不同林龄华北落叶松优势木生长与空间结构的关联性

【目的】优势木的生长与其周围的相邻木密切相关,探究不同林龄林分中相邻木构成的空间结构特征对目标林木生长的影响,可以为调整空间结构进而激发林分生长潜力提供理论依据。【方法】选择27 a、37 a和46 a 3种不同林龄的华北落叶松人工林,分别设置面积为90 m×60 m、120 m×120 m和120 m×120 m的大样地,以优势木和其最近4株邻近木构建空间结构单元,计算每株优势木的角尺度、大小比数、混交度和密集度等指标,分析不同林龄中优势木在不同空间结构间的生长差异。【结果】优势木胸径和树高年均增长量均有显著的林龄差异,年均增长量随林龄增大而降低。在27 a林分的结构单元中,处于随机分布、优势、零度混交和密集状态的优势木占比最高,优势木平均胸径分别在角尺度为0.50、大小比数为0、混交度为0.75和密集度为1时最大,优势木平均树高分别在角尺度为0、大小比数为0、混交度为0.75和密集度为0.75时最大。在37 a的结构单元中,处于随机分布、优势、零度混交和非常密集状态的优势木占比最高,优势木平均胸径分别在角尺度为0.50、大小比数为0、混交度为0.5和密集度为0时最大,优势木平均树高分别在角尺度为0、大小比数为0、混交度为0.25和密集度为1时最大。在46 a的结构单元中,处于随机分布、优势、零度混交和稀疏状态的优势木占比最高,优势木平均胸径分别在角尺度为0.50、大小比数为0和密集度为0时最大,优势木平均树高分别在角尺度为0、大小比数为0和密集度为0时最大。【结论】水平分布格局、树种多样性、自身个体大小和树冠竞争影响优势木生长特征。在演替过程中,优势木朝着减小聚集程度和竞争压力的方向上发展,适当提升优势木的混交程度和保证优势木个体的生长优势利于其胸径和树高生长。在质量选择阶段,宜进一步选择生长好的优势木作为目标树,适当抚育采伐,优化结构单元,以人工促进天然更新等手段提升林分稳定性。在近自然阶段,应及时清理枯立木,通过人工促进天然更新和清除干扰木,继续优化空间结构。

林分空间结构参数角尺度的标准角选择

角尺度是一个刻画森林空间结构的新参数,通过描述相邻木围绕参照树的均匀性来进行林木分布格局的判定。角尺度对复杂森林的空间结构有很强的解析能力。标准角是衡量参照树周围4株最近相邻木分布均匀性的标准,是影响角尺度使用精度的关键因子。理论推导出的标准角应为72°,这个标准角能使随机分布林分的角尺度均值最接近0 5,从而与角尺度定义中林木随机分布时角尺度取值为0 5相一致,这个观察被进一步模拟的100个随机分布的林分所证实。

基于相邻木关系的林分空间结构参数应用研究

森林经营是林业发展的永恒主题,其原理就是道法自然,即遵从自然规律进行既定目标的森林结构调整。森林结构可以帮助我们了解森林的发展历史、现状和生态系统将来的发展方向,已经成为分析和管理森林生态系统的关键因子。森林结构主要通过空间多样性、物种多样性和大小多样性来表征,在很大程度上由相邻木的空间关系所决定。基于相邻木关系的林分空间结构参数角尺度、混交度和大小比数等在国内外关于林分空间结构分析、林木竞争与优势度计算、物种多样性测度以及结构恢复重建与优化调整等研究中被广泛使用,并取得了良好的效果。挖掘空间结构参数新的应用领域以及对结构参数理论体系的进一步完善将是基于相邻木关系的林分空间结构研究亟待解决的首要问题,如何把空间结构的3个方面作为统一整体来分析林分空间结构的特征与变化是目前研究的一个重要方向。未来的研究还将聚焦于变量的三维或二元分布,即变量的"体"、"面"研究,因其可视性将成为现在和未来林学研究的又一重要方向。

极小种群广西青梅群落物种及空间结构特征

以广西老虎跳自然保护区全面调查数据为基础。利用混交度、角尺度和大小比数等结构参数,分析广西青梅的群落空间结构特征。结果表明:广西青梅的群落木本植物共有45种,隶属于27科38属432株;香楠林木数量最多,广西青梅次之。树高≥20 m的上层乔木,以广西青梅、橄榄占优势;胸径≥30 cm以上的乔木以广西青梅、橄榄、薄片青冈为优势。群落林分混交度均值为0.88,林分处于强度混交水平;香楠以零度混交和弱度混交为主,其余的树种均以强度混交和极强度混交为主。林分中大部分林木介于随机分布和不均匀分布之间,均匀分布极少,角尺度均值为0.69,空间分布格局为轻度团状分布。群落林分不同径级的林木在空间结构单元内分布频率相差不大,林木分化程度较高,林分大小比数均值为0.36,其中林木数量较多的橄榄、麻楝和饭甑青冈在各自种群结构单元中为优势木,其它树种优势度不明显。

优化林分空间结构的森林经营方法探讨

基于空间结构分析的经营方案的优化设计是目前国际上森林经营研究的一个重要方向。本研究提出了利用已知的空间结构参数来指导森林经营的新方法,指出对现有林分的经营应尽量以原始林的空间结构为经营方向,调整林分的水平分布格局、树种混交和相对大小等空间关系,促进森林的进展演替。

基于空间结构优化的马尾松阔叶树混交林模拟采伐

利用空间结构参数选择采伐木,确定采伐木选择的基本原则,制定以角尺度作为主要调整目标的林分空间结构优化方案。初步选择采伐结构单元,并在此基础上通过综合分析确定出应该采伐的林木,并对采伐后的林分空间结构进行分析。结果表明:基于林分空间结构格局的采伐使得林分整体质量得到提高,优化了林分的空间结构,适用于生态公益林的经营。

北京山区油松天然林的空间结构分析

在北京市松山自然保护区设立面积为0.8 hm2的样地,对胸径大于5 cm以上的林木进行每木定位调查,利用角尺度、大小比数和混交度3个林分空间结构参数,分析了油松天然林的空间结构特征。结果表明:①油松天然林物种多样性丰富,乔木层共出现17个种群,油松种群优势度明显,为该群落乔木层的优势种,也是建群种;②用林分平均混交度和混交度分布分析了树种空间配置情况,油松林主要以零度混交和弱度混交为主,林分混交程度较低;③林木大小比数分析表明,油松种群在空间结构单元中,林木大小比数的分布较均匀,伴生树种分化程度差异较大,核桃楸种群、辽东栎种群和大果榆种群的优势木、亚优势木较多;④用平均角尺度和角尺度分布分析了林木水平分布格局,表明该林分整体上的林木水平分布格局为随机分布。

滇中地区滇油杉混交林空间结构分析

利用聚集指数、树种多样性混交度、大小比数等3个林分空间结构参数对滇中地区滇油杉混交林空间结构进行分析,结果表明:林木空间分布格局表现出以最近邻木3株及以上为均匀分布;林分树种多样性混交度为0.232 2,混交程度较低,以弱度混交为主,阔叶树种混交程度高于针叶树,滇油杉零度混交明显;林木大小比数平均为0.52,变动小较为稳定,竞争处于中庸状态,滇油杉大小比数分布较均匀,其他组成树种分化程度差异较大,华山松和旱冬瓜处于竞争优势。

滇中磨盘山华山松次生林空间结构特征

以滇中地区磨盘山华山松次生林为研究对象,在3种林龄(15、30、40 a)华山松林分中分别设置1 hm 2的样地,利用混交度、角尺度和大小比数等空间结构参数研究其林分结构特征,并对林分胸径曲线进行拟合。结果表明:不同林龄华山松次生林的径级分布特征不同,其中15 a华山松林为“单峰型”的径级分布,而30、40 a华山松林乔木层则呈“双峰型”径级分布;采用常见指数对胸径分布进行拟合,其结果具有显著相关性;华山松次生林空间结构参数一元、二元分布在一定程度上能刻画出森林演替过程,结构参数二元分布能够指示群落演替的过程。研究结果有助于提高本区域华山松空间结构使用效率,维持森林的健康、稳定,持续发挥森林的各项功能和效益。

湘西喀斯特地区42年生湿地松-樟树人工混交林空间结构研究

【目的】研究湘西石漠化地区湿地松-樟树人工混交林林分的物种组成和空间结构,为石漠化地区植被恢复与森林结构性优化提供理论支撑。【方法】在武陵山石漠化综合治理国家长期科研基地,针对湿地松-樟树人工混交林,采用植物群落学方法对林分整体的树种组成、径阶分布、林下更新、空间结构进行调查和分析。【结果】1)群落中乔木共有14种,隶属于12科14属,湿地松、樟树是主要树种,相对显著度分别为72.78%、22.06%;重要值分别为43.47%、34.61%。林分中湿地松相对多度占比27.79%,其大径阶林木占林分总株数的24.9%,湿地松自然更新能力弱,但长势良好,是构成异龄林分中冠层树种的最主要林分;樟树相对多度占比50.13%,它中小径阶林木占林分总株数的45.88%,樟树的自然更新能力强,是构成异龄林分中绝大部分中幼龄林木组成结构。2)林下植物共有40种,隶属于30科40属;林下幼树更新株数与岩石裸露率呈显著负相关,与灌草覆盖度呈负相关。3)林分的林木个体分布类型偏向于随机分布,各个树种处于中度混交与强度混交之间,林分整体处于中庸和亚优势状态,其中湿地松在林分中占绝对优势。4)空间结构指数(FSSI)和空间结构距离(FSSD)的值分别为67.38、61.04,此林分的空间结构较为良好。【结论】湿地松-樟树人工混交林经过42年的自然更新,林分整体向强度混交、异龄林和稳定群落演变发展,但是还未达到自然顶极群落水平,仍需要适当的人工经营管理。

山西灵空山典型天然林空间结构特征及其对生产力的影响

通过探究辽东栎林、油松林空间结构特征,揭示林分生产力变化的影响因素,为天然林保护和管理提供科学依据。以山西灵空山典型辽东栎林、油松林为例,选取角尺度(W)、混交度(M)、大小比数(U)、密集度(C)和林层指数(S)5个指标表征林分空间结构特征,通过年轮条估算林分生产力,采用冗余分析探讨天然林空间结构对林分生产力的影响。结果表明,2种天然林具有相似的空间结构特征,呈现出聚集分布的水平格局,整体林分呈弱中度混交状态。其中,辽东栎林处轻微劣势状态,油松林则呈中庸状态(U_(1)=0.502,U_(2)=0.471)。2种天然林密集度均持较高水平,辽东栎林略优于油松林(C_(1)=0.955,C_(2)=0.994)。2种天然林垂直结构均较为简单,油松林垂直结构略优于辽东栎林(S_(1)=0.408,S_(2)=0.419)。辽东栎林生产力(V_(1)=3.828 t·hm^(-2)·a^(-1))显著大于油松林(V_(2)=2.909 t·hm^(-2)·a^(-1))(P<0.05)。冗余分析表明,辽东栎林林分生产力与U呈极显著正相关(P<0.01),与W、C、M、S呈负相关,空间结构指标中U是其变化的主要驱动因子(解释度达50.7%);油松林林分生产力与U、C和M呈正相关,与S呈负相关,与W呈显著负相关(P<0.05),空间结构指标中W是其变化的主要驱动因子(解释度达57.1%)。林分空间结构能有效解释天然林生产力变化(75%以上),可依据空间结构参数对林分进行优化管理,从而更好地发挥天然林的生态价值。

基于VBA的杉阔混交人工林林分择伐空间结构分析

基于VBA建立的林分空间结构分析系统,主要包括林分空间参数自动化计算及林分择伐优化两部分。利用Excel VBA对混交度、大小比数和角尺度3个空间结构参数的数学模型进行编码,实现林分空间结构自动分析计算,采用第4邻体距离判定法校正边缘效应,提高空间参数计算的准确性;在Excel VBA编辑器中通过编写宏语言设置择伐参数进行模拟采伐,对比分析林分择伐前后空间结构,在择伐强度满足要求的前提下,对林分空间结构进行多次调整优化。以杉阔混交人工林为例,林分空间结构分析系统在分析现实林分空间结构的基础上,合理确定采伐木,使调整后的杉阔混交人工林分空间结构趋向合理。结果表明:基于Excel VBA建立的林分择伐空间结构分析系统,其计算过程简化,结果可靠,能为林分近自然经营提供科学依据。

利用Voronoi图评价油松人工林空间结构

为量化分析北京市八达岭油松Pinus tabulaeformis人工林森林空间布局特征,优化其生态系统结构,利用Delaunay三角网、 Voronoi图的地埋信息系统(GIS)方法确立各中心木的邻近木株数,并以此为基础划分森林空间结构单元,计算各单元的聚集指数、混交度、大小比数和开敞度,实现森林空间结构信息化调查和研究。结果表明:由Voronoi图创建空间结构单元的方法,是一种区别于传统固定邻近木株数为4的合理的方法;研究区中邻近木株数范围为3~11株,在9种边长个数不同的空间结构单元中,最常见的邻近木株数为6;经统计分析可得,研究区的空间结构参数均不符合正态分布;聚集指数为1,表明整体为一般聚集状态;全林分平均开敞度为0.52,林木生存空间充足;树种的平均大小比数为0.53,整体呈中庸态势,竞争程度一般,但林分间处于优势的油松个体占比较大,竞争能力较强。由于研究区所在林分并非人工纯林,树种混交度水平参差不齐,油松的平均混交度最弱为0.25,其余树种混交程度较强。总体上树种间隔离度较差,全林稳定性较弱。

贵州马尾松林的空间结构特征

为了给贵州马尾松林分结构的调整、优化和稳定提供参考,以贵州马尾松林为研究对象,对其混交度、大小比数和角尺度3个指标进行空间结构特征分析。结果表明:选取样地林木分布格局属于随机分布的占18%,属于轻度聚集分布的占81.6%;林分中马尾松的大小分布比较均匀,在结构单元中整体处于中庸状态;50.5%的马尾松林处于零度混交和弱度混交状态,49.5%的林分混交特征表现为中度混交和强度混交;大部分林分的Shannon-Wiener指数和Simpson指数普遍偏低,多样性指数较高的样地为27.2%,生态优势度较优的样地占18.4%。针对马尾松林分空间结构现状,提出了以提高生态效益为目标的相应改造建议。

石漠化封山育林区不同坡向群落空间结构与环境因子的关系

【目的】为了阐明不同坡向植物群落的空间结构,探究环境因子对其的影响。【方法】在区内阳坡与阴坡的代表性地段的植物群落为研究对象,利用角尺度、大小比数以及混交度等空间结构参数分析群落空间结构特征,然后将群落空间结构参数与样地环境因子进行冗余分析。【结果】阳坡与阴坡各层平均胸径、高度与冠幅之间灌木层差异最为显著(P<0.05);各层物种多样性和丰富度:阴坡>阳坡,且差异显著(P<0.05);林分聚集程度:阴坡>阳坡;阴坡径级结构呈倒J型,而阳坡径级结构呈偏正态分布;树种混交程度阴坡<阳坡。结合环境因子运用RDA对其结果进行分析,说明林木空间分布状态与太阳辐射呈负相关,大小比数与全氮呈负相关。【结论】阴坡光照受限导致种内聚集,种间竞争激烈,群落稳定性差,而阳坡土壤干燥致使氮元素循环受限,影响植物生长。因此,土壤含水率、氮元素含量和光照是石漠化封山育林区植被生长和发育的限制性因素。

冀北山区不同林龄落叶松人工林林分结构及更新

林分结构在很大程度上决定了林分稳定性和更新苗的存活与分布,因此,研究林分结构与更新格局至关重要。本文运用角尺度、大小比数、趋势面分析对不同林龄落叶松人工林结构及更新苗分布格局进行了统计分析。结果表明:27 a生落叶松林为随机分布,32 a和39 a生落叶松林均呈均匀分布;更新苗在不同林龄落叶松林下均呈聚集分布,且与林龄呈负相关关系。不同林龄林分结构随着林龄的增加林木分化呈递减的趋势,随着林龄增加林木在空间结构上的分化趋于稳定;不同林龄更新苗在空间结构上呈现出随着林龄的增加更新苗分化不明显;草本植物对更新苗的数量和分布影响最大,在人工林经营过程中应结合抚育间伐并对林下灌草及枯落物进行及时清理,促进更新苗生长发育。

资本积累的空间溢出效应研究

针对资本积累的空间溢出特质,构建了横截面数据半参数空间结构向量自回归模型(cross-data semi-parameter spatial structure vector autoregression,CSSSVAR),估计了人力、物资和R&D资本与其空间滞后的数量关系.在此基础之上,模拟了上海地区的R&D、物资和人力资本对周边地区的溢出效应.结果表明R&D、物资和人力资本的空间块状分布明显.东部和部分中部地区是资本积累的"热点"区域,而西部地区则为"冷点"区域;上海地区R&D资本积累的"中心效应"和"极化效应"显著,处于资本积累的"区位锁定"阶段;人力资本积累的"涓滴效应"突出,处于资本积累的扩散阶段;物资资本积累的空间溢出具有断裂性和跳跃性.

森林观察研究中的林分空间优势度分析方法

分析森林结构可以帮助我们了解森林的发展历史、现状和生态系统将来的发展方向。森林结构在很大程度上是由相邻木之间的空间关系决定的,许多描述森林结构的指标或多或少都与相邻木的关系有关。提出以林分空间结构单元为基础构筑的林分空间结构参数体系应包括描述林木个体在水平地面上分布格局的角尺度,体现树种空间隔离程度的树种混交度,反映林木个体竞争状态的大小比数,以及体现林木密集程度的密集度。这些结构参数已在森林群落结构分析中得到了非常广泛的应用。同时着重论述了林分结构参数大小比数在森林观察研究中的重要性,指出大小比数不仅可以表达天然混交林中树种优势度■、框定林木竞争微环境■,还可以筑构林分优势度■和构造林分空间结构优化目标函数■。最后还对林分空间结构参数的二元分布和二阶特征研究进行了展望。

基于综合采伐指数的帽儿山阔叶混交林结构优化模拟

数据来源于帽儿山4块阔叶混交林固定样地(面积30 m×30 m),以混交度、大小比、角尺度等8个指标作为林分空间结构参数,构建综合采伐指数Fi。对以下不同采伐强度0(对照)、10%、20%、30%的林分进行模拟采伐,对比筛选出各样地最适宜的采伐强度。研究结果表明:(1)林木综合采伐指数的构建综合考虑了各林分空间结构指标,在抚育采伐中,可以科学合理的确定采伐木;(2)阔叶混交林林木各空间结构指标对综合采伐指数影响的程度由大到小为:林木竞争指数、角尺度、开敞度、大小比数、健康指数、目的树种特性、混交度、空间密度指数;(3)通过对比分析不同采伐强度下林分非空间和空间结构的变化情况,发现株数采伐强度在20%~30%时,有效的改善了林分结构,提升了林木生长发育空间。

北京松山自然保护区蒙古栎林的空间结构特征

以松山自然保护区面积为0.6hm2样地的调查数据为基础,利用角尺度、大小比数和混交度3个林分空间结构参数,分析了蒙古栎天然林的空间结构特征.结果表明:蒙古栎林乔木层共有10个种群,蒙古栎种群密度和断面积占有明显优势,是乔木层的优势种和建群种;蒙古栎林平均混交度为0.299,林分混交程度低,优势种以零度混交和弱度混交为主,伴生种的混交状况普遍较好;蒙古栎和油松种群在空间结构单元中以优势木、亚优势木和中庸木为主,分别占种群总株数的68%和58%,其他种群的树种优势度不明显,多为被压木;该林分的空间分布格局为聚集分布,但林木聚集程度和聚集规模较低.