基于结构方程模型的林分上下层间结构与树木多样性耦合关系研究

为探讨林分上下层间结构与树木多样性的关系,以阿什河流域天然次生杂木林为对象,构建了立地条件-林分上层结构-林分上层树木多样性-林分下层结构与树木多样性的结构方程模型。结果表明:立地条件(ξ1)对林分上层结构(ξ2)具有直接正影响,影响系数为0.59;对林分上层树木多样性(ξ3)具有正影响,总影响系数为0.75,直接影响系数为0.43;对林分下层结构与树木多样性(ξ4)具有负影响,总影响系数为-0.58,直接影响系数为-0.12。林分上层结构(ξ2)对林分上层树木多样性(ξ3)具有直接正影响,影响系数为0.55;对林分下层结构与树木多样性(ξ4)具有负影响,总影响系数为-0.55,直接影响系数为-0.38。林分上层树木多样性(ξ3)对林分下层结构与树木多样性(ξ4)具有直接负影响,影响系数为-0.31。对林分下层密度(x11)影响最大的林分上层观测变量为林分上层树冠面积(x7),总影响系数为-0.19,直接影响系数为-0.12。对林分下层平均树高(x12)影响最大的林分上层观测变量为林分上层平均树高(x6),总影响系数为-0.28,直接影响系数为-0.13。林分上层树冠面积(x7)和树高多样性(x10)对林分下层树种多样性(x14)影响较大,影响系数分别为-0.38和-0.36。树冠面积(x7)的影响全为直接影响;树高多样性(x10)的直接影响大于间接影响;林分上层结构(ξ2)与树木多样性(ξ3)中的观测变量对林分下层树冠面积(x13)影响不明显。      

抚育采伐对针阔混交林林分结构及物种多样性的影响

目的本研究以吉林蛟河天然次生针阔混交林为研究对象,研究抚育采伐对林分生长的影响,以期为吉林蛟河针阔混交林的可持续经营提供理论依据。方法研究采用了蓄积量和生物量分别作为生产力的指标,通过相关关系分析从3个物种多样性和5个林分结构指标中筛选出与生产力显著相关的变量,进而应用结构方程模型分析采伐对林分结构、物种多样性、生产力的影响以及林分结构、物种多样性和生产力之间的因果关系。结果在蓄积生产力的结构方程模型中,采伐对林分密度和林分结构有负影响,路径系数分别为? 0.661、? 0.216;采伐通过林分密度和林分结构间接作用于生产力,通过林分密度间接作用于物种丰富度。林分密度对物种丰富度、林分结构、生产力有正影响,路径系数分别为0.330、0.599、0.473。林分结构对生产力有正影响,路径系数为0.310。物种丰富度对林分结构有正影响,路径系数为0.414。物种丰富度影响林分结构间接作用于生产力。在生物量生产力的结构方程模型中,除林分结构对生产力无影响外,其他变量间的作用方式和蓄积生产力的模型相同。结论研究认为抚育采伐能直接或间接改变林分结构、物种多样性及生产力,而林分结构对生产力的作用比物种多样性大,因此森林经营管理中,在保护物种多样性的前提下,应注重对林分结构的优化和调整。      

岩溶区林分生长与影响因子的关系

  目的  通过研究南水北调源头渠首岩溶区不同林分生长及其影响的主导因子，为科学指导岩溶区植被恢复、林地管理与林分改造提供依据。  方法  以南水北调水源地中线渠首所在地淅川县岩溶区为研究对象，基于结构方程模型构建乔木层生物量与基岩裸露度、土壤厚度、树种多样性以及林分密度的模型，进行关系耦合。  结果  基岩裸露度与林分密度为正相关关系(P＜0.01)，与树种多样性为极显著正相关关系(P＜0.01)，与建群种生物量为极显著负相关关系(P＜0.01)。基岩裸露度对林分密度的直接影响系数为0.198，对树种多样性的直接影响系数为0.519，对建群种生物量的总影响系数、直接影响系数及间接影响系数分别为?0.659、?0.722和0.063，对林分生物量的间接影响系数为?0.604。土壤厚度与建群种生物量呈显著正相关关系(P＜0.05)，与树种多样性、林分密度与建群种生物量为正相关关系。土壤厚度对建群种生物量的直接影响系数为0.258，对林分总生物量的间接影响系数为0.262；树种多样性对建群种的直接影响系数为0.084，对林分总生物量的总影响系数、直接影响系数及间接影响系数分别为0.211、0.126和0.085；林分密度对建群种的直接影响系数为0.096，对林分总生物量的间接影响系数为0.098。建群种生物量与林分总生物量为显著正相关关系(P＜0.01)，建群种生物量对林分总生物量的总影响系数为1.014。  结论  基岩裸露度、土壤厚度、树种多样性及林分密度与建群种生物量、林分总生物量之间存在着复杂的关系，在岩溶区降低基岩裸露度、增加土壤厚度(即提升立地条件)能够改善林分结构增加建群种和全林分的生物量。生物量与立地条件、树种多样性和林分密度呈正相关，提升立地条件、抚育改变林分结构能够促进个体生长，增加生物量的积累，改善岩溶区的生态环境。图1表3参34     

基于结构方程模型的云南松次生林林木多样性影响因子

采用结构方程模型分析了滇中地区云南松次生林的林木大小多样性与立地条件、林分结构的作用关系。结果表明:立地条件和林分结构对多样性的影响系数分别为0.85和0.71。其中,立地条件对林木大小多样性的影响除直接作用外还存在间接作用。对胸径多样性的直接和间接影响系数均为0.23;对树高多样性的直接或间接影响系数分别为0.77和-0.38。另外,林分空间结构和林分非空间结构对胸径、树高的多样性影响各有偏重。空间结构更多的影响树高多样性,影响系数为0.81,而非空间结构更多的影响胸径多样性,影响系数为-0.44。空间结构对多样性为正影响,非间结构对多样性为负影响,但对多样性的影响总体上是空间结构的作用大于非空间结构的作用。     

帽儿山天然次生林主要林分类型最优树种组成

目的以帽儿山地区天然次生林为对象,通过对不同演替阶段林分特征状态的综合评价确定林分类型的最优树种组成,为构建该区合理的森林经营模式提供理论依据。方法以帽儿山实验林场2004和2016年共53块固定样地数据为基础,从林分结构特征、林分活力和树种多样性3个方面共选取12项指标:角尺度、大小比数、混交度、直径分布、林分密度、林分蓄积生长量、蓄积量、平均高、天然更新密度、林分潜在疏密度、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数,在熵值-AHP法基础上采用线性加权综合评价法探讨不同软硬阔混交比例对软阔混交林（硬软阔比:0:10、1:9、2:8、3:7）、软硬阔混交林（硬软阔比:4:6、5:5、6:4）和硬阔混交林（硬软阔比:7:3、8:2）林分结构的综合影响。结果3种林型中,除树种混交程度整体相对较高外（0.62 ~ 0.69）,林木水平分布格局（0.53 ~ 0.56）、林木大小分化程度（0.47 ~ 0.51）、径阶分布q值（1.09 ~ 1.19）和更新数量（368 ~ 571 株/hm2）均相对较差;各项指标权重值最大为林分蓄积生长量（0.191）,最小为大小比数（0.021）;软阔混交林、软硬阔混交林、硬阔混交林3种林型中,综合评价值最大的硬软阔树种组成比例分别对应为2:8、6:4、8:2。结论帽儿山天然次生林的最优树种组成在不同林型内差异显著,软阔混交林、软硬阔混交林、硬阔混交林的最优树种组成比例分别对应为2硬8软、6硬4软、8硬2软,为该区阔叶次生林树种组成调整提供参考。      

黄龙山油松人工林结构与稳定性、生产力之间影响的关联分析

我国是人工林大国,人工林具有巨大的经济价值与生态效益,探究人工林内在影响关系具有重大意义。根据黄龙山林区野外业调查样地数据,通过典型相关分析（CCA）与结构方程模型（SEM）进行建模,构建了含有环境因子、林分结构因子、林分稳定性因子、林分生产力因子的结构方程模型。结果表明,环境因子对林分结构因子有0.338的正向直接影响,对林分生产力因子、林分稳定性因子之间有正向间接影响,影响系数分别问0.283、0.209。林分结构因子对林分生产力因子有正向影响,总影响系数为0.837,直接影响为0.764,间接影响为0.073。林分结构因子对林分稳定性因子有正向影响,影响系数为0.619。林分稳定性因子对林分生产力因子有着正向直接影响,影响系数为0.118。经检验各指标值均表明模型适配性较好,模型显示结构因子与稳定性因子、生产力因子之间的影响强烈,通过改良结构,调整稳定性与生产力的经营思路可行。     

大围山杉木林林分生长与影响因子耦合分析

选取海拔差异明显的大围山杉木人工林作为研究对象,共设置14个样带152块样方,构建了林分生长-立地因子-林分密度因子的结构方程模型。结果表明:对林分生长影响最大的是林分密度因子,总影响系数为-0.904,无间接影响;立地因子对林分生长的总影响系数为0.264,直接路径系数仅为0.018,表明立地因子主要依靠制约林分密度因子来间接影响林分生长。通过适配性检验表明,该模型与实际情况拟合程度较高,能为实际生产过程提供一定帮助,模型整理得出,杉木在大围山地区适合种植在海拔1 100 m以下的地方,将单位面积株数控制在1 500株/hm2左右,并及时疏伐能加快达到经营者的培育目标和经济效益。     

长白落叶松人工林林分模型的应用

根据在牡丹江地区所调查的16块固定标准地和16块临时标准地的材料以及树干解析数据资料,基于Korf-A型理论生长方程,从林分密度理论和动态林分生长与收获等角度对长白落叶松(LarixolgensisHenry)人工林林分生长和收获模型及应用进行了研究。采用参数化的方法将立地密度因子引入Korf-A型方程,建立了林分断面积生长模型,其渐近参数主要受立地条件影响,而曲线形状参数和生长速率参数则与林分密度和立地条件均有关。以落叶松人工林林分断面积生长模型为核心的全林分模型系统,由满足相容性原则的6个模型所组成:①立地指数曲线;②林分最大密度线;③林分密度(SDI)动态预估模型;④树高曲线动态预估模型;⑤林分断面积生长模型;⑥Schumacher式林分收获模型。采用该模型系统可以模拟不同立地条件(SI及N0)下的林分平均胸径(DBH),平均树高(H),每公顷株数(N),林分断面积(G)和林分蓄积量(M)的生长过程。所建立的林分密度动态模型,预估模型及林分生长和收获模型,可以从单木和林分两个决策水平上模拟落叶松人工林林分动态发育过程,为进一步建立林分经营模型及合理经营长白落叶松人工林提供了良好基础。     

东北温带森林林分结构与生产力关系研究

目的探讨林分结构与森林生产力之间的关系及其驱动机制,为合理改善林分结构,优化森林生态系统功能,提高林分生产力提供科学依据。方法以东北地区温带森林为研究对象,采用机械布点的方式在东北地区7座温带森林分布的主要山脉上设置了327个调查取样点,调查面积共计32.7 hm2。研究以26 348株活立木的野外调查数据为基础,利用结构方程模型探讨了基于大尺度条件下物种多样性和结构多样性对森林生产力的作用路径和大小,分析了温度、降水和林分优势高与森林生产力之间的关系及其驱动机制。结果在结构方程模型中:（1）物种多样性和结构多样性与生产力之间的关系都呈显著正相关,且二者间有很强的相关性;（2）温度和降水对生产力没有直接影响,而是分别通过影响结构多样性和物种多样性作用于生产力;（3）林分优势高对生产力也无直接影响,通过影响林分结构作用于森林生产力,且影响比温度和降水更大。结论中国东北温带森林林分生产力的直接驱动因子是结构多样性和物种多样性,气候和林分优势高是通过作用于林分结构间接影响森林生产力。研究结果为东北地区温带森林的可持续经营和管理提供了理论依据,具有重要的现实意义。      

毛竹林立地与结构的关系及其对生物量的影响

  目的  研究立地因子和结构因子中影响毛竹Phyllostachys edulis林生物量的主导因子,并解析主导因子之间的关系及其对毛竹林生物量的影响。  方法  在浙江省10个县(市)选择少受人为干扰的毛竹林,设置52个样地,通过随机森林筛选出影响毛竹林生物量的主导因子,在此基础上构造结构方程模型,分析各主导因子对毛竹林生物量的直接、间接和总影响。  结果  立竹度、林分平均胸径和竞争指数是林分结构因子中影响毛竹林生物量的主导因子。土层厚度和海拔高度是立地因子中影响毛竹林生物量的主导因子。结构方程模型分析结果表明:模型中所预设的路径能够被接受,也能较好体现所采集的数据。立竹度、林分平均胸径、竞争指数和土层厚度的总影响为正,对毛竹林生物量有正影响。海拔的总影响为负,对毛竹林生物量有负影响。林分平均胸径对毛竹林生物量的总影响最大,为0.739。立竹度对毛竹林生物量的直接影响大于间接影响。土层厚度对毛竹林生物量的间接影响最大,达0.492。立地因子中,土层厚度对毛竹林生物量的总影响大于海拔高度。海拔高度、土层厚度和竞争指数对毛竹林的间接影响大于直接影响。  结论  毛竹林的主要构件因子立竹度和林分平均胸径与毛竹林生物量的关系最为密切。海拔高度、土层厚度和竞争指数主要通过影响毛竹林的构件因子,间接影响毛竹林生物量。在毛竹林经营中,应当综合考虑立地因子、非空间结构和空间结构及其相互关系对毛竹林生物量的影响,在充分利用立地潜力的基础上,调控毛竹林结构,提高毛竹林生产力。图3表3参40     

基于林分生长模型的天山云杉碳汇潜力估测

为掌握研究区天山云杉(Picea schrenkiana)林分碳储量现状，估算其碳汇潜力，了解其碳汇动态变化过程，分别基于Gompertz、Logistic、Mitscherlich和Schumacher等4个常用生长曲线方程，采用林龄、平均树高、平均胸径和林分密度等指标构建林分蓄积量生长模型，选取最优模型，通过林分生物量-林分蓄积量回归模型和含碳系数建立林分碳储量生长模型，计算不同林分条件下天山云杉生长到180 a的碳密度年均增长量，预测研究区当前、30 a后和60 a后的林分碳储量及碳汇潜力。结果表明，对比不同生长曲线方程后选择Schumacher方程构建林分蓄积生长模型并转化为林分碳储量生长模型，模型精度89.082%,估计值的标准差13.006、总系统误差-0.293、平均系统误差-5.943、决定系数0.895。基于林分碳储量生长模型计算出天山云杉在相同林分密度条件下，随着林分立地条件的变化，林分碳密度0～180 a年平均增长量为0.020～0.641 t/(hm²·a),研究区全域林分碳密度平均增长量为0.299 t/(hm²·a...     

立地条件和林分结构对有林地生产力的影响

通过分析有林地生产力与立地条件和林分结构中各因子的关系,探索制约有林地生产力的主要因素.结果表明:不同立地质量中Ⅰ类地单位蓄积量最高(268.86±20.24 m3/hm2),不同坡向中东坡单位蓄积量最高(269.78±38.54 m3/hm2),不同树种组成中10杉类型单位蓄积量最高(259.33±14.62 m3/hm2);有林地生产力与林分年龄、林分密度正相关,相关系数R分别为0.590、0.460;有林地生产力与海拔、坡度相关性不显著.以上结果说明立地质量、坡向和树种组成对有林地生产力影响显著;有林地生产力与林分年龄、林分密度相关,与海拔、坡度无关.     

贵州玉舍国家森林公园林分结构对树附生苔藓的影响

为深入研究亚热带山地森林生态系统结构、功能及生态过程,为亚热带山地森林资源的保护和管理提供科学依据,对玉舍国家森林公园3种林分树附生苔藓种类及相关因子进行调查和测定,并应用群落多样性特征指数和排序的方法研究林分结构对树附生苔藓的影响。结果表明：树附生苔藓种类有18种（含1变种）;冗余分析（RDA）揭示树木密度对附生苔藓群落的影响超过其他因子,解释了总变量的71．7％;林分类型对附生苔藓的分布影响最大,在十齿花为优势群落的混合林中不同林分树木水平上树附生苔藓的盖度和多样性最高,而在针叶混合林中最低。因此,进行森林管理时,应注意对不同林分的选择管理,以维持林分结构复杂性和树种多样性,进而更好地保护树附生苔藓的多样性。     

生态疏伐对林分密度及直径结构的影响

科学合理的经营措施对于调整林分结构、促进林木生长具有重要作用。以孟滦林场落叶松-白桦混交林为对象,采用对比分析的方法,研究与探讨生态疏伐对林分密度及直径结构变化的影响。结果表明:生态疏伐后林分密度明显降低,林分内林木之间的竞争变小,有利于林木的健康生长;生态疏伐前,直径分布曲线呈左偏,林分中、小径阶树木较多。疏伐后,直径分布曲线稍偏右,且趋于正态分布,林分中、大径阶树木较多。     

天然红松树木生长特征与林分结构的研究

通过对树木生长规律和群落结构、动态过程的研究,提出了应用树木生长模型研究林分垂直结构与树木生长动态之间相互关系的新方法。预测了红松树木生长和形态的时空模式以及树木不同发育阶段影响生长主要因子的差异性。结果表明,天然红松生长和形态特征的形成是与其林隙更新途径密切相关的。在树龄160a以前主要为高生长时期,受林隙形成的垂直层次上的生境控制;树龄在160a以后为径生长时期,林木达到上层林冠,从营养生长转变为生殖生长,顶端开始结实,主干开始分叉,叶面积增大,形态呈平顶状。此阶段林木生长主要依赖于立地条件。     

密云水库油松人工林的林分密度与生长因子

林分密度是林分生长特征因子的主要控制因素。研究其影响规律及确定适宜密度,对培育和管理林分都具有重要意义。2007年,选择林龄10,15,20,25 a且立地条件相似的6种林分密度（1 050,1 850,2 355,3 825,5 133, 5 533株·hm^－2）下的油松Pinus tabulaeformis人工林为研究对象,采用样地调查方法,对不同密度下油松人工林分的生长指标进行调查。结果表明：①林分密度与平均胸径和材积具有极显著的负相关性,与树高呈显著的负相关性,与林分蓄积量呈不显著的负相关;②从整体看,林龄对林分各生长指标都存在正相关,但不影响林分生长指标的总趋势;③从林木的长势情况和林地生产力方面考虑,林分合理密度应控制在1 800 ～ 2 300株·hm^－2。图4表2参12     

千岛湖地区天然马尾松林高产结构模式的探讨

应用数量化方法Ⅰ,研究了千岛湖天然马尾松林的林分结构因子和林分蓄积量之间的定量关系,得到以下结论:在林分蓄积量中,林分每公顷林木株数的作用占主导地位,相对得分为55.04;其次是林分平均直径。20～30年生天然马尾松林的高产结构最佳模式是:林分密度1650～1950株/hm~2,平均胸径22～26cm,郁闭度0.8以上的林分,其蓄积量的估计值为222.16m~2/hm~2。本文还给出了天然马尾松林蓄积量的估计模型。     

间伐对华北落叶松林林分结构稳定性的影响

为研究间伐对华北落叶松林分结构稳定性的影响,使得森林结构分布更加合理,对关帝山林区的华北落叶松采取不同抚育强度的间伐,测定林分内物种丰富度和生长指标,依托胸径计算不同间伐样地的角尺度、混交度和大小比数,分析间伐对林分物种结构和空间结构参数的影响,综合评价森林结构的稳定性。结果表明,随着间伐强度的增加,林分物种多样性各参数无明显变化规律,但当强度大于17%时整体物种多样性优于对照样地,角尺度呈先下降后上升再下降的趋势,混交度呈先上升趋于稳定后下降的趋势,大小比增加并趋于稳定。由此可知,17%以上的间伐强度能够改善林分整体物种结构,13%~17%的间伐强度适用于调整华北落叶松林分分布状态,间伐对于改善林分内树种组成结构具有积极促进作用,间伐使得林分内树木竞争减弱。     

抚育间伐对光皮桦次生林生长的影响

对分布于贵州省织金县茶店乡的7年生光皮桦次生林进行抚育间伐试验。结果表明：抚育间伐对林分胸径、树高和单株材积生长具有不同程度的影响：强度间伐的影响均达到显著程度,中度间伐的影响对胸径、树高生长未达到显著水平,对单株材积生长达到显著程度。试验林分的蓄积量总体上呈逐渐上升趋势,强度间伐林分的蓄积量最高,中度间伐林分次之,对照林分最低。间伐之后10年,强度间伐林分的平均胸径、树高、单株材积和蓄积量,比对照林分分别高31.3%、28.2%、116.5%和44.7%,中度间伐林分比对照林分分别高10.0%、9.3%、30.8%和23.3%。在试验地区中等立地条件下,对林龄为7年、密度达7 630株/hm2以上的光皮桦次生林,进行适宜强度的抚育间伐是十分必要的。如要将其培育成为建筑、家具、坑木等用材林,按株数计算的间伐强度以不低于50%为宜。     

兴安落叶松中幼龄天然林空间利用特征及影响因子

  目的  以大兴安岭过伐林为研究对象,界定林分空间利用,提出林分空间利用率计算方法,从林分水平空间、垂直空间、综合空间利用率3个方面分析天然林空间利用规律。  方法  利用14块样地数据,应用相关分析和逐步回归分析方法揭示影响林分空间利用率的主要因子。  结果  14块样地林分水平空间利用率、垂直空间利用率和综合空间利用率分别为62.5%~85.9%、31.2%~65.5%和50.1%~68.7%;平均水平分别达73.6%、46.0%和59.2%;随着林分生长,林木数量、个体大小、分布格局不断被调整,林分水平空间利用率发生变化;林分水平空间利用率与样地林木株数、更新密度和林木聚集系数极显著正相关(P＜0.01),与林分蓄积量显著负相关(P＜0.05),与林分平均胸径极显著负相关(P＜0.01);不同生长阶段的林分垂直空间大小不一,随着林分生长,林分高度、各层林木株数和高度逐渐被调整,林分垂直空间大小和空间利用率发生动态变化;林分垂直空间利用率与更新层高极显著正相关(P＜0.01),与样地林木株数、更新密度、林木聚集系数显著负相关(P＜0.05),与垂直层次数、主林层高、演替层高、主林层与更新层高差、演替层与更新层高差、更新层株数极显著负相关(P＜0.01);林分综合空间利用率受水平和垂直结构两方面因素影响,与林分密度、主林层株数显著正相关(P＜0.05),与垂直层次数、演替层高显著负相关(P＜0.05),与主林层高、主林层与更新层高差极显著负相关(P＜0.01)。  结论  随着林分生长,林分空间大小和空间利用率发生动态变化。影响林分水平空间、垂直空间、综合空间利用率主要因子分别为更新密度、演替层与更新层高差、主林层高、林分密度和演替层高。提高林分空间利用率,优化林分结构,需要采取兼顾水平结构和垂直结构多种因子的立体技术措施。在林分不同生长阶段合理调控林分密度,确保林分自然更新能力,合理设置林分各层次林木株数和高度分布,形成阶梯式分布状态,使林分空间得到充分利用。表6参22