北京通州平原生态林空间结构特征

林分空间结构直接反映林木间资源竞争情况和生长空间分配状况,对掌握生态林生长状况、制定林分结构调控措施,提升森林质量和生态服务具有重要作用。本文以北京市通州区油松林、白蜡林、旱柳林、毛白杨林、国槐林、刺槐林和垂柳林7种平原生态林为对象,采用聚集度、角尺度、大小比数、开敞度、树冠指数、竞争指数、边缘效益和空间结构综合指数评价了平原生态林的空间结构特征。结果表明: 研究区林分水平分布格局良好,聚集度处于0.32～1.41,角尺度都分布在0.4左右,大小比数主要分布在0.5附近。林分垂直分布格局有待改善,开敞度介于0.19～0.52,大部分树冠指数在0.7左右,竞争指数均大于50,整体居于高位状态。除刺槐林空间结构综合评价指数为Ⅲ级外,其他6种林分均为Ⅱ级,林分开阔程度较低,生活力一般,各林分空间结构综合评价指数从大到小为刺槐林>垂柳林>油松林>旱柳林>白蜡林>国槐林>毛白杨林。     

天然林不同强度择伐后林分空间结构变化动态

基于长期跟踪复测数据,利用混交度、大小比数和角尺度3个结构参数,研究了4种不同强度择伐(弱度13.O％、中度29.1％、强度45.8％、极强度67.1％)后天然林林分空间结构的变化动态.结果表明:弱度和中度择伐后林分平均混交度和大小比数呈增长趋势,强度和极强度择伐则呈下降趋势;择伐并未改变林木的空间分布格局,各样地林分均为聚集分布,中度择伐处于随机分布状态的林木数大幅增加.总的来说,弱度和中度择伐后林分空间结构正趋向优化.     

抚育择伐对马尾松林主要树种空间分布格局及其关联性的短期影响

探讨不同抚育择伐方式下森林群落物种空间分布格局和关联性,对科学优化森林结构和促进森林稳定发展具有重要意义。以三峡库区马尾松飞播林为研究对象,采用未择伐、伐除优势马尾松、伐除非马尾松、除灌等处理方式建立固定监测样地,利用Ripley′s L函数的空间点格局方法,分析抚育择伐3年后马尾松林的群落组成、空间分布格局、种间关联性的变化特征。结果表明:1)不同抚育择伐措施均在一定程度上改变了物种组成以及部分树种的优势程度,降低了各样地乔木层物种多样性。2)未择伐主要树种空间分布格局以随机分布为主,伐除优势马尾松样地优势树种主要呈现聚集分布,伐除非马尾松改变了香椿和盐肤木等树种的分布格局,呈聚集分布,其他优势树种空间分布格局与对照样地相似;除灌进一步加剧林下更新树种的随机分布。3)未择伐样地主要树种空间关联性表现为正相关或不相关,伐除优势马尾松增加了主要树种间的负相关性,伐除非马尾松和除灌措施则增加了种间的不相关性。短期人为择伐干扰明显改变了林分空间结构和稳定性,择伐对象不同对林分结构产生的影响也不同。单纯调整某个树种或单个层次的结构来开展森林经营,不利于林分空间结构的整体优化,必须要综合考虑择伐强度和择伐对象的选择,将有助于实现森林结构优化和功能提升。     

择伐强度对中亚热带天然针阔混交林林分空间结构的影响

利用混交度、大小比数和角尺度3个结构参数,研究4种不同择伐强度（弱度13.0%、中度29.1%、强度45.8%、极强度67.1%）对中亚热带天然针阔混交林林分空间结构的影响。结果表明：弱度择伐后林木的平均混交度最大,中度择伐次之,极强度择伐林木单种聚集的比例最高;不同择伐强度对林木的大小分化程度影响不大,但各主要树种的地位都有一定程度变化;择伐并未改变林木的空间分布格局,各样地林分整体和主要树种均为聚集分布,极强度择伐林木多呈团状分布,而弱度、中度择伐树种大多处于不均匀和随机分布。总的来说,弱度和中度择伐有利于林分空间结构的优化。     

择伐干扰后长白山阔叶红松林乔木竞争强度变化

以长白山区阔叶红松林为研究对象,采用空间代替时间的方法,对于不同年度进行中度择伐后形成的天然次生林进行群落学调查,并应用GIS软件将林木树干点位置及树冠投影数字化,得出树干点坐标及树干投影面积.运用Hegyi的竞争指数模型计算择伐干扰后不同恢复阶段红松阔叶林的竞争强度,从林分整体出发,分析和探讨了择伐干扰后28年恢复期间阔叶红松林乔木竞争强度变化.结果表明,中等强度择伐对阔叶红松林主林层竞争强度影响不大,择伐干扰后林分竞争主要发生在次林层,林分的竞争强度随时间推移不断增加,在28年后达到最大,树冠投影面积中重叠面积与非重叠面积比例的变化趋势与林分整体竞争强度的变化趋势相类似,从减弱林分对红松及其它珍贵阔叶树种的竞争角度看来,阔叶红松林的择伐周期至少应该在15年或更长一点,并应该在第一次择伐后15年时开始对次林层进行有针对性的抚育.     

油松人工林单木邻体竞争模型

研究林木个体间竞争关系,建立以保留木为对象的单木邻体竞争模型对于人工林的抚育经营具有重要的作用。本研究以北京西山试验林场油松人工林为研究对象,采用改进的Hegyi竞争指数分析林木的竞争强度;以对象木胸径和空间相对位置为参数构造加权Voronoi图,选择S_i=n∑j = 1λ(α_(ij)-α_i)~a/L~b作为模型表达式,分析对象木与邻近的少数林木(3株或4株)之间的竞争关系并建立邻体竞争模型。结果表明,油松人工林林木间竞争较剧烈,密度越大、坡位越低的林分中林木间的竞争越强。以胸径和冠幅作为自变量构造的单木竞争模型具有较低的标准误,3-邻体竞争模型和4-邻体竞争模型的相关性分别为0.83和0.84。本研究基于Voronoi图和林冠面积建立单木邻体竞争模型,为优化林分空间结构、提高森林质量的单株木抚育择伐经营技术提供参考。     

择伐对阔叶红松林主要组成树种种内、种间竞争的影响

以择伐37 年后的阔叶红松林为对象,研究择伐对林内主要树种种内、种间竞争的影响.结果表明：择伐对阔叶红松林主要树种的种群结构、分布格局和竞争指数均产生了极显著影响.各树种的竞争指数变化值与其耐荫性指数存在极显著负相关关系(r=-0.8821).种内竞争强度与聚集强度、个体数呈极显著线性关系,择伐区内枫桦、紫椴等阳性树种的聚集强度最大,种内竞争强度远大于种间竞争,有利于树种之间的共存.择伐降低了红松对其伴生树种的竞争,而阳性树种对其他树种的竞争压力有所上升.择伐37 年后,红松所受的竞争压力变化较小,有利于红松的稳定生长;由于自疏作用,枫桦、紫椴的优势度将有所下降;冷杉所受的竞争压力有所减弱,有利于其种群数量的恢复.     

杉木生态林林分间伐空间结构优化模型

采用乘除法对全混交度、林层指数、W_V_Hegyi竞争指数、角尺度、开敞度5个林分空间结构参数进行多目标规划,确定林分空间结构优化目标函数,以林分空间结构和非空间结构为约束条件,在采用综合灰色关联度分析法确定林分空间结构约束条件优先次序的基础上,构建杉木生态林林分间伐空间结构优化模型,并将该模型用于确定样地中最该采伐的林木。结果表明:杉木生态林林分空间结构优化目标函数值与相关的空间结构指数的灰色综合关联度排序依次为全混交度(0.7016)林层指数(0.7008)角尺度(0.6578)开敞度(0.5960)W_V_Hegyi竞争指数(0.5785),因此在进行林木单株间伐前考虑林分空间结构约束条件时,首先要考虑林分的混交度,其次是林层指数;将构建的模型用于研究样地(20 m×30 m)确定的最优间伐木为14株,间伐强度为14.1%,间伐后描述林分非空间结构的径阶数和树种数均未减少,保持原有的径阶个数和树种个数;间伐后林分全混交度提高2.71%,林分树种空间隔离程度得到提高;林分林层指数提高10.91%,林分垂直分层结构有较大幅度的改善;林分W_V_Hegyi竞争指数降低8.64%,林分中林木所受的竞争压力减小;林分|角尺度-0.5︱降低8.25%,林分空间分布格局更加趋向于随机分布;开敞度增加了11.98%,林分的透光条件有一定程度的改善,林分空间结构优化模型目标函数Q(g)值提高了12.18%。林分空间结构整体上趋向优化。     

天目山常绿阔叶林空间结构动态变化特征

采用固定样地重复监测的方法,2005-2015年每5年1次对天目山国家级自然保护区内1hm²常绿阔叶林固定样地进行3次样地调查,按优势度分析法确定群落优势树种,根据树种类别将优势树种分为常绿阔叶树种、常绿针叶树种和落叶阔叶树种3个优势树种组,利用聚集指数、树种多样性混交度和Hegyi竞争指数3个空间结构指数,分析群落和优势树种在2005-2015年期间的空间结构动态变化特征。结果表明：（1）群落表现为低度聚集、中度混交和中度竞争状态。群落聚集程度和竞争强度降低,混交程度保持稳定。群落空间结构动态变化总体特征是混交度稳定性最高,其次是分布格局,竞争态势稳定性最低。（2）群落优势种组成变化不大,3个优势树种组均呈低度聚集分布;常绿阔叶树种表现为低度混交、中度竞争状态;常绿针叶和落叶阔叶树种均表现为中度混交、低度竞争状态。常绿阔叶树种的聚集程度和竞争强度降低,混交程度保持稳定,与群落空间结构动态变化特征基本一致。常绿针叶和落叶阔叶树种的3种空间结构均保持稳定。在常绿阔叶林经营或人工林近自然改造过程中,应重视群落和优势树种的空间结构变化规律,确定阶段性空间结构优化目标,逐步促进群落进展演替。     

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...     

长白落叶松（Larix olgensis）工业人工林的模拟间伐

应用马尔柯夫过程理论,在获得林分直径转移概率的基础上,采用间伐最小径阶林木,最大径阶林木,中间径阶林木三种间伐方式,在保留不同密度情况下对长白落叶松工业人工林进行模拟间伐,提出了适宜的保留密度和相应的抚育间伐对象。结果表明：马尔柯夫过程确能反映长白落叶松工业人工林的直径转移过程,利用马尔可夫过程理论对长白落叶松工业人工林进行模拟间伐实现了依据培育时间来确定间伐方法和措施,提高了长白落叶松工业人工林经营管理的精准性;长白落叶松工业人工林成林后的间伐无论从培育森林方面,还是从取得木材、加大林分收益方面考虑,都应该以间伐小径阶的林木为主,注重培育I、II级木,间伐III, IV级木;20～25 a长白落叶松工业人工林间伐后的保留经营密度以0.7为宜。     

基于改进PSO的洞庭湖水源涵养林空间优化模型

以结构化森林经营思想为理论基础,从与水源林涵养水源、保持水土功能密切相关的林分物种组成(树种混交)、种内及种间竞争、空间分布格局、垂直结构4个方面选择混交度、竞争指数、角尺度、林层指数、空间密度指数、开阔比数作为水源林健康经营和林分空间结构优化的目标函数,建立洞庭湖水源林林分多目标空间优化模型,应用改进的群智能粒子群算法求解林分空间结构优化模型,并针对模型输出的目标树空间结构单元制定周密的经营策略.研究结果表明,优化模型能准确定位林分空间关系的薄弱环节,调控措施能显著改善林分空间结构,有利于促进森林生态系统的正向演替,为恢复洞庭湖水源林生态功能和健康经营提供理论依据和技术支撑.应用优化模型进行水源涵养林健康经营突破了传统森林经营模式,为智能信息技术在森林空间经营中的应用提供了新的思路.     

红松天然林种内和种间竞争关系的研究

基于穆棱林业局3块红松天然林标准地调查数据,采用竞争区域动态半径的概念确定了林分中有效竞争木,并利用Hegyi竞争指数对红松天然林的种内、种间竞争强度进行了定量分析。研究结果表明：红松的种内和种间竞争强度分别占总竞争强度的18.0%和82.0%,说明红松天然林种内竞争小,主要竞争来自种间。色木、云杉、冷杉林木个体高大,数量较多,在群落中占据一定优势,对红松的竞争压力较大。红松对象木胸径与竞争指数之间呈幂函数关系,随着红松胸径的增大,受到的竞争强度逐渐减小。当红松胸径小于25 cm时,所受到的竞争压力较大;当胸径大于25 cm时,竞争指数较小,并维持稳定。     

基于Voronoi图的群落优势树种种内种间竞争

在浙江天目山国家级自然保护区内,选择典型常绿阔叶林设置样地,样地大小100m×100m。用全站仪测定每株树木坐标(x,y,z)。首先,用优势度分析法确定群落优势树种。其次,提出基于Voronoi图的V_Hegyi竞争指数,并对Hegyi、APA和V_Hegyi三种竞争指数进行比较分析。最后,采用V_Hegyi竞争指数分析常绿阔叶林的种内、种间竞争关系。结果表明:常绿阔叶林群落共有11个优势树种即细叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinaefolia)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、短尾柯(Lithocarpus brevicau-datus)、豹皮樟(Litsea coreana)、白栎(Quercus fabri)、天目木姜子(Litsea auriculata)、黄连木(Pistacia chinensis)、榉树(Zelkovaschneideriana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、枫香(Liquidambar formosana)和黄檀(Dalbergia hupeana)。比较分析认为,V_Hegyi竞争指数既克服了用固定半径圆确定竞争单元的尺度不统一缺陷,又可进行种内、种间竞争分析,并保持竞争排序的稳定性,因此是优于Hegyi和APA的更合适的竞争指数,所以选择V_Hegyi竞争指数进行优势树种竞争分析。常绿阔叶林优势树种的种内竞争比种间竞争激烈。种内竞争最激烈的优势树种细叶青冈、青冈和短尾柯与其它优势树种的种间竞争强度也是最高的。反之,种内、种间竞争都较弱的优势树种包括豹皮樟、白栎、天目木姜子、黄连木、榉树、杉木、枫香和黄檀。多数优势树种存在1个主要竞争树种,很少有超过3个以上的情形。细叶青冈是群落最占优势的树种,具有最强烈的种内竞争。同时,也是所有其它优势树种的最大竞争者。     

近自然毛竹林空间结构动态变化

2009年7月在浙江省天目山国家级自然保护区,建立了1块100 m×100 m的近自然毛竹林固定标准地,采用相邻网格法进行每竹调查,利用全站仪测量毛竹的三维坐标(X,Y,Z),结合2010—2012年的3次毛竹复查数据,利用角尺度、大小比数和年龄隔离度3个结构指数,分析毛竹林空间结构的动态特征。结果表明:天目山近自然毛竹林大小年现象明显,平均胸径逐年增加;空间分布格局特征表现为2009、2012年毛竹林呈随机分布,2010、2011年毛竹林呈聚集分布;各年份毛竹林角尺度均服从左偏近似正态分布,且各年份的角尺度无显著性差异(P0.05);各年份毛竹林的平均大小比数均接近0.5,林分处于中庸状态;各年份毛竹林大小比数分布频率出现均衡分布特征,林分较稳定,且各年份间的大小比数无显著性差异;各年份毛竹林的年龄多样性及年龄隔离程度均较高;年龄隔离度逐年增加,毛竹小年向大年过渡期毛竹林年龄隔离度有显著性差异(P0.05),大年向小年的过渡期则无显著性差异。     

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。     

落叶松人工林生物量模型研究

以不同年龄、不同密度的落叶松（Larix olgensis）人工林为研究对象,基于19块标准地95株标准木的树干解析、枝解析的生物量数据,研究不同大小树木因子（胸径、树高、冠幅等）与单木各分量（树干、枝、叶）生物量之间的关系,应用统计分析软件建立落叶松单木各部分生物量的回归模型。利用单木各部分生物量回归模型方程估测落叶松人工林各林分的总生物量,并分析了不同年龄及林分密度下林分生物量的变化规律：林分的生物量随年龄的增加而不断增长,树干的生物量的比例是最大的,同时也是随着年龄的增长而不断的增加,而树枝和树叶的生物量的比例比较小,林分的生物量随林分密度的增加而不断增加。最后建立林分生物量模型,为落叶松人工林的研究提供基础资料,为了解落叶松人工林的生产力,对其进行合理经营提供科学依据。