率。【结果】（1）LAI-2000测得的冠层开度，与全天群体透光率相关非常密切。相关系数达0.9308，回归直线的截距为0.015，接近于0，斜率为1.0668，接近于1。所以，完全可以使用冠层开度估计透光率。阴天比晴天估计效果更好。（2）用实测的LAI和群体透光率，准确计算出了农林植物群体的消光系数。消光系数有明显的日变化，玉米冠层一日中出现两个极大值，中午最低。【结论】LAI-2000冠层分析仪能给出群体内不同天顶角方向的天空开度，能更详细地表达植物群体结构特征；群体内某一点的冠层开度与该点的冠层透光率在数值上几乎相等，所以冠层内透光率测定不再需要冠层上下同时测光计算，而直接由测冠层开度得到；LAI-2000无损测定冠层LAI，可用于计算群体消光系数，文中所计算的消光系数，处在文献报道的正常范围。     

枣麦间作系统冠层结构特征研究

【目的】对新疆环塔里木盆地绿洲带枣麦间作系统的林冠开放度(canopy openness)和叶面积指数(LAI)进行观测研究,结合间作系统内小麦产量的测定,分析不同树龄、不同株行距的枣麦间作系统对小麦产量的影响,为新疆枣农间作模式的优化及合理株行距的选择提供理论依据。【方法】利用鱼眼冠层仪获得新疆若羌县枣麦间作系统中枣树带的林冠影像,得出LAI和林冠开放度指标,并测定间作系统内枣树生长指标和小麦产量。【结果】(1)同一株行距、不同树龄的间作系统,冠幅越小,开放度越大,LAI越小;(2)同一树龄、不同株行距的间作系统,株行距越小,开放度越小,LAI越大;(3)由于间作地枣树保护带宽2.5 m,且小麦距枣树垂直距离为1.25 m,所以测试区间作系统内小麦产量受到枣树影响较小,且开放度的高低并不影响单位面积的小麦产量。【结论】枣麦间作系统是适合新疆环塔里木盆地干旱区大面积推广的枣农间作模式之一。     

氮肥用量对烟草群体发育和群体光合的影响

为了揭示氮肥用量与烟草群体光合的关系,以烤烟品种K326为材料,设置3个氮肥用量处理:N1(75.0kg·hm~(-2))、N2(97.5kg·hm~(-2))、N3(120.5kg·hm~(-2)),研究了氮肥用量对烟草群体叶面积动态、冠层辐射和群体光合作用的影响。结果表明,烤烟群体发展动态表现为圆顶期叶面积指数(LAI)最大,行间叶尖距和冠层透光率最低,以后随着叶片的成熟采收,LAI逐渐减小,行间叶尖距和冠层透光率逐步增大。与此相应,群体光合速率(RCP)也以圆顶期最高。圆顶期,3个施氮量处理的LAI大小顺序为N3N2N1,但N2和N3之间差异不显著;下二棚收获后,以N2的LAI最大。2个生育阶段(圆顶期到下二棚叶采收、下二棚叶收获到中部叶采收)的叶面积持续期(LAD)均以N2处理较高。冠层透光率以N3处理最低,N2与N1差异不显著。群体光合速率(RCP)以N1最低,N2和N3差异不显著。不同发育阶段的群体叶源量(CLSC)以N1处理最低,圆顶期到下二棚采收阶段,N2略高于N3,后期N3略高于N2。随着施氮量的增加,烟叶产量提高,上等烟比例和产值则以N2最高。从群体发展及生产成本等综合考虑,种植烤烟品种K326时,以采用18 182株·hm~(-2)左右的种植密度,97.5株·hm~(-2)左右的氮肥用量较为适宜,有利于群体协调发展,增强群体光合能力。