賴敏華, 賴日文, *, 胡仁杰, 葉偉

人工杉木林林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)分析及相關(guān)性研究

賴敏華1, 賴日文1, *, 胡仁杰1, 葉偉2

1. 福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院, 福州 350002 2. 福建省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)院, 福州 350001

基于南平松溪林場(chǎng)九個(gè)人工杉木林標(biāo)準(zhǔn)地的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù), 對(duì)人工杉木林林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)和相關(guān)性分析, 為制定杉木林和其他純林林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)整措施奠定基礎(chǔ)。采用=4確定林木的空間結(jié)構(gòu)單元, 用大小比數(shù)、角尺度和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)等3個(gè)林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)分析杉木林的林分空間結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明, 9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的杉木林大小比數(shù)都接近中庸?fàn)顟B(tài), 林木個(gè)體差異不大, 林木分化不嚴(yán)重; 角尺度處于均勻和隨機(jī)分布狀態(tài)之間, 與水平分布理想模式存在一定差距; 競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)較為穩(wěn)定, 沒有因?yàn)槟挲g的不同而出現(xiàn)大幅度的變動(dòng)。大小比數(shù)和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)間為中度相關(guān), 大小比數(shù)和角尺度, 以及角尺度和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)間幾乎不相關(guān)。研究結(jié)果有助于杉木人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。

杉木; 大小比數(shù); 角尺度; 競(jìng)爭(zhēng)指數(shù); 相關(guān)性

0 前言

培育生態(tài)系統(tǒng)健康, 生態(tài)功能豐富并且穩(wěn)定的森林是現(xiàn)代森林經(jīng)營(yíng)管理的主要目標(biāo), 這個(gè)目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)在很大程度上取決于林分是否具有合理的空間結(jié)構(gòu)[1]。林分空間結(jié)構(gòu)在森林經(jīng)營(yíng)管理過程中是最有可能進(jìn)行調(diào)控的因子[2], 對(duì)其進(jìn)行分析并優(yōu)化是培育可持續(xù)經(jīng)營(yíng)森林至關(guān)重要的途徑?；輨傆赋? 林分空間結(jié)構(gòu)能夠反映林分內(nèi)不同物種之間的空間分布關(guān)系, 并且描述林分中與林木分布位置有關(guān)的空間信息[3]。對(duì)林分空間結(jié)構(gòu)特征的掌握, 有助于對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整, 對(duì)于模擬森林結(jié)構(gòu)未來的發(fā)展趨勢(shì), 保持和維護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)的多種功能, 以及指導(dǎo)植被的恢復(fù)和重建都具有重要意義[4]。

目前, 大家對(duì)于林分空間結(jié)構(gòu)的研究主要集中在四個(gè)方面:一是通過分析林分空間結(jié)構(gòu), 對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整, 之后評(píng)價(jià)調(diào)整效果, 為林分空間結(jié)構(gòu)的改善提供指導(dǎo)。張今朝[5]等對(duì)陳大國(guó)有林場(chǎng)的生態(tài)公益林進(jìn)行林分空間結(jié)構(gòu)的研究, 擬定合理的擇伐措施, 預(yù)測(cè)的調(diào)整效果顯示林分結(jié)構(gòu)得到良好改善; 王智勇[6]等利用威布爾分布函數(shù)(weibull)和角尺度、混交度、大小比3個(gè)林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)落葉松天然次生林的水平結(jié)構(gòu)及空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合分析。二是依托可視化技術(shù)與森林經(jīng)營(yíng)技術(shù), 對(duì)各項(xiàng)森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng)進(jìn)行模擬研究。董靈波[7]等以帽兒山樟子松人工林為研究對(duì)象, 以可視化模擬為手段, 建立森林經(jīng)營(yíng)的可視化模型, 為森林經(jīng)營(yíng)管理者提供一個(gè)全新的決策平臺(tái)。三是聚焦于林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的N元分布。張崗崗[8]等以甘肅小隴山銳齒櫟天然混交林為例, 借助結(jié)構(gòu)參數(shù) N 元分布全面、系統(tǒng)地揭示林分結(jié)構(gòu)特征, 探索了其結(jié)構(gòu)信息的高效可視化表達(dá); 四是對(duì)各個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)規(guī)劃。曹小玉[9]等在分析杉木生態(tài)公益林林分空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出評(píng)價(jià)指標(biāo), 并將其劃分為 5 個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí), 較客觀地反映了杉木生態(tài)公益林的林分空間結(jié)構(gòu)。但其提出的空間結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)是以各個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)理想空間結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)相同為前提的, 有的學(xué)者對(duì)此存在異議, 認(rèn)為林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)(Stand spatial structure parameters)[10]之間具有一定的相關(guān)性, 應(yīng)該弄清它們之間的相互作用機(jī)制, 從而為確定各林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的權(quán)重提供依據(jù)。此外, 研究參數(shù)之間的相關(guān)性, 也能在林分空間結(jié)構(gòu)的實(shí)際調(diào)查、優(yōu)化調(diào)整過程中提供指導(dǎo)。本文在分析大小比數(shù)(Neighborhood comparison)[11]、角尺度(Uniform angle index)[12]、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)(Tree competition indexes)[13]這三個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上, 采用SPSS對(duì)這三個(gè)參數(shù)之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析研究, 揭示其中的關(guān)系, 為森林經(jīng)營(yíng)管理措施提供可參考的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

松溪國(guó)有林場(chǎng)位于福建省南平市松溪縣, 地處118°42'00″—118°44'35″, 27°13'00″—27°32'16″。屬于亞熱帶季風(fēng)氣候, 夏季高溫多雨, 冬季溫和少雨, 四個(gè)季節(jié)有明顯變化, 夏季時(shí)間長(zhǎng), 冬季時(shí)間短, 春早秋遲。年平均溫度為18.5 ℃, 年平均太陽(yáng)福射量為4088 MJ·m-2, 年平均降雨量為1679 mm。屬于福建與浙江交界的仙霞嶺南伸支脈, 地勢(shì)由北向南傾斜, 松溪貫穿全境。海拔為200—600 m, 坡度在20°—40°之間。地勢(shì)沒有較大起伏, 屬于低山丘陵區(qū)域。山脊走向由西北延伸至東南。土類以紅壤為主, 黃紅壤兼而有之。水分、養(yǎng)分沿著山坡向下移動(dòng), 導(dǎo)致山坡上部的土壤脊薄且肥力低下。中下部的土壤大多是黃紅壤, 具有較大的土層厚度, 為中壤或輕壤質(zhì)地, 土壤肥力高。松溪縣地帶性植被為常綠闊葉林帶。然而, 由于頻繁的人為經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng), 當(dāng)?shù)氐闹脖灰呀?jīng)被破壞, 大多數(shù)地方是常綠針葉林。主要喬木樹種有馬尾松 ()、杉木 ()、木荷 ()、青剛櫟 ()、酸棗 ()等。

1.2 研究方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查

在松溪國(guó)有林場(chǎng)新鋪工區(qū)的人工杉木林中設(shè)置9塊標(biāo)準(zhǔn)地, 使用羅盤儀測(cè)角, 用皮尺量20.00 m的距離, 從而使標(biāo)準(zhǔn)地大小為20.00 m×20.00 m, 并在標(biāo)準(zhǔn)地四角埋設(shè)固定標(biāo)樁。為綜合考慮各齡級(jí)的林木不同生長(zhǎng)情況及林分空間結(jié)構(gòu)特征, 在幼齡林、中齡林、近成熟林中各設(shè)置了3塊標(biāo)準(zhǔn)地, 依次順序編號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)海拔200—250 m, 位于南坡的下坡位, 土壤類型為紅壤。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地中所有胸徑大于5 cm的杉木進(jìn)行每木檢尺, 獲取胸徑以及樹高等數(shù)據(jù), 并掛牌編號(hào), 記錄枯立樹及死樹等。使用Postex林地定位儀定位每株林木的相對(duì)位置, 并用GPS測(cè)量每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地東北角、西北角、西南角、東南角和中心點(diǎn)的坐標(biāo), 從而轉(zhuǎn)換每株林木的相對(duì)位置坐標(biāo)到整個(gè)定位系統(tǒng)內(nèi), 確定每株林木的具體地理位置。

1.2.2 空間結(jié)構(gòu)單元的確定

空間競(jìng)爭(zhēng)單元為林木中任意一株中心木和與它距離最近的株鄰近木所構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系, 本文基于=4來表達(dá), 從而對(duì)人工杉木林空間結(jié)構(gòu)的特征進(jìn)行分析。邊界木處于標(biāo)準(zhǔn)地邊緣, 可能會(huì)受到相鄰區(qū)域的影響, 并且它的鄰近木可能處于標(biāo)準(zhǔn)地的外部, 以此邊界木為中心木所建立的空間結(jié)構(gòu)單元是不準(zhǔn)確的, 會(huì)對(duì)空間結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響, 為此必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行邊緣矯正[14]。本文采用的是距離緩沖區(qū)法, 即在標(biāo)準(zhǔn)地四周設(shè)置帶狀緩沖區(qū), 寬度為2 m, 該寬度可以充分消除邊界效應(yīng)的影響, 并充分利用標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的調(diào)查數(shù)據(jù)。

1.2.3 空間結(jié)構(gòu)分析參數(shù)的選取

目前, 國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者在定義和計(jì)算林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)時(shí)主要考慮3個(gè)方面, 即樹種之間的隔離度、林木競(jìng)爭(zhēng)以及林木空間分布格局。樹種隔離度(Isolation of trees)[15]通常用混交度(Mingling degree)[16]來表示, 在傳統(tǒng)混交度的基礎(chǔ)上發(fā)展了多樣性混交度、基于Voronoi圖計(jì)算的混交度指標(biāo)等。林木競(jìng)爭(zhēng)(Trees competition)[17]的概念在100多年前就被提出, 發(fā)展至今日, 已有各種不同的衡量方法, 主要分為與距離有關(guān)和與距離無(wú)關(guān)的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)兩大類?；輨傆忍岢龅拇笮”葦?shù)能夠用于描述單株林木的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì), 被很多學(xué)者成功用于林分空間結(jié)構(gòu)的分析中。毛沂新等采用胸徑作為大小比數(shù)的度量變量, 計(jì)算出大小比數(shù)并應(yīng)用于遼東山區(qū)原始闊葉紅松林主要樹種空間結(jié)構(gòu)的分析[18]。在林木空間分布格局方面, 角尺度由于不需要測(cè)距并且可以用于表示單株林分或整個(gè)林分的分布而被廣泛使用。以上幾個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)在國(guó)內(nèi)外被廣泛用于分析林分空間結(jié)構(gòu)、恢復(fù)重建林分以及動(dòng)態(tài)模擬的研究中[19-20]。由于本文研究的是人工杉木純林, 因此不需對(duì)混交度進(jìn)行研究。在調(diào)查中使用Postex林地定位儀對(duì)每株林木進(jìn)行了精確的相對(duì)定位, 因而使用與距離有關(guān)的Hegyi競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)來更加準(zhǔn)確描述林木間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系, 與大小比數(shù)和角尺度進(jìn)行聯(lián)合分析, 探討三者是否具有關(guān)聯(lián)性。

(1)大小比數(shù)

大小比數(shù)(U)是指胸徑、樹高或者冠幅大于中心木的鄰近木的株數(shù)占所有鄰近木株數(shù)的比例, 能夠反映樹種之間的大小分化的程度, 本研究中采用胸徑的大小來對(duì)其進(jìn)行衡量, 其公式為[8]:

式中: 當(dāng)中心木大于鄰近木時(shí),K=0;否則,K=1。

(2)角尺度

角尺度(W)用于描述圍繞中心木的4株鄰近木分布位置的均勻性, 并且可用于分析樹木的空間分布格局。任意2株鄰近木有兩個(gè)夾角, 將小角設(shè)置為, 將標(biāo)準(zhǔn)角a視為鄰近木均勻分布時(shí)的夾角(a=72°)[21]。W則被定義為小于標(biāo)準(zhǔn)角a的角個(gè)數(shù)在所考察的4個(gè)夾角中的所占比例, 其公式為:

式中: 當(dāng)中心木與第株鄰近木的夾角大于標(biāo)準(zhǔn)角a時(shí),Z為0, 否則為1;為鄰近木株數(shù)。

(3)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)

競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)反映林木個(gè)體所承受的競(jìng)爭(zhēng)壓力, 林分生長(zhǎng)造成的營(yíng)養(yǎng)和生活空間的缺乏不可避免地引起林木種內(nèi)和種間的激烈競(jìng)爭(zhēng), 從而導(dǎo)致林窗產(chǎn)生、林木死亡等, 由此引起林分空間結(jié)構(gòu)的變化。因此, 在林分空間結(jié)構(gòu)分析因子的選取中, 競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)是一個(gè)關(guān)鍵因子。盡管與距離無(wú)關(guān)的林木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)在實(shí)際調(diào)查研究中較容易獲得, 但由于沒有諸如林木具體分布位置之類的空間信息, 因此應(yīng)用范圍不是很廣。而與距離有關(guān)的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)雖然較難獲得, 但因?yàn)榭紤]了林木的空間信息, 計(jì)算結(jié)果較為可靠, 因此被廣泛使用。

在以往的眾多競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)模型中, Hegyi 提出的距離預(yù)測(cè)模型已經(jīng)得到了較多認(rèn)可和廣泛使用[22]。因此, 本文采用Hegyi競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)來表示林木競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度, 其計(jì)算公式為:

式中:D為中心木的胸徑,D為鄰近木的胸徑,d為中心木與鄰近木之間的距離。

1.3 空間結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性研究

空間結(jié)構(gòu)參數(shù)之間存在相互作用機(jī)制, 參數(shù)之間具有一定的相關(guān)性。因此本文首先利用SPSS軟件對(duì)大小比數(shù)、角尺度和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)進(jìn)行了正態(tài)性檢驗(yàn), 得到它們的sig(顯著性)分別為0.090, 0.160, 和0.102, 均大于0.05, 服從正態(tài)分布, 可以進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。而后對(duì)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行雙變量Pearson相關(guān)性分析, 分析大小比數(shù)、角尺度和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)之間是否具有相關(guān)性, 比較三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地之間的相關(guān)性數(shù)據(jù), 以驗(yàn)證結(jié)果是否具有準(zhǔn)確性。<0.05時(shí)表示相關(guān)顯著, 即可以明顯的觀察到兩變量的相關(guān), 兩個(gè)變量的相關(guān)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 人工杉木林林木分布圖

在Winklemass軟件中, 導(dǎo)入每株林木的精確坐標(biāo)以及胸徑, 使林木呈現(xiàn)在圖上(如圖1)。每個(gè)圓點(diǎn)代表一株林木, 圓點(diǎn)大小反映林木胸徑大小。為進(jìn)行邊緣矯正, 設(shè)置2 m寬的緩沖區(qū), 處于緩沖區(qū)外的林木視為邊界木, 不以中心木對(duì)其進(jìn)行計(jì)算, 僅作為中心木的鄰近木存在, 而將所有位于緩沖區(qū)內(nèi)的林木視為中心木。由于是人工林, 林木整體分布比較均勻, 不存在局部稀疏或密集的現(xiàn)象。此次調(diào)查的9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地所處的林分經(jīng)營(yíng)類型均為集約杉木中徑材, 所以造林密度比較大, 在166—216株每畝之間。

2.2 人工杉木林林分空間結(jié)構(gòu)分析

由表1可知, 杉木幼齡林、中齡林和近成熟林的平均大小比數(shù)分別為0.4959, 0.4951和0.4957, 都接近中庸?fàn)顟B(tài), 說明杉木的胸徑差異不明顯, 大多數(shù)林木都處于中等生長(zhǎng)狀態(tài), 只有少數(shù)的林木占優(yōu)勢(shì)或處于被壓迫狀態(tài), 林木分化不嚴(yán)重。平均角尺度分別為0.4822, 0.4582和0.4784, 是均勻分布和隨機(jī)分布的中間狀態(tài), 距離隨機(jī)分布的理想狀態(tài)差距較小。標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的杉木林全部為人工林, 林木分布比較規(guī)律, 經(jīng)過林木個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)和人工更新后, 一些林木的分布表現(xiàn)出隨機(jī)分布的趨勢(shì)。平均競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)分別為4.5389, 4.5674和4.5136, 在各個(gè)年齡都相對(duì)穩(wěn)定, 沒有因?yàn)槟挲g的不同而出現(xiàn)大幅度的變動(dòng)。

圖1 林木分布

Figure 1 Tree distribution

表1 各標(biāo)準(zhǔn)地空間結(jié)構(gòu)參數(shù)值

2.3 杉木林林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性

由表2可知, 九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地中大小比數(shù)和角尺度的之間值均大于0.05, 不具有相關(guān)性, 沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。角尺度和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)之間的值也均大于0.05, 沒有相關(guān)性。這可能是由于人工杉木林在栽種時(shí)期分布地較為均勻, 角尺度不會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)發(fā)生太大變化, 處在比較穩(wěn)定的狀態(tài)。而隨著年齡的增長(zhǎng), 林木個(gè)體會(huì)因?yàn)榄h(huán)境、個(gè)體差異等因素而產(chǎn)生不同的生長(zhǎng)速度, 從而導(dǎo)致大小比數(shù)和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)不斷發(fā)生變化。因而角尺度與大小比數(shù)、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)不具有相關(guān)性。

不同與此, 在九個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地中, 大小比數(shù)和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)之間的值均小于等于0.001, 存在相關(guān)性。標(biāo)準(zhǔn)地D1、D3、D5、D6、D8的值分別為0.384、0.321、0.391、0.367、0.358, 均接近0.4。而標(biāo)準(zhǔn)地D2、D4、D7、D9的值分別為0.457、0.405、0.413、0.432, 均超過0.4, 說明大小比數(shù)和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)之間呈中等相關(guān)的關(guān)系。這是因?yàn)榇笮”葦?shù)和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)在計(jì)算過程都使用胸徑作為度量指標(biāo)之一, 所以盡管競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)還考慮了單株林木之間的距離, 二者也會(huì)在一定程度上具有關(guān)聯(lián)性。

表2 空間結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)性

3 討論

林分空間結(jié)構(gòu)是林分功能的基礎(chǔ)和表現(xiàn), 要優(yōu)化林分的空間結(jié)構(gòu), 首先要分析現(xiàn)有林分結(jié)構(gòu)的特點(diǎn), 其次根據(jù)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)進(jìn)行合理調(diào)整[23]。大小分化程度較低, 可以通過間伐補(bǔ)植進(jìn)行改善。通過撫育間伐, 人為地促進(jìn)自然更新, 可以調(diào)節(jié)林木個(gè)體的大小分化水平, 使林分徑級(jí)分布趨于合理, 促進(jìn)林分的發(fā)育[24]。在調(diào)整過程中, 可以針對(duì)一些比較容易控制的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化, 例如涉及到距離的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)不好調(diào)整, 但競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與大小比數(shù)相關(guān)性高, 則可以調(diào)控林分的大小比數(shù), 從而使競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)相應(yīng)提高。對(duì)于兩個(gè)相關(guān)性較高的參數(shù), 在調(diào)整時(shí)不一定都要考慮, 在條件有限的情況下, 可以適當(dāng)?shù)刂徽{(diào)整一個(gè)參數(shù)。

曹小玉等用混交度、大小比數(shù)、角尺度、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)、林層指數(shù)和開敞度等6個(gè)林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)分析了杉木生態(tài)公益林的林分空間結(jié)構(gòu)特征, 采用乘除法提出林分空間結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù), 為杉木生態(tài)公益林理想空間結(jié)構(gòu)的表達(dá)探索了一條新途徑[9], 但由于在指數(shù)提出過程中沒有考慮參數(shù)之間的相關(guān)性, 所以各參數(shù)所占的權(quán)重一致。本文基于此, 采用大小比數(shù)、角尺度和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)分析人工杉木林的空間結(jié)構(gòu)特征, 并分析空間結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的相關(guān)性, 以期在計(jì)算林分空間結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)時(shí), 為各參數(shù)權(quán)重的確定提供指導(dǎo)。此外, 林分空間結(jié)構(gòu)不僅受林木自生生長(zhǎng)的影響, 還受坡位、坡度、坡向、土壤養(yǎng)分等多方面環(huán)境因素的綜合影響, 關(guān)于這些因素對(duì)林分空間結(jié)構(gòu)的影響的研究還有待進(jìn)一步開展。

4 結(jié)論

本文通過計(jì)算人工杉木林的三個(gè)林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù): 大小比數(shù)、角尺度、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù), 分析了杉木人工林的現(xiàn)有林分空間結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明: 杉木各齡級(jí)的大小比數(shù)都接近中庸?fàn)顟B(tài), 林木分化不嚴(yán)重?？臻g分布處于均勻和隨機(jī)的中間狀態(tài), 經(jīng)過天然更新和適當(dāng)?shù)娜藶檎{(diào)整, 能夠較為容易地達(dá)到隨機(jī)分布的狀態(tài)。平均競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)在三個(gè)齡級(jí)之間呈極小幅度的波動(dòng), 說明林木之間的競(jìng)爭(zhēng)并不會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而變大或減小。并利用SPSS軟件對(duì)這三個(gè)參數(shù)之間進(jìn)行相關(guān)性分析, 得出三個(gè)參數(shù)之間的相關(guān)性, 為空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化經(jīng)營(yíng)措施提供依據(jù)。結(jié)果顯示: 角尺度和大小比數(shù)、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)之間沒有相關(guān)性, 即角尺度具有獨(dú)立性, 在林分空間結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算中所占的權(quán)重應(yīng)相對(duì)較大。而大小比數(shù)和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)之間呈中度相關(guān)的關(guān)系, 兩個(gè)參數(shù)均能夠在一定程度上描述林木的空間競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì), 所以二者在空間結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指數(shù)中所占的權(quán)重應(yīng)適當(dāng)減小。在實(shí)際的應(yīng)用中, 角尺度作為一個(gè)獨(dú)立參數(shù), 一定要考慮。而大小比數(shù)和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)可以根據(jù)實(shí)際的樣地情況, 調(diào)查研究目的, 選擇其中一個(gè)。大小比數(shù)的獲取更加容易, 因此如果在樣本總量龐大的時(shí)候, 可以用其進(jìn)行計(jì)算。而如果想要獲取更為準(zhǔn)確的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系, 考慮林木單木位置的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)則更加準(zhǔn)確。還可以通過研究這兩個(gè)參數(shù)之間的具體相關(guān)關(guān)系, 提出一個(gè)新的參數(shù), 綜合考慮兩者的影響。

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Analysis and correlation study on spatial structure parameters of artificialforest stand

LAI Minhua1, LAI Riwen1, *, HU Renjie1, YE Wei2

1. School of Forest, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China 2. Fujian Forestry Investigation and Design Institute, Fuzhou 350002, China

Based on the measured data of nine artificialforest standard plots in Songxi Forest Farm of Nanping City, the spatial structure parameters offorest stand were evaluated and analyzed, which laid the foundation for the formulation of spatial structure optimization and adjustment measures offorest and other pure forest stands. Neighbor trees of the object one was determined based on n = 4. Three stand spatial structure parameters of neighborhood comparison, uniform angle index and competition index were used to analyze their spatial structure characteristics. The result shows that the neighborhood comparison of theforests in the nine standard plots are close to the mean state, the individual differences of the trees are not large, and the differentiation of the trees is not serious; the uniform angle index is between uniform and random distribution, and there is a certain gap from the ideal model of horizontal distribution; the competition index is relatively stable, and there have been no significant changes due to age. The relationship between the neighborhood comparison and the competition index is moderately correlated, while the correlation between the neighborhood comparison and the uniform angle index, and the uniform angle index and the competition index are almost nonexistent. The results are helpful to the sustainable management of artificialforest.

; neighborhood comparison; uniform angle index; competition index; correlation

賴敏華, 賴日文, 胡仁杰, 等. 人工杉木林林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)分析及相關(guān)性研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(3): 58–63.

LAI Minhua, LAI Riwen, HU Renjie, et al. Analysis and correlation study on spatial structure parameters of artificialforest stand[J]. Ecological Science, 2021, 40(3): 58–63

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.03.008

S757.3

A

1008-8873(2021)03-058-06

2020-08-15;

2020-10-16

福建農(nóng)林大學(xué)科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(KFA17284A); 林學(xué)高峰學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(71201800755)

賴敏華(1995—), 女, 碩士研究生, 主要從事森林經(jīng)理學(xué), 3S研究, E-mail: 757345331@qq.com

賴日文, 男, 博士, 副教授, 主要從事森林經(jīng)營(yíng)管理和3S技術(shù)教學(xué)科研, E-mail: fjlrw@fafu.edu.cn