林分空间结构参数——角尺度的研究进展

角尺度作为测度林木空间分布格局的林分空间结构参数之一,具有检验能力强,调查简单易行等优点,现已得到了广泛应用。目前,有很多研究对这一参数应用不当并因此得出不合理的结论,究其原因是对角尺度理论基础缺乏了解。本文从角尺度概念的提出、相邻木个数的选择、标准角和随机分布阈值的确定、角尺度的应用等几个方面作详细阐述与总结,并指出目前的研究方向为空间结构单元大小对角尺度分析的影响及如何利用点抽样调查数据对种群分布格局进行检验等。     

随机分布的角尺度置信区间及其应用

角尺度通过描述相邻木围绕参照树的均匀性来进行林木水平分布格局的判定。研究分析80 000个模拟随机分布林分的角尺度均值的标准差(σ珚W)发现:随机分布林分的角尺度均值的标准差主要受模拟株数(N)的影响,模拟窗口的大小对其的影响可以忽略不计;模拟株数与角尺度均值的标准差关系极为紧密,表现为模拟株数越少,标准差越大,且标准差随着模拟株数的增加而变小,这种关系用幂函数σ珚W=0.210 34N-0.488 72能够很好地表达,相关指数R2高达0.998;研究基于统计学正态分布原理建立了随机分布林分角尺度均值置信区间,95%的置信限为0.5±1.96σ珚W=0.5±1.96×0.210 34N-0.488 72;99%的置信限为0.5±2.58σ珚W=0.5±2.58×0.210 34N-0.488 72;并有当林分或某一种群的林木分布的角尺度均值珚W在所建立的置信区间[珚WLd,珚WLu]内,即在相应的置信水平上判断为随机,若珚W珚WLu时为团状分布,珚W珚WLd时为均匀分布。这个与调查株数有关的判定标准的提出进一步完善了角尺度理论,并为林分空间结构参数角尺度在实践中的应用提供了简洁方法。     

基于角尺度的随机体在森林稳定性维持中的作用

【目的】探讨基于空间结构的森林稳定性维持机制,提出森林"随机体-稳定性"假说,为改善我国人工林稳定性提供科学参考。【方法】以我国不同气候带典型天然林为研究对象,利用林分空间结构参数——角尺度精细解译林木点格局,根据参照树及其最近4株相邻木构成的结构单元中相邻木的分布形式定义结构体,分析典型天然林结构体类型构成,揭示稳定性高的天然林普适性结构规律。【结果】天然林中的林木主要由随机木组成,其林木株数频率达55%,断面积占比高达50%以上;随机木构成天然林的主体,既与天然林地域分布和森林类型无关,也与天然林树种组成和格局类型无关。【结论】随机木是天然林稳定的基石,其在天然林中的主体构成是促使森林稳定性的关键。林分中随机体的架构形式使得随机木具有两面受光的邻体微环境,相较于均匀体,其中心木受相邻木的竞争压力更小,而相较于聚集体,随机木的相邻木之间挤压程度则更小,随机木及其邻体(随机体)相对来说承受的生存压力较小,在自然演替过程中能够获得更大的存活几率;随机体数量越多,森林群落越稳定。     

基于Voronoi图的角尺度分析方法探讨——以湖南省平江县福寿林场为例

角尺度是一个描述林木空间分布格局的新参数,它通过描述邻近木围绕中心木的均匀性来判定林木分布格局,对空间结构具有很强的解析能力,其应用方兴未艾。为了制定基于Voronoi图计算角尺度时的相关标准,通过1 000次实验,模拟产生了1 000个随机分布面积为1hm2的大样地,确定了基于Voronoi图研究角尺度的标准角为360°/(n+1),通过拉依达准则确定了随机分布时角尺度均值的取值范围为[0.327,0.357],并结合角尺度的定义推理出,均匀分布时角尺度均值的取值范围为[0,0.327),团状分布时角尺度均值的取值范围为(0.357,1]。通过聚集指数和角尺度两种方法分别分析了福寿林场杉木生态公益林中6个实际调查样地的林木空间分布格局,结果是一致的。这一标准的提出为进一步完善角尺度理论,扩大其应用范围,起到了重要的推动作用。     

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。     

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.     

华北落叶松林角尺度研究

根据承德塞罕坝机械林场各个分场华北落叶松林分内林木的角尺度研究,对林分设置4个间伐强度处理,其密度分别为225株/hm2,600株/hm2,900株/hm2,1350株/hm2。结果表明,在极强度间伐区(A)、强度间伐区(B)和中度间伐区(C)中林分内的林木分布在角尺度为0.25的频率较高,角尺度均值都小于0.475,林分呈均匀分布。弱度间伐区(D)和对照区(E)的角尺度为0.75,所占的比例较大,角尺度均值分别为0.477和0.5,林分呈随机分布。针阔混交林和针叶混交林分内的角尺度均值分别为0.3929和0.25,林木分布较均匀。     

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。     

角尺度在林分空间结构调整中的应用

给出了应用角尺度调整林分空间结构的方法。角尺度是一种优秀的格局分析方法,不用测距也不用准确度量角度,既可用均值也可用单个值的分布来表达结果,对空间结构有很强的解析能力。根据进展演替的一般规律,顶级群落的水平分布格局应为随机分布,因此格局调整的目标是将所经营林分从非随机分布向随机型转变,也就是应将左右不对称的林分角尺度分布调整为左右基本对称。     

福寿林场杉木人工林林分空间结构的研究

以福寿林场杉木人工林为研究对象,用角尺度、大小比和混交度3个空间结构参数分析了其空间结构特征。结果表明:林分平均混交度是0.138,为零度混交和弱度混交过渡类型。说明树种的空间隔离程度较小,林分的稳定状态差。平均角尺度为0.533,分布格局为聚集分布。大小比数为0.478,林木大小比数分布均匀,表明林分内林木个体胸径差异不大,林木分化不严重。     

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。     

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...     

森林结构调查最小面积的研究

采用4块100m×100m的天然林样地材料,分别利用角尺度和双相关函数分析4块大样地中不同面积的窗口(小样地)对应林木个体的空间分布格局。结果表明,小样地面积不同其对应林木的空间分布格局也不同,随着样地面积逐渐变大,对应林木的空间分布格局趋于稳定,这意味着森林结构分析必须在一定大小的样地上进行。根据本研究资料,样地面积最小应为2500m2。     

长白山阔叶红松林的空间分布格局

为进一步揭示天然阔叶红松林的空间结构规律,为合理选择种群结构研究方法提供借鉴,在长白山自然保护区内设立面积为1 hm2的固定样地,对样地内的林木进行每木调查和坐标定位.运用均匀度理论对不同径阶大小的林木进行空间格局分析,并运用均匀度、点格局、角尺度3种格局研究方法对样地中的主要树种及林分整体的空间格局进行对比分析.结果表明:1)小径阶林木的分布状态为集群分布,随着径阶的增大,林木由集群分布向随机分布转变.2)阔叶红松林的格局分布为集群分布,这主要受到了演替阶段和林分年龄的影响.3)3种方法在格局不太明显的种群上存在一定的差异,但这3种方法在格局检验上各有优势.     

Introducing tree neighbouring relationship factors in forest pattern spatial analysis: weighted Delaunay triangulation method

It is important to quantify and analyze forest spatial patterns for studying biological characteristics,population interaction and the relationship between the population and environment.In this study,the forest spatial structure unit was generated based on the Delaunay triangulation model(DTM),and the weights were generated using the comprehensive values of the tree diameter at breast height,total height and crown width.The distance between neighbors determined by the DTM was weighted to transform the original coordinates of trees into logical coordinates.Then,a weighted spatial pattern(WSP) was developed.After weighting,the neighboring trees were replaced,the replacement ratio was 38.3%,and there was 57.4% of the central tree.Correlation analysis showed that the uniform angle index of the WSP was significantly correlated with the tree size standard deviation under uniformity(r=0.932)and randomness(r=0.711).The DTM method not only considers the spatial distance between trees,but also considers the non-spatial attributes of trees.By changing the spatial topological relation between trees,this method further improves the spatial structure measurement of forest.     

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。     

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。