基于结构方程模型的杉木林林分结构多样性评价

综合评价杉木林林分结构多样性,可为提高林分结构多样性和精准制定森林经营措施提供理论依据。以湖南省平江县福寿林场的杉木林为研究对象,利用4株邻近木构建林分空间结构单元,选取表征林分树种组成多样性的全混交度、Simpson多样性指数与Shannon-Wiener指数,表征林木大小分化多样性的大小变异系数、大小分化度均值指数与交角竞争指数和表征林木空间分布多样性的角尺度、林层指数与空间密度指数等9个指标,构建林分结构多样性评价结构方程模型,并确定各指标权重,对林分结构多样性进行综合评价。结果表明:(1)林分结构多样性评价结构方程模型的卡方自由度比值χ2/df为1.409,介于1—3之间,比较适配指数(CFI)、常规拟合指数(NFI)、增值适配指数(TLI)和拟合优度指数(GFI)的值分别为0.985、0.953、0.978和0.931,均大于0.9,近似误差均方根(RMSEA)为0.048,小于0.05,各指数的拟合效果良好,模型的适配度较好,满足研究的需要;(2)3个内生潜在变量林分树种组成多样性、林木大小分化多样性和林木空间分布多样性的权重分别为0.3518、0.3201和0.3281,对外生潜在变量林分结构多样性的影响大致一样,Shannon-Wiener指数是影响林分树种组成多样性的关键因素,交角竞争指数是影响林木大小分化多样性的关键因素,林层指数是影响林木空间分布多样性的最重要因素;(3)研究区3个龄组杉木林林分结构多样性的综合得分分别为0.3364、0.4396和0.4588,评价等级处于Ⅱ、Ⅲ等级,林分结构多样性较低,未达到理想的状态。评价结果较客观地表征了研究区杉木林林分结构多样性的现状,表明利用结构方程模型来评价林分结构多样性是科学、可行的,可为林分结构多样性评价提供一个全新的思路。

中亚热带几种典型森林土壤养分含量分析及综合评价

分析及综合评价不同森林植被对土壤养分因子的影响,对揭示森林植被与土壤养分的相互关系,全面衡量森林土壤养分水平具有重要的意义。以中亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)纯林、木荷(Schima superb)纯林、木荷+楠木(Phoebe ahenre)混交林、木荷+杉木混交林、青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)天然次生林、毛竹(Phyllostachys edulis)林6种森林类型为研究对象,在分析不同森林类型土壤养分特征状况差异的基础上,采用结构方程模型确定土壤养分因子权重,对其土壤养分水平进行综合评价。结果表明:(1)6种森林类型0—60 cm土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷的含量分别为8.24—28.17 g/kg、0.67—1.31 g/kg、44.88—89.31 mg/kg和1.24—6.50mg/kg,其含量最高的都是青冈栎天然次生林,土壤有机质和碱解氮含量最低的是毛竹林,土壤全氮和有效磷的含量最低的分别为杉木纯林和木荷纯林,0—60 cm土壤全磷和速效钾的含量分别为0.15—0.21 g/kg和35.54—54.32mg/kg,其含量最高的都是木荷+楠木混交林,含量最低的分别为木荷纯林和毛竹林;(2)土壤有机质、全氮、全磷和有效磷的含量在6种森林类型中都一致表现出随土层加深而逐渐减小的规律,而碱解氮和速效钾含量在土壤垂直剖面的变化却因森林类型而异,没呈现出具体的变化规律;(3)栎类天然次生林的土壤养分等级综合评分值为3.47,评价等级属于中上水平,杉木纯林、木荷纯林、木荷+楠木混交林、木荷+杉木混交林的土壤养分等级综合评分值分别为2.45、2.76、2.83、2.68,评价等级均属于中下水平,而毛竹林的土壤养分等级综合评分值仅为1.95,评价等级属于土壤养分缺乏。

基于结构方程模型的杉木公益林林分空间结构评价

【目的】综合评价杉木公益林林分空间结构,确定不同龄组林分空间结构现状,为制定精准可行的林分空间结构优化和经营措施提供理论依据。【方法】以湖南省平江县芦头实验林场杉木公益林为研究对象,基于30块样地实测数据,采用4株木法确定林分空间结构单元,选取全混交度、角尺度和空间密度指数作为内生潜变量水平空间结构的观测变量,林层指数、开敞度和交角竞争指数作为内生潜变量垂直空间结构的观测变量,以林分空间结构为外生潜变量,构建林分空间结构评价结构方程模型,模型输出的路径系数通过归一化处理确定各指标权重,在此基础上对林分空间结构进行综合评价。【结果】1)林分空间结构评价结构方程模型的卡方自由度比值(χ^(2)/df)为1.708,介于1~3之间,比较拟合指数(CFI)、非正规化拟合指数(NNFI)和递增拟合指数(IFI)分别为0.944、0.924和0.946,均大于0.90,各拟合指数均符合适配参考值,模型整体适配度良好;2)内生潜变量水平空间结构、垂直空间结构的权重分别为0.5229、0.4771,对外生潜变量林分空间结构的影响大致相同,空间密度指数所占权重最高,是影响林分水平空间结构的关键因素,开敞度和交角竞争指数所占权重相等,是影响林分垂直空间结构的关键因素;3)杉木幼龄林、中龄林和近熟林的综合得分分别为0.3781、0.4526和0.3775,3个龄组的林分空间结构等级处于Ⅱ、Ⅲ等级。总体来看,研究区杉木公益林林分空间结构未达到理想状态,林分空间结构较差,树种混交程度低,接近零度混交至弱度混交状态,林分拥挤程度中等,林木透光条件一般,林层结构单一,但林木间竞争强度较弱,且空间分布格局较好,处于均匀至近似随机分布状态。【结论】林分水平空间结构和垂直空间结构均是影响林分空间结构的关键因素,空间密度指数是影响林分水平空间结构的最重要因素,开敞度和交角竞争指数是影响林分垂直空间结构的最重要因素,为改善研究区整体林分空间结构,应采取多树种补植和单株抚育间伐的综合经营措施。研究区3个龄组杉木生态公益林林分空结构评价结果较客观地反映了林分空间结构现状,采用结构方程模型对林分空间结构进行评价是科学合理的,可为林分空间结构评价提供一个全新的思路。

福寿林场4种典型林分的土壤肥力分析及综合评价

以湖南省平江县福寿林场杉木纯林、杉木混交林、栎类次生林和竹林为研究对象,选取土壤有机质、碱解氮、全氮、全磷、速效钾、速效磷、土壤容重和pH值8个评价指标对4种不同林分的土壤肥力进行综合对比分析,并基于乘除法计算原理,构建林分土壤肥力综合评价指数,确定其土壤肥力评价等级。结果显示:(1)在0~60 cm土层中,栎类次生林土壤有机质、碱解氮、速效磷、全磷、全氮含量均为最大,竹林土壤pH值和容重均为最大,杉木纯林速效钾含量显著高于其它3种林分。(2)从土壤剖面垂直变化特征来看,4种林分有机质、碱解氮与全氮含量,均表现为随土层的增加而逐渐下降,其中栎类次生林各土层有机质含量均显著高于其它3个林分(P<0.05);4种林分土壤pH值随土层的加深无明显变化规律;杉木纯林、栎类次生林和竹林的土壤全磷及速效磷含量,均表现为随土层的增加而逐渐下降;4种林分土壤容重呈现出随土层加深逐渐增大的变化。(3)从土壤肥力的综合评价来看,4种林分土壤肥力状况排序为栎类次生林(0.39~0.58)>杉木混交林(0.22~0.29)>杉木纯林(0.20~0.30)>竹林(0.02~0.14)。与目前传统的土壤肥力综合评价方法相比,本文采用的土壤肥力综合评价指数法不需要计算各指标权重,且计算量小,可根据不同的土壤系统对模型参数个体数量适当进行增减,适用性强。

基于Voronoi图的金洞林场闽楠人工林林木种内、种间竞争的研究

基于金洞林场闽楠人工林3块样地的数据,采用Voronoi图确定林木的空间结构单元,利用Pearson相关分析法和曲线拟合比较分析Hegyi简单竞争指数、综合竞争指数(含胸径、树高、冠幅及林木间距离因子)、剔除该模型中比对象木矮的竞争木后的Hegyi简单竞争指数和综合竞争指数,比较分析4种竞争指数的优劣,筛选出更适于描述闽楠人工林竞争机制的竞争指数。结果表明:(1)修订前与修订后的简单竞争指数和综合竞争指数都与林木胸径呈极显著负相关(P<0.01)。(2)修订后的竞争指数与胸径的Pearson相关分析法和曲线拟合均高于修订前的,即H_(m)>H、C_(m)>C;修订后的竞争指数的平均值均小于修订前的,即H平均值>H_(m)平均值、C平均值>C_(m)平均值;选取的4种林木竞争指数中,剔除该模型中比对象木矮的竞争木后的综合竞争指数是最优的。(3)利用修订后的综合竞争指数计算得出3块样地中闽楠的种内平均竞争指数分别为0.53、0.54和0.81,种间平均竞争指数分别为0.53、0.83、0.99,种内平均竞争指数比种间平均竞争指数小,闽楠的竞争压力主要来自于种间竞争。研究结果可为金洞林场闽楠人工林的合理经营与抚育间伐等措施的制定提供理论参考依据。

不同龄组杉木公益林林分空间结构与灌木物种多样性

以湖南省平江县福寿林场幼龄林、中龄林和近熟林3个龄组的杉木生态公益林为对象,基于18个固定样地的实测数据,研究了杉木林分中灌木物种多样性与林分空间结构之间的关系。以混交度、竞争指数、林层指数、角尺度和开敞度等5个指标来描述林分空间结构,以Simpson多样性指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数等4个指标来描述灌木物种多样性,在此基础上利用灰色综合关联度法探究了不同龄组的杉木林对灌木物种多样性影响程度最大的林分空间结构因子。结果表明:(1)不同龄组杉木林的竞争指数、林层指数、角尺度、开敞度等林分空间结构指标存在显著差异(P<0.05),而混交度差异不显著(P>0.05);(2)不同龄组林分之间,灌木层Simpson多样性指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数无显著性差异(P>0.05),Margalef丰富度指数差异显著(P<0.05);(3)不同龄组林分中,林分角尺度是影响杉木林林下灌木物种多样性的共同因子,竞争指数是影响杉木幼龄林和中龄林林分中灌木物种多样性的重要因子,而林分开敞度是影响杉木幼龄林和近熟林灌木物种多样性的重要因子。因此,为提高灌木物种多样性,可采用调节林木水平分布格局为主,调整林下光照条件和林木之间竞争为辅的林分空间结构优化方案。