不同混交度指数的比较分析

混交度是近年来提出的描述林分树种相互隔离程度的指数,包括简单混交度、树种多样性混交度和物种空间状态; 但现有混交度的指数对空间结构单元的树种隔离关系表达不完整,存在不同混交结构具有相同混交度的问题。本文在分析简单混交度、树种多样性混交度和物种空间状态及其存在问题的基础上,提出全混交度。以天目山常绿阔叶林数据为例,采用基于 GIS 的 Voronoi 图分析方法对不同混交度指数进行比较分析。结果表明: 由于树种多样性混交度、物种空间状态和全混交度都是对简单混交度的改进,所以各混交度既有区别又有联系,证明它们之间存在数学关系。全混交度增加考虑最近邻木相互之间的树种隔离关系,并引入生物多样性 Simpson 指数,可明显提高对不同混交结构的分辨能力。     

树种混交度——一个基于树种谱系的林分混交度新概念

树种空间隔离程度是研究林分空间结构的一个重要内容,通常用混交度来进行描述。现有的各种混交度指数在描述对象木与最近邻木为其他种的概率时只有相同种或不同种两种结果,不能完全说明树种的混交程度。在传统混交度的基础上结合树种谱系关系提出树种混交度的概念,以湖南省内5个林区的25块样地数据,对传统混交度与树种混交度进行了比较分析,并使用树种混交度进行了林分模拟优化。结果表明:树种混交度与传统混交度之间存在较强的相关性,且能进一步细化结构单元中树种的隔离程度,可运用于林分空间结构的评价与优化。     

混交林树种空间隔离程度表达方式的研究

混交度表明了任意一个树的最近相邻木为非同种的概率。以参照树及其相邻最近4株树组成的最小空间结构单元较“结构4组法”更能恰当地进行林分空间结构分析。当借助整个林分的混交度分布或均值来分析树种空间隔离程度时最好附加说明混交林分的树种组成及其比例。这一点对精确分析树种空间分布及其结构重建意义十分重大。     

基于Voronoi图和Delaunay三角网的林分空间结构量化分析

利用Voronoi图具有最近性、邻接性特点,以单株木视为平面点构建Voronoi图和Delaunay三角网,此结构具有以下特点:对象木的最近邻木株数与Voronoi图中相对应多边形边的数目相等;对象木与最近邻木的距离和Delaunay三角网的相对应边长相等;任意2个最近相邻木的夹角即为对应Delaunay三角网2条边的夹角.在广东湛江红树林国家自然保护区选择样地进行试验,把基于Voronoi图和Delaunay三角网计算林分空间结构指数的结果与最近邻木数取4的传统算法结果进行对比分析,结果表明:两者在计算混交度、大小比数时结果有较高的相关性和一致性,但两者在计算角尺度时结果差异较大,构建Voronoi图确定最近邻木时各个方向都有选取,角尺度的取值均小于传统计算方法,但是Delaunay三角网结构本身较好反映个体在水平地面的分布格局,且基于Voronoi图和Delaunay三角网林分空间结构研究不需要对象木与邻木距离量算和角度测量.     

北京八达岭油松人工林结构分析

用传统林分结构因子配合混交度、大小比、角尺度3参数来分析北京八达岭林场油松人工林空间结构特征.结果表明:该林分的树种组成式为8油松1槲树1山梨 暴马丁香,林分密度为1 325 株/hm2.林分的平均角尺度为0.478,林分立木空间分布格局为随机分布.平均混交度为0.433,不同树种间呈现中度混交,种间隔离程度较小.林分平均胸径大小比为0.389,平均树高大小比为0.464,说明处于优势地位的株数较多,林分分化明显,且林分的发展空间还很大.胸径大小比数和树高大小比数在反映各树种参照树与相邻木之间的生长优势方面具有较强的一致性.     

Voronoi图方法确定云冷杉林最近邻木的适用性研究

以吉林省汪清林业局金沟岭林场天然云冷杉林标准地内147株树木为研究对象,选用最近邻木取4的传统方法和Voronoi图来确定每株树木的最近邻木株数和树号,对2种方法计算出的混交度和大小比数进行配对检验,并且对2种方法的适用性进行评价。结果表明:2种计算方法得出的结果具有较高的相关性和一致性,同为有效数据,但是传统方法计算出的混交度和大小比数要偏小;总体而言,天然云冷杉林具有较高的混交度、大小比数适中;相对于传统方法,利用Voronoi图来确定最近邻木时较为灵活。因此,在计算天然云冷杉林混交度和大小比数时,选用Voronoi图更为合理。     

杉阔混交人工林林分空间结构分析

选择以杉木和木荷为优势树种的中亚热带人工林为研究对象,结合树种组成Ⅰ和Ⅱ,利用混交度、大小比数和角尺度3种结构参数,分析了杉阔混交人工林林分空间结构.结果表明:优势树种杉木和木荷以弱度混交和中度混交为主,林分平均混交度分别为0.45和0.52,树种空间配置较简单,林分树种混交程度较低;杉木、木荷和苦槠大小比数分布比较均匀,平均大小比数在0.5左右;其余树种大小分化明显,平均大小比数在0～0.88之间,既有占优势的树种(泡桐、马尾松和丝栗栲),也有受压的树种(柯木、漆树、枫香、青冈和虎皮楠),林分平均大小比数分别为0.50和0.52,处于中庸生长状态,乔木层树种不稳定;在角尺度研究中,相对空间结构单元而言,林木水平分布存在波动性变化,分布格局呈聚集分布,平均角尺度分别为0.549 9和0.536 4.这些林分空间结构信息可为指导杉阔混交人工林合理择伐经营提供科学依据,通过合理择伐经营进行林分结构调整,提高林分质量,优化林分空间结构,以便更好地发挥其功能.     

考虑k阶邻近林木的混交度

【目的】为了解决现有混交度不能区分单一树种在不同行间混交方式中的隔离程度问题，提出考虑 k阶邻近林木的混交度( M k)。【方法】依据地物的邻近关系对空间进行剖分，以单株木视为平面点构建 Voronoi图，基于Voronoi图建立对象木的k阶邻近关系。当k取1时，M k 与其他混交度的计算公式及计算结果完全一样；当k取2或更大值时，Mk 采用1/k加权，与 Mg，Mv，Mp 和 Mc 采用相同的计算方法。以湖南福寿林场杉木人工纯林为研究对象，为了进行空间结构优化与调整，在幼龄林林分内补植了观光木和鹅掌楸，采取成片补植与2个树种交叉补植2种不同的空间配置补植方案，对比分析5种不同的混交度(Mg，Mv，Mp，Mc 和Mk)。【结果】在“1+n”空间结构单元中，Mg 和 Mp 不能区分观光木和鹅掌楸补植树种在不同补植方案中的混交度，其中 Mg 2种补植树种的混交度均为1，Mp 2种补植树种的混交度均为0.539； Mv 与 Mc能够区分不同补植方案杉木林的混交度，成片补植方案中杉木的混交度依次为0.027和0.039，交叉补植方案中杉木的混交度为0.043和0.045，但不能区分补植树种的单木混交度。考虑 k阶邻近林木的混交度把空间结构单元从“1+n”扩展到“1+n1+n2+…+ nk”，本文 k取2，即空间结构单元为“1+n1+n2”，Mk 能够区分2种补植方案杉木林与补植树种的混交度，使用 Mg 的计算方法(Mkg)，Mkg在成片补植方案中杉木、观光木和鹅掌楸的混交度为0.098，0.641，0.645，Mkg在交叉补植方案中杉木、观光木和鹅掌楸的混交度为0.101，0.652，0.655，交叉补植方案中杉木、观光木和鹅掌楸的混交度均大于成片补植方案中的混交度，使用 Mkv，Mkp，Mkc计算方法，能够得到同样的规律。【结论】本文提出考虑 k 阶邻近林木的混交度 Mk，其空间结构单元为“1+n1+n2+…+ nk”，空间结构单元的形式更多样，但混交度的计算更加复杂，区分度也更高，提高了单一树种混交度的区分度，能够解决1阶邻近不能区分的混交方式，可反映单木与林分的实际混交状况，为空间结构优化与调整时准确量化混交度提供了理论依据，能够更加准确地反映森林群落中树种相互隔离状况。     

基于Voronoi图的天目山常绿阔叶林混交度

在浙江天目山国家级自然保护区内,选择较典型的常绿阔叶林设置大小为100 m×100 m的样地,用全站仪测定每株树木的三维坐标;提出基于Voronoi图的混交度Mv,并对Mv和传统混交度M进行比较分析.结果表明:Mv通过Voronoi图的相邻多边形确定对象木的最近邻木,比M能更准确地描述种间相互隔离关系;在常绿阔叶林群落中,单株树木的混交度M和Mv均随胸径的增加而增大;群落平均混交度(M)=0.720 7,(M)v=0.743 1,表明不同树种之间的相互隔离程度较高;群落优势种群的平均混交度低于非优势种群,常绿种群的平均混交度低于非常绿种群,其原因是细叶青冈、青冈和短尾柯既是优势种群,又是常绿种群,且它们具有聚集繁殖特性.     

冀北山地杨桦次生林林分空间结构研究

在木兰林管局桃山林场选取面积为100 m×100 m的杨桦次生林样地,以每株林木树高、胸径和坐标为基础数据,运用混交度、大小比数和角尺度等林分空间结构参数分析了杨桦次生林的空间结构特征。结果表明:(1)该林分中山杨Populus davidiana和白桦Betula platyphylla在株数和断面积比例上占优势,为林分内优势树种;(2)林分各混交类型的比例相差不大,林分整体呈中度混交状态;(3)林分优势木和亚优势木相对较多,基于胸径、树高得到的平均大小比数结果基本一致,均能客观反映林分的分化规律;(4)林分平均角尺度为0.504,属于随机分布,林下伴生树种以集聚分布为主,但优势树种的随机分布趋势起决定作用。     

泰森多边形与传统四株树法的天然红树林空间结构比较研究

【目的】以漳江口红树林为研究对象,利用泰森多边形和四株树法划分天然红树林林木平面空间分布结构,确定对象木的最邻近竞争木,计算林分空间结构指数,对比分析两种方法的异同,探讨泰森多边形法应用红树林林分空间结构量化的适用性。【方法】设置20 m×20 m样地,每木调查时用钢尺测量横纵坐标,在坐标纸上标记调查木的位置和编号,同时在调查表上记录树种、树高、胸径等林分因子。利用ArcGIS软件,将外业调查的坐标纸上的样木位置图矢量化形成样木点图层,将林分因子调查表导入样木属性表,并由调查木的点位置生成泰森多边形。用VBA编程来计算林分空间结构指数:混交度、大小比数、角尺度。【结果】在福建漳江口红树林国家自然保护区选择样地进行试验,对比分析基于泰森多边形法与传统的四株树法的计算结果,结果表明:1)基于泰森多边形法确定的林分空间结构单元由1株对象木和3~12株竞争木构成,平均值为6株。2)两种方法计算的混交度的相关系数为0.828,大小比数的相关系数为0.881,角尺度的相关系数为0.225。这两种方法计算的混交度和大小比数具有较高的相关性和一致性,而角尺度,两者差异较大。3)基于泰森多边形法与四株树法的不同树种的混交度和大小比数平均值非常接近,混交度最大差0.05,大小比数最大差0.02;角尺度差异较大,最大差值达0.11;泰森多边形法计算的混交度比四株树法的略大一些,而大小比数和角尺度则略小一些。【结论】无论从单株还是从整个调查林分上看,基于泰森多边形法计算的混交度和大小比数与传统四株树法的计算结果差异小,两种方法有较高的相关性和一致性,但其中泰森多边形法与四株树法相比,混交度略大,大小比数略小;而对于角尺度,两种方法的计算结果有较大的差异,并且泰森多边形法的计算结果值小于四株树法。这种差异的根源在于泰森多边形法确定的竞争木数量波动。泰森多边形法通过最邻近原则将平面空间进行划分,不重不漏,对于量化表达林木在空间上的竞争关系具有合理性和有效性,同时外业调查时不需要判断对象木的最邻近竞争木以及距离量算和角度测量,大幅减轻外业调查工作量,适用于天然红树林林分空间结构研究。     

桂花林场苦槠林分空间结构规律研究

利用混交度、大小比数和角尺度3种结构参数,结合树种组成,对湖北桂花林场4块苦槠混交林样地的林分空间结构进行分析。结果表明,苦槠为优势树种,多单种聚集生长,其他树种强度混交、极强度混交的比例大;枫香在大小分化上占有一定的优势,其他树种则分化严重;从林木水平空间格局上来看．该试验地树种分布格局以团状分布为主。     

吉林蛟河天然红松阔叶林的空间结构分析

利用混交度、大小比数和角尺度等三种结构参数,分析了红松阔叶天然林的空间结构。用平均混交度和混交度分布分析了林分的树种空间配置情况,得到该种林分主要以中、强度混交为主;用平均角尺度和角尺度分布分析了林木水平分布格局,得到该种林分以随机分布为主等结论。同时还应用大小比数和混交度分析了一些主要树种的空间属性,发现两种参数的结合可以清楚地描述树种的空间属性。     

穆棱地区天然次生林空间结构研究

基于穆棱地区不同针阔比的天然次生混交林标准地调查数据,通过应用角尺度、混交度、大小比数三种参数来描述不同林分的空间结构。研究结果表明：当地天然次生林林分呈随机分布,格局比较稳定;混交程度较高,树种隔离程度随着针阔比的增大而下降;在大小分化方面差异很大,株数较多的针叶树种的大小在针阔比较低的林分内处于劣势地位,而在针阔比较高的林分内处于优势地位,表明随着针阔比的变化,空间结构的变化较大。     

三峡库区马尾松天然林林分结构特征分析

以三峡库区无干扰马尾松天然林为研究对象,调查了群落物种组成和天然更新状况,并选择角尺度、混交度和大小比数3个空间结构参数及直径分布等非空间结构参数,对马尾松天然林林分结构特征进行分析,为马尾松次生林的科学经营提供理论依据。研究结果表明:研究地区马尾松群落物种数量丰富,共出现维管束植物117种,林下天然更新状况良好,共有树种24种,数量达5 221株·hm^-2,其中高度小于100 cm的幼苗占48.9%。林分随着直径增大,林木株数逐渐减少,呈典型异龄林直径分布特征。林分平均角尺度为0.508,林木整体分布格局属随机分布;林分平均混交度为0.60,整体处于中度以上混交;林分平均大小比数为0.50,大部分林木个体分化程度较高,处于不同竞争地位的林木个体数量基本相等。优势树种马尾松属轻度聚集分布,接近中度混交,且60.2%的个体处于竞争优势或亚优势地位。     

川西山地岷江冷杉风景林林分空间结构分析

应用传统林分结构因子配合混交度、角尺度、大小比数和开敞度4个林分空间结构参数,分析了川西山地退化风景林的空间结构特征.结果表明:林分结构较为简单,林分乔木层由7个树种组成,树种密度分布差异较大,树种结构相对单一;林分垂直结构特征明显,可分为3个林层,呈现出典型的复层林结构特征;林分平均混交度为0.46,以中强度混交单元为主,所占比例达61％;平均角尺度为0.483,属于随机分布状态;林木的胸径大小比数为0.286,有接近30％的林木处于优势状态;林分平均敞开度为0.309,林木生长空间基本充足.岷江冷杉种群优势度明显,群落处于相对稳定状态,其他5个树种由于株数较少,且径级分布不连续,自然更新较困难,经过一定时间的演化,将死亡,因此必须切实采取保护措施,保证其顺利生长,以保持物种多样性和群落的稳定性.     

广西大明山云贵山茉莉林的空间结构

利用混交度、大小比数和角尺度分析广西大明山云贵山茉莉林的空间结构。结果表明：云贵山茉莉林林分的树种空间配置以中、强度混交为主,优势树种云贵山茉莉多呈单种聚集;林木大小比数随胸径的增大呈迅速减小的趋势,小径阶林木多明显受压。中径木处于中庸状态,大径木占优势地位;林分整体和多数径阶的林木分布格局属聚集分布。     

基于生态系统经营的雷州半岛红树林空间结构研究

利用角尺度、混交度和大小比数3个林分空间结构参数,分析了雷州半岛红树林的空间结构。结果表明:1)由样地1→样地2→样地3→样地4,混交度为0.272→0.292→0.158→0.197,样地1和样地2为中度混交,样地3和样地4为弱度混交。2)在空间大小对比上,白骨壤直径大小比数在4块样地都较小,占有较大的优势;红海榄在各样地中都处于劣势和绝对劣势状态;其它树种平均大小比数都在0.5左右,生长上处于中庸状态。3)各样地林分平均角尺度分别为0.61,0.43,0.45,0.63,样地1、样地4的林木分布格局为团状分布,样地2、样地3为均匀分布。