四川盆周山地5种典型林分的空间结构对比分析

【目的】研究四川盆周山地5种典型林分空间结构的特征,为该地区森林结构化经营提供理论依据。【方法】以四川盆周山地同龄的杉木纯林、柳杉纯林、杉木-柳杉混交林及同一时期形成的人天混交林和天然次生林为研究对象,采用角尺度、混交度、大小比数和林分空间结构指数对其空间结构进行分析。【结果】1)杉木纯林、杉木-柳杉混交林、人工天然混交林和天然次生林的水平分布格局为随机分布,平均角尺度分别为0.485、0.478、0.478、0.481,柳杉纯林为均匀分布,平均角尺度为0.455。2)5种林分的大小比数频率分布比较均匀,平均大小比数分别为0.465、0.529、0.446、0.810和0.534,林分整体为中庸生长状态。3)在混交度研究中,杉木纯林和柳杉纯林以零度混交为主,平均混交度分别为0.227和0.020;杉木-柳杉混交林的平均混交度为0.460,林分整体为中度混交;人工天然混交林和天然次生林平均混交度为0.610和0.674,为强度混交。4)引入林分空间结构指数FSSI,综合分析3种林分空间结构参数,FSSI大小排序为:天然次生林>人工天然混交林>杉木-柳杉混交林>杉木纯林>柳杉纯林,其排序与林分混交度排序结果一致。【结论】该地区5种典型林分空间结构的大小比数和角尺度相差不大,林分空间结构主要受混交度的影响。     

中亚热带典型林分空间结构对土壤养分含量的影响

【目的】研究林分空间结构对土壤养分含量的影响,揭示影响土壤养分含量的主导空间结构因子,为以改善森林土壤养分含量为目标的森林空间结构优化措施的制定提供理论依据。【方法】以中亚热带人工针叶纯林、人工阔叶纯林、人工阔叶混交林、人工针阔混交林、天然次生林和竹林6种典型林分为研究对象,在比较其空间结构与土壤养分含量差异的基础上,运用Pearson相关系数、多元线性回归分析和典型相关分析法分析林分空间结构对土壤养分含量的影响。【结果】天然次生林的林分空间结构在整体上最优,其土壤有机质和氮磷含量也最高,其他5种人工林分的空间结构和土壤有机质、氮磷钾含量的优劣排序随着指标的改变而改变,没有呈现出规律性;Pearson相关分析表明林分混交度、角尺度和林层指数均与土壤有机质、全氮和有效磷含量显著正相关(P0. 05);多元线性逐步回归结果显示混交度和林层指数是影响土壤有机质和有效磷含量的主导因子,而影响土壤全氮含量的林分空间结构主导因子只有混交度;典型相关分析表明第一组典型变量的相关系数为0. 951,属于强相关(P0. 01),说明林分空间结构与土壤养分整体上相关程度极显著;典型载荷分析进一步表明在对土壤养分的整体影响力上,混交度和林层指数起着决定作用。【结论】从数量有限的样地调查结果来看,研究地点的林分空间结构显著地影响着土壤养分含量,对土壤有机质、有效磷含量及土壤养分整体水平起决定作用的均是混交度和林层指数,而对土壤全氮含量水平起决定作用的只有混交度。因此,欲提高土壤有机质、有效磷含量水平或土壤养分含量整体水平,应采用调整林分树种结构和林层结构的综合经营措施;而要提高土壤全氮含量,只需选择调整树种结构的经营措施。     

基于加权三角网的林分空间结构综合指数模型

【目的】基于加权三角网提出的林分空间结构综合指数模型,为综合性评价林分空间结构及制定森林经营决策方案提供一种新的方法模型。【方法】选取林木的自身属性(胸径、树高和冠幅)为综合权重,建立了一种用于描述林分空间结构单元的加权三角网。引入微观经济学中C-D生产函数的相关理论,构建了以全混交度、角尺度和交角竞争指数3个参数作为"投入",以林分整体空间结构综合指数作为"产出"的林分空间结构生产函数模型,从而定义林分空间结构综合指数(FSSCI)。以实验样地为例,对基于加权三角网确定的3个参数和FSSCI进行适用性评价。【结果】1)天然林样地加权前后的3个空间结构参数均符合正态分布;加权前后的全混交度呈显著相关,但由于加权过程中改变了林木的坐标,导致角尺度和交角竞争指数不存在相关性。2)天然林样地加权前后的平均FSSCI存在相关性,相关系数为0.650,Sig.值为0.029;天然林样地的FSSCI与FSSI′之间存在相关性,且两者对天然林的评价结果基本一致,但FSSI′对人工林的评价结果为0,无法做出有效的评价;FSSCI对林分空间结构的评价比传统方法更为全面。【结论】基于加权三角网计算的3个空间结构参数和FSSCI仍然是合理可用的。FSSCI同FSSI′一样对天然林的空间结构评价具有合理性和适用性,但FSSCI的适用范围广于FSSI′,满足天然林和人工林的空间结构评价。FSSCI的提出丰富了林分空间结构综合性评价方法,为森林可持续经营提供了合理可靠的理论与技术支持。     

天然次生阔叶混交林空间结构特征分析——以湖北省远安县为例

【目的】研究区域性天然次生阔叶混交林林分组成与空间结构特征,为林分空间结构的优化调整奠定理论基础,指导优化与调节森林空间结构,以获得最佳林分空间分布结构,达到森林经营管理的理想结构目的。【方法】以远安县典型天然次生阔叶混交林为研究对象,布设5个30 m×30 m的固定样地,采用全面调查分析法。对树种组成、林分直径分布、密集度、混交度、大小比和角尺度5个林分空间结构参数进行测定分析,为该区域天然林结构的优化调整提供理论依据和技术支持。【结果】1)样地调查乔木层物种13科22属31种,林分主体为落叶阔叶混交林生态群落;林木径级株数分布遵从异龄林型。2)各树种密集度频率值分布在0.75～1.00之间,平均密集度为0.98。3)各树种平均混交度频率值为0.55～1.00,平均混交度频率值为0.79。4)各树种的平均胸径大小比平均频率分布在0.25～0.92之间,平均胸径大小比值为0.5。5)各树种平均角尺度值分布在0.13～0.54之间,综合平均角尺度值为0.48。【结论】该区域天然次生阔叶混交林群落物种组成丰富,结构复杂,树种组成搭配复杂,林分组成以壳斗科阔叶混交林为代表的优势树种占主体地位和生态空间;林分直径分布符合天然林径级特征;林分处于比较密集与很密集水平之间,为强度混交,混交状况较好,种群隔离程度较高;各树种空间大小分化和大小组合存在差异,既占优势也有受压,整体林分处于中庸和优势状态;天然次生阔叶混交林因树种不同,分布格局而不同,随机、团状、均匀并存,林分分布格局整体呈现随机分布。     

基于交角和密集度的竞争指数构建及评价

【目的】以蒙古栎次生林和云冷杉过伐林为研究对象,构建新的基于交角和密集度的竞争指数,为更好表达蒙古栎次生林和云冷杉过伐林林木间的竞争状况提供依据。【方法】在吉林省汪清林业局塔子沟和金沟岭林场分别选择具有代表性的3块1 hm2蒙古栎次生林和3块1 hm2云冷杉过伐林样地,基于2013和2018年2期调查数据,构建基于交角和密集度的竞争指数(ca CI),采用优势度分析法确定优势树种,并建立优势树种的单木断面积生长量模型评价竞争指数ca CI与Hegyi、a CI和ua CI的优劣。【结果】竞争指数ca CI与Hegyi、a CI和ua CI呈显著正相关关系。断面积生长量线性回归模型和混合效应模型表明,林木断面积生长量与初始断面积呈正相关关系,与竞争指数呈负相关关系,暗示影响生长量的主要因素是林木初始大小,而林木竞争也会影响林木生长。优势树种嵌套于样地的2水平线性混合效应模型的拟合精度优于回归模型,反映出不同树种的生长趋势差异显著,而样地影响较小。模型中带竞争指数的拟合效果较不带竞争指数的拟合效果有所提升,与Hegyi、a CI和ua CI相比,ca CI在云冷杉过伐林中表现最佳,在蒙古栎次生林中效果次之,说明竞争指数ca CI适合空间结构更复杂的林分。【结论】基于交角和密集度的竞争指数ca CI能够有效反映蒙古栎次生林和云冷杉过伐林林木间的竞争状况,尤其是林木结构更为复杂的天然混交林。     

基于Voronoi图的落叶松人工林空间结构研究

文章选取金沟岭林场6块落叶松人工林选调查样地,利用基于Voronoi图确定的空间结构单元计算林分和林木的空间结构因子:聚集指数(R)、混交度(M)、大小比数(U)、开敞度(K)和竞争指数(CI),构造空间结构综合指数(P)模型;采用灰色关联法,分析5个结构因子与空间结构综合指数的关联系数和关联度。结果:①空间结构单位多以1株对象木和5～7株最近邻木构成。②样地以聚集分布为主,混交度较低,林木之间的分化不明显,平均竞争指数基本趋势为林龄越大,竞争越小。③落叶松树种的混交度低,生长空间较为不足,竞争指数相对偏小,在林分中处在较为优势的地位。④空间结构因子对林分空间结构综合指数的关联度大小为M K U R CI。结论:落叶松人工林空间结构综合指数偏低,树种混交度不高、树木生长空间不足,林木之间存在较大的竞争。     

崇礼冬奥核心区华北落叶松人工林结构特征与优化模拟

【目的】以崇礼冬奥核心区华北落叶松人工林为研究对象,开展林分结构特征分析和空间结构优化模拟研究,为制定华北落叶松人工林结构调控措施提供科学依据。【方法】设置3块面积0.09hm²(30m×30m)标准地,基于标准地调查数据分析林分结构特征,以空间结构最优为目标,采用乘除法对角尺度W、混交度M、密集度C、交角竞争指数Ua CI和林层指数S共5个林分空间结构指标进行多目标规划,构建林分空间结构优化模型,对比模拟采伐前后林分空间结构的变化。【结果】3块标准地华北落叶松断面积比例达70%以上,白桦为伴生种,径阶分布在6～26cm之间,均呈近似正态分布,树高分布呈非对称型单峰山状,且峰值均出现在14m树高级。林分平均角尺度■、混交度■、密集度■、交角竞争指数■和林层指数S■分别为0.460、0.106、0.918、0.297和0.363,处于林木均匀分布、低度树种混交、高度树冠竞争和垂直结构分化较差的状态。模拟采伐后采伐强度均低于20%,林分空间结构目标函数值提升13.62%。在■分别提高21.17%和15.23%的同时,■分别下降10.22%和5.19%。【结论】研究区华...     

林分密度及混交度对长白山天然风景林树木形态的影响

【目的】以期探明天然风景林不同林分密度、不同混交度条件下树木形态的变化规律,及林分密度、混交度及其交互作用对不同大小树木个体形态特征的影响机理。【方法】采用综合指数法建立4个树木形态指数,通过分析65块样地的林分空间结构信息与样地内1 891株林木个体各形态指数的关系,研究林分密度和混交度对长白山天然风景林树冠、树干形态及干冠协调程度的影响。【结果】林分密度对各树木形态指数均产生极显著影响(P0.01),并与林木空间占有指数、干冠协调指数、树冠扩展指数呈负相关关系,与干形通直指数呈正相关关系,林木空间占有指数、干冠协调指数在各径级树木个体上受密度的影响均达到显著水平(P0.000 5),树冠扩展指数、干形通直指数受林分密度的影响分别只在中径级(P0.000 5)和小径级(P=0.017)树木个体中达到显著水平;混交度与林木空间占有指数、干冠协调指数、干形通直指数呈负相关关系,与树形扩展指数呈正相关关系,其中对干冠协调指数的影响达到显著水平(P0.000 5),并且在小径级树木和大径级树木个体上作用分别达到极显著(P0.000 5)和显著(P=0.038)水平;密度和混交度的交互作用对干冠协调指数产生极显著影响(P0.000 5),林分密度对干冠协调指数的影响程度随混交度的增大而呈现先增后减的趋势,混交度对干冠协调指数的影响程度随林分密度的增大而呈现先减后增的趋势。【结论】林分密度和混交度通过改变风景林树木的邻体竞争关系,进而显著影响风景林树木个体的树冠、树干形态及其协调关系,其中林分密度是主导因素,在研究范围内高于1 200株·hm~(-2)的林分密度会抑制各径级树木体积的增大和干冠形态比例协调程度的提升,混交度在林分密度高于1 600株·hm~(-2)或小于800株·hm~(-2)时显著影响大径级和小径级树木个体干冠形态的协调性,低密度中度混交的林分最有利于树木个体干冠形态的协调发展。     

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。     

纳板河流域林分空间结构的林木竞争探究

林分空间结构一般包括树种混交、林木竞争和林分中林木分布格局等三个方面,对它们一般分别采用竞争指数中的混交度、大小比数及角尺度来进行描述。在纳板河流域不同群落类型林分中设置样地进行调查分析,结果表明,从空间竞争中的混交度方面看,热带雨林、季雨林、季风常绿阔叶林及山地雨林林木主要集中在极强度混交之中,只有少许树种会出现强度混交和中度混交,几乎不出现零度混交和弱度混交,稳定性较高;而落叶阔叶林的稳定性由于样地位置不一而表现较大差距,有较稳定的,也有稳定性较差的。从大小比数看,保护区主要林分内树种大小分化较大,优势程度从优势至劣势都有不均等的分布。各林分的角尺度为0.22～0.34,说明样地林木分布格局为均匀分布。     

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。     

天然次生林间伐强度的探讨——以国有青石冈林场木荷次生林为例

从林分空间结构指标参数出发,提出了以角尺度为主要调整目标的林分空间结构优化方案。结合林木间伐指数,确定间伐木,并进行间伐后林分空间结构的分析,最终确定间伐强度,结果表明:间伐后林分中林木的空间分布格局由团状分布调整为随机分布,林分平均角尺度ω=0.49,混交度得到提高,林木竞争指数和间伐指数均减小,大小比数基本保持不变,林分调整达到预期目标,林分结构得到优化,由此确定的间伐强度为26.2%。     

结构化经营对栎松混交林林分空间结构及稳定性的影响

【目的】研究结构化经营对栎松混交林林分空间结构一元、二元分布特征及稳定性的影响,为结构化经营技术在栎松混交林中的实施和评价提供科学依据。【方法】以甘肃小陇山自然保护区百花林场大干子沟天然栎松混交林为研究对象,2012年设置1块50 m×50 m、2块30 m×30 m固定样地,实施结构化经营;同时设置3块20 m×20 m固定样地,不实施经营措施,作为对照; 2017年对所有样地进行复测。采用角尺度、大小比数和混交度对比经营样地和未经营样地林分空间结构5年前后的变化,并通过最优林分状态的π值法则评价林分稳定性。【结果】1)经营样地在经营前林分水平分布格局接近团状分布,实施结构化经营5年后林分水平分布格局为随机分布;未经营样地林分水平分布格局始终为团状分布。实施结构化经营5年后林分混交度较经营前增加10. 4%,未经营样地5年后林分混交度较5年前仅增加5. 5%。2)实施结构化经营5年后的林分中,处于高度混交且为随机分布、高度混交且为中庸到优势的林木(优势微结构)比例较经营前分别增加21. 63%和13. 84%;未经营样地5年后的林分中,处于高度混交且为随机分布、高度混交且为中庸到优势的林木(优势微结构)比例较5年前仅分别增加3. 75%和3. 35%。实施结构化经营5年后的林分中,处于中庸到优势且为随机分布的林木比例较经营前降低6. 79%;未经营样地5年后的林分中,处于中庸到优势木且为随机分布的林木比例较5年前降低8. 10%。3)林分状态单位圆分析表明,林分状态评价值在实施结构化经营5年后较经营前提高27. 09%,状态由较差到良好,林分稳定性增强;未经营样地林分状态评价值在自然生长5年中提高13. 24%,状态仍为较差。【结论】结构化经营可使林分水平分布格局合理、混交度大幅度增加,优势微结构(高度混交且为随机分布、高度混交且为中庸到优势)林木比例得到明显提高,林分稳定性增强。     

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。     

基于加权Voronoi图的杉木生态公益林空间结构分析

以湖南省福寿国有林场杉木生态公益林为研究对象,通过将林木胸径、树高和冠幅作为综合权重,改进Voronoi图确定林木的邻近木,进而计算各空间结构指数,分析林分的空间结构特征。结果表明:林木空间结构以1株中心木与5株邻近木组成的空间结构单元最为常见,林木空间影响范围随综合权重的增加而增加;不同林龄杉木林树种空间隔离程度均较低,幼龄林全林分平均混交度为0.34,属于中度混交,中龄林和近熟林全林分平均混交度分别为0.17和0.23,为弱度混交;3种不同林龄的优势树种杉木的平均胸径大小比数均为0.50左右,表明林分处于中等竞争状态;各样地平均角尺度均小于0.475,表明不同林龄杉木林林木均处于均匀分布状态。     

福寿林场马尾松生态公益林林分空间结构研究

优化生态公益林的空间结构是实现多功能经营的重要途径,以福寿林场马尾松生态公益林为例,选用角尺度、混交度、大小比数、改进的开敞度和林层指数5个空间结构指标分析了其空间结构特征。结果表明:林分混交度的平均值是0.29,处于弱度混交和中度混交的中间状态,说明树种混交程度低,林分结构稳定性差;林分平均大小比数为0.53,为中庸状态,林木的胸径差异不明显,没有呈现出明显分化的趋势;林分平均角尺度为0.52,为聚集分布;林分林层指数的平均值为0.39,垂直方向上的成层性较为简单;林分开敞度的平均值为0.29,表明林分内的林木生长空间不足。     

落叶松中龄林林分空间结构研究

在辽东山区结合实地调查,利用角尺度、混交度、大小比数等林分空间结构指标分析了落叶松中龄林的空间结构特征。结果表明:林分平均混交度为0.112 5,林分混交程度很低,林分结构稳定性较差;平均大小比数0.482 5,分布呈均匀态势,胸径差异不显著;林分平均角尺度为0.35,林分分布格局基本上以均匀分布为主。     

小陇山2种典型天然林空间结构参数分布特征

采用林分空间结构参数一元分布、二元分布、林分综合指数和距离分析方法,探讨小陇山林区2种典型天然林空间结构特征。结果显示:(1)油松天然林混交度为0.397,树种隔离程度较低,锐齿栎天然林混交度为0.797,混交良好,油松、锐齿栎天然林胸径大小比数分别为0.507、0.485,林分均处于中庸状态,角尺度分别为0.511、0.508,林木分布格局均属随机分布。(2)油松、锐齿栎天然林中相同混交程度或优劣程度的林木大多处于随机分布,相同混交程度或分布格局的林木处于不同优劣程度的林木大致相等。区别在于油松天然林中同一优劣程度或分布格局的林木大多与同种相邻,而锐齿栎天然林中同一优劣程度或分布格局林木大多处于强度和极强度混交。(3)油松、锐齿栎天然林林分空间结构指数(FSSI)分别为0.526、0.739,林分空间结构距离(FSSD)分别为0.788、0.576,锐齿栎林空间结构明显优于油松林。FSSI和FSSD具有极显著的线性关系,FSSD=-1.481 5×FSSI+1.625 7,R²=0.990 6(P < 0.01),二者在表述林分空间结构方面具有较强的一致性。研究表明:二元分布、林分空间结构指数和距离分别是从林木水平和样地水平研究林分空间结构较为有效的方法,可为小陇山林区林分微观结构分析和精细的结构调整提供新途径。     

基于GM(1,1)的天然次生林空间结构预测

【目的】系统地分析已有天然次生林林分空间结构数据,通过灰色模型预测天然次生林林分空间结构各指标未来的发展趋势,对天然林经营具有十分重要的意义。【方法】以湖南大围山自然保护区典型次生林为研究对象,依据结构化森林经营理论,选取了混交度、竞争指数、角尺度、空间密度指数、开阔比数、大小比数、林分综合均质性指数作为天然次生林林分空间结构合理性评价与预测的量化指标,构建了基于GM(1,1)的天然次生林林分空间结构灰色预测模型。模型将2008年林分空间结构各指标的平均值作为初始值,并在研究区设置了面积为20 m×20 m的5个研究样地(M1,M2,M3,M4,M5),利用保护区2008-2018年典型样地林分空间信息,预测了研究区调研样地2019年-2021年林分空间结构各指标未来的变化趋势。【结果】利用精度检验机制对该模型的精确度进行了有效性检验,检验结果表明,所有指标预测合格概率P合=71.43%,良好的概率P良好=22.86%,优的概率P优=5.71%,表明该预测模型符合精度检验要求。【结论】样地未来3 a各指标整体变化尺度不大,林分空间结构基本稳定。从各指标在2008-2018年时空上的变化规律来看,各样地林分平均竞争指数、平均大小比数及平均空间密度指数是影响林分均质性指数的关键指标。     

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。