用半球面影像技术测定城市林分的冠层结构参数

以样方法为基础，用半球面影像技术估测了广州市帽峰山常绿阔叶林的2种冠层结构参数，即叶面积指数（LAI）和林冠孔隙度．该群落优势现象明显，但立木胸径的分布主要集中于小径级范围．100个样方测定的IAI数值范围是1．10～5．08，平均值为2．88，变异系数（CV）为23．97％；林冠孔隙度数值范围是7．72％-21．86％，平均值为11．70％，CV为22．42％．LAI在整个林分中的分布基本呈均匀状态，从西到东及从南到北各样带间不存在显著的差异；而从南到北各样带的林冠孔隙度存在极显著的差异（P=0．0003）．作为一种近距离的遥感测量方法，半球面影像技术是一种快捷、准确、操作容易且有极高的性价比的森林冠层分析方法，将在林业科学研究特别是森林毕杰蛤测和评价中开辟更广阔的应用前景．

半球面影像技术估测三种园林树种的绿量

利用半球面影像技术获取高山榕、小叶榕、蒲桃3种园林树种的LAI值,结合各个体树冠投影面积(S)和冠高(H),计算并比较3个绿量测算指标(LAI、LAI×S和LAI×S×H)。结果表明:LAI是绿量基本的测度单位,而LAI×S能够较合理地反映3种园林树种种间或种内的绿量差异,可以作为一个绿量的评估指标,以此估计3种园林树种的绿量为小叶榕>高山榕>蒲桃。LAI×S×H由于参数较多,容易造成误差,且其数据过于密集,不适宜用于绿量分析。随着半球面影像技术等无损性光学测量技术的发展,最终应用LAI估算绿色植物的绿量会是最可靠的方法。

林窗几何特征的测定方法

林窗面积、形状及边界木高是决定林窗环境异质性的3个林窗几何特征,影响林窗内植物更新。林窗几何特征的快速测量方法是林窗研究的基础,测量方法可分为2类:基于地面实际测量的地面法和基于林窗林冠照片的相片法。地面法费时费力,受人为因素影响大,可测量林冠林窗和扩展林窗的面积,但不能测量林窗形状和边界木高。相片法具有简单、客观、可重复的优点,但仅适用于林冠林窗。相片法共有5种:"平面相片法"、"航片法"、"半球面影像法"、"双半球面影像法"和"改进的半球面影像法"。前3种测量方法只能测量林冠林窗面积;"改进的半球面影像法"可测量林冠林窗面积和形状,且精度高于前3种相片法,但所需参数最多;"双半球面影像法"可测量林窗面积、形状及边界木高这3个林窗几何特征,且精度较高,但拍摄要求较高。

林窗内光照强度的测量方法

林窗内光强存在复杂的时空变化,对植物更新和生长有着重要影响,因此,林窗光照强度的快速测量方法是生态学家十分关注的问题。目前,测量林窗光强的方法可分为3类:(1)直接测量法采用光量子探头等仪器直接测量光强,但测量林窗光强异质性时十分费时费力。(2)模型估测法通过几何计算可快速估测林窗任意位置光强,但模型估测法将林窗简化为圆柱体或椭圆柱体,并忽略了许多林窗光强的影响因素,这极大影响了它的测量精度。(3)相片法采用半球面影像等相片间接计算相片拍摄点的光强,但测量林窗光强异质性时需要在林窗内拍摄大量相片;相片法具有较高精度,可区分直射光和散射光,其中,基于半球面影像的林窗光指数(gap light index)精度最高,使用广泛;基于几何计算的林窗光指数不仅具有较高精度,且可以快速测量林窗任意位置光强,该方法适用于林窗光强水平分布格局、垂直结构以及光组成成分(直射光和散射光)特征研究。

车八岭山地常绿阔叶林冰灾后土壤节肢动物群落的多样性

2008年初车八岭山地常绿阔叶林受到中国南方80年一遇的冰灾的重创。为了揭示灾后林冠开度的梯度对土壤节肢动物多样性与分布的影响,在受冰灾影响的车八岭山地常绿阔叶林设置2ha固定样地,按照冠层受损程度选取17个20m×20m的样方,用半球面影像技术获取林冠开度,并分凋落物层、0–10cm和10–20cm的矿质土层采集凋落物及土壤样品,分析土壤节肢动物多样性。利用双向聚类分析(two-waycluster analysis)对凋落物层的土壤节肢动物和样地进行聚类,以典范对应分析(canonical correspondence analysis)研究冠层开度、土壤有机质、电导率以及自然含水量与0–10cm表土层土壤节肢动物的关系。结果表明土壤节肢动物的多度、丰富度和多样性随土壤层的加深而下降,具有明显的表聚性;林冠开度与凋落物层的土壤节肢动物类群数量呈负相关;甲螨亚目、中气门亚目和前气门亚目动物对光照的适应范围广;膜翅目、鞘翅目幼虫、综合纲和伪蝎目动物具有明显的避光性;土壤节肢动物类群的分布与林冠开度、土壤自然含水量、电导率和有机质关系密切。因此可以推论,冰灾对车八岭山地常绿阔叶林冠层的破坏及土壤因子的变化会进一步影响土壤节肢动物群落的组成和分布。本项研究还表明,土壤节肢动物群落能有效地表征它们所栖息的生态系统的特点,可用于监测冰灾后森林恢复和演替动态。而双向聚类分析和典范对应分析对于揭示土壤节肢动物的空间异质性及其与环境因子的相互关系具有理想的效果。

三种人工林分的冠层结构参数与林下光照条件

以样方法为基础,用半球面影像技术测定了桉树林、湿地松林和混交林(木荷+青冈+银木荷)3种人工林分的冠层结构(叶面积指数LAI和林冠孔隙度CO)和林下光照条件(林下直射光TransDir和林下散射光TransDif),并分析了冠层结构与林下光照条件之间的关系。测定结果表明,桉树林、湿地松林和混交林的LAI平均值分别是1.9、2.7和2.6,变异系数为11.3%,14.4%和19.3%;CO的平均值分别为18.1%,10.4%和11.0%,变异系数为13.9%,17.7%和26.2%;TransDir的平均值分别为6.5,4.0和3.9 mol.m-2.d-1,变异系数为22.1%,22.9%和30.8%。TransDif的平均值分别为5.5、3.2和3.3 mol.m-2.d-1,变异系数为15.2%,14.8%和19.2%,以混交林林下光照的空间异质性最明显。相关分析表明,在3种林分中,TransDif均与LAI或CO显著相关,而TransDir仅在混交林中与LAI或CO显著相关。混交林冠层结构具有较高的空间异质性,并直接影响林下光照条件。

城市绿地园林树种叶面积指数测定方法研究——以小叶榕为例

分别采用半球面影像技术和LAI-2000冠层分析仪对华南地区最常用园林树种小叶榕(Ficus microcarpa)的叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)进行测定、比较和分析。研究表明,2种测量仪器所测LAI值存在极显著正相关(P<0.001);用半球面影像技术测量的LAI值与冠幅、胸径和树高之间也存在极显著一元线性关系,构建回归模型分别为:LAI=0.0444Cw+1.6526,LAI=0.0088D+1.8327,LAI=0.0543H+1.6404;通过模型可估测小叶榕单株的叶面积指数,达到95%的置信区间的估测值范围。

银瓶山自然保护区阔叶林冠层结构与辐射消减效应

为定量研究阔叶林群落的辐射消减效应,以银瓶山自然保护区常绿阔叶林为研究对象,设置2hm2固定样地开展群落调查,并采用半球面影像技术获取冠层结构和林下光照指标,分析冠层结构对太阳辐射的消减作用。研究表明:样地林下光照(直射光、散射光和总光照)与林冠结构(叶面积指数、林冠开度)相关性极显著;林下直射光对林下总光照的贡献大于散射光,林冠结构与散射光的相关关系较直射光强;林冠结构与林木胸径有显著的相关性,而与林分密度的相关关系不显著;林冠对总光照的消减作用极显著,月际变化呈单峰分布,6月份消减量最大。

城市公园木本植物群落的叶面积指数与辐射消减效应

木本植物群落具有遮阴和辐射消减的功能,可以缓解城市夏季的热岛效应。为定量研究城市公园木本植物群落的辐射消减效应,选择江门市城区公园24个木本植物景观单元,采用半球面影像技术获取林冠影像,分析模拟城市公园植被冠层结构和林下光照条件。结果表明：1）江门城区公园木本植物景观单元的叶面积指数（ILAI）处于0.88-2.22之间,低于自然环境植被IN,LAI水平;2）冠层对光照的辐射消减率随ILAI的增加而增大,ILAI与直射光消减率和散射光消减率均呈极显著正相关;3）城区公园树木景观单元林冠下直射光的变异程度强于林下散射光,林冠对直射光的影响大于散射光;4）城市公园林冠对直射光和散射光的消减作用极显著,月际变化呈单峰分布,以6-8月消减量最大。

中山长江库区自然保护区植物群落叶面积指数与绿量——基于摄影测量法的评价

以中山市长江库区水源林市级自然保护区的针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林、沟谷季雨林这4种典型森林类型为研究对象,运用半球面影像技术获取植物群落的叶面积指数,并以此估测该植物群落的绿量。研究结果显示,不同林型以及同一林型的不同调查样地的林分密度、平均胸径、平均树高和叶面积指数均存在差异,其中沟谷季雨林植物群落叶面积指数为所调查的4种林型中最大,而针叶林则最小。坡度和坡位对植物群落叶面积指数的影响均不显著(P>0.05),坡向对植物群落叶面积指数存在显著影响(P<0.05),其中处于阴坡的植物群落叶面积指数最大。此研究为以摄影测量法获取植物群落叶面积指数并作为绿量的替代指标估测该地区植物群落的绿量提供参考依据。

亚热带常绿阔叶林枯立木与冠层结构的关系

冠层结构影响着林下光环境的变化进而影响林木的生长。以亚热带常绿阔叶林10 hm2固定样地内枯立木为研究对象,运用样方调查法和半球面影像技术,量化枯立木多度、胸径、分布与冠层结构的关系。结果表明,样地内枯立木以小树为主,胸径和树高均偏小;枯立木多度随林冠开度、林下总光照、林下散射光和林下直射光的增加而减小;而枯立木胸径随林冠开度、林下总光照和林下直射光的增加而增大;林下光照在枯立木的形成中发挥重要的作用。枯立木集中分布在林下光照较弱且林冠开度较小的区域,枯立木的多度和胸径受林下直射光影响较大,而枯立木的分布则主要受到了林下散射光和总光照的影响。

东莞市人居生态林透光率及遮荫效应

城市绿地尤其是其中的木本植物群落在调节气温、优化居民的生活环境方面发挥着关键作用。以东莞城市绿地4种人居生态林为研究对象,采用半球面影像技术获取数据,分析和评价林木的透光率及遮荫效应。结果表明:在调查的4种人居生态林中,共有乔木19科33属37种,以人民公园的物种最丰富,遮荫效果最好;除林下直射光外,林冠开度、林下散射光和总辐射透光率在4种人居生态林间存在显著差异(P<0.01),且林下直射光和散射光透光率与林冠开度均呈显著线性相关关系(P<0.01),说明良好的冠层结构能减少透光率,增强辐射消减效应。4个地点的人居生态林冠层均有较良好遮荫效果。

华北落叶松林下光环境对白扦幼树生长的影响

【目的】林下光环境异质性是造成林下幼树生长差异的重要原因,研究幼树在不同光环境下的生长差异,可为林下人工更新提供指导。【方法】以华北落叶松林下人工更新的10年生白扦幼树为研究对象,调查幼树的地径、树高,并利用半球面影像技术获取光照指标,在分析幼树生长势及相应林下光环境特征的基础上,通过双因素方差分析及线性回归研究不同光照指数类型对幼树生长的影响。【结果】白扦幼树的地径、树高均服从正态分布(P<0.05),中小径阶的幼树较多,占70%以上,主要受较差的林下光环境影响。不同类型的林下光照指数[散射光指数(ISF,IISF)、直射光指数(DSF,IDSF)、总光照指数(GSF,IGSF)]对幼树生长的影响差异不显著(P>0.05),但林下散射光对幼树生长的影响比直射光与总光照略强;林下光照指数大小对幼树的地径与树高生长均有显著影响(P<0.05),且对幼树地径的影响较强。当IISF<0.4、IDSF<0.5、IGSF<0.5时,各组幼树地径、树高差异不显著(P>0.05);当各光照指数高于相应的临界值时,各组幼树生长之间差异显著(P<0.05),且光照指数与幼树生长之间呈显著的正相关。【结论】林下光照指数类型对白扦幼树的生长影响不显著,光照指数大小对幼树生长的影响存在临界值,超过临界值时,幼树生长与光照指数大小呈显著线性关系。在华北落叶松林下进行白扦人工更新时,应选择或使其光照指数大于0.5的地点。