林分空间结构可视化研究综述

林分的空间结构是描述林分状态及其改变的重要指标,本文结合林分的结构特征,即以林木空间分布格局的分布类型为基础,通过现有数据包括森林资源二类小班因子调查表和植物形态特征数据库,论述林分空间结构的可视化方法.     

林分空间结构指标研究进展

林分空间结构指标是定量描述林分空间结构特征的指标,是林分空间结构研究的热点和难点问题。在分析林分空间结构单元研究现状的基础上,从林分树种隔离程度、林木竞争、林木空间分布格局、垂直结构4个方面综述了林分空间结构指数的研究动态,并指出目前采用n=4或普通Voronoi图构成的空间结构单元计算林分的空间结构指数的两种方法都存在缺陷,而将林木的胸径、树高和冠幅作为综合权重,生成加权Voronoi图确定空间结构单元能弥补前述两种方法的缺陷;采用单个林分空间结构参数来分析林分的空间结构某个特征或某个树种的整体特征,无法表达具有某类共同特征的林木微观结构。将空间结构参数两两联合后形成的联合概率分布,以三维空间形式展示林分空间结构将是未来林分空间结构分析的趋势。     

萌生杉木林空间结构特征研究

利用结构参数角尺度、大小比数、混交度对浙江龙泉萌生杉木林的空间结构进行分析,结果表明:林分的平均角尺度为0.512,林分空间格局为随机分布;杉木树种分布格局为团状分布,木荷树种整体分布格局为随机分布,其它树种的整体分布格局为均匀分布;林分的平均混交度为0.438 4,在弱度混交和中度混交之间;林分中树种以胸径作为比较指标的林木个体的优势排列顺序为:苦槠、马尾松> 杉木> 樟树> 木荷> 枫香、红豆树> 拟赤杨> 榆树。根据萌生杉木林的结构特征提出经营对策, 通过合理择伐和补植乡土树种进行林分结构调整,提高林分质量,优化林分空间结构,以便更好地发挥其功能。     

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。     

基于Voronoi图的杉木幼龄林空间结构分析

以将乐国有林场杉木人工幼林为研究对象,设置15块样地,分别计算基于Voronoi图的林分空间结构指数和传统的以最近邻木数取4的空间结构指数。结果表明:2种计算方法在计算大小比数时结果有较高的一致性,但在计算角尺度时结果差异较大。说明Voronoi图在确定林分空间结构单元方面具有灵活性,能够确定更接近实际林分分布的空间结构单元,比传统方法更准确地描述林木空间分布格局和个体大小比。     

优化林分空间结构的森林经营方法探讨

基于空间结构分析的经营方案的优化设计是目前国际上森林经营研究的一个重要方向.本研究提出了利用已知的空间结构参数来指导森林经营的新方法,指出对现有林分的经营应尽量以原始林的空间结构为经营方向,调整林分的水平分布格局、树种混交和相对大小等空间关系,促进森林的进展演替.     

乌溪江源头水源涵养林空间结构二元分布特征

于2020年利用空间结构参数中的混交度、角尺度、大小比数两两联合形成的二元分布,对乌溪江源头水源涵养林空间结构进行研究分析。结果表明:整体林分混交度较高,林分中处于极强度混交的林木个体数量最多,林分中林木的大小比数分布较均匀;林分中有一半以上的林木个体属于随机分布,少量林木为很均匀分布和团状分布;杉木(Cunninghamia lanceolata)作为主要优势树种之一,种群个体多处在高度混交状态。研究结果可为乌溪江流域水源涵养林林分空间结构和功能研究提供参考。     

樟子松人工林空间结构优化及可视化模拟

为实现人工林的近自然化改造,以帽儿山樟子松人工林为研究对象,以可视化模拟为手段,以林分空间结构优化为目标,以常用空间结构参数(角尺度、混交度、大小比)为切入点,按照森林演替的一般规律构建樟子松人工林的空间结构优化方案,并将其与林分三维可视化模拟模型进行耦合,建立樟子松人工林三维可视化经营模拟系统.模拟实例表明:林分的平均角尺度从0.461提高到0.487,林木分布格局由均匀分布变为随机分布;林分混交度由0.284上升到0.308,混交程度得到提高;林分大小比由0.515变为0.481,林木个体生长的优势程度得到提高;基于林分空间结构的择伐,使林分空间结构得到了显著优化.该系统可以在虚拟森林环境中实现对森林经营过程的模拟、经营方案的评价和优化、林分未来生长状况的预测以及森林经营活动对林分结构的影响,为我国人工林的科学经营和管理提供一个全新的平台.     

崇州林场柳杉人工林空间结构研究

崇州林场的植被主要是柳杉(Cryptomeria fortunei)人工纯林。为了定量地描述林分的空间结构,调查共设置6个50 m×50 m固定标准样地,对样地中的林木进行每木检尺并绘出它们的坐标位置。研究运用了角尺度参数来量化林木分布的均匀性(即空间分布格局);大小比数来测度树木间的优势度分化,也为种群在林分中的相对地位提供了有益的信息。而混交度则通过参照树周围最近的几株相邻木与其不同种个体所占的比例,来表征林分的物种多样性。借此以单木为基础的结构参数所描述的林分空间混交度、林木大小(胸径)分化程度以及群聚程度,使得定量比较那些具有复杂结构的林分也变得简单易行。这无疑有助于林地的可持续经营和生态管护。     

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。     

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。     

Storm legacies shaping post-windthrow forest regeneration: learnings from spatial indices in unmanaged Norway spruce stands

The anticipated increase in extreme disturbance events due to climate change is likely to expose Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) dominated forests in northern Europe to new conditions. Empirical data on the resilience of such natural (unmanaged) forests to disturbance and the long-term patterns of regeneration in its aftermath are currently scarce. We performed a quantitative assessment of natural forest stands in north–western Latvia to identify and characterise the patterns of stand structure 44 years after a stand-replacing disturbance and investigated the effects of legacies on regeneration. The spatial distribution of tree species and their dimensions were assessed in 71 circular sample plots (500 m² each) in natural forest areas, where Norway spruce dominated prior to the windthrow and salvage logging was not carried out. Spatial indices (species mingling index, size differentiation index, and aggregation index) were used to characterise stand structure and diversity. The different initial states (age and coverage of surviving trees) of stands affected eventual tree species dominance, size differentiation, degree of mingling and aggregation. Our results demonstrate a close relationship between disturbance legacies and spatial indices. The pre-storm understory and canopy survivors decreased species mingling, whereas survivors increased size differentiation. The size differentiation increased also with a higher degree of species mingling. Leaving differential post-storm legacies untouched promotes a higher structural and species diversity and therefore supports the management approach of preserving canopy survivors.

     

叶山林场常绿阔叶混交林林分空间结构研究

结合试验地调查以及林分内树种组成,利用混交度(M)、大小比数(U)和角尺度(W)3个林分结构参数,分析了叶山林场常绿阔叶混交林林分空间结构。结果表明:该林分平均混交度为0.371 8,主要树种麻栎多呈单种聚集,其余树种中强度混交比例达到96%;平均大小比数为0.493 6,在林分空间配置上,马尾松处于优势状态,其余树种分化严重;平均角尺度为0.518 9,混交林的分布格局基本上以团状分布为主。     

两种混交度的比较分析

混交度是描述混交林中树种混交程度的重要空间结构指数。由于传统混交度仅以对象木与最近邻木之间的树种异同为基础,并不考虑最近邻木之间的树种差异,不能完全反映树种的空间隔离程度。本文在传统混交度的基础上,提出一种新的混交度即树种多样性混交度。通过比较,树种多样性混交度更能反映树种相互隔离程度,是一个较好的林分空间结构指数。     

湿地松枫香混交林林分空间结构特征研究

于湖南省杜家冲林场湿地松枫香混交林内设置4块具有代表性的样地进行调查,利用混交度、大小比数、角尺度3种结构参数,分析其林分空间结构特征。结果表明:该林分的平均混交度为0.678,属于中度偏强混交,说明该森林群落较为复杂与稳定;林分平均角尺度为0.475,林木空间分布格局为均匀到随机分布;样地平均胸径大小比数的取值范围在0.27~0.87之间,且湿地松(0.27)枫香(0.47)香樟(0.59)木荷(0.87),说明各树种在样地中分化较严重,湿地松和枫香在样地中较占优势。     

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π值法则的油松人工林稳定性与空间结构关联性研究

【目的】研究林分空间结构与稳定性的关系是开展结构化森林经营的前提,旨在探索空间结构对林分稳定性的影响特征,为结构化森林经营提供支持与理论依据。【方法】以黄龙山油松人工林为研究对象,通过设置典型样地,采用最优林分的π值法则,选取10项稳定性指标进行稳定性评价,利用典型相关分析、逐步线性回归分析等方法研究空间结构(包括混交度M、角尺度W和Hegyi竞争指数CI)与林分稳定性ω的关联机制。【结果】1)林分稳定性ω平均值为0.18,变异系数为36%,总体评价结果偏差;混交度M平均值为0.26,变异系数为79%,研究区油松林分物种入侵差异大。2)典型相关分析显示,空间结构指数(包括混交度M、角尺度W和Hegyi竞争指数CI)与稳定性评价指标体系在整体上存在很强的线性相关,典型相关系数可达0.95。3)Pearson相关性分析中,W、M和CI均与ω强烈相关,相关系数分别为-0.5、0.61和-0.73。W与林分健康状态呈极显著负相关,相关系数为-0.63;M与树种多样性呈极显著正相关,与林分长势呈极显著负相关,相关系数分别为0.86、-0.66;CI与林分健康、林分密度呈极显著负相关,相关系数分别为-0.60、-0.57。4)逐步回归分析显示,混交度和林木竞争是影响稳定性的主要因素;由标准化系数可看出,林木竞争(-0.58)对稳定性的影响比混交度(0.39)大。【结论】空间结构与林分稳定性在整体上显著相关;林分混交程度显著提高林分稳定性,但是会削弱优势林木长势;团状分布格局加大了林木竞争,不利于林分稳定性。在结构调控中应适当提高林分混交程度,对竞争强度进行调整时可以连带调整林分的团状分布格局,从而提高林分稳定性水平。     

Evaluating spatial structure of a mixed broad-leaved/Korean pine forest based on neighborhood relationships in Mudanfeng National Nature Reserve,China

China's 13 th 5-year forestry plan explicitly requires the end of commercial harvesting and the improved management of natural forests by means of adjusting and optimizing forest structure and developing high-quality forest production.This requires the quantification of stand structure and species diversity.In this study,species distribution,association and size differentiation in a mixed broad-leaved/Korean pine(Pinus koraiensis Siebold Zucc.) forest in Mudanfeng National Nature Reserve were analyzed using three spatial structure indices:uniform angle index,complete mingling index,and size differentiation index.The results show that the species were randomly distributed,with a moderate size differentiation and high mixed structure.Three dominant species exhibited different patterns in terms of the three indices and their bivariate distribution.Overall,Korean pine showed an opposite trend to Manchurian maple(Acer mandshuricum Maxim.),whereas the distribution pattern of Manchurian linden(Tilia mandshurica Rupr. Maxim.) was similar to that of the entire stand.Our work contributes to further the knowledge of population structure in order to optimize the structure of secondary forests and plantations.     

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.