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。     

天然杨-桦次生林空间结构特征

运用直径分布和空间结构参数混交度、大小比数和角尺度,分析了木兰围场4 hm2天然杨-桦次生林的空间结构.结果表明:天然杨-桦次生林林分径级结构呈反“J”型曲线;林分平均混交度为0.4,其弱度和零度混交比例达51.6％,山杨、白桦的平均混交度分别为0.25和0.39;以胸径、树高为参数的大小比数基本一致,显示山杨、白桦处于亚优势向中庸的过渡状态;林分水平分布格局与树木起测直径密切相关,当起测直径为1 cm≤DBH＜6 cm时,林分呈聚集分布,当起测直径DBH≥6 cm时,林分呈随机分布.     

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。     

北沟林场天然次生林群落结构与种群分布格局

以河北省围场县北沟林场4 hm2固定大样地为研究对象,采用点格局分布、混交度和大小比数3个林分空间结构参数,分析了天然次生林群落结构和种群空间分布格局.结果表明:天然次生林乔木层共有11个种群,其中山杨和白桦占明显优势,为该层的优势种和建群种;在空间分布上,优势种山杨和白桦呈显著聚集分布,且两个种群之间竞争激烈,而作为主要伴生树种的华北落叶松和五角枫虽也呈聚集分布,但在密度和蓄积量上无法与优势种竞争;受优势种较低的混交度影响,整个天然次生林的平均混交度仅为0.40,伴生树种混交度则表现为中等强度、强度和极强度;天然次生林平均胸径大小比数为0.49,分布较均匀,其中山杨、白桦、华北落叶松和蒙古栎在空间结构单元中较占优势,其他伴生树种优势度不明显.     

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。     

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。     

秦岭南坡锐齿栎次生林空间结构特征分析

该研究采用坐标定位方法对秦岭南坡不同坡向锐齿栎次生林样地内胸径DBH≥5cm的乔木进行调查,记录树种名称、坐标、胸径、高度、冠幅、生长状况等因子,运用角尺度、大小比数和混交度3个指数分析不同坡向锐齿栎次生林的空间结构,探寻不同坡向锐齿栎林空间结构的形成和差异。结果显示:(1)调查样地内物种多样性丰富,锐齿栎重要值最大,长势良好,占据主要生态空间。(2)两种坡向中,角尺度取值为0.5的个体数均过半,表明随机分布是锐齿栎次生林的主要分布方式。(3)优势木、亚优势木、中庸木、劣态木和绝对劣态木所占比重均为20%左右,表明林木大小差异不明显,在空间结构单元中,林木较稳定,阳坡优势木个体数高于阴坡。(4)两种坡向中,混交度取值大于0.5林木个体分别为84%和73%,表明多数林木个体处于中度、强度和极强度混交状态。研究表明,秦岭南坡锐齿栎次生林聚集度不高、混交良好、分化程度较高,锐齿栎种群优势度明显,林分整体暂时处于相对稳定状态。     

湖北省九华山林场不同树种配置杉阔混交林林分空间结构特征分析

以三种(杉木+少量栎类、杉木+栎类+光皮桦、杉木+栎类+光皮桦+马尾松)不同树种配置的杉阔混交林为研究对象,计算了角尺度、大小比数、混交度三个林分空间结构指标,全面分析了湖北省九华山林场不同树种配置杉阔混交防护林林分空间结构特征,结果表明:优势树种主要有杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook.)、栎类(Quercus L.)及光皮桦(Betula luminifera)三种,并有少量马尾松(Pinus massoniana)散生于林内,生长优势也较弱。不同树种配置所呈现的林分空间结构也不相同。树种配置Ⅰ(杉木+少量栎类)的角尺度平均值为0.42,大小比数平均值为0.31,混交度平均值为0.18,林木空间分布格局和生长优势度均较好,但混交程度较弱,近乎杉木纯林,对应的生物多样性也会较小。树种配置Ⅱ(杉木+栎类+光皮桦)的角尺度平均值为0.5,大小比数平均值0.32,混交度平均数0.48,空间分布格局整体呈现随机分布;林木主要处于亚优势生长状态,混交度以中度-强度混交为主;而树种配置Ⅲ(杉木+栎类+光皮桦+马尾松)的角尺度平均值为0.58,大小比数平均值0.51,混交度平均数0.54,林木空间格局呈现聚集分布,生长优势水平中庸,为中度混交。全面分析林分空间结构,可以明确林分空间结构中存在的不合理情况,为合理择伐以及近自然经营提供科学依据,使该地区的杉阔混交林的多种功能得到可持续发挥。     

鄂西南天然林主要乔木树种物种组成及林分空间结构动态变化研究

该研究以鄂西南木林子国家级自然保护区内天然林为研究对象,以森林内胸径≥5 cm的乔木个体为具体分析对象,通过乔木树种重要值及其角尺度、大小比、混交度等林分空间结构参数的一元分布,阐述林分空间分布格局、大小分化程度、林木混交程度及变化,并通过分析林分空间结构参数的二元分布,探究各参数之间的联系,揭示5年间其林分空间结构特...     

湖南栎类天然次生林林分空间结构对灌木物种多样性的影响

林分空间结构会显著影响其林下植被多样性,为明确其影响灌木物种多样性的关键因子,以栎类天然次生林为研究对象,利用Pearson简单相关分析、多元线性逐步回归法与典型相关分析探索乔木层空间结构与林下灌木物种多样性的相关关系,为保护林下植被多样性提供生态经营建议。以混交度、聚集指数和开敞度表达林分空间结构,以Margalef指数、Pielou指数和AuclairGoff指数作为灌木物种多样性评价指标,利用3种统计分析方法分析两者之间的相关关系,研究结果表明:(1)Pearson相关分析结果显示混交度对灌木层Pielou指数和AuclairGoff指数影响显著(P0.05),其余指数均不显著;(2)多元线性逐步回归分析结果显示林下灌木物种多样性受到多个林分空间指标的综合影响,其中Pielou指数受到混交度、聚集指数和开敞度的显著影响,AuclairGoff指数受到混交度与开敞度的显著影响;(3)典型相关分析结果显示,第一对典型相关变量通过显著性检验,典型相关系数为0.5427,林分空间结构与灌木层多样性指标两组变量在整体上相关性较强,其中混交度是影响力最大的变量。因此,欲提高栎类天然次生林下灌木物种多样性,应选择以调整树种结构为主,综合考虑林木空间分布格局的调整方案。     

黄土高原柴松群落空间结构

利用角尺度、大小比数和混交度3个林分空间结构参数,分析了黄土高原柴松(Pinus tabulaeformisf.shekannesis)群落的空间结构特征。结果表明:1)该林分的树种组成为柴松:辽东栎(Quercus liaotungensis)∶其他树种=7∶2∶1,林分密度为3064株.hm-2,柴松种群优势度明显。2)柴松林林分平均混交度为0.33,处于弱度混交到中度混交过渡时期,种间隔离程度较小。3)柴松林林分平均角尺度为0.57,整个林分呈团状分布。4)林分平均胸径大小比为0.52,平均树高大小比为0.53,林木大小比数的分布较为均匀。胸径大小比和树高大小比在反映林木生长优势方面具有一致性。     

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.     

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。     

中亚热带喀斯特常绿落叶阔叶林空间结构特征

喀斯特常绿落叶阔叶林是中国西南喀斯特地区非地带性顶极森林群落,该研究基于相邻木关系的角尺度、混交度和大小比数3个结构参数,对木论国家级自然保护区常绿落叶阔叶林25 hm^(2)大型固定监测样地整体、上木层、下木层及其优势物种的空间结构特征进行了分析,以期揭示其森林空间结构现状,为喀斯特植被恢复重建提供依据。结果表明:(1)样地群落整体为轻度聚集分布格局,接近随机分布,物种高度混交且个体间大小分化程度相近,上木层呈现随机分布、强度混交和中庸偏亚优势状态,下木层呈现聚集分布、强度混交和中庸偏劣势状态。(2)样地内优势物种大多处于轻度聚集分布、强度混交且中庸偏劣势的状态。(3)林木大小比数与胸径、树高均呈显著负相关关系,混交度与胸径、树高均呈显著正相关关系,随林木的生长发育,树种优势度逐渐增大,物种多样性逐渐增强。研究认为,木论常绿落叶阔叶林空间结构尚未完全稳定,正处于演替中后期,具有发育成顶极群落的潜力。     

辽东山区原始阔叶红松林主要树种空间结构特征

维持森林结构多样性通常被认为是确保森林生态系统稳定性和生物多样性的有效方式.本研究以辽东山区原始阔叶红松林为对象,运用相邻木空间关系构建林分空间结构参数,探究顶极群落内部主要优势乔木的空间结构特征,并以此顶极群落为借鉴,为低质量次生林改造和人工纯林结构优化经营提供参考.结果表明: 辽东山区原始阔叶红松林林分的径级分布呈倒“J”形,林下更新良好,同时保持一定比例的大径木存在;林分平均角尺度为0.507,整体呈随机分布状态,混交度平均值为0.82,混交度强;平均大小比数为0.506,反映出林分整体处于中庸状态.林分中不同优势度在极强混交维度下出现了一定程度的分化,反映出处于中下层绝对劣势的小径级被压木和主林层的绝对优势木在不同垂直空间上的优化分布与利用.林分中各优势树种的分布也随机镶嵌于总体的随机格局之中.     

京西油松生态公益林空间结构评价

分析油松生态公益林空间结构并进行经营迫切性评价,为油松生态公益林空间结构的优化调整奠定理论基础。基于北京九龙山油松生态公益林的实测数据,选取混交度、大小比数、角尺度、密集度、林层指数、开敞度和竞争指数7个空间结构参数分析油松生态公益林的空间结构特征,并从密度、格局、竞争和混交等方面选取10个指标构建了经营迫切性评价指标体系并确定评价标准,进而对油松林进行了经营迫切性评价。结果表明:(1)油松纯林和油松混交林都接近随机分布,但油松纯林空间结构较为简单,树种组成单一,以零度和弱度混交为主,呈现单种聚集趋势;(2)林木大小分化不明显,主要树种油松与华北落叶松的优势度较大;(3)林木之间较为密集,处于密集的林木比例较高;(4)绝大部分林木都分布在中林层与上林层,林层结构不太明显;(5)两种林分处于中度竞争状态,与油松纯林相比,油松混交林的开敞度较小,生长空间较为不足;(6)油松纯林与混交林的经营迫切性指数分别为0.6与0.5,经营迫切性等级为特别迫切和十分迫切,说明油松生态公益林多数状态特征不符合标准,急需通过采取有效的经营措施优化林分配置,改善森林状况,以实现油松生态公益林可持续发展。     

麻城黄山松天然林直径分布

为研究黄山松天然次生林直径分布特征,以麻城市黄山松天然次生林为研究对象,采用标准样地调查,计算林分直径的偏度、峰度,林分直径分布的Shannon-Weiner和Simpson指数,运用负指数分布、normal分布、lognormal分布、logistic分布和Weibull分布等5种概率密度函数对黄山松天然次生林林分直...     

松阔混交林林分空间结构分析

利用混交度、大小比数和角尺度3种结构参数结合树种组成,分析了松阔混交林林分空间结构。结果表明,优势树种马尾松多呈单种聚集,其余树种中、强度混交占了相当大的比例;马尾松在空间大小对比上占有一定的优势,其余树种则分化严重,既有占优势的树种,也有受压的树种;从林木水平分布格局上看,该地林分是以团状分布为主。     

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0.6 hm²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.     

7个林木大小多样性指数表达能力比较

林木大小多样性直接反映森林生态系统的健康与稳定, 客观恰当地表达大小多样性对于评价天然林或人工林的经济、生态、社会价值及其经营效果至关重要。本研究选用7个林木大小多样性指数, 其中4个与距离无关(Simpson大小多样性指数D_N、Shannon大小多样性指数H_N、断面积Gini系数GC和直径变异系数CV_d), 3个与距离有关(Simpson大小分化度指数D_T、Shannon大小分化度指数H_T和大小分化度均值指数$\bar{T}$), 通过6组模拟林分和4块实测林分比较分析了它们的表达能力。结果表明: 不考虑极端情况(极端情况为对比林分林木大小混交不同但林木直径构成完全相同), GC、CV_d、$\bar{T}$、D_T和H_T能客观恰当地表达不同径级分布林分的林木大小多样性差异, 其中CV_d区分能力最强, GC次之。若考虑极端情况, 只有$\bar{T}$、D_T和H_T能区分出不同大小混交程度林分的林木大小多样性差异。本研究认为CV_d和GC因计算简单, 易于实际应用, 在营林活动中可作为分析林木大小多样性的首选指数; $\bar{T}$因能识别不同大小混交程度林分的空间差异, 即对林分更新变化敏感, 适用于动态分析林分的结构特征。