本文關(guān)鍵詞： 空間結(jié)構(gòu)參數(shù) 銳齒櫟天然林 動態(tài) 三元分布 大小多樣性　出處：《中國林業(yè)科學研究院》2016年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：復(fù)雜多樣的森林結(jié)構(gòu)通常意味著具有穩(wěn)定持久的生態(tài)功能,而植物多樣性作為森林生物多樣性的關(guān)鍵因素,亦是森林群落結(jié)構(gòu)的度量。除此之外,林木個體的競爭對于森林結(jié)構(gòu)以及演替進程會產(chǎn)生重要的影響。因此,對森林結(jié)構(gòu)、多樣性、生長和競爭的研究對森林經(jīng)營、生產(chǎn)能力和生態(tài)功能有著重要意義。準確的分析方法是認識森林結(jié)構(gòu)、多樣性和競爭的關(guān)鍵前提。目前已有眾多用于描述森林結(jié)構(gòu)、多樣性和競爭的方法,但還存在不完善之處,譬如,現(xiàn)有描述森林結(jié)構(gòu)的指數(shù)或參數(shù)大都針對結(jié)構(gòu)的一個方面,無法同時提供林分多個方面的結(jié)構(gòu)信息,為解決這個問題,本研究首先基于最近4株相鄰木空間結(jié)構(gòu)關(guān)系,提出了能同時從林木分布、樹木種類和大小上全面分析林分微觀結(jié)構(gòu)的新方法——空間結(jié)構(gòu)參數(shù)三元分布,并以銳齒櫟過伐林和次生林為案例進行解析,同時把它用于結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(包括對照)的次生銳齒櫟林的結(jié)構(gòu)動態(tài)分析中;現(xiàn)有描述林木大小多樣性的指標無法正確表達出不同類型林分的林木大小多樣性差異,為解決這個問題,本研究提出了基于空間結(jié)構(gòu)參數(shù)大小分化度的Simpson(DT)、Shannon(HT)及其均值(?T)的量化測度指數(shù),并以模擬數(shù)據(jù)和實測數(shù)據(jù)進行驗證分析;在林木競爭描述上,基于交角的競爭指數(shù)雖然因其良好的幾何解析性能而得以屹立于競爭指數(shù)之林,然而,樹高在林分中測定不易且誤差大,限制了基于交角的林木競爭指數(shù)的進一步應(yīng)用,本研究探討在不同林分中用胸徑或通過胸徑-樹高曲線預(yù)估樹高后替代實測樹高計算基于交角的林木競爭指數(shù)的可行性。本研究在探討以上方法的基礎(chǔ)上,進一步應(yīng)用于分析不同經(jīng)營措施下的銳齒櫟天然林林分結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化。動態(tài)數(shù)據(jù)來源于甘肅小隴山長期定位監(jiān)測的14塊次生銳齒櫟混交林樣地,其中2塊面積70m×70m的樣地分別為結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(GSC1)和對照(GSC2);另外12塊面積28.28m×28.28m的樣地分別為間伐對照(GSC3、GSC7、GSC11)、輕度間伐(間伐強度20%,GSC4、GSC8、GSC12)、中度間伐(間伐強度30%,GSC5、GSC9、GSC13)和強度間伐(間伐強度40%,GSC6、GSC10、GSC14)。通過長期監(jiān)測的兩期數(shù)據(jù)分析了次生銳齒櫟混交林生長、結(jié)構(gòu)、多樣性以及銳齒櫟種群競爭的動態(tài)變化。本研究具體取得如下主要結(jié)論:(1)提出了基于最近4株相鄰木關(guān)系的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)三元分布�？臻g結(jié)構(gòu)參數(shù)三元分將大小比數(shù)、混交度和角尺度進行三元聯(lián)合,共包含了5×5×5=125個結(jié)構(gòu)組合,充分利用了大小比數(shù)、混交度和角尺度三者在表達空間結(jié)構(gòu)上的頻率優(yōu)勢,完全包含且超越了其中任何2個空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的二元分布以及一元分布所提供的全部信息。應(yīng)用空間結(jié)構(gòu)參數(shù)三元分布分析銳齒櫟過伐林和次生混交林,發(fā)現(xiàn)過伐林整體呈高度混交隨機分布狀態(tài),而該狀態(tài)下的各種優(yōu)劣態(tài)勢的林木數(shù)量均等;次生林整體呈隨機分布狀態(tài),但整體上的混交程度略差,在強度混交隨機狀態(tài)的優(yōu)勢木和絕對劣勢木數(shù)量較多;這些結(jié)構(gòu)特征揭示了銳齒櫟混交林在遭受不同干擾后的空間結(jié)構(gòu)異質(zhì)性。除此之外,分析gsc1和gsc2的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)三元分布的動態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)在林分水平上,對照gsc1的三元結(jié)構(gòu)分布頻率值在5年間的變動小,而結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營gsc2的變化大,為極強混交隨機狀態(tài)的中庸木數(shù)量大幅度增多;在銳齒櫟種群水平上,對照gsc1的三元結(jié)構(gòu)分布頻率值在5年間的變動小,而結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營gsc2的變動大,為極強混交隨機狀態(tài)的銳齒櫟優(yōu)勢木大幅度增多。(2)發(fā)現(xiàn)大小分化度的均值(?t)是一個良好的測度大小多樣性的指標�？紤]林木位置的大小分化度用于量化表達林木大小多樣性能夠提供更多林分深層次的結(jié)構(gòu)信息,由其衍生出的dt、ht和?t能判別區(qū)分不同類型林分的林木大小多樣性差異。其中,?t從林分整體水平上反映林木的大小分化程度,且比dt和ht具有更強判別不同類型林分大小多樣性差異的能力。因此,認為?t是恰當表達及區(qū)分不同林分的林木大小多樣性的最優(yōu)測度指數(shù)。(3)用胸徑直接代替樹高計算基于交角的林木競爭指數(shù)是可行的�；诮唤堑牧帜靖偁幹笖�(shù)能簡潔表達出來自于競爭木側(cè)翼的擠壓和上方遮蓋的競爭壓力。以胸徑計算的基于交角的競爭指數(shù)(cid)能表達出以樹高計算的基于交角的競爭指數(shù)(cih)結(jié)果的95%信息,且能有效地表達出不同大小林木承受的競爭壓力的差異。雖然競爭指數(shù)值cihcid,但二者的擬合結(jié)果趨勢一致。因此,以胸徑替代實測樹高可作為該競爭指數(shù)的最佳經(jīng)驗計算途徑。(4)gsc1和gsc2均為近熟林,在撫育后5年,2塊樣地的灌木物種多樣性、銳齒櫟種群承受的競爭壓力和林分的角尺度平均值都均減小,林分的混交度平均值均增大,而林木大小多樣性?t值保持不變,直徑分布均由近似倒j型曲線轉(zhuǎn)變?yōu)閱畏迳綘钋�。與對照樣地GSC1相比,結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營促進了樣地GSC2中的林木生長,表現(xiàn)為其單木胸徑、樹高和材積生長率以及林分斷面積、材積生長率比對照樣地分別高出7.9%、17.4%、26.5%、82.8%和38.4%;另外,還提高了樹種多樣性、促進了幼苗的更新以及促進林木往更高徑階晉級(直徑分布曲線明顯右移)。(5)間伐經(jīng)營及其對照樣地均為中幼林,在撫育后5年,12塊樣地的灌木物種多樣性、林木大小多樣性、銳齒櫟種群承受的競爭壓力和幼苗更新下降,林分的角尺度和混交度平均值增大,直徑分布均為多峰山狀曲線。與間伐對照相比,輕度間伐對林分斷面積生長率提升最高,高出109.3%;中度間伐對單木胸徑和材積生長率提升最高,分別高出56.0%和45.1%;強度間伐對單木樹高和林分材積生長率提升最高,分別高出18.1%、66.9%;除此之外,間伐措施亦促進林木往更高徑階晉級(直徑分布曲線明顯右移)。結(jié)構(gòu)參數(shù)三元分布、林木大小多樣性?T和以胸徑計算的基于交角的競爭指數(shù)CID進一步完善了現(xiàn)有分析方法的不足,這些方法在森林經(jīng)營效果評價中具有重要作用。結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營有利于提高林木的生長率,對幼苗更新和生物多樣性的保護亦具有積極作用。
[Abstract]:This study is based on the relationship between forest structure , diversity , growth and competition . In addition , the research on forest structure , diversity , growth and competition has important implications for forest management , production capacity and ecological function . GSC9 , GSC13 ) and intensity thinning ( thinning intensity 40 % , GSC6 , GSC10 , GSC14 ) . In this paper , the three - dimensional distribution of spatial structure parameters of Quercus aliena var . acutissima was analyzed by means of three - dimensional distribution of spatial structure parameters . ( 4 ) Both gsc1 and gsc2 are near - mature forest . In 5 years after tending , the species diversity of shrub species and the average value of tree species diversity , tree height and volume growth rate of Quercus aliena were all decreased .

【學位授予單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S718.5

【參考文獻】

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本文編號：1537226