南方集體林區(qū)典型林分類型結(jié)構(gòu)特征及生長(zhǎng)模型研究.pdf

1、世界范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境正在不斷惡化，而森林作為可以對(duì)抗生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的最大陸地生態(tài)系統(tǒng)，正面臨著持續(xù)不斷的破壞和經(jīng)營(yíng)管理無(wú)力的兩難境界，致使天然林面積迅速減少，人工林品質(zhì)不斷下降，森林功能逐漸退化。森林結(jié)構(gòu)是森林的內(nèi)在本質(zhì)，森林功能是森林的外在表現(xiàn)形式，結(jié)構(gòu)決定功能。如何明晰森林的結(jié)構(gòu)?理解結(jié)構(gòu)與功能的耦合關(guān)系?調(diào)整森林結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能的最優(yōu)化等等問(wèn)題便成為了當(dāng)前林學(xué)界最關(guān)鍵的問(wèn)題?本文屬于國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“南方集體林區(qū)次生林撫育間伐

2、與高效利用技術(shù)研究(項(xiàng)目編號(hào)201004032)”的部分研究?jī)?nèi)容。本文從林分結(jié)構(gòu)(直徑結(jié)構(gòu)、樹高結(jié)構(gòu)、冠幅結(jié)構(gòu)、林木水平分布格局、林木空間隔離程度及林木大小分化程度等)研究出發(fā)，利用基于不固定對(duì)象木空間分析方法下的大小比數(shù)對(duì)單木生長(zhǎng)模型進(jìn)行分類，并通過(guò)單木生長(zhǎng)模型模擬林分生長(zhǎng)及直徑結(jié)構(gòu)變化，構(gòu)建基于直徑結(jié)構(gòu)形狀參數(shù)和林分平均年齡的全林分生長(zhǎng)模型。最終利用全林分生長(zhǎng)模型實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)從林分密度調(diào)整向徑階調(diào)整的轉(zhuǎn)變。
　　 直徑結(jié)構(gòu)方

3、面：3種林分類型(南酸棗、苦櫧和檫木)中混交林中小徑階所占比重普通低于45％，純林中所占比重更小普通在20％以下：苦櫧林一般都在15％以下。林分天然更新能力及群落演替穩(wěn)定性均一般，特別是純林已經(jīng)出現(xiàn)不良趨勢(shì)。形狀參數(shù)在1.01-3.13之間，擬合后直徑分布形狀基本為左偏單峰山形。樹高結(jié)構(gòu)方面：混交林的樹高跨度及標(biāo)準(zhǔn)差均高于純林，林層數(shù)一般也多于純林，混交林的垂直結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)垂直空間的利用率要高于純林。形狀參數(shù)在1.49-3.99之間，

4、混交林基本為左偏單峰形，而純林基本為右偏單峰形。冠幅結(jié)構(gòu)方面：形狀參數(shù)在1.28-2.43之間，分布形狀基本為左偏單峰山形。混交林的冠幅跨度及標(biāo)準(zhǔn)差均高于純林，混交林的空中水平結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)水平空間的利用率要高于純林。
　　 林木水平分布格局方面：3種林分類型的平均角尺度分別為0.61、0.62、0.55，均為聚集分布。林木中處于隨機(jī)分布的比例一般都在20％以下.發(fā)展趨勢(shì)是由均勻分布和隨機(jī)分布向聚集分布轉(zhuǎn)化。林木空間隔離程度方面

5、：3種林分類型的平均混交度分別為0.47、0.25、0.51，除苦櫧林為弱度混交外，其他2種類型均屬中度混交。平均混交度與樹種配置比例成正相關(guān)。純林中同類樹種大都成聚集分布，樹種配置極其不合理的現(xiàn)象明顯。林木競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)方面：南酸棗林中南酸棗和楓香均處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)地位，而杉木及檫木整體表現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)地位；苦櫧林中楓香處于微弱競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)地位，而苦櫧整體上處于中庸偏劣勢(shì)地位。檫木林中檫木、南酸棗、鵝掌楸、馬尾松和苦櫧均處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)地位，而杉木表現(xiàn)出

6、競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)地位。
　　 不固定對(duì)象木的空間分析方法在3種空間分布結(jié)構(gòu)方面的結(jié)果上均存在顯著性或極顯著性差異，且該方法下的對(duì)象木數(shù)與直徑、樹高、冠幅及大小比數(shù)均存在顯著性或極顯著性相關(guān)，從而認(rèn)為基于不固定對(duì)象木的空間分析方法與基于固定4株對(duì)象木的空間分析方法為相互獨(dú)立的方法，且基于不固定對(duì)象木的空間分析方法的結(jié)果更具說(shuō)服力。
　　 以林木競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)對(duì)單木生長(zhǎng)模型進(jìn)行分類擬合，將單木模型劃分為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)木(大小比數(shù)≥0.5)和競(jìng)爭(zhēng)

7、劣勢(shì)木(大小比數(shù)＜0.5)兩大類，從而更加精確的表達(dá)現(xiàn)實(shí)林木的生長(zhǎng)狀態(tài)。在模型選擇方面，綜合考慮現(xiàn)有數(shù)據(jù)擬合效果、模型復(fù)雜度及未來(lái)預(yù)測(cè)效果，單木模型中南酸棗以Gompertz模型為最佳，檫木以Gauss模型和Logistic模型為最佳，苦櫧以Logistic模型和Schumacher模型為最佳，馬尾松以Schumacher模型和Logistic模型為最佳，杉木以Gauss模型和Gompertz模型為最佳，楓香以Gompertz模型為最佳

8、。林分生長(zhǎng)模擬方面：隨著林分平均年齡的不斷增長(zhǎng)，整體上看連年生長(zhǎng)基本上是先升后降，拐點(diǎn)基本出現(xiàn)在50年左右；中齡林(南酸棗林和檫木林)中，在排除林分平均年齡的影響，形狀參數(shù)與連年生長(zhǎng)成顯著負(fù)相關(guān)。成熟林(苦櫧林)中，形狀參數(shù)與連年生長(zhǎng)成極顯著正相關(guān)。全林分模型構(gòu)建上，2參數(shù)(林分平均年齡和形狀參數(shù))的生長(zhǎng)模型均優(yōu)于1參數(shù)(林分平均年齡)的生長(zhǎng)模型。中齡林中林分平均年齡與林分連年生長(zhǎng)成正相關(guān)，但貢獻(xiàn)權(quán)重較小，形狀參數(shù)整體表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，貢獻(xiàn)

9、權(quán)重較大；成熟林中林分平均年齡與林分連年生長(zhǎng)成負(fù)相關(guān)，但貢獻(xiàn)權(quán)重較小，形狀參數(shù)整體表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，貢獻(xiàn)權(quán)重較大；在混交林表現(xiàn)的更加明顯。
　　 該研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有以下3個(gè)方面：
　　 1、利用影響圈界定對(duì)象木，構(gòu)建了基于不固定對(duì)象木的空間分析方法，對(duì)南方集體林區(qū)3種典型林分類型空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。
　　 2、利用競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)對(duì)單木生長(zhǎng)模型進(jìn)行分類，更加符合林木現(xiàn)實(shí)生長(zhǎng)。同時(shí)在對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)擬合效果的基礎(chǔ)上，結(jié)合未來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)