基于结构方程模型的林木竞争指标研究

为了研究竞争指标之间的关系,本文基于长白山林区云冷杉针阔混交林的典型样地数据,选取12个可测指标并分为3类,即林木距离指标(简单竞争指标、竞争指标ME、竞争指标A、竞争木株数控制指标)、林木树冠指标(生长空间指数、生长空间竞争指数、伸展度、圆满度、投影比)和林木相对大小指标(相对胸径、相对树高、相对冠幅)进行信度检验和效度分析,并通过构建结构方程模型从总体层面对这3类林木竞争指标进行评价。结果显示:林木距离竞争指标的变幅较大、离散程度适中且一致,在结构方程中具有较为一致的显著正相关影响效用,林木距离指标的信度和效度最高,表明内在一致性最强且能够最真实地反映林木竞争状况;林木树冠各竞争指标离散程度和影响度差异较大,信度和效度相对较低,表明冠幅竞争指标的一致性、反映林木竞争状况的真实性较低,而且受到林木距离指标的影响;林木相对大小各竞争指标的变幅、离散程度、影响效用、信度和效度的变化介于林木距离指标和林木树冠指标之间,而且受到林木距离指标和林木树冠指标的影响。由此可知,与林木距离有关的竞争指标较为稳定和可靠,与林木相对大小有关的竞争指标次之,与林木树冠有关的竞争指标波动性较大。      

甘肃大野口青海云杉距离加权大小比竞争指数研究

在研究对比距离加权的大小比竞争指数时,采用不同竞争木确定方法和参数可反映竞争压力效果差异,为其将来在林业生产实践尤其是林业遥感中的应用提供参考。本文以甘肃大野口青海云杉天然林为研究对象,以距离加权的大小比指数通用模型为基础,采用Pearson相关性和方差分离的方法,通过探究竞争对林木高径比(树高/胸径)生长的影响,对比分析了分别采用固定面积法、树冠重叠法、圆锥搜索法确定竞争木,以胸径、树高、冠幅分别为大小比参数,以固定半径、树高和、冠幅和分别为相对距离参数时,不同竞争指数反映竞争压力效果的差异。结果显示:1)竞争指数与高径比呈显著正相关(P < 0.01),并且相关性会随着下层林木从样本中的逐渐剔除而增强。2)针对研究区林分,圆锥搜索法是3种确定竞争木方法中效果相对最好的,其次为固定面积法,最差为树冠重叠法。3)除固定面积法外,选用树高和为相对距离参数的竞争指数与高径比的相关性大于选用冠幅和。4)以胸径比为大小比的竞争指数与高径比的相关性最大,其次为冠幅比,最小为树高比。5)排除与生长因子协同作用部分,以树高比为大小比的竞争指数对高径比变异的独立解释力最大(15.7%),其次为胸径比(7.3%),最小为冠幅比(3.6%)。综上表明,针对青海云杉天然林,距离加权的大小比竞争指数能够有效反映林木所受竞争压力情况,但竞争木确定方法和模型参数选用不同,其所反映的竞争效果也不同。3种竞争木的确定方法以圆锥搜索法为最佳,距离权重函数中以树高和为相对距离参数最好,而大小比参数选用树高相对更具生态学意义。      

基于地统计学方法的农田防护林网环境场特征分析

将地统计学方法引入到农田防护林环境场的分析中,分析了辽宁省昌图县典型林网内春夏两季风速、土壤含水量、土壤温度等环境因子的空间分布特征。结果表明:1)春夏两季风速、土壤温度、土壤含水量的频率分布均基本服从正态分布,其各变异均与空间取样尺度相关,且结构性因素的影响占主要地位。2)春季风速明显大于夏季,但变异程度小于夏季;风速随着高度的增加而增大,但变异程度夏季随高度增加而减小,春季相反。春季1m高风速、春季2m高风速和夏季1m高风速的变异均可拟合为指数模型,夏季2m高风速可拟合为球状模型。空间自相关范围为春季1m高风速夏季1m高风速春季2m高风速夏季2m高风速;其正相关尺度分别为春季≤200m,夏季≤128m。结构性因素所占比重为夏季2m高风速夏季1m高风速春季1m高风速春季2m高风速;分维数D为夏季1m高风速春季1m高风速春季2m高风速夏季2m高风速。3)春夏两季土壤温度变异均为球状模型;空间自相关范围为春季夏季;结构性因素所占比重为夏季春季;分维数D为夏季春季。在中尺度内具有明显的空间相关性格局,其空间正相关性存在尺度为春季282m、夏季127m。4)春夏土壤水分变异均可拟合为指数模型;空间自相关范围为春季夏季;结构性因素所占比重为夏季春季;分维数D为春季夏季;在中尺度上具有明显的空间相关性。春季和夏季土壤水分空间正相关尺度100m。     

基于半变异函数的城市热岛空间异质性分析

以重庆市主城区及周边区域为研究靶区,基于遥感影像(Landsat-8)数据反演地表温度,运用半变异函数,从多方向和多尺度综合分析城市热岛的空间异质性,并探究其驱动原因.结果表明:重庆市热岛整体空间自相关性较强,呈带状分布于3条山脉中间建筑密集的区域;各向实验半变异函数和分维数都表明热岛呈现出明显的各向异性,且在0°~22.5°(北偏东)方向上的变异最为简单,但由于山脉对城市热岛空间分布的阻隔,导致其在与山脉延伸方向相垂直的90°~112.5°方向上表现出最为复杂的空间变异;随着尺度的减小,结构性引起的变异越来越强,半变异函数所能描述的空间异质性越来越精细;同时发现在某些特定尺度下,河流与山脉对于热岛空间异质性所产生的影响较为相似,且城市建筑引起的变异比较稳定.     

高职院校校园景观空间格局及景观多样性分析研究

景观空间格局及景观多样性分析是大专院校校园建设的重要参考之一。本文将分维分析、统计分析和地理信息系统相结合,以土地利用现状图为基础,选取斑块大小、分维数、斑块伸长指数、多样性、优势度、聚集度、相对丰富度、修改的分维数和破碎度等指标,研究了苏州农业职业技术学院古城区校园景观空间格局及景观多样性。结果显示,公共服务用地、教学用地、生活用地和水体的平均斑块分维数较低,道路、绿化用地、空置地、附属用地和其他用地的平均斑块分位数较高,斑块形状较为复杂。通过对东校区和西校区景观格局的比较研究,得出东校区景观多样性低、优势度、聚集度高、相对丰富度、修改的分维数和破碎度低;西校区景观多样性高,优势度、聚集度低,相对丰富度、修改的分维数和破碎度高的结论。建议在东校区生态敏感的边界带栽植绿化,建立生态廊道,提高多样性,增强景观的连续性。     

基于综合采伐指数的帽儿山阔叶混交林结构优化模拟

数据来源于帽儿山4块阔叶混交林固定样地(面积30 m×30 m),以混交度、大小比、角尺度等8个指标作为林分空间结构参数,构建综合采伐指数Fi。对以下不同采伐强度0(对照)、10%、20%、30%的林分进行模拟采伐,对比筛选出各样地最适宜的采伐强度。研究结果表明:(1)林木综合采伐指数的构建综合考虑了各林分空间结构指标,在抚育采伐中,可以科学合理的确定采伐木;(2)阔叶混交林林木各空间结构指标对综合采伐指数影响的程度由大到小为:林木竞争指数、角尺度、开敞度、大小比数、健康指数、目的树种特性、混交度、空间密度指数;(3)通过对比分析不同采伐强度下林分非空间和空间结构的变化情况,发现株数采伐强度在20%~30%时,有效的改善了林分结构,提升了林木生长发育空间。     

城市景观空间格局与生态效应的相关关系分析——以徐州市为例

以1994年和2002年徐州市的土地利用图为数据源,选取景观丰度、多样性指数、斑块密度和平均斑块分维数等景观指标,利用相关分析的方法对景观空间格局与城市生态效应之间的关系进行了初步探讨。结果显示:在所选择的景观格局指标中,景观丰度、景观类型多样性与生态效应呈显著正相关,斑块密度、分维数与生态效应呈显著负相关,表明景观空间格局对生态效应有较大影响。     

天目山毛竹竞争空间格局的动态分析

毛竹Phyllostachys edulis具有速生和异龄纯林结构特征,导致毛竹林内竞争十分激烈。现有研究较少关注毛竹林内个体竞争依赖距离尺度的空间异质性及其动态。以浙江天目山国家级自然保护区内毛竹为研究对象,利用2009-2015年固定样地连续调查数据,采用Hegyi竞争指数、半方差函数、Moran's I指数、经验贝叶斯克里金插值等分析方法,研究毛竹竞争空间格局特征及其动态变化。结果表明:①毛竹各年竞争指数空间分布均呈现全局一般正向自相关（P < 0.001）,竞争强度相近的竹子相邻分布。②毛竹竞争指数由结构性因素产生强烈空间变异。③受微地形影响,毛竹竞争指数空间格局变异存在各向异性,而极端气候干扰会降低竞争的空间异质性,竞争指数空间格局变异趋于各向同性。④毛竹竞争变程大年长而小年短,平均变程4.306 m,可作为毛竹竞争单元半径及调控毛竹个体竞争关系的距离尺度。⑤毛竹从小年到大年时竞争加剧,从大年到小年时竞争缓和。     

杨陵农科城景观空间格局动态变迁的遥感研究

应用不同时期的航空遥感图像,编制各期景观单元图,在ＡＲＣ／ＩＮＦＯ系统的支持下,建立空间信息库,选取斑块大小、分维数、优势度、多样性指数、破碎度等指标,对杨陵农科城景观空间格局的动态变迁进行了分析。结果显示,从１９６８～１９９５年,杨陵正在由一个乡村小镇演变成一个农业科学城,城市化指数逐步增大,景观空间格局发生了较大的变化,变得更加复杂化     

精准尺度下麦田土壤特性参数的模型研究

采用地统计学技术和分形模型方法,对104个麦田观测点进行了土壤速效钾、有机质、碱解氮、速效磷、pH值的空间变异性研究,建立了精准尺度下土壤特性参数空间变异的球状模型,分析了土壤特性参数的分维特征。结果表明,土壤pH值在变程为84．271m的范围内具有强的空间变异性,速效钾、有机质、碱解氮分别在变程为57．691、44．898、45．191m的范围内具有中等空间变异性,速效磷在变程为23．328m的范围内呈现弱的空间变异性。土壤特性参数的分维值及空间分布稳定性指数的大小顺序均为pH值〉速效钾〉碱解氮〉有机质〉速效磷,其样本间的均一程度及空间分布的稳定性依次降低。     

浙江省近自然毛竹林空间结构特征

  目的  研究浙江省不同地区毛竹Phyllostachys edulis林空间结构特征及其差异性。  方法  以浙江省不同地区近自然生长的毛竹林为研究对象，共设置54个样地，采用聚集指数、竞争指数和年龄隔离度3个空间结构指数。  结果  浙江省不同地区毛竹林竞争指数为2.88~8.81，其中余姚地区最大，庆元地区最小；年龄隔离度为0.30~0.84，其中黄岩地区最大，武义地区最小；聚集指数为0.73~1.24，其中宁海地区最大，余姚地区最小。浙江省不同地区毛竹林年龄隔离度和聚集指数没有显著差异，而不同地区间竞争指数存在显著差异（P < 0.05）。  结论  浙江省毛竹林空间分布格局以聚集分布为主。空间结构指数存在一定的区域变化趋势，从北到南竞争指数逐渐减小。     

不同采伐强度对小陇山辽东栎天然林空间结构的影响

应用混交度、角尺度及大小比数3个结构参数,结合Hegyi竞争指数评价小陇山辽东栎天然林不同采伐强度0（对照）、20%（中度）、30%（强度）、40%（极强度）下空间结构的变化情况。结果表明,中、强度采伐下,林分混交程度高,林分结构最稳定;采伐强度对林木大小分化和空间分布格局的影响不明显。分析采伐强度与林分及树种空间竞争关系表明,树种辽东栎竞争指数随采伐强度加大而提高,华山松竞争指数变化趋势呈“凹”型,椴树呈倒“J”型,认为采伐能达到调整林分空间结构和提高林分及主要树种的竞争力的目的,采伐强度以20%或30%为宜,采伐强度不宜过大。研究采伐强度与森林空间结构、林木竞争变化之间的关系,对辽东栎天然林经营有重要意义。     

结合大斑啄木鸟生境适宜性的林分空间结构优化

  目的  优化林分空间结构,提高现有林分质量的同时更好地保护野生动物栖息地,为帽儿山地区的森林经营提供理论依据。  方法  本文以帽儿山林场为研究对象,根据全混交度、角尺度、竞争指数、林层指数4个空间结构指标和生境适宜性指数,采用乘除法思想构建林分空间优化模型。生境适宜性指数以大斑啄木鸟为例根据2016年帽儿山林场森林资源二类调查数据进行计算。利用R语言进行林分优化模拟,比较不同采伐强度下林分结构和生境适宜性指数的变化,分析将生境适宜性指数融入到优化模型中的可行性。  结果  通过对比不同采伐强度（10%、20%、30%）下各指标和目标函数值（Q）的变化,确定最优采伐强度为20%。最优采伐强度下Q值的最大值为73.28,平均值为49.59,郁闭度为0.62,林分结构平均状态达到最佳,采伐木主要集中于林木密集区域共计采伐133株;林分空间结构优化后林分全混交度和林层指数提高,竞争指数减小,角尺度介于[0.475,0.517]之间,由聚集分布状态调整为随机分布状态;并且生境适宜性指数由0.52提高到0.57属于较适宜区域。  结论  表明本次优化模拟将生境适宜性指数融入到林分空间优化模型中,在优化林分结构和提高林分质量的基础上,一定程度上提高了生境适宜性指数;为空间结构优化调整和保护帽儿山野生动物的生存环境提供科学依据。      

未来3种气候模式下的阔叶林森林空间结构优化

全球气候变化对森林生态系统造成了重大影响,构建气候模式下的阔叶林森林空间结构优化模型可应对气候变化,同时进行林木数量上的恢复和保护。选择湖南省龙虎山林场1 600 m²的固定样地,模拟林木在林分中的位置,采用改进多族群PSO算法并结合气候敏感的树高-胸径的广义模型,开展RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5气候情景下15 a后森林空间结构优化研究。结果表明,RCP2.6气候情景下样地择伐4株树后效果最明显,林分调整后的混交度、林层指数、开阔比数、大小比数以及林分均质性指数均增加,竞争指数、角尺度以及空间密度指数均下降,其中竞争指数和开阔比数变化最大,为-26.877%和28.148%;RCP4.5气候情景下该样地择伐8株树后效果最明显,林分调整后的混交度、林层指数、开阔比数、大小比数、均质性指数等均增加,竞争指数、角尺度以及空间密度指数均下降,其中开阔比数和均质性指数的变化最大,为21.43%和38.01%;RCP8.5气候情景下该样地择伐7株树后林分优化为最佳状态,林分调整后的混交度、林层指数、开阔比数、大小比数、均质性指数均增加,竞争指数、角尺度以及空间密度...     

毛竹林空间结构与更替动态的关系

以浙江天目山国家级自然保护区内的毛竹Phyllostachys edulis林为研究对象,根据2010,2012和2014年各大年毛竹林标准地数据,选择最近邻竹株数、角尺度、大小比和竞争指数等4个空间结构指数做主成分分析,分析毛竹林空间结构与更替动态的关系。结果表明:各空间结构因子对新竹生长影响重要性排序为最近邻竹株数>大小比数>竞争指数>角尺度,对毛竹死亡影响重要性排序为最近邻竹株数>大小比数>竞争指数>角尺度;新竹更容易在最近邻竹株数 < 4株或最近邻竹株数>7株的区域内发笋生长,老竹更容易在最近邻竹株数>7株的区域死亡;毛竹活竹、新竹和死竹均呈现聚集分布,三者在角尺度上无显著差异（P>0.05）;毛竹林整体处于中庸状态,新竹主要处于亚优势状态,而死竹主要处于劣势状态,三者在大小比数上存在极显著差异（P < 0.01）;就平均竞争指数而言,死竹平均竞争指数最大,新竹最小。说明竹子生长状况对毛竹更替有重要影响。     

基于GIS技术的林木竞争指数计算系统的设计与开发

在GIS技术的支持下,以C#编程语言与ArcEngine组件库为开发工具,设计开发了融4种边缘校正方法、6种竞争树判断方法、19种竞争指数计算方法为一体的插件式林木竞争指数计算系统,具备了林木竞争指数的计算和林分竞争分析等功能。结果表明,该计算系统简单易用,计算科学,适用于林木竞争指数的研究和应用,具有推广价值。     

基于改进PSO的洞庭湖水源涵养林空间优化模型

以结构化森林经营思想为理论基础,从与水源林涵养水源、保持水土功能密切相关的林分物种组成(树种混交)、种内及种间竞争、空间分布格局、垂直结构4个方面选择混交度、竞争指数、角尺度、林层指数、空间密度指数、开阔比数作为水源林健康经营和林分空间结构优化的目标函数,建立洞庭湖水源林林分多目标空间优化模型,应用改进的群智能粒子群算法求解林分空间结构优化模型,并针对模型输出的目标树空间结构单元制定周密的经营策略。研究结果表明,优化模型能准确定位林分空间关系的薄弱环节,调控措施能显著改善林分空间结构,有利于促进森林生态系统的正向演替,为恢复洞庭湖水源林生态功能和健康经营提供理论依据和技术支撑。应用优化模型进行水源涵养林健康经营突破了传统森林经营模式,为智能信息技术在森林空间经营中的应用提供了新的思路。     

多熟种植与粮棉矛盾的缓解

通过棉花生产形势分析,指出粮棉争地是棉花生产徘徊的主要矛盾,并提出了粮棉碰撞系数的概念和指标。对不同熟制地区粮棉碰撞系数的研究认为,发展棉田多熟种植是解决粮棉矛盾的有效途径。从今后棉花生产区域布局讲,认为在主攻新疆棉区棉花生产的前提下,应通过套种稳定黄淮海棉区棉花播种面积,适当消减粮棉矛盾突出棉区的棉花播种面积     

天目山常绿阔叶林空间结构与地形因子的关系

  目的  研究天目山常绿阔叶林的空间结构与地形因子之间的关系,以期为常绿阔叶林的经营管理提供科学依据。  方法  以浙江省天目山国家级自然保护区常绿阔叶林为研究对象,设置100 m×100 m的大型固定样地,用相邻格子调查方法将样地划分为100个10 m×10 m的调查单元,对样地内林木进行实测。用聚集指数、竞争指数和树种多样性混交度描述空间结构特征,以坡度、坡向、海拔和粗糙度作为地形因子,利用方差分析分析空间结构与地形因子之间的关系。  结果  ①坡度过大或过小都会导致竞争指数显著增大(P＜0.05)。半阳坡的树种多样性混交度显著高于阳坡(P＜0.05),Ⅰ级粗糙度的树种多样性混交度显著低于Ⅲ级粗糙度(P＜0.05)。随着样地内海拔的升高,林分的树种多样性混交度显著增大(P＜0.05),但样地内海拔过高或过低,都会使聚集指数显著减小(P＜0.05)。②在Ⅲ级粗糙度中,Ⅰ级坡的竞争指数显著高于Ⅱ级坡和Ⅲ级坡(P＜0.05),Ⅱ级坡的树种多样性混交度显著高于Ⅰ级坡和Ⅲ级坡(P＜0.05),半阳坡的聚集指数和树种多样性混交度显著高于阳坡(P＜0.05)。在样地内的高海拔区域,Ⅰ级坡的竞争指数显著高于Ⅱ级坡和Ⅲ级坡(P＜0.05);而在样地内的中海拔区域,Ⅲ级粗糙度的聚集指数和树种多样性混交度显著高于Ⅰ级粗糙度和Ⅱ级粗糙度(P＜0.05)。  结论  在常绿阔叶林群落中,不同的地形因子对其空间结构特征有着不同程度的影响。在一定地形条件下,合理调控常绿阔叶林的空间结构是促进树木生长的重要经营策略。图10表2参31