基于Voronoi图的不同择伐强度下云冷杉林结构分析

【目的】探讨择伐强度对云冷杉天然次生林空间结构的影响,为天然林空间结构优化提供依据。【方法】在吉林省汪清县金沟岭林场,选择不同择伐强度(0%,20%,30%,40%)的典型云冷杉天然次生林各设置3块样地,根据样地中林木坐标点图构建林分的Voronoi图,同时建立TIN三角网,结合Voronoi图结点距离判定对样地进行边缘校正,利用角尺度、混交度、竞争指数、林木点密度、林层指数和开阔比数6个空间结构参数,对比分析不同择伐强度下云冷杉天然次生林林分及林分中云杉、冷杉、红松、紫椴、枫桦等5个主要树种的空间结构变化。【结果】择伐对云冷杉林分空间分布格局影响不大,择伐后10年各林分处于均匀分布状态,5个主要树种亦呈均匀分布。不同择伐强度云冷杉林分的平均混交度为0.630～0.716,林分处于强度混交状态,其中40%择伐强度下林分的混交度最高,20%择伐强度次之,5个主要树种均属强度或极强度混交。采用竞争指数和林木点密度分析不同择伐强度下云冷杉林分的林木竞争压力,得到相似的排序结果,均为0%30%40%20%,可知择伐强度20%林分的竞争指数和林木点密度皆小于其他样地,林分所受竞争压力最小,有较大的生长活力,其中冷杉作为优势种所受竞争压力较大。各林分中林木大部分位于中上层,林分整体垂直分层较单一,择伐强度30%林分的林层指数为0.398,林层丰富度高于其他林分,冷杉、红松、云杉多占据林分上层。不同择伐强度云冷杉林的平均开阔比数为0.712～0.743,林分整体处于开阔状态,其中择伐强度20%林分的开阔比数高于其他林分,说明择伐强度20%林分内光照条件和透光性优于其他林分;各林分中红松、冷杉、云杉开阔比数均较高,紫椴、枫桦开阔比数均较低。【结论】择伐强度20%云冷杉林分的状态整体优于其他林分,择伐强度30%林分的垂直层次丰富度较高,因此云冷杉天然次生林采伐强度在20%～30%较合理;另外需结合实际情况对林分进行补植,补植选择中心木附近且将角尺度调整为0.5左右,建议补植云杉、红松。     

福建三明市金丝湾森林公园米槠林林分空间结构分析

林分空间结构特征是识别森林林分健康与稳定的重要信息。在福建三明市金丝湾森林公园米槠林设置并调查5个的标准样地,采用角尺度、混交度、大小比数、开阔比和竞争指数5个空间结构参数分析该森林公园米槠林林分空间结构特征,并结合乘除法对各个空间参数进行多目标规划,参考人工林近自然化改造的目标和技术指标将其划分为5个等级。结果表明,三明金丝湾森林公园米槠林林分平均角尺度为0.526,整体上呈现聚集分布状态;林分平均混交度为0.478,接近中度混交;林分平均大小比为0.516,各样地平均大小比数较为接近,处于中庸向劣态的过渡阶段;林分平均开阔比为0.277,处于遮挡状态,林分生长空间不足;林分竞争指数为4.383,林木竞争压力较大;林分空间结构评价等级2级及以下的占到60%。总体来看,研究区林分空间结构参数中混交度、开阔比与理想米槠林林分取值标准相差较大,建议以提高林分树种混交度、增加林分开敞度为今后的重点调整方向。     

择伐强度对长白山区天然云冷杉针阔混交林空间结构的影响

利用混交度、大小比数、角尺度3个林分空间结构参数,分析研究了不同择伐强度(未择伐、20%、30%、40%)对长白山区天然云冷杉针阔混交林林分空间结构的影响。结果表明:20%择伐强度的样地平均混交度最大,30%择伐次之,40%择伐样地平均混交度最小;不同择伐强度对林木大小分化程度影响不是太大:20%择伐样地林木成均匀分布,未采伐样地和30%采伐样地林木成随机分布,40%择伐样地林木成团状分布。总的来说,20%择伐更有利于云冷杉针阔混交林林分空间结构的优化。     

择伐经营对不同坡向云冷杉天然林伐后空间结构的影响

以8块云冷杉天然林固定样地为研究对象,利用混交度、大小比数、角尺度、林层指数4个林分空间结构指标分析比较不同择伐强度(0%,20%,30%,40%)下不同坡向云冷杉天然林伐后空间结构的差异。结果表明,在不同择伐样地中,林地平均混交度与择伐强度呈负相关,且东北坡大于西南坡,东北坡向20%择伐样地的平均混交度(0.76)最大;各样地林木大小比数几乎不受择伐强度及坡向的影响;东北坡向20%的择伐样地水平空间成均匀分布,其余为随机分布;东北坡向20%的择伐样地林层指数最大,为0.37。因此,在东北坡进行20%的择伐作业有利于云冷杉天然林伐后空间结构优化。     

运用空间结构参数二元分布对杉木-闽楠混交林林分结构分析

为了探讨杉木-闽楠混交林的林分空间结构特征和不同空间结构指标的关系,以湖南省永州市金洞林场的杉木-闽楠混交林为研究对象,利用林分空间结构分析软件(Winkelmass1.0)计算林分空间结构指标,将混交度、角尺度、大小比数两两联合,分析杉木-闽楠混交林空间结构。结果表明:杉木-闽楠混交林9块样地林分的混交度-角尺度、角尺度-大小比数的二元分布均以角尺度0.5为分界线,呈显著的正态分布,表明角尺度太大或太小均不利于增强林分混交度,团状分布制约林木胸径生长;混交度-大小比数的二元分布,随着混交度的增大,大小比数总体上表现出增大趋势;杉木-闽楠混交林林分整体处于随机分布状态,混交度不高,应补植优良乡土阔叶树种,进行密度管理。     

基于Voronoi图的北京公园常见林分空间结构分析

探究北京平原人工林的林分空间结构,为合理经营森林提供依据。采用混交度、大小比数和聚集指数3个指数,基于Voronoi图空间结构单元分析北京平原常见林分的空间结构特征。林分中存在8种空间结构单元,以1株对象木和5株最近邻木的空间结构为主;除了阔叶纯林外,其余各林分平均混交度处于0.352~0.838,树种间隔离程度有弱度混交、中度混交和强度混交;各林分平均胸径大小比数处于0.441~0.675,表明林分水平异质性不高,林分处于中等竞争状态;林分聚集指数处于0.894~2.037,除了9号和12号样地呈聚集分布,其余各林分均呈均匀分布。林分空间结构基本合理。建议在采取经营措施前,对林分空间结构做出诊断。     

基于二元分布空间结构参数的林分结构研究

为探究不同森林空间结构指标之间的关系,提出1种二元空间结构分析的方法,将角尺度、大小比数、混交度两两交互组合,形成二元分布图,深入研究森林空间结构。以河北围场4块次生林样地的空间数据为基础,验证二元分布在林分空间结构描述中的作用。结果表明,4块样地林木水平分布格局均为随机分布,树木生长处于中庸状态,林分混交度较高、处于重度混交。从二元空间结构参数关系看,4块样地林分的大小比数-角尺度、混交度-角尺度的二元分布均以角尺度0.5为分界线,呈较显著的正态分布,分别表明林分团状分布制约胸径发育、角尺度太大或太小均不利于增强林分混交度;而大小比数-混交度的二元分布没有明显规律,二者相关性不强。二元分布可以补充和提高独立参数评价的可靠性,对后续森林经营抚育精度的提高有积极的指导作用。     

密度调控对油松人工林空间结构的影响

【目的】旨在探索密度调控对油松人工林空间结构的影响。【方法】以实施间伐后6种保留密度下油松(Pinustabulaeformis Carr.)人工林样地植被群落调查数据为基础,利用角尺度、混交度和大小比数来分析华北土石山区油松人工林空间结构。【结果】研究区油松人工林林分混交度和角尺度随密度增大呈减小趋势,林分大小比数呈波动型变化趋势,但各密度油松人工林林分大小比数相差不大,分布较均匀,林木分化程度较高;油松人工林空间分布格局整体呈均匀分布,但随保留密度的减小向随机分布演替,保留密度最小的林分(540株/hm2)已经向异龄混交林发展。【结论】密度调控使林分空间结构趋于优化合理状态,建议引进蒙古栎(Quercus mongolica Fisch.ex Ledeb.)等乡土树种,伐除角尺度较小林木来改变树种组成及竞争关系,以促进油松人工林演替。     

不同经营方式下杨梅林分空间结构比较

对3种不同经营方式下杨梅Myrica rubra的混交度和角尺度进行了比较研究,采用胸径、生物量、冠幅和树高计测大小比数对不同经营方式下杨梅林分空间结构进行分析。研究结果表明,集约型杨梅林分的混交度为0,复合型的平均混交度大于粗放型的平均混交度;各样地的角尺度平均值为0．564～0．667。均属于集聚分布格局,但复合型的角尺度分布图基本上呈正态分布,所以复合型杨梅更接近于均匀分布;复合型经营方式下,杨梅林分的胸径大小比数、生物量大小比数、冠幅大小比数和树高大小比数较其他2种经营方式下分布均匀。复合型经营更有利于生态效益的发挥。在森林经营管理中,以杨梅为目的树种进行林分配置时,以树高优势较杨梅弱的下层树种为宜;择伐时应尽量保留大小比数比最近邻木高的个体。图6表2参13     

基于空间结构优化的金盆山天然混交林采伐模拟

以江西信丰金盆山林场内天然阔叶混交林为研究对象,采用择伐措施,将空间结构优化作为主要目标、非空间结构作为首要的约束条件,确定采伐木并对样地中林木进行采伐模拟,对林分进行优化。结果表明：初始状态下天然阔叶混交林的全混交度为0.5486,大小比数为0.4845,角尺度为0.5464,空间结构综合指数为22.4674,林分现有结构存在着林木间竞争强度大且林木呈团状分布的问题。基于优化目标与约束条件,从样地内420株林木中选取出39株备选木进行模拟采伐,采伐强度为9.286%,对比采伐前后的空间结构指标,样地的全混交度增大了0.1641%、大小比数减小了0.2477%、角尺度值减小了8.4919%,且更接近于0.5,总体空间结构得到了优化。本研究提出了金盆山林场基于空间结构优化的抚育采伐方式,考虑物种空间分布关系,通过对比分析采伐前后空间结构指标,证明了该采伐方式的科学合理性,为金盆山林场天然阔叶混交林抚育经营提供了参考依据。     

基于Voronoi图的侧柏游憩林空间结构分析

为了探究侧柏游憩林的林分结构调控途径,采用聚集指数、混交度、大小比数及开敞度4个指数,基于Voronoi图空间结构单元分析了北京西山国家森林公园典型侧柏林的林分空间结构特征。结果表明:1）林分平均聚集指数为1.31,林木总体上呈均匀分布格局;2）林分平均混交度为0.427,树种空间隔离程度较低,且空间配置较为简单;3）林分平均胸径和树高大小比数分别为0.512和0.497,林木胸径及树高分化均不太明显,说明林分处于中等竞争状态;4）林分平均开敞度为0.320,林内空间较为开阔,林木生长空间基本充足。侧柏游憩林的林分空间结构基本合理,建议通过少量间伐或补植乡土阔叶树种等措施优化林分空间结构,进一步提升该地区侧柏林的游憩价值。      

金沟岭林场天然混交林空间结构分析

在吉林省汪清林业局金沟岭林场选取一块未受人为干扰的天然混交林,用角尺度 、混交度和大小比数3个林分空间结构参数对其进行了分析。结果表明,该林分的平均角尺度为0.520,林木分布格局为聚集分布;该林分的平均混交度为0.83,说明它是一个由不同树种组成呈现强度混交结构状态的复杂森林群落;阔叶树种胸径优势明显,针叶树种中只有冷杉处于优势,红松和云杉都处于劣势。通过分析天然混交林空间结构状态,为同地区的过伐林和人工林林分结构的优化调整提供依据。     

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。     

长白落叶松-云杉-冷杉混交林林分空间结构分析

用角尺度、混交度和大小比数3个林分空间结构参数对长白山过伐林区特有的长白落叶松Larix olgensis-云杉Picea jezoensis-冷杉Abies nephrolepis混交林进行了分析,目的是为长白落叶松-云杉-冷杉混交林林分结构的优化调整提供依据。结果表明：该林分的平均角尺度为0.520,林木分布格局为团状分布;林分的平均混交度为0.64,说明它是一个由不同树种组成的呈现中度混交结构状态的较复杂森林群落;从直径大小比数来看,林分中针叶树种具有胸径优势,尤其是云杉的直径优势最突出,红松Pinus koraiensis则分化严重,生长处于劣势。在实际应用中,可以根据林分平均角尺度以及各树种的角尺度、混交度和大小比数,分树种来确定采伐木,逐步使林分结构得到调整,接近最优结构。     

浙江天然常绿阔叶林空间结构特征分析

利用混交度、大小比数、角尺度3个林分空间结构参数对浙江泰顺天然米槠林进行了分析,结果表明,该林分混交度平均值为0.75,混交程度在中度至强度之间;林分大小比数平均值为0.58,多数林木处于中庸状态,处于优势状态林木多为第I林层林木;林分角尺度平均值为0.65,林木分布格局表现为聚集分布。     

基于空间结构优化的采伐木确定方法研究

以吉林省汪清林业局金沟岭林场天然云冷杉林标准地内147株树木为研究对象,选用最近邻木取4的传统方法和Voronoi图来确定每株树木的最近邻木株数和树号,对2种方法计算出的混交度、大小比数和角尺度进行比较,在调整角尺度的基础上调整混交度和大小比数并结合临界距离确定采伐木,并且对Voronoi图的适用性进行评价。结果表明,根据2种确定最近邻木的方法计算出的混交度和大小比数较为一致,同为有效数据,但是最近邻木取4计算出的混交度和大小比数偏小;基于Voronoi图确定最近邻木计算的角尺度与最近邻木取4计算出的角尺度相差较大。根据Voronoi图计算的角尺度、混交度和大小比数选择采伐木并结合临界距离确定采伐木,基于Voronoi图计算的采伐后的角尺度增大,林木聚集程度增大,其他指标均改善,按照最近邻木取4计算的空间结构参数均改善。因此,根据Voronoi图计算混交度和大小比数是比较合理的,但是计算角尺度时误差较大,必须结合应用较为普遍的指标进行验证。     

滇池面山锥连栎天然次生林空间结构特征及采伐优化研究

以滇池面山锥连栎天然次生林为研究对象,采用角尺度、大小比数、混交度研究其空间结构特征,并对空间结构参数与树高、胸径进行相关性分析,模拟采伐优化林分空间结构。结果表明：林木大多数个体处于随机分布状态,林分整体分布格局为聚集分布;林分大小比数在各取值等级上分布较均匀,整体接近中庸状态;林木以零度混交为主,空间隔离程度较低;大小比数与混交度之间呈显著的负相关性。研究区域的锥连栎次生林林分结构不稳定,根据结构化森林经营理论,通过优化模拟,林分趋于随机分布,混交度有所提高,增强了林分稳定性。     

次生林林木分级指数及其应用

为了更加科学、准确的评价林木在林分中的位置优劣状况,为林木分级提供新方法。以芦头国有林场青冈栎次生林为例,提出林木分级指数概念,筛选得到大小比数、健康指数、空间密度指数、混交度、交角竞争指数5个指标来构建林木分级指数计量模型,基于层次分析法,得到林木分级指数的计量模型为TCI=0.368 3(1-U)+0.279 2H+0.147 9(1-UCI)+0.136 4(1-D)+0.068 2M。采用等间距法得到每个林木等级的林木分级指数值分别为:优势木(0.75~1],亚优势木(0.5~0.75],中庸木(0.25~0.5],被压木(0~0.25]。运用指数计量模型计算得到芦头国有林场2个样地的林木分级指数均值分别为0.602 1和0.583 4,表明2个样地优势木和亚优势木均较多,林木总体生长状况较好。     

特呈岛红树林空间结构分析

利用角尺度、混交度和大小比数3个林分空间结构参数,分析了特呈岛红树林的空间结构。结果表明:林分的平均混交度为0.66,介于中度混交和强度混交之间;在空间大小对比上,白骨壤的直径大小比数和树高大小比数分别为0.18和0.36,在林分中占有较大的优势;该地林分平均角尺度为0.61,林木分布格局为团状分布。     

长白山过伐林区云冷杉针阔混交林空间结构分析

用角尺度、混交度和大小比数3个林分空间结构参数,分析了长白山过伐林区云冷杉针阔混交林的空间结构。结果表明:该林分的平均角尺度为0.504,林木分布格局为随机分布,该林分的平均混交度为0.81。说明它是一个由不同树种呈现强度混交结构状态组成的复杂森林群落。针叶树种具有胸径和树高的优势,尤其是红松的直径和树高最突出。