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。

祁连山东部森林林分结构和环境因素对草本物种多样性的影响

林下草本物种多样性在维持西北干旱与半干旱地区的生态系统服务功能方面起着重要作用,探究其相关影响因素,可为祁连山东部地区的人工生态公益林的可持续经营提供理论基础。选取位于祁连山东部地区的针叶纯林、阔叶纯林、针叶混交林、针阔混交林(人工林)为研究对象,在相关性分析的基础上构建草本物种多样性的多因素参数预测模型和结构方程非参效应模型,探究多重因素(林分空间结构、林分非空间结构、环境因子)间的关系以及对林下草本物种多样性的影响程度。结果表明:(1)针阔混交林中林下草本的科、属、种数量最多。(2)平均胸径、平均树高、角尺度、混交度、大小比、坡度与草本物种多样性呈显著性相关(P<0.05)。(3)平均胸径是影响林下草本Simpson多样性指数的关键因子;坡度是影响林下草本Shannon-Wiener多样性指数的关键因子;角尺度、混交度是影响Pielou均匀性指数的关键因子;平均胸径、平均树高是影响物种丰富度的关键因子。(4)结构方程非参效应模型显示林分结构是影响草本物种多样性的关键因子(P<0.001),环境因子是影响草本物种多样性的重要因子(P<0.05)。因此,在后续森林植被恢复措施中,应当着重考虑林分的空间结构,形成随机分布的异龄复层混交林,以增加光合利用效率并遵循生态位互补理论,从而提高草本多样性。

苍山东坡云南松次生林林分结构特征

为研究云南省大理市苍山东坡云南松人工次生林林分结构,测量和分析其物种组成、直径结构、树高分布、角尺度、大小比、混交度和密集度等指标。结果显示:(1)苍山东坡云南松次生林中物种多样性较丰富,各树种低度混交,伴生树种株数稀少。(2)不同径阶直径和不同树高距的树高均呈偏左分布,林分树高有向正态分布演替的趋势(呈现单峰曲线)。(3)林分角尺度均值为0.4804,整体呈随机分布,林木生长处于中庸状态(U=0.5039),各树种呈现极弱度混交状态(M=0.1407),林木稀疏(C=0.0236)。(4)角尺度对大小比、混交度与密集度均有一定影响。因此建议在林中空旷地块补植乡土树种,改善林窗环境,提高光照利用率,促进向顶级植被演化进程。研究结果将为云南大理苍山东坡云南松次生林可持续经营提供参考。

滇中磨盘山不同演替阶段林分结构及物种多样性研究

为探明中亚热带不同演替阶段林分结构特征及其与物种多样性的关系,以滇中磨盘山处于演替前期、中期和后期的针叶纯林、针阔混交林、常绿阔叶林3种典型林分为对象,量化研究不同演替阶段林分空间结构多个指标变化规律和物种多样性指数的差异,并借助冗余分析探究二者间相互作用关系;再利用多元分布对林分空间结构参数进行全面描述和综合评价。结果表明,林分空间结构参数在不同演替阶段林分中差异显著,群落演替对树种混交度、林层差异度的影响最大,均在演替后期达到最大值,分别为0.703、0.511;综合比较多元分布结果发现,3种林分类型中,以常绿阔叶林空间结构相对最为合理;乔木层物种丰富度、Simpson指数、Shannon-Weiner指数和Pielou均匀度指数均随着演替进展而上升,并在常绿阔叶林中各指数最高;树种隔离程度是影响乔木层物种多样性的主要驱动因子,其次是胸径结构及林分密度。研究结果可为该地区林分结构调整和森林可持续经营提供理论依据。

依据背包和无人机激光雷达数据对思茅松林分结构参数估测

以15块样方调查数据验证背包激光雷达数据提取单木参数的精度,依据270块背包激光雷达数据单木分割后计算得到的林分结构参数与无人机机载激光雷达数据特征参数相结合,通过最优估测模型对研究区的林分结构参数进行反演与预测。结果表明:(1)背包激光雷达数据提取单木参数时,单木分割F-score(F)得分的范围在95%~100%,胸径的均方根误差(E_(RMS))在0.08~1.68 cm,树高的均方根误差在0.71~2.29 m;(2)平均树高最优估测模型决定系数(R^(2))为0.87,E_(RMS)为1.09 m,平均绝对误差(E_(MA))为0.68 m;Lorey’s树高最优估测模型R^(2)为0.88,E_(RMS)为0.79 m,E_(MA)为0.54 m;算术平均胸径最优估测模型R^(2)为0.81,E_(RMS)为1.02 cm,E_(MA)为0.79 cm;蓄积量最优估测模型R^(2)为0.82,E_(RMS)为17.06 m^(3)·hm^(-2),E_(MA)为12.05 m^(3)·hm^(-2);胸高断面积最优估测模型R^(2)为0.78,E_(RMS)为3.48 m^(2)·hm^(-2),E_(MA)为2.55 m^(2)·hm^(-2);郁闭度最优估测模型R^(2)为0.85,E_(RMS)为0.03,E_(MA)为0.02;林分密度最优估测模型R^(2)为0.91,E_(RMS)为157.60株·hm^(-2),E_(MA)为97.68株·hm^(-2)。

不同地区栓皮栎天然林的林分结构差异

栓皮栎是我国分布广泛的重要经济树种,林分结构显著影响林分生长情况、林分质量,林分结构定量分析对于林木利用、经营决策有重要现实意义。本研究分别在位于栓皮栎分布中心的河南栾川、分布边缘的河南信阳及远离中心的福建三明三地的栓皮栎成熟天然林设置样地进行调查,对比分析生长情况,采用多元分布研究栓皮栎林分空间结构。结果表明:三地林分结构差异较大。对于生长情况而言,信阳最好、三明和栾川多数生长指标无显著差异,三者最优直径分布拟合模型分别为Weibull、Gamma、Normal分布;对于林分空间结构而言,从一元分布来看,三地均呈现为随机分布,混交度和大小比数差异较大;从二元分布来看,栾川由于混交度小导致分布情况明显不同,三明、信阳分布较为相似;从三元分布来看,信阳空间结构单元数最少,且接近最优结构单元,栾川空间结构最差,空间结构单元以随机分布、零度混交、生长中庸为中心分布。栓皮栎天然林的经营要更加注意空间结构的调整,依据三元分布可以优先选择多指标较差的林木进行择伐。整体来看,靠近分布中心的立地条件较好,但空间结构并非更优;不同区域栓皮栎林分结构差异较大,与是否靠近分布中心无显著关联。

36年生鹅掌楸与檫木混交造林效果及林分结构

以龙山县中海拔山区的36年生鹅掌楸与檫木混交林为研究对象,对混交林的混交效果、萌蘖对鹅掌楸生长的影响及鹅掌楸林分结构等进行了研究.结果表明:鹅掌楸与檫木不适宜营建混交林,36年生鹅掌楸混交林林分生长量中等,现有密度756±80株/hm 2,可作大中径材培育;萌蘖对鹅掌楸的直径、冠幅和蓄积有显著影响,鹅掌楸幼树需及时除蘖整枝;优势树种鹅掌楸直径分布呈左偏的近似正态分布,其模型适用性χ2检验结果仅遵从正态分布,不遵从Weibull分布;鹅掌楸树高分布呈右偏的近似正态分布,其模型适用性未通过χ2检验,不遵从正态分布,也不遵从Weibull分布;三次方程为鹅掌楸树高-直径最优拟合曲线方程.

立地环境和林分结构驱动的辽东栎林生长与模拟

【目的】定量研究宁夏六盘山区辽东栎(Quercus mongolica)林的树高和胸径生长对气候、地形、土壤、林分结构等多种因子变化的响应规律,在此基础上构建多因子耦合模型,准确模拟和预测气候等因子对森林生长的影响。【方法】依据宁夏六盘山区环境梯度,2021—2022年对79块辽东栎天然次生林样地进行每木调查,利用上外包线法确定林分平均树高和平均胸径对立地环境和林分结构等因子的响应关系和函数类型,通过连乘构建多因子耦合模型框架并基于实测数据拟合模型参数,用于模拟气候变化对辽东栎林生长的影响。【结果】同时影响六盘山区辽东栎林平均树高和平均胸径生长的主要因子是林龄、林分密度、年均降水量、年均气温、土壤厚度。平均树高和平均胸径随林龄增大呈缓慢−快速−缓慢的生长变化,随林分密度增大呈先稳定后加速下降的变化,随土壤厚度和年均降水量增大呈先快速增加后渐趋平稳的变化,随年均气温升高呈先快速上升后快速下降的单峰变化趋势。根据林分平均树高和平均胸径对各单因子的响应函数构建了二者的多因子耦合模型,预测精度较高(R2>0.70)。对年均气温升高1.5℃的情景模拟结果表明,整个六盘山区的辽东栎林平均树高和平均胸径生长速率都会降低,其降低幅度在气候冷湿的六盘山区南部分别为10%和7%,在气候暖湿的六盘山区中部分别为15%和12%,在气候暖干的六盘山区北部分别为18%和13%。【结论】宁夏六盘山区辽东栎次生林的平均树高和平均胸径生长同时受气候、林分结构、立地环境等多因子的影响,建立反映多个主要因子(年均降水量、年均气温、林龄、林分密度、土壤厚度)影响的耦合生长模型可以准确预测气候变化和密度调控对树高和胸径生长的影响。未来的气温升高将会降低平均树高和平均胸径的生长,但降低幅度存在区域差异,表现为气温越高的区域降低幅度越大,需要分区采取不同的森林管理应对措施。研究结果可为预测气候变化影响和确定森林管理措施提供理论与技术支持。

抚育采伐对塞罕坝自然保护区樟子松人工林林分结构的影响

为了解抚育采伐对塞罕坝自然保护区人工林林分结构的影响,以塞罕坝自然保护区樟子松人工林为研究对象,对不同抚育强度下樟子松人工林的径级结构及空间分布格局进行了研究。结果表明:塞罕坝保护区樟子松人工林分化明显,胸径变化范围较大,在4~32 cm之间,且小径级林木所占比例较大;伐前与伐后林分径级结构均趋于Weibull分布,但伐后的径级结构与Weibull分布更加接近;抚育间伐后,林分径级分布右偏系数增加,大径级林木所占比例增大;在4个不同尺度(5 m×5 m、5 m×10 m、10 m×10 m、15 m×10 m)上,抚育间伐前樟子松人工林的空间分布格局为聚集分布或随机分布,抚育间伐后使其空间分布格局趋于随机分布或均匀分布,同时,聚集程度随抚育间伐强度的增加而下降。抚育采伐不但降低了塞罕坝自然保护区人工林的林分密度,也使林分的径级结构及空间分布格局得到了优化。

城市绿地不同林分结构特征对土壤物理性质的影响

科学调整林分结构是解决城市绿地人工林土壤退化的重要途径。研究旨在为城市绿地合理经营提供理论依据。在山西省太原市森林公园中选取油松、榆树和刺槐人工纯林,分别设置20 m×20 m样地并以5 m间距均匀采集土壤样品,基于立木定位和每木检尺计算距土壤采样点不同半径处的林木株数、邻近木平均胸径等林分结构参数,采用Pearson相关和偏最小二乘回归分析法探讨林分结构因子对土壤物理性质的影响。结果表明,不同林分土壤物理性质存在一定差异,榆树林下土壤容重显著低于油松林和刺槐林,而土壤含水量、毛管持水量、毛管孔隙度、饱和持水量高于油松林和刺槐林。林分结构因子与土壤物理性质的相关系数在与立木冠幅均值大小近似的尺度上呈现最大值。通过Pearson相关性分析和偏最小二乘回归分析双重验证得出,榆树林的树高与土壤饱和持水量、毛管持水量、含水量存在极高的正相关性,相较于其他2个树种对改善土壤物理性质表现较优。

不同年龄尾巨桉人工林林分结构特征研究

本文通过分析广西防城港市上思县6、8、10 a生尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林的林分结构特征,了解尾巨桉林分竞争程度和空间分布特征,为尾巨桉人工林结构优化提供理论依据。结果表明:(1)6、8、10 a生尾巨桉林分非空间结构特征相似,树高分布结构、胸径分布结构总体均呈正态分布;(2)三个年龄尾巨桉林分角尺度差异不显著,主要介于均匀分布与随机分布之间,与水平分布理想模式有一定的差距,林分平均大小比数依次为0.67、0.53、0.31,林龄大的林分相对林龄小的林分更具有竞争优势;(3)随着年龄的增长,尾巨桉人工林林分结构更加稳定、更加合理,林分竞争程度降低。综合来看,三个年龄林分均未达到理想林分状态,也未达到尾巨桉大径材的培育目标。在实际生产中,在林木不同的生长阶段应该采取适当的方式优化、调整其空间结构,促进林分结构稳定性,保证林木材性,有助于实现桉树大径材的培育目标。

坝上地区典型防护林水源涵养功能对林分结构的响应

【目的】坝上是京津冀地区重要的生态屏障和水源涵养地,探究典型防护林林分结构对枯落物层和土壤层水源涵养功能的影响,为该地区防护林的抚育管理与林分优化提供科学依据。【方法】选取坝上地区御道口林场3种典型防护林(樟子松林、华北落叶松林、樟子松华北落叶松混交林)为研究对象,调查胸径、树高、林龄、密度、郁闭度和叶面积指数等林分结构指标,通过室内浸水法和环刀法进行枯落物层和土壤层持水性能的测定,运用冗余分析探究防护林结构对枯落物层和土壤层持水性能的影响机制。【结果】(1)樟子松华北落叶松混交林的枯落物层厚度、蓄积量、枯落物最大持水量和有效拦蓄量均大于纯林,其中总枯落物厚度差异显著(P<0.05)。(2)土壤总孔隙度、含水量和最大持水量都随着土层的增加而减小。其中土壤总孔隙度和最大持水量在0~30 cm土层表现为华北落叶松林>樟子松华北落叶松混交林>樟子松林,在30~60 cm土层表现为华北落叶松林>樟子松林>樟子松华北落叶松混交林。(3)冗余分析表明,林分结构与水源涵养功能密切相关,林分密度和树高对不同防护林枯落物层水源涵养能力影响显著,而树高和林龄对不同防护林土壤层水源涵养能力影响显著(P<0.05)。【结论】3种防护林中枯落物层和土壤层水源涵养能力最好的分别是樟子松华北落叶松混交林和华北落叶松林,林分密度、树高和林龄可以较好地解释水源涵养功能的变化。本研究对坝上地区生态平衡维护与可持续发展具有积极意义。

不同林龄桉树林分结构及生物量模型研究

为揭示不同林龄桉树(Eucalyptus robusta)林分结构特征及其生物量分配状况,采用空间代替时间法和典型抽样方法,以广西贵港市覃塘林场桉树人工林为研究对象,综合分析不同林龄期(2、4、6年生)林分结构规律与不同阶段生物量分配模型。结果表明:桉树人工林胸径与树高随林龄的增长而发生明显变化,胸径及树高的变幅随着林龄的增加也逐渐变大。随着林龄的增加径级数增加,且各径级所占比例数值均呈单峰型变化,6年生时,林分中大径级(d>20 cm)所占林分比例为55.72%,6年生桉树为适宜轮伐年限。对桉树单株不同林龄生物量进行拟合表明,多项式拟合度最优,且随着林龄的增加,总生物量的拟合精度越高,其决定系数为0.9627,6年生总生物量的拟合方程为y=-6E-07x^(2)+0.0378x-50.9930。

甘州区元宝枫人工林林分结构的分析

对人工林林分结构进行分析有助于提升人工林的种植和管理质量,对保护生态平衡具有较大的优势。该文以甘州区元宝枫人工林的林分结构为例进行了详细分析。在对甘州区基本情况了解之后,通过调查和研究,探讨了林分直径结构、空间结构参数以及土壤理化性质等方面的特征,并通过研究得知了甘州区元宝枫人工林的林分概况、不同密度林分林木生长特征以及林分水平分布格局等,该研究旨在帮助相关人员更好地了解元宝枫人工林的生态现状和可持续管理策略。

桉树人工林林分结构变化对土壤真菌群落和功能结构的影响

大面积、高密度的桉树人工林,其林分构造、养分可利用性、生物多样性以及森林生态系统的整体健康等都与林地土壤真菌的群落构造、改变规律有很大的关系。所以,开展桉树人工林土壤真菌的群落构造与功能多样性的分析,对于阐明桉树跟真菌间的互作、营养循环的调节系统、评估桉树人工林近自然化经营、提高桉树人工林的抗风险性等方面均有关键的实践价值。

岛东林场森林采伐更新后林分结构分析

该研究以岛东林场45小班、47小班、62小班的木麻黄混交林为研究对象,对其林分结构和物种丰富度进行分析,研究结果如下:(1)45小班垂直结构主要分布在8m~12m的林层,水平结构上胸径主要分布在6cm~20cm;47和62小班垂直结构主要分布在8m~14m的林层,水平结构上胸径主要分布在10cm~22cm。(2)45小班林下草本植物共有10科13属13种,牛筋草、假臭草、越南叶下珠为林下草本植物的优势种;47小班和62小班林下草本植物共有10科14属15种,飞蓬、假臭草为优势种。(3)根据分布偏度,3个小班的大叶相思胸径大于峰值的株数占比较大,即大径阶的株数较多。

蒙自市栎类天然林林分结构特征及其发展建议

栎类是我国重要的天然林树种之一,对我国的水土保持和维持生态环境的稳定形成了至关重要的作用。为了实现对栎类天然林的充分保护,进行针对性的调查研究,以了解其林分结构和对林分的影响非常关键。蒙自市的栎类天然林资源丰富,针对蒙自市的栎类天然林林分结构进行了调查,并分析了其对林分的影响,为后续的工作提供参考。

森林抚育对栎类天然次生林林分结构的影响——以甘肃党川林场栎类天然次生林为例

为探索森林抚育对栎类天然次生林林分结构的改善效果,文章以甘肃省小陇山林业保护中心党川林场中的栎类天然次生林为例,阐述了其生态特征,分析了其林分结构现状,包括林分年龄结构、物种多样性、生态功能以及林分空间分布等方面存在的问题,总结了实施定向疏伐、栽培多样性树种、改良土壤及科学规划疏伐区域等森林抚育措施及其效果。

湘西石漠化区湿地松-马褂木人工混交林林分结构及土壤理化性质研究

为探究湘西石漠化区湿地松-马褂木人工混交林林分结构及土壤理化性质,该研究以湘西石漠化地区湿地松-马褂木人工针阔混交林为对象,利用植物群落学分析和野外取样检测的方法,分析林分结构和土壤理化性质,运用Winklemass 1.0计算林分空间结构参数,并用三维离散随机变量分析了优势种的空间分布格局。结果表明:(1)林分内胸径(DBH)≥2 cm的林木株数为897 plants·hm^(-2),隶属于15科16属。主林层为湿地松,平均DBH为32.3 cm,重要值为44.2%;次林层为阔叶树,中幼龄林木居多,其中樟树、马褂木为优势树种,重要值分别为17.1%和13.2%。此外,还存在较多处于劣势生态位的天然更新种。(2)林木的水平分布格局偏向于随机分布(W=0.503);林分整体趋向于中庸偏劣势过渡的态势(U=0.505);种间隔离程度较高(M=0.689),林木混交状况良好。空间结构参数的三维离散随机变量表明,湿地松87.3%为优势和亚优势,马褂木41.7%为亚优势、26.9%为中庸态势,樟树23.5%为中庸态势、56.8%为劣势和绝对劣势。(3)林分土壤pH值趋于中性;与撂荒地相比,林分土壤的容重、持水量、孔隙度、有机碳、全钾、全氮、全磷等因子均明显改善,但整体而言,林分土壤仍然较为贫瘠,局部土壤紧实,保水能力差。综上表明,湿地松、马褂木作为先锋树种生长43年后,林分有向异龄林、强度混交林演替的趋势;林分内中幼龄阔叶树株数占比较大,近熟林出现断层,老龄针叶树占据优势生态区位,需抽针补阔、间针育阔,择伐劣势木,促使林分向阳生性阔叶树为主、中生性和耐阴性阔叶树为次的林分结构演替。该研究结果为湘西石漠化区的植被恢复、人工林结构优化和土壤改良提供了理论依据。

地形条件对毛竹林分结构和植被碳储量的影响

在积极实施森林应对气候变化背景下，森林的固碳特征、储碳能力和环境影响机制颇受关注（Schmid et al．，2006；Thtirig et al．，2010；Werner，2010）。光照、温度、水分等多个自然因子共同影响着森林的碳汇功能，而海拔、坡向、坡位等地形因子又通过温度、降水等气候作用，在一定程度上限制了陆地生态系统植被碳储量和碳密度变化（吕超群等，2004；赵敏等，2004；陈茂铨等，2010）。