基于Voronoi圖的闊葉混交林林分空間結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、森林空間結(jié)構(gòu)制約著森林生態(tài)系統(tǒng)所有功能的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是嚴(yán)重影響了單株林木之間對生境資源的爭奪情況以及生長空間的壓迫情況，對森林生態(tài)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定健康的發(fā)展起了至關(guān)重要的作用。本文通過研究安徽休寧縣嶺南自然保護(hù)區(qū)內(nèi)天然闊葉混交林，采用了全站儀（南方NTS-320）閉合導(dǎo)線測量法在研究區(qū)內(nèi)設(shè)置7塊闊葉混交林樣地，樣地大小均為24m×24 m，每塊樣地面積576 m2。以4株直接競爭鄰近木的空間基本結(jié)構(gòu)單元求算的大小比數(shù)（Ui）、混交度（M

2、i）、角尺度（Wi）為參考數(shù)據(jù)?；赩oronoi圖構(gòu)建林分基本結(jié)構(gòu)單元，分析計(jì)算出林分空間隔離參數(shù)（Mci）、空間競爭指數(shù)(UCIi)、空間分布格局參數(shù)（Wvi）及林分透光參數(shù)（Ki），并構(gòu)建林分空間結(jié)構(gòu)評價的指數(shù)(FSSI')以及林分空間結(jié)構(gòu)與理想模型之間距離的參數(shù)(FSSD')。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)與分析后，得出以下結(jié)論:
　　(1)基于泰森多邊形構(gòu)建的林分基本空間結(jié)構(gòu)單元時，林分中任一中心木的直接競爭木的數(shù)量為該中心木所在泰森多邊形

3、的邊數(shù)，該中心木在整個林分中的競爭區(qū)域?yàn)樵撎┥噙呅蔚拿娣e。研究結(jié)果表明林分中單株中心木與4-6株直接競爭木組成的林分基本研究單元最常見，基本結(jié)構(gòu)單元中平均直接競爭鄰近木株樹為5.64株。
　　(2)對各樣地林木空間隔離參數(shù)分析可知，基于泰森多邊形構(gòu)建的林分空間基本結(jié)構(gòu)研究單元計(jì)算的各樣地全林分平均全混交度均集中在中度或強(qiáng)度混交狀態(tài)，林分空間結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，林分多樣化程度較高，有趨于穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢，這與傳統(tǒng)的4株直接競爭木時的各樣地平

4、均混交度均集中在強(qiáng)度混交具有一定一致性;但是分樹種研究計(jì)算時發(fā)現(xiàn)隔離程度的結(jié)論存在一定出入。
　　(3)各樣地的平均競爭指數(shù)UCIi均分布在區(qū)間(0.25，0.50]內(nèi)，表明林允生長處于中庸?fàn)顟B(tài)，整個林分直徑大小分布較均勻，林分生長未表現(xiàn)出明顯分化現(xiàn)象;這與4株直接競爭木構(gòu)建的林分基本結(jié)構(gòu)單元時分析的各樣地平均大小比數(shù)所反映結(jié)果在定性分析上能保持一致，兩個評價方法均反映出樣地中無絕對優(yōu)勢樹種，全林樹木生長趨于穩(wěn)定。
　　(4

5、)基于Voronoi圖構(gòu)建的林分結(jié)構(gòu)單元與4株直接競爭木構(gòu)建的林分基本空間結(jié)構(gòu)單元分析的各樣地林分平均分布格局均為團(tuán)狀分布。林分中均勻的結(jié)構(gòu)單元和隨機(jī)的結(jié)構(gòu)單元均遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于團(tuán)狀的結(jié)構(gòu)單元。這與自然保護(hù)區(qū)封育的時間較短，封育前人為干預(yù)很大有一定關(guān)系。
　　(5)1號、3號樣地的開敞度分別為0.42、0.49，表明這兩個樣地的平均林分生長空間充足，2號、4號、5號、6號和7號樣地的開敞度取值均分布在區(qū)間(0.3，0.4]內(nèi)，表明這些樣地

6、的平均林木生長空間基本充足，就全林分而言，整體生長空間基本充足，林分透光條件良好;分樹種分析時發(fā)現(xiàn)各樣地中主要樹種的生長透光性良好，伴生樹種中均出現(xiàn)光照條件不良的情況。
　　(6)本文構(gòu)建新的林分空間結(jié)構(gòu)綜合模型FSSI'，其具體公式為:FSSI'={[Mci×（1-UCIi）×2.9240Wvi]0.3333， Wv≤0.342[Mci×(1-UCIi)×1.5198(1-Wvi)]0.3333, Wv＞0.342式中:0≤Mc

7、i、UCIi、Wvi≤1;0≤FSSI'≤1，F(xiàn)SSI'值越大，林分空間結(jié)構(gòu)級別越優(yōu)。
　　在三個結(jié)構(gòu)參數(shù)控制的“三維散點(diǎn)分布圖”中，依據(jù)不同現(xiàn)實(shí)林分模擬的結(jié)構(gòu)位置點(diǎn)向著理想的林分結(jié)構(gòu)位置點(diǎn)趨近或背離的走向，重新定義了林分空間結(jié)構(gòu)與理想結(jié)構(gòu)的距離模型(FSSD')，計(jì)算公式為:FSSD'=√(Mci-1)2+UCI2i+(Wvi-0.342)2式中:0≤Mci、UCIi、Wvi≤1;0≤FSSD'≤1.63，值越小，林分結(jié)構(gòu)越接近

8、理想結(jié)構(gòu)。
　　研究發(fā)現(xiàn)FSSI'與 FSSD'具有極顯著的線性關(guān)系，F(xiàn)SSI'=-1.637·FSSD'+1.025，R2=0.980(P＜0.01)，擬合程度較好，因此認(rèn)為兩者均能定量化分析林分空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)及動態(tài)變化。
　　運(yùn)用FSSI'與 FSSD對比分析各樣地林分空間結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，各樣地林分的空間結(jié)構(gòu)處于較低級別Ⅱ級，這與林分內(nèi)各樣地的平均V-角尺度分析多呈現(xiàn)為團(tuán)狀分布有很大關(guān)系;林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化程度:6號樣地＞7號樣地