天目山近自然毛竹林空间结构与胸径的关系

以浙江省天目山国家级自然保护区内的近自然毛竹林为研究对象,设置1块100m×100m的固定标准地,采用相邻网格调查法划分为100个调查单元,通过全站仪精确定位毛竹基部的三维坐标(X,Y,Z),利用角尺度、大小比数和年龄隔离度3个林分空间结构指数,并按毛竹胸径大小划分为Ⅰ(DBH7cm)、Ⅱ(7cm≤DBH13cm)、Ⅲ(DBH≥13cm)3个径级,分析近自然毛竹林空间结构与胸径的关系。结果表明:毛竹林直径结构呈右偏近似正态分布,与乔木同龄林直径结构较接近;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ径级毛竹以及全林分的空间分布格局分别为聚集、随机、随机和随机,毛竹林角尺度随径阶的增加有减小的趋势,且服从幂函数关系,决定系数R2=0.7793,各径阶角尺度无显著性差异(P0.05);毛竹林整体处于中庸状态,胸径大小分化不明显,各径级毛竹优势度排序为ⅢⅡⅠ,毛竹林大小比数随径阶的增加而减小,与胸径呈线性关系,决定系数R2=0.9233,各径阶大小比数差异极显著(P0.01);毛竹林的平均年龄隔离度为0.8178,属强度至极强度异龄,各径级毛竹年龄隔离程度大小排序为ⅢⅡⅠ,毛竹林年龄隔离度随径阶的增大呈现逐渐递增的趋势,且服从幂函数关系,决定系数R2=0.6774,各径阶年龄隔离度差异极显著(P0.01)。     

基于Hegyi改进模型的毛竹林空间结构和竞争分析

以浙江省天目山国家级自然保护区内少受干扰的毛竹林为研究对象,设置100m×100m的固定标准地,进行连续5a的每竹调查,用全站仪精确测定每竹坐标(X,Y,Z)。提出新的竞争指数——竞争势(CP)。利用CP对2009—2013年毛竹林分竞争动态进行定量分析,并分别研究各年份毛竹林竞争强度与对象竹胸径、年龄之间的动态关系。结果表明:毛竹大小年现象明显,毛竹大年(2010、2012)的林分竞争强度明显大于小年(2009、2011、2013),且大小年之间竞争强度存在显著性差异(P0.01),毛竹大年之间林分竞争强度无显著性差异(P0.05),毛竹小年(2011、2013)之间林分竞争强度无显著性差异(P0.05),2009年毛竹林受雪灾和新竹株数影响,与其它年份林分竞争强度存在显著性差异(P0.01);毛竹林竞争强度随对象竹径阶的增大而减小,且服从幂函数关系;毛竹林竞争强度随对象竹龄级的增大而增大,且服从线性函数关系。CP在Hegyi模型的基础上,增加考虑毛竹生理特性,使对毛竹竞争关系的分析有了进一步拓展,从而更加全面有效地描述毛竹林分的竞争关系,应用CP分析毛竹林竞争动态规律,可为毛竹林经营提供参考依据。     

天然毛竹林竞争空间关系分析

以浙江天目山天然毛竹(Phyllostachys edulis)林为研究对象, 在毛竹林样地测量和调查的基础上, 利用地理信息系统和空间分析方法, 从天然毛竹林生存竞争的微观视角, 研究毛竹林生存竞争的空间自相关分布特征、竞争强度与毛竹密度和年龄的关系、竞争强度各向异性及与其所在样地坡向间的关系。研究结果发现: 毛竹林竞争呈现出空间自相关的特征, 竞争强度呈现出高与高、低与低集聚生长的特点; 天然毛竹林的空间分布密度与竞争强度呈现出正相关的趋势, 高强度竞争区域的毛竹密度显著大于低强度竞争区域的密度; 年龄在不同竞争强度区域的分布具有差异, 分布在低强度竞争区域上的毛竹年龄显著低于中、高强度竞争区域的年龄; 生长在中、高强度竞争区域上的毛竹年龄之间没有显著差异; 天然毛竹林竞争强度呈现出各向异性的特点且与其所在坡向相互垂直, 垂直于坡向方向上的竞争强度高于平行于坡向方向的竞争强度。通过研究表明, 空间分析方法能够有效地应用于研究天然毛竹林的生长规律, 为毛竹的合理经营与采伐提供指导意义。     

人工杉木林林分空间结构参数分析及相关性研究

基于南平松溪林场九个人工杉木林标准地的实测数据, 对人工杉木林林分空间结构参数进行了评价和相关性分析, 为制定杉木林和其他纯林林分空间结构优化和调整措施奠定基础。采用n=4确定林木的空间结构单元, 用大小比数、角尺度和竞争指数等3个林分空间结构参数分析杉木林的林分空间结构特征。结果表明, 9个标准地的杉木林大小比数都接近中庸状态, 林木个体差异不大, 林木分化不严重; 角尺度处于均匀和随机分布状态之间, 与水平分布理想模式存在一定差距; 竞争指数较为稳定, 没有因为年龄的不同而出现大幅度的变动。大小比数U和竞争指数H间为中度相关, 大小比数U和角尺度W, 以及角尺度W和竞争指数H间几乎不相关。研究结果有助于杉木人工林的可持续经营。     

不同年龄毛竹林养分分布及生物循环特征

毛竹林是我国重要的森林资源类型,由于片面追求经济效益,许多竹阔混交林被改造为纯林,造成其土壤质量和立地生产力不同程度退化。因此研究毛竹林生产力和营养元素循环特征,对保持毛竹林持续生产力具有重要意义。以湖南桃江县桃花江林场毛竹林作为研究对象,将同一年龄毛竹的株数占据60%以上林地的标准划分各年龄段毛竹林,并研究不同年龄(1年,3年和5年)毛竹林生态系统营养元素含量、积累和分布格局以及生物循环特征。结果表明:竹林层营养元素平均含量均以N和K含量最高,Ca和P较低,各营养元素在毛竹不同器官的含量存在差异且随竹龄变化而变化;因毛竹林年龄不同,死地被物各层次的营养元素含量不同,并且同一年龄毛竹林亦随层次不同而异;土壤层N、P、K元素随着土层深度的增加而递减,Ca则随土层深度增加而增加。竹林层营养元素总积累量为338.31—1104.72 kg/hm~2,死地被物层为37.69—46.94 kg/hm~2,土壤层为56952.67—63783.22 kg/hm~2。不同年龄毛竹林生态系统营养元素年吸收量为237.41—338.3 kg/hm~2,归还量为20.84—86.47 kg/hm~2,存留量为216.57—267.05 kg/hm~2,利用系数为0.27—1.00,循环系数为0.09—0.25,周转时间在6.17—40.33年之间。     

西南亚热带典型天然常绿阔叶林的空间结构特征

以西南亚热带分布较广泛的两种典型的天然常绿阔叶林——四川大头茶林和栲树林为研究对象,根据树种组成,采用混交度、大小比数和角尺度3个空间结构参数,对比分析2种林分的空间结构特征。结果显示:(1)四川大头茶林和栲树林群落的乔木层分别有8和9个树种,2种林分内的优势种的密度及每公顷断面积优势明显。(2)2种林分的树种混交程度较高,林分平均混交度分别为0.61和0.73,混交程度均在中等以上;栲树林群落的树种隔离程度优于四川大头茶林;林分内的平均大小比数分别为0.47和0.45,多数林木处于中庸状态,林分内不同径级的林木在各组成的空间结构单元内分布比较均匀。(3)四川大头茶林的平均角尺度为0.523,属于聚集分布;栲树林的平均角尺度为0.517,属于随机分布,且呈现轻微的聚集分布。研究表明,两种林分的混交度差异显著,而大小比数和角尺度差异不显著,栲树林较四川大头茶林的群落结构稳定。     

)林分布的影响

用PC-ORD 4.0软件对保护区内31个毛竹 (Phyllostachys pubescens)林样方进行聚类分析,把毛竹林划分成9类。利用保护区1980年航空相片、1998年和2000年Landsat TM卫星影像,并结合保护区森林资源调查资料,绘制武夷山保护区毛竹林分布图。利用保护区1:50000的地形图数字化100 m等高距生成数字高程模型 (DEM),并从中获取海拔、坡向、坡度等地形参数,对毛竹林分布进行空间叠加分析。结果表明： 保护区内毛竹纯林和毛竹—甜槠 (Castanopsis eyrei)林面积最大,分别占毛竹林总面积的40.6%和20.3%。分析毛竹林与海拔的关系时得出,海拔500－700 m范围内毛竹林面积最大; 随着海拔升高,毛竹林面积逐渐减少, Shannon-Wiener指数 (H′)增加; 毛竹最大胸径减小。毛竹在东南坡和西北坡分布的面积比例最大。随着坡度的增加,毛竹分布的面积减少。     

福建武夷山自然保护区地形对毛竹(Phyllostachys pubescens)林分布的影响

用PC-ORD4．0软件对保护区内31个毛竹(Phyllostachys pubescens)林样方进行聚类分析,把毛竹林划分成9类。利用保护区1980年航空相片、1998年和2000年Lnndsat TM卫星影像,并结合保护区森林资源调查资料,绘制武夷山保护区毛竹林分布图。利用保护区1：50000的地形图数字化100m等高距生成数字高程模型(DEM),并从中获取海拔、坡向、坡度等地形参数,对毛竹林分布进行空间叠加分析。结果表明：保护区内毛竹纯林和毛竹一甜槠(Gastanopsis eyrei)林面积最大,分别占毛竹林总面积的40．6％和20．3％。分析毛竹林与海拔的关系时得出,海拔500-700m范围内毛竹林面积最大;随着海拔升高,毛竹林面积逐渐减少,Shannon-Wiener指数(H‘)增加;毛竹最大胸径减小。毛竹在东南坡和西北坡分布的面积比例最大。随着坡度的增加,毛竹分布的面积减少。     

利用异速生长关系和地统计方法估算武夷山南麓毛竹林生物量

澄清毛竹(Phyllostachys edulis)生物量与胸径之间的异速生长关系及毛竹林生物量密度与叶面积指数之间的关系有助于准确估算毛竹林生物量。本文结合异速生长关系和地统计方法对中尺度毛竹林生物量进行估算。利用收获法在武夷山南麓毛竹林分布区砍伐103棵标准竹,并用冠层分析仪获取毛竹林叶面积指数,建立毛竹生物量与胸径、林分生物量密度与叶面积指数的异速生长关系;再利用地统计方法对黄坑镇毛竹林生物量的空间分布进行模拟。结果表明:武夷山南麓毛竹单株生物量与胸径之间存在明显的幂函数关系(R~2=0.585,P=0.002);毛竹林生物量密度与叶面积指数间也存在着显著的幂函数关系(R~2=0.525,P=0.002);利用建立的异速生长方程和地统计方法对黄坑镇毛竹林地上生物量的模拟结果表明,黄坑镇毛竹林平均地上生物量密度为53.49 t·hm~(-2),全镇毛竹林地上生物量约为0.62 Tg。     

广西极小种群单性木兰群落空间结构量化

在木论自然保护区极小种群单性木兰(Kmeria septentrionalis)群落木本植物每木调查的基础上,采用混交度、角尺度和大小比数3个林分空间结构参数,分析单性木兰生存群落木本植物物种组成及其空间结构特征。结果表明,样地内共有木本植物树种95种,隶属于55科82属,为典型的阔叶混交异龄林。群落林木以小径级占绝对优势,林木个体随着径级的增大急剧减少,整体呈倒J型分布。群落中大部分树种处于强度混交,树种间混交程度较高,林分平均混交度达0.742;群落林分大小比数为0.508,不同等级的林木在空间结构单元内分布较均匀;大部分林木介于随机分布和不均匀分布,均匀分布比例较少,林分平均角尺度为0.549,群落空间分布格局为轻度聚集分布。单性木兰种群径级结构呈倒J型,种群从幼苗向幼树生长过程中林木个体急剧减少。单性木兰种群混交度为0.796,处于高度混交状态;平均大小比数为0.400,处于亚优势偏向中庸状态;角尺度为0.528,呈轻度聚集分布状态。单性木兰群落不仅亟须有效保护,同时需采取适当的人为干扰措施促进种群的延续与发展。     

长白山白桦林空间结构研究

于2006年在长白山建立了一个面积为5.2 hm2的次生白桦林永久样地,并对样地内的每株树木测量了坐标和胸径.运用混交度、大小比数和角尺度研究了该林分的空间结构.研究表明:该样地的平均混交度值为0.540,平均角尺度值为0.575.次生白桦林总体上处于中度混交水平,先锋树种和针叶树种的混交度高于其他类型的树种;次生演替的先锋树种在生长上处于优势,红松(Pinus koraiensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)等主要树种在该林分中处于劣态个体的比重高于先锋树种,槭属类植物处于劣态;次生白桦林总体上呈聚集分布格局.该林分的空间结构特点与所处的次生演替早期阶段和各个树种在林分中的地位、繁殖方式、更新策略以及采伐干扰等有关.     

Impacts of different forest management methods on the stand spatial structure of a natural Quercus aliena var. acuteserrata forest in Xiaolongshan,China

Stand spatial structure is a significant factor in forest processes that regulates growth and promotes sustainability. Close-to-nature forest management (CNFM), structure-based forest management (SBFM), and secondary forest comprehensive silvicuture (SFCS) are three forest management methods that have been promoted in China; however, how stand spatial structure is impacted by the different forest managements remains unclear. Understanding stand spatial structure characteristics in a forest under different forest managements is critical for forest management. In this study, we analysed and compared the spatial structure characteristics within a natural Quercus aliena var. acuteserrata forest under CNFM, SBFM, SFCS, and unmanaged control before tending, after tending and four years after tending using the three spatial structure parameters of uniform angle index, mingling, and dominance.Results(1) The SBFM and SFCS produced the random distribution pattern of a stand, and they could maintain a random distribution four years after tending. The SBFM significantly increased the degree of mixing in the forest, and the degree of mixing four years after tending was still significantly higher than before tending. (2) The SBFM was the only forest management method that could significantly reduce the proportion of micro-structures (non-randomly distributed trees with a low degree of mixing and inferior trees with a low degree of mixing) immediately, and the proportion of micro-structures after four years of tending was still significantly lower than before tending. (3) These three forest management methods cannot significantly increase the proportion of micro-structures (randomly distributed trees with a high degree of mixing and dominant trees with a high degree of mixing) immediately, while only when using the SBFM was the proportion of these after four years of tending significantly higher than before tending.ConclusionsCompared with other forest management methods, the SBFM can achieve the goal of optimizing the spatial structure of forests, which is conducive to the growth of trees and the improvement of forest stand productivity.     

基于空间结构指数的不同森林群落稳定性研究

以长白山杨桦次生林、云冷杉针阔混交林、云冷杉近原始林为研究对象,基于微观经济学中的柯布—道格拉斯生产函数相关理论,以3个常用的空间结构指标(混交度、大小比数、角尺度)为"投入",林分整体空间结构为"产出",构建林分空间结构生产函数,定义了林分空间结构指数(FSSI)并计算了林分空间结构距离(FSSD)。利用这5个指标分析比较不同演替阶段森林群落的空间结构特点,从而评价各演替阶段的稳定性。结果表明:不同演替阶段森林群落的混交度值均不相同,云冷杉近原始林平均混交度最大,云冷杉针阔混交林次之,杨桦次生林最小;大小比数对不同森林群落空间结构影响较小,其值基本为0.49~0.52;3种森林群落水平分布状态为云冷杉针阔混交林和云冷杉近原始林随机分布,杨桦次生林聚集分布;其空间结构指数大小及与理想结构接近程度排序为:云冷杉近原始林云冷杉针阔混交林杨桦次生林。因此,云冷杉近原始林空间结构较好,稳定性最佳。     

北京地区油松人工林不同演替类型空间结构对林下植被及土壤的影响

以北京地区油松(Pinus tabuliformis)人工林不同演替类型林分为研究对象，研究油松纯林、油松-栓皮栎(Quercus variabilis)混交林和栓皮栎纯林三种不同演替类型林分的空间结构、林下植被和土壤水分的变化规律及其相互作用关系。结果表明：(1)林分水平及垂直空间结构、草本层物种多样性、更新幼树生长、土壤持水和透气性能等指标在三种不同演替类型林分间差异显著(P<0.05),林分空间结构参数中的角尺度、林层指数和开敞度显著影响了各类型林分的灌草多样性，混交度、林层指数和大小比数显著影响了更新幼树的生长，混交度和林层指数显著影响了土壤水分的变化(P<0.05)。(2)松栎混交林灌草生物量、天然更新幼树的生长以及土壤水分物理状况均好于纯林，并主要受林分混交度和林层指数的共同作用。(3)各演替类型林分内均存在栓皮栎更新幼树，混交林栓皮栎更新幼树数量最多、长势最好，对林地资源的竞争最为激烈。因此，可以通过调整林分空间结构实现种间关系及林地资源的调控，以充分发挥森林生态系统的各项功能与价值。     

基于相邻木排列关系的混交度研究

混交度是反映森林群落中树种相互隔离状况的一个重要指标,目前已提出多种混交度指数.Mg考虑了对象木与最近相邻木的树种异同,Mv和Ms进一步考虑了最近相邻木(空间结构单元)树种数,但仍不能准确描述树种隔离程度.基于相邻木排列关系的混交度Mp,利用“1+4”结构的17个不同空间结构单元和天目山常绿阔叶林数据对Mg、Mv、Ms和Mp4个混交度进行了比较分析.结果表明:Mp的区分能力最强,Mv和Ms次之,Mg最差.Mp最适用于分析混交结构复杂的林分.在天目山常绿阔叶林分析中,混交度水平为中度,4个最近邻体中有2个相同种顺序排列的空间结构单元个数明显多于交错排列的个数.基于相邻木排列关系的混交度Mp能准确区分树种隔离程度,提高了混交度的区分度,可反映森林实际混交状况.     

毛竹的异质性空间点格局分析

毛竹是一种重要的经济用材,研究其空间分布格局有益于对其空间发生进行预测。选取了一块空间肥量分布不均的毛竹样地,使用异质性空间点格局分析方法对毛竹的空间分布进行了研究,结果发现毛竹在给定的距离尺度下呈现出显著的泊松分布,而并不是聚集分布。同时选用二元二次方程拟合观察的数据,发现对毛竹强度的拟合优度较高。研究揭示出异质性空间环境中毛竹的分布特点,潜在地表明土壤肥量的空间分布对毛竹空间分布的影响,对毛竹的集约化经营具有重要的指导意义;同时,鉴于国内生态研究中较少采用异质性空间点格局分析方法,研究对于推动这种方法在国内生态学研究中的普及还具有一定的参考价值。     

Spatial heterogeneity and carbon contribution of aboveground biomass of moso bamboo by using geostatistical theory

Moso bamboo extensively distributes in southeast and south Asia, and plays an important role in global carbon budget. However, its spatial distribution and heterogeneity are poorly understood. This research uses geostatistics theory to examine the spatial heterogeneity of aboveground biomass (AGB) of moso bamboo, and uses a point kriging interpolation method to estimate and map its spatial distribution. Results showed that (1) spatial heterogeneity and spatial pattern of moso bamboo’s AGB can be revealed by an exponential semivariance model. The analysis of the model structure indicating that the AGB spatial heterogeneity is mainly composed of spatial autocorrelation components, and spatial autocorrelation range is from 360 to 41,220 m; (2) kriging standard deviation map showing the level of the model errors indicates that the AGB spatial distribution by point kriging interpolation method is reliable; (3) the average AGB of moso bamboo in Anji County is 44.228 Mg hm⁻², and carbon density is 20.297 Mg C hm⁻². The total AGB of moso bamboo accounts for 16.97% of the total forest-stand biomass in Zhejiang province. The total carbon storage of moso bamboo in China is 68.3993 Tg C, accounting for 1.6286% of the total forest carbon storage. This implies the important contribution of moso bamboo in regional or national carbon budget.     

Landscape and stand structures in a hilly agricultural area in Fenghua City,Zhejiang Province,China: impact of fuelwood collection

Paddy fields surrounded by forests are characteristic of the rural landscapes in East Asia. These characteristic landscapes are maintained by agricultural activities; recently, however, local and regional changes in economic and social systems have resulted in their deterioration. In order to conserve these landscapes, the diversity of land-use systems should be documented, and the human impact on landscape structure should be analyzed. In this study, landscape structure, stand structure, and influence of human activity on the landscape were examined for a hilly agricultural area in Fenghua City, Zhejiang Province, China. Eleven types of landscape elements were recognized that include evergreen broad-leaved forests, evergreen coniferous (Pinus massoniana) forests, tall bamboo (Phyllostachys pubescens) forests, small bamboo (Phyllostachys praecox f. prevernalis) plantations, tea gardens, grasslands, dry arable fields, paddy fields, residential areas, bare ground, and open water. In the study plots, which were established in the main forest types, the species name, cover abundance, and sociability of vascular plants were recorded, and tree height and diameter at breast height were measured. In addition, the amount of fuelwood collected from the forests was determined. There were many component species common to both secondary and natural forests, but the stand structure for these forests was considerably different. Cyclobalanopsis (Quercus) glauca, which had adapted to being frequently cut, was found to be the preferred species for fuelwood.     

扩鞭繁殖毛竹林碳氮贮量的动态变化特征

为探讨不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮贮量变化特征,以撂荒地和14年生杉木林为对照,对不同成林时间扩鞭繁殖毛竹林的碳、氮变化动态进行了研究。结果表明,林地的碳、氮贮量均显著高于撂荒地;而14年生杉木林转化为毛竹林后,碳贮量短暂下降后快速上升,成林10年毛竹林的碳贮量达到最大,其后随着“林龄”的增长呈下降的趋势。成林时间超过10年的毛竹林的氮贮量显著高于14年生的杉木林,而成林5年毛竹林的氮贮量低于杉木林。几种类型林分系统的碳、氮贮量均为土壤层>乔木层>凋落物层>林下植被层,且乔木层碳、氮贮量比例越大,土壤层碳氮贮量比例越低。毛竹林凋落物碳、氮贮量高于撂荒地,低于杉木林;但毛竹林凋落物层碳氮贮量随着成林时间的延长而降低,毛竹林较低的凋落物碳氮贮量可能会影响毛竹林的持续固碳能力。因此,平衡乔木层和土壤层的碳氮贮量是森林实现科学经营的关键。