贵阳市长坡岭林场次生林林分空间结构分析

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优化林分空间结构的森林经营方法研究冷长龙

优化林分空间结构的森林经营方法研究冷长龙

优化林分空间结构的森林经营方法研究冷长龙在森林资源不断利用的过程当中,针对森林资源所开展的经营与管理工作也不断强化,进而促使森林资源可实现对持续性建设的保障,供应社会生产与生活。

建设、培育、种植、防护管理以及林分空间结构划分等都是森林经营管理中所涉及到的内容。

在这一过程中,可将生态环境的基础生长原则作为主要依据,实现对林分结构的有效优化。

我们主要针对优化林分空间结构的森林经营方法进行进一步探究,这对森林经营管理工作的顺利开展有重要作用。

一、林分空间结构建设原则1.以原始结构为基础在森林的经营建设中,原始森林具有独特的生态结构和空间结构,并且具有极大的稳定性,不易受到自然环境变化的侵害,是经过长期的环境变前后不断完善稳固的。

因此,在优化林分空间结构时,应主要以原始森林结构为基础,对已经遭到破坏的森林结构进行维护,探究原始森林在此地理环境中的生态机构构成和空间结构的分布,并在模仿和反演中建立新的环境形势,保证森林经营区域的生态一致性。

2.连续覆盖从森林就有维护角度进行分析后可以发现,我们必须提高对树木之间连续覆盖特点的重视程度,将树苗合适的填补在砍伐区域或者空白区域内,促使森林结构的连续性不会受到破坏。

暴风雨以及水土流失等都会在一定程度上破坏到森林环境,通过种植高低不同乔木以及灌木的方式可实现对上述现象的有效避免,最大限度的增加土壤稳固能力。

防风固沙、实现对森林气候的不断完善。

但是在种植过程当中也要注意对树木之间间距的有效控制,如果出现太过密集的现象,会导致树木枝干生长不理想,还会在一定程度上降低抵御自然灾害的能力。

3.生物多样性通过对不同地域环境进行分析后可以发现,构成森林环境的树木种类之间存在极大差距。

需要在严格避免单一性原则的基础上,开展森林树木种植经营工作。

利用相应的方式与手段,实现对林分空间的不断完善与优化,最为普遍的就是多样性结构,尤其是在种植过程当中需要严格考虑区域内的自然与生态条件,判断种植的植株是否可以适应区域内自然生态环境生长规律。

黔西北次生林优势树种叶片-凋落物-土壤连续体有机质碳稳定同位素特征

黔西北次生林优势树种叶片-凋落物-土壤连续体有机质碳稳定同位素特征

黔西北次生林优势树种叶片-凋落物-土壤连续体有机质碳稳定同位素特征喻阳华;程雯;杨丹丽;钟欣平【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2018(038)024【摘要】稳定性碳同位素自然丰度(δ13C)能够揭示生态系统长时间尺度的有机碳动态变化,阐明生态系统功能的变化特征.以黔西北次生林14个优势树种为研究对象,测定叶片、凋落物以及根区土壤有机碳含量和δ13C值,分析不同层次碳含量和δ13C丰度之间的相关性.结果表明:14个优势树种叶片碳含量为404.67-487.14 g/kg,总体为针叶树种较高、常绿灌木较低;δ13C值为-31.2‰--27.1‰,随生活型的变化规律不明显.凋落物碳含量为414.62-561.31 g/kg,与叶片碳含量的变化规律较为一致;δ13C值为-31.5‰--27.3‰,随树种生活型的变化特征也不明显.根区土壤碳含量为10.02-91.59 g/kg,δ13C值为-26.8‰--22.5‰,碳含量以光皮桦、银白杨等落叶乔木较高.叶片、凋落物和根区土壤3个层次的碳含量与δ13C丰度之间均呈不显著相关,不同层次的δ13C丰度之间和碳含量之间均为正相关.研究结果有助于反映森林生态系统碳循环过程的关键信息,为森林植被恢复提供理论依据.【总页数】8页(P8733-8740)【作者】喻阳华;程雯;杨丹丽;钟欣平【作者单位】贵州师范大学喀斯特研究院/国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心,贵阳550001;贵州师范大学喀斯特研究院/国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心,贵阳550001;贵州师范大学地理与环境科学学院,贵阳550001;贵州师范大学地理与环境科学学院,贵阳550001【正文语种】中文【相关文献】1.长白山垂直带森林叶片-凋落物-土壤连续体有机碳动态——基于稳定性碳同位素分析 [J], 司高月;李晓玉;程淑兰;方华军;于贵瑞;耿静;何舜;于光夏2.鄱阳湖湿地优势植物叶片-凋落物-土壤碳氮磷化学计量特征 [J], 聂兰琴;吴琴;尧波;付姗;胡启武3.泰山4种优势造林树种叶片凋落物分解对凋落物内细菌群落结构的影响 [J], 路颖;李坤;梁强;李传荣;张彩虹4.喀斯特区次生林土壤和优势树种叶片的化学计量特征及季节变化 [J], ZHU Shu-ying;YAN Ling-bin;PI Fa-jian;YU Li-fei;YUAN Cong-jun;SHU Li-xian5.喀斯特区次生林土壤和优势树种叶片的化学计量特征及季节变化 [J], 朱恕英;严令斌;皮发剑;喻理飞;袁丛军;舒利贤;因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

次生林群落结构与演替规律研究

次生林群落结构与演替规律研究

次生林群落结构与演替规律研究引言次生林是指由于人类活动或自然灾害等因素而形成的二次生长的森林,而使用林业的方法进行管理和利用时,了解次生林群落的演替规律和结构是非常重要的。

本文将从以下三个方面分别探讨次生林群落的结构和演替规律:林下植被的结构和演替规律、树种结构和演替规律、以及林顶层结构和演替规律。

林下植被的结构和演替规律林下植被是次生林群落中的重要组成部分。

随着森林演替的进行,林下植被会发生较大的变化。

初期,由于有大量的空隙和充足的阳光,常见的植物群落是一些耐荫性较差的植物,比如一些草本植物和杂草。

随着时间的推移,森林的枯枝败叶会不断积累,逐渐形成一层枯枝落叶的堆积层,这为有些耐荫性较强的植物提供了良好的生长条件。

同时,森林的树木逐渐长高,林下的光线会逐渐变少,这也导致了一些需要光的植物死亡或慢慢消失。

因此,随着时间的推移,林下植被的组成会发生较大的变化。

树种结构和演替规律次生林群落中的树种结构也是非常重要的。

不同的植物有着不同的生态位和生长策略,在森林演替的过程中,树种的组成和比例会发生变化。

一般来说,初期的次生林群落会以一些速生树种为主,比如杨树、槐树等,这些树种适应性强,生长快,适合快速地形成一个完整的林冠。

随着森林演替的进程,一些落叶乔木如榆树、枫树等逐渐居于主导地位,同时常绿阔叶树如茶树、梅花等也会相继出现。

不同的树种组成和比例对于次生林群落的稳定性和生态功能都有着较大的影响。

林顶层结构和演替规律林顶层是次生林群落中与外界相交的较为重要的区域。

林顶层的结构和演替规律对于森林生态系统的水分循环、能量传递和生物多样性维持都有着重要的影响。

初期的次生林群落的林顶层会比较松散,阳光和水分充足,有很多藤本或攀援植物的繁茂生长;而随着时间的推移和森林演替的进行,林顶层的结构会逐渐趋于稳定,树木高大茂密,草本和藤本的数量会相应减少。

林顶层的结构和演替规律直接关系到森林生态系统的生产力、生态位分配等重要问题。

天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的多元分布

天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的多元分布

第52卷第3期东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报Vol.52No.32024年3月JOURNALOFNORTHEASTFORESTRYUNIVERSITYMar.20241)国家重点研发计划项目(2022YFD2201001)㊂第一作者简介:张佳旺,女,2000年7月生,森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室(东北林业大学),硕士研究生㊂E-mail:2930038414@qq.com㊂通信作者:董希斌,森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室(东北林业大学),教授㊂E-mail:xibindong@163.com㊂收稿日期:2023年11月17日㊂责任编辑:潘㊀华㊂天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的多元分布1)张佳旺㊀董希斌㊀郭奔㊀刘慧㊀张莹㊀任允泽㊀滕弛㊀宋梓恺㊀张雨晨(森林持续经营与环境微生物工程黑龙江省重点实验室(东北林业大学),哈尔滨,150040)㊀㊀摘㊀要㊀2023年5月15—30日,在黑龙江省伊春市丰林县汤林林场建立不同演替阶段(中龄林㊁近熟林)固定监测样地,在森林群落中分别设立15块30mˑ30m的方形样地,将各样地划分为4个15mˑ15m的小样方,对胸径在5.0cm及以上的乔木进行每木调查㊁每木检尺,记录样地内林木的树种㊁胸径㊁树高;应用RStudio计算中龄林和近熟林的天然落叶松(Larixgmelinii)林分空间结构参数(混交度㊁大小比数㊁密集度㊁角尺度)㊁统计林分空间结构参数的5种多元分布频率(零元分布㊁一元分布㊁二元分布㊁三元分布㊁四元分布),系统分析各林分的林分空间结构特征与功能㊂结果表明:①落叶松林的零元分布,两种不同演替程度的林分,整体呈随机分布㊁混交较好的中庸生长状态,但近熟林比中龄林较密集㊂②落叶松林的一元分布,林分内多数林木处于混交程度㊁密集程度良好,各大小比数等级占比处于比较相近的随机分布状态㊂③落叶松林的二元分布,两种林分在同一大小比数时的林木多数处于中度混交,同一密集度时的中龄林的密集程度分布相近,近熟林的密集度较集中㊂④落叶松林的三元分布,两种林分中,同一密集度和大小比数的林木,多数处于随机分布㊂⑤落叶松林的四元分布,两种林分在同一分布格局和生长状态时,相同密集度的林木多数处于中度混交或者混交状态较良好㊂⑥与比较传统的零元分布㊁一元分布对林分空间结构进行分析相比,使用多元分布能更加全面㊁清晰地分析不同演替阶段天然落叶松林的林分内部空间结构特征㊂关键词㊀天然落叶松林;林分空间结构;多元分布;不同演替阶段分类号㊀S758.5;S718.5DifferentSuccessionStagesofNaturalLarixgmeliniiForestMultivariateDistributionofSpatialStructureParame⁃ters//ZhangJiawang,DongXibin,GuoBen,LiuHui,ZhangYing,RenYunze,TengChi,SongZikai,ZhangYuchen(HeilongjiangProvinceKeyLaboratoryofForestSustainableManagementandEnvironmentalMicroorganismEngineering(NortheastForestryUniversity),Harbin150040,P.R.China)//JournalofNortheastForestryUniversity,2024,52(3):1-9.FromMay15thto30th,2023,fixedmonitoringsampleplotswereestablishedatdifferentsuccessionstages(middle⁃agedforest,near⁃matureforest)inTanglinForestFarm,FenglinCounty,YichunCity,HeilongjiangProvince.Fifteensquaresampleplotsof30mˑ30mweresetupintheforestcommunity.Eachsampleplotwasdividedintofoursmallsam⁃pleplotsof15mˑ15m.Atreesurveyandmeasurementwereconductedforarborwithadiameteratbreastheight(DBH)of5.0cmandabove.Thetreespecies,DBH,andtreeheightoftheforesttreeswithinthesampleplotwererecorded.RStudiowasusedtocalculatethespatialstructureparameters(mixingdegree,sizeratio,density,angularscale)ofnatu⁃ralLarixgmeliniiforestsinmiddle⁃agedandnear⁃matureforests,andtostatisticallyanalyzethefivemultivariatedistribu⁃tionfrequenciesofforestspatialstructureparameters(zero⁃dimensionaldistribution,univariatedistribution,bivariatedis⁃tribution,trivariatedistribution,quadrivariatedistribution).Thissystematicanalysisaimedtoexaminethespatialstructurecharacteristicsandfunctionsofeachforeststand.Theresultsshowedthat:(1)Thezero⁃dimensionaldistributionofL.gmeliniiforests,forbothforeststandsatdifferentsuccessionalstages,showedanoverallrandomdistributionandamoder⁃ategrowthstatewithgoodmixing,butthenear⁃matureforestwasdenserthanthemiddle⁃agedforest.(2)TheunivariatedistributionofL.gmeliniiforestsshowedthatmostofthetreesintheforeststandswereinagoodstateofmixinganddensi⁃ty,andtheproportionsofdifferentsizeratiogradeswereinarelativelysimilarrandomdistributionstate.(3)ThebivariatedistributionofL.gmeliniiforestsshowedthatforbothforeststands,mostofthetreeswiththesamesizeratiowereinamoderatestateofmixing,andthedensitydistributionofthemiddle⁃agedforestwassimilaratthesamedensity,whilethenear⁃matureforestdensitywasmoreconcentrated.(4)ThetrivariatedistributionofL.gmeliniiforestsshowedthatforbothforeststands,mostofthetreeswiththesamedensityandsizeratiowererandomlydistributed.(5)Thequadrivariatedis⁃tributionofL.gmeliniiforestsshowedthatforbothforeststands,whenthesamedistributionpatternandgrowthstatewerepresent,mostofthetreeswiththesamedensitywereinamoderatestateofmixingoragoodmixingstate.(6)Comparedwiththetraditionalzero⁃dimensionaldistributionandunivariatedistributionforanalyzingforeststandspatialstructure,theuseofmultivariatedistributioncanprovideamorecomprehensiveandclearanalysisoftheinternalspatialstructurecharac⁃teristicsofnaturalL.gmeliniiforestsatdifferentsuccessionalstages.Keywords㊀NaturalLarixgmeliniiforest;Foreststandspatialstructure;Multivariatedistribution;Differentsucces⁃sionstages㊀㊀在森林演替过程中,不同演替阶段通常伴随着树种更替和组成变化或者不发生树种更替而出现不同的林型㊂目前需要对中龄林㊁近熟林进行调整,通过对森林结构的调整达到对森林生态功能改善的作用㊂林分空间结构,体现了林木在林内水平或者垂直方向上的分布格局及其属性在林内的排列方式,合理优化林分结构有利于森林可持续的发展㊂对林分空间结构的研究,已有较多研究成果[1-9]㊂有的研究使用林分空间结构参数的二元分布分析林分的空间结构[10-14],但仅从这两个方面还是不能全面表达林分的空间结构信息㊂有的研究使用林分空间结构参数的三元分布分析林分的空间结构[15-17],但这对于全面了解林分结构还有不足㊂关于对林分空间结构的研究,使用林分空间结构参数四元分布的研究较少[18-20]㊂但利用结构参数多元分布对林分空间结构特征进行全面分析,有利于对空间结构的微观特征更加了解㊁有利于对空间结构的精准调控㊂为此,本研究在黑龙江省伊春市丰林县汤林林场建立不同演替阶段(中龄林㊁近熟林)固定监测样地,在森林群落中分别设立15块30mˑ30m的方形样地,将各样地划分为4个15mˑ15m的小样方,对胸径在5.0cm及以上的乔木进行每木调查㊁每木检尺,记录样地内林木的树种㊁胸径㊁树高;应用RStu⁃dio计算中龄林和近熟林的天然落叶松(Larixgmeli⁃nii)林分空间结构参数(混交度㊁大小比数㊁密集度㊁角尺度)㊁统计林分空间结构参数的5种多元分布频率(零元分布㊁一元分布㊁二元分布㊁三元分布㊁四元分布),系统分析各林分的林分空间结构特征与功能㊂旨在为合理选择采伐㊁为该地区的林型结构改进调整㊁实现森林可持续发展提供参考㊂1㊀研究区概况小兴安岭地处于我国东北部㊁贯穿黑龙江省中北部,研究区域位于黑龙江省伊春市丰林县汤林林场,该林场位于林都伊春北部红松故乡小兴安岭腹地㊂林业施业区总面积289780hm2,南部㊁东北部与鹤岗市㊁嘉荫县区划重叠,地理坐标为东经129ʎ20ᶄ 130ʎ23ᶄ㊁北纬47ʎ55ᶄ 48ʎ40ᶄ㊂坡度为5ʎ 25ʎ,海拔260 380m㊂丰林县属寒温带大陆性季风气候,年均度0.6ħ,最高温7月份平均20ħ,最低温1月份平均-24.9ħ;年平均降水量653.7mm,无霜期110d左右㊂土壤类型以暗棕色森林土为主㊂研究区内,主要乔木树种有落叶松(Larixgmelinii)㊁红松(Pinuskoraiensis)㊁白桦(Betulaplatyphylla)㊁赤杨(Alnusjaponica(Thunb.)Steud.)㊁云杉(Piceaas⁃perata)㊁臭冷杉(Abiesnephrolepis)㊁山杨(Populusda⁃vidiana)等,灌木有忍冬(Lonicerajaponica)㊁柴桦(Betulafruticosa)㊁毛榛子(Corylusmandshurica)㊁刺五加(Acanthopanaxsenticosus)等,草本植物主要有苔草(Carexspp.)㊁酢浆草(Oxaliscorniculata)㊁荨麻(Urticafissa)等㊂2㊀研究方法2.1㊀样地设置2023年5月15 30日,在黑龙江省伊春市丰林县汤林林场建立中龄林㊁近熟林固定监测样地,在中龄林和近熟林森林群落中分别设立15块30mˑ30m的方形样地,本研究对胸径在5.0cm及以上的乔木进行每木调查,同时进行每木检尺㊂将各样地划分为4个15mˑ15m的小样方,以每块样方的西南角为坐标原点,记录样地内林木的树种㊁胸径㊁树高及相对坐标值(x,y)等(x为东西方向坐标㊁y为南北方向坐标),并对每木进行挂牌标记㊂计算时将相对坐标换算成绝对坐标㊂各样地具体概况见表1㊂表1㊀不同演替阶段的样地林分概况演替阶段样地号树种组成平均胸径/cm平均树高/m林分密度/株㊃hm-2郁闭度平均冠幅/m中龄林MA19落叶松+1白桦20.812.64510.801.30MA210落叶松16.716.09500.901.30MA39落叶松+1白桦21.813.83510.601.60MB18落叶松+2白桦-1赤杨17.712.36500.801.40MB210落叶松17.812.54750.701.40MB310落叶松-1白桦19.512.15750.701.00MC19落叶松+1白桦-1赤杨16.811.67500.802.90MC210落叶松-1白桦-1赤杨16.611.28500.902.00MC310落叶松15.910.86250.802.40MD110落叶松16.111.15250.701.90MD210落叶松16.611.55000.701.90MD310落叶松16.814.38250.901.40ME19落叶松+1白桦16.110.04960.701.75ME210落叶松-1白桦17.313.06990.801.90ME38落叶松+2赤杨-1白桦17.212.88260.801.30近熟林OA19落叶松+1白桦-1云杉17.712.17670.802.10OA27落叶松+1白桦+2赤杨15.611.07500.802.30OA310落叶松-1白桦-1赤杨-1云杉18.78.37330.802.502㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷续(表1)演替阶段样地号树种组成平均胸径/cm平均树高/m林分密度/株㊃hm-2郁闭度平均冠幅/m近熟林OB18落叶松+2白桦-1云杉16.112.37500.802.00OB210落叶松-1白桦-1云杉18.512.56501.003.40OB310落叶松-1白桦17.711.65501.001.90OC19落叶松+1白桦-1云杉15.511.78830.901.90OC210落叶松-1白桦15.812.48500.902.00OC38落叶松+2白桦-1赤杨-1云杉15.210.77000.703.20OD110落叶松-1白桦-1赤杨15.512.59671.001.70OD29落叶松+1白桦16.412.76671.003.80OD310落叶松-1白桦16.913.17831.002.20OE17落叶松+3白桦15.511.69941.003.20OE28落叶松+2白桦16.013.07540.872.10OE39落叶松+1白桦18.514.78990.841.202.2㊀确定空间结构单元及消除边缘效应确定空间结构单元:为了全面了解林分空间结构特征和林木在群落中的状态,仅测量和分析林木本身的属性有些片面,还需要考虑到林分中任意一株林木和离它最近的n株相邻木共同构成的关系,即空间结构单元[21]㊂已有研究表明,对象木与周围最近的4株相邻木共同组成的空间结构单元,适合分析林分空间结构特征[22-23]㊂本研究以这一空间结构单元为基础,建立相应的林分空间结构参数,分析林分的空间关系㊂消除边缘效应:为提高林分空间结构研究的准确性,在样地周围设立了宽度为5m的缓冲带,将样地核心区(20mˑ20m)内的林木作为参照树,处于缓冲区的林木作为核心区林木的相邻木处理;保证所分析林木的相邻木,均能处于样地内㊂2.3㊀林分空间结构参数及多元分布的计算方法混交度(Mi)[24]:是指参照树周围最近4株相邻木为其他树种的概率,反映林分中树种之间的空间隔离情况㊂Mi=(1/n)ðnj=1Vij,n为相邻木数量㊁Vij为对象木i与第j株相邻木的同种度;当对象木i与第j株相邻木非同种时,Vij=1,否则Vij=0㊂Mi值越大混交程度越严重,依据Mi值范围将混交程度分为5个等级,零度(Mi=0)㊁弱度(0<Miɤ0.25)㊁中度(0.25<Miɤ0.50)㊁强度(0.50<Miɤ0.75)㊁极强度(0.75<Miɤ1.00)㊂大小比数(Ui)[25]:是指大于参照树的相邻木数量占所考察的4株最近相邻木的比例,反映林木个体的大小分化程度㊂Ui=(1/n)ðnj=1Kij,n为相邻木数量㊁Kij为相邻木j胸径与对象木i胸径大小的差异度;如果相邻木j胸径比对象木i小,Kij=1,否则Kij=0㊂Ui值越大树木越占绝对劣势,依据Ui值范围将优势分为5个等级,优势(Ui=0)㊁亚优势(0<Uiɤ0.25)㊁中庸(0.25<Uiɤ0.50)㊁劣势(0.50<Uiɤ0.75)㊁绝对劣势(0.75<Uiɤ1.00)㊂密集度(Ci):是指参照树与周围4株最近相邻木树冠连接的株数占所考察的最近相邻木的比例,反映了林木的疏密程度,包含一定的竞争信息㊂Ci=(1/n)ðnj=1Yij,n为相邻木数量㊁Yij为对象木i与相邻木j树冠投影的重叠度;当对象木i与相邻木j的树冠投影相重叠时,Yij=1,否则Yij=0㊂Ci值越大密集程度越高,林木间的竞争相对增加;依据Ci值范围将密集程度分为5个等级,很稀疏(Ci=0)㊁稀疏(0<Ciɤ0.25)㊁中度密集(0.25<Ciɤ0.50)㊁比较密集(0.50<Ciɤ0.75)㊁很密集(0.75<Ciɤ1.00)㊂角尺度(Wi)[26]:是指参照树周围最近4株相邻木围绕参照树的分布程度,反映林分在水平地面上的分布格局㊂Wi=(1/n)ðnj=1Zij;n为相邻木数量㊁Zij为第j个角(α)与标准角(α0)的大小差异度;当第j个角(α)小于标准角(α0),Zij=1,否则Zij=0㊂Wi值越小林木分布越均匀,依据Wi值范围将均匀度分为5个等级,非常均匀(Wi=0)㊁均匀(0<Wiɤ0.25)㊁随机(0.25<Wiɤ0.50)㊁不均匀(0.50<Wiɤ0.75)㊁非常不均匀(0.75<Wiɤ1.00)㊂多元分布计算:为了精确反映林分空间结构,使用多元分布计算;通过不同组合之间的联系[27],反映多元分布的林木结构信息㊂零元分布:角尺度㊁大小比数㊁混交度㊁密集度这4个结构参数各自取平均值㊂一元分布:每个参数其5个等级的相对频率分布㊂二元分布:将结构参数按照相对应的等级,两两结合得到25种相对频率分布㊂三元分布:将任意2个结构参数与另外1个结构参数按照等级交叉联立,形成125种不同结构参数组成的相对频率分布㊂四元分布:将任意2个参数与另外2个参数按照等级对应交叉联立,得到625种不同结构组成的相对频率分布[28]㊂2.4㊀数据处理采用R(4.2.3)软件,林分空间结构分析利用3第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张佳旺,等:天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的多元分布spatstat软件包及forestSAS软件包,应用OfficeExcel2022软件统计频率分布㊂3㊀结果与分析3.1㊀天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的零元分布由表2可见:天然落叶松林中,中龄林和近熟林的平均角尺度比较相近,说明两种林分整体呈现出随机分布;两种林分平均大小比数表明,林木整体都处于中等生长状态;平均混交度为0.5167㊁0.5719,说明两种演替程度介于中等混交和强度混交之间,更加偏向中度混交;平均密集度相差较大,说明近熟林比中龄林整体密集㊂表2㊀两种演替阶段的林分空间结构参数平均值演替阶段空间结构参数角尺度大小比数混交度密集度中龄林0.50950.47070.51670.4788近熟林0.54170.50090.57190.55533.2㊀天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的一元分布由表3可见:这两种不同演替程度的林分,空间分布结构有相似趋势;中龄林和近熟林,分别有49.27%和56.41%为随机分布,非常均匀分布的林木为0和1.20%,非常不均匀分布的林木为11.07%和21.17%㊂两种演替程度的林木,生长状态比例比较相近;中龄林的混交度不如近熟林的混交度好,一半以上的林木处于中度混交及以上状态,分别为52.95%和62.09%,剩余不足一半的林木空间隔离程度不高㊂两种演替程度的林木,各密集度等级的林木比例都不是很相近;其中,中龄林很稀疏状态的林木比例较高(为27.16%),近熟林很稀疏状态的林木比例为19.08%,近熟林的总体密集程度优于中龄林㊂中龄林中,处于优势生长状态的占比0.22㊁处于中庸生长状态的占0.19㊁处于劣势生长状态的占0.09,生长发育状态整体较好;近熟林中,处于优势生长状态的林木占比0.25㊁中庸生长状态的占比0.21㊁绝对劣势生长状态的占比0.11,生长发育状态整体较好㊂3.3㊀天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的二元分布中龄林 4个空间结构参数在各等级的相对频率分布,总体呈上升趋势㊂混交度较好的林木中呈优势生长状态的占21.22%;混交度极强状态时的大小比数分布中,呈优势㊁亚优势㊁中庸状态的占比26.51%,其中呈劣势和绝对劣势的占比为19.62%(见图1(a))㊂林分内极强的混交度时,密集度整体呈递减趋势,极强混交度时有12.11%的林木处于很稀疏的状态,有14.40%的林木处于中度密集以上(见图1(b))㊂中度混交时的角尺度分布比较突出,其他组合时的林木所占比例都比较相似,中等混交时处于非常不均匀的林木占比高达17.02%(见图1(c))㊂优势树木处于非常稀疏时的占比最高达8.12%,其余组合的各等级相对频率都比较相近,说明样地中优势木的占比相对较低(见图1(d))㊂不均匀分布的林木占比极低,随机分布的林木占比最高,中庸木的占比最高达14.23%,其次是优势木占比12.31%(见图1(e))㊂非常均匀分布的林木占比最低,多数处于随机分布中,处于非常稀疏的林木和中度密集的林木占比分别高达12.03%㊁12.13%(见图1(f))㊂表3㊀天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数一元分布的每个参数5个等级的相对频率分布空间结构参数等级空间结构参数各等级的相对频率中龄林近熟林混交度(Mi=0)0.110.11大小比数(Ui=0)0.220.25密集度(Ci=0)0.270.19角尺度(Wi=0)0.180.01混交度(0<Miɤ0.25)0.150.13大小比数(0<Uiɤ0.25)0.190.23密集度(0<Ciɤ0.25)0.230.29角尺度(0<Wiɤ0.25)0.310.25混交度(0.25<Miɤ0.50)0.190.17大小比数(0.25<Uiɤ0.50)0.160.21密集度(0.25<Ciɤ0.50)0.200.18角尺度(0.25<Wiɤ0.50)0.490.56混交度(0.50<Miɤ0.75)0.320.24大小比数(0.50<Uiɤ0.75)0.090.23密集度(0.50<Ciɤ0.75)0.100.13角尺度(0.50<Wiɤ0.75)0.250.19混交度(0.75<Miɤ1.00)0.200.38大小比数(0.75<Uiɤ1.00)0.130.11密集度(0.75<Ciɤ1.00)0.120.46角尺度(0.75<Wiɤ1.00)0.110.21㊀㊀近熟林 处于优势生长状态的林木占比随着混交度强度的增加而增加(最高达9.43%),中庸生长状态时的混交度先增后减(见图2(a));同一混交等级时林木的密集度整体呈增大趋势,同一密集度时林木的混交程度先增大后减少(见图2(b));在中度混交程度时林木呈随机分布㊁不均匀分布,高达22.11%,同一分布格局时多数混交程度良好(见图2(c));12.07%的绝对优势木的树冠非常密集,6.72%的绝对劣势木的树冠非常密集(见图2(d));相同等级大小比数时树木的分布,极少呈非常均匀分布,多数呈随机分布(见图2(e));同一密集度时林木的分布,极少呈现均匀分布,多数呈现出4㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷随机分布㊂随机分布时,林木的密集度逐渐增加(见图2(f))㊂图1㊀中龄林4个空间结构参数在各等级的相对频率分布(二元分布)3.4㊀天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的三元分布中龄林 极强度混交的林木占林木总数比例最大(为29.46%);在弱度混交中,处于绝对劣势且比较密集的林木占总数的3.82%(见图3(a))㊂在各个混交度等级中,林木处于非常均匀分布的占比极低;同一混交等级和同一生长状态的林木,多数处于随机分布,其中极强混交时随机分布的亚优势林木占总林木数的6.02%(见图3(b))㊂同一混交等级和密集程度的林木多数呈随机分布,其中3.25%处于强度混交㊁不均匀分布且树冠稀疏的状态(见图3(c))㊂非常密集且随机分布的林木中,有4.06%为亚优势木;在同一角尺度和大小比数时,其混交度主要呈弱度混交,为22.18%(见图3(d))㊂近熟林 同一大小比数和密集度的林木中,多数林木处于强度混交中(占比33.71%),极强混交的优势木且非常稀疏程度的林木占林木总数的7.08%(见图4(a))㊂在同一混交程度时,各个林木的分布格局和生长状态都比较相似;各个混交等级且呈随机分布的林木中,为中庸木的林木的比例高于其他生长状态的林木比例,最高达4.12%(见图4(b))㊂在各个分布格局和密集程度的林木中多数5第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张佳旺,等:天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的多元分布处于中度混交中,占比最高为60.12%;中度混交较多的为随机分布和不均匀分布,且属于中度密集和非常密集(见图4(c))㊂各个分布格局和林木生长状态时,处于非常密集的林木占林木总数的26.71%,占比最高;亚优势状态的林木,在同一密集度和混交度中最高占比为7.03%(见图4(d))㊂图2㊀近熟林4个空间结构参数在各等级的相对频率分布(二元分布)3.5㊀天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的四元分布由图5可见:中龄林中,相同分布格局和生长状态的林木中,在各个密集度时多数林木处于中度混交及以上状态;同一混交程度和密集度且在各个生长状态时,多数林木处于不均匀分布;呈随机分布且生长状态处于绝对优势时,其周围有非常密集的不同树种的林木占林木总数的1.10%;相反,处于不均匀分布且生长状态处于绝对劣势时,其周围有非常稀疏的不同树种的林木占林木总数的0.50%㊂由图5可见:近熟林中,相同分布格局和生长状态的林木中,在各个密集度时多数林木处于中度混交及以上状态;同一混交程度和同一树冠密集度且在各个生长状态时,多数林木处于随机和不均匀分布;呈随机分布且生长状态处于绝对优势时,其周围有非常密集的不同树种的林木占林木总数的4.70%;相反,处于不均匀分布且生长状态处于绝对劣势时,其周围有非常稀疏的不同树种的林木占林6㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷木总数的1.10%㊂图3㊀中龄林4个空间结构参数在各等级的相对频率分布(三元分布)图4㊀近熟林4个空间结构参数在各等级的相对频率分布(三元分布)7第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张佳旺,等:天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的多元分布图5㊀不同演替阶段林分4个空间结构参数在各等级的相对频率分布(四元分布)4 结论与讨论利用空间结构参数的多元分布对两种不同演替阶段的天然落叶松林的空间结构特征进行分析,包括空间结构单元中对象木的周围相邻木为其他树种的概率㊁胸径的生长状态㊁树冠连接的株数占所考察的最近相邻木的比例㊁围绕对象木的分布程度㊂与零元分布㊁一元分布分析林分空间结构相比,多元分布展现的信息量更加丰富[29],为高质量的森林经营㊁森林质量工程改善林分空间结构提供思路和依据㊂本研究对天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的零元分布分析表明,两种林分整体呈随机分布;林分的整体生长状态为中庸状态,混交度呈中度混交,密集程度为中度密集,两种林分的相比差别不是很明显㊂本研究对天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的一元分布分析表明,中龄林的混交程度相比近熟林较低,中龄林在强度混交的占比较大,而近熟林在极强混交的占比较大㊂两种林分的大小比数和分布格局比较相似,林分多数的林木属于随机分布,中龄林较为稀疏,近熟林在密集程度上较为相近㊂本研究对天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的二元分布分析表明,两种林分在同一大小比数时的林木多数处于中度混交,同一密集度时的中龄林的密集程度分布相近,近熟林的密集度较集中㊂同一大小比数时的密集度中龄林比较偏稀疏,近熟林偏密集㊂同一大小比数和密集度时的林分,分布格局整体呈随机分布㊂本研究对天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的三元分布分析表明,两种林分中,同一大小比数和密集度时,林木的混交度比较良好㊂中龄林中,同一混交度和大小比数的林木多数处于随机分布,同一密集度和混交度的林木多数处于随机分布,同一大小比数和格局分布状态的林木多数处于中度密集及以下㊂近熟林中,同一大小比数和密集度的林木多数呈中度混交,同一密集度和大小比数的林木多数处于随机分布,同一密集度和格局分布状态的林木多数处于中度混交㊂本研究对天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的四元分布分析表明,两种不同的林分在同一混交度和密集度时,相同生长状态的林木多数处于随机分布;同一分布格局状态和生长状态时,相同密集度的林木多数处于中度混交;中龄林中相同的混交度和密集度时,相同分布格局状态时有半数处于劣势生长状态㊂本研究区域位于汤林林场,其顶级群落是以落叶松为主的天然落叶松林,因此为了促进林分的正向演替,需要对其他次生林的林分结构做进一步的优化和调整㊂由于中龄林和近熟林的四元分布,林分结构参数组合在4个方面都不合理,包括零度混交㊁绝对劣势㊁非常密集㊁非常不均匀分布的林木,分别占林木总数的1.11%㊁0㊂所以在进一步的择伐中,可以将上述组合作为第一次采伐的对象;将上面空间结构参数组合的3方面不合理的林木作为第二次采伐对象,例如周围很密集的非常不均匀分布有其它4种树种的绝对劣势木,中龄林和近熟林中该类型的林木占比为0㊁0.39%;将结构参数两方面不合理的林木作为第三次采伐的对象,比如周围很密集的随机分布着其它4种树种的绝对优势木,中龄林和近熟林中该类型的立木占林木总数的0㊁0.43%㊂其次,利用间伐作业时可以降低林分密度和郁闭度,进一步促进落叶松的演替㊂除此之外,对林木可以进行定期的病虫害检查,促进林木健康生长和更好提高林分质量,从而提高竞争优势;另一方面,也可以进行人工补植,提高林分内的物种多样性,促进演替㊂8㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀东㊀北㊀林㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷合理利用空间结构参数多元分布,对于林分结构特征的表述提供了更加完备的信息,对于森林经营和林分空间结构优化提供了强有力的依据[20]㊂本研究是依据结构参数多元分布对汤林林场两种不同演替程度的落叶松林分空间结构进行分析,是对该类研究的补充和参考㊂另外,也为合理选择采伐木提供一种方法,更有利于提升林分的质量和演替㊂但是,按照本研究方法进行筛选择伐之后的林分空间结构的具体优化程度,没有进行实证检验,条件成熟时有必要对本研究方法进行实践检验㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀孙宇,刘盛,王诗俊,等.依据加权Delaunays三角网的林分空间结构分析与评价[J].东北林业大学学报,2022,50(8):61-68.[2]㊀尹茜,罗海兵,汪洋,等.马尾松人工林空间结构分析与评价[J].广西林业科学,2022,51(4):503-509.[3]㊀张亚昊,佃袁勇,黄光体,等.不同演替阶段马尾松林林分空间结构对物种多样性的影响[J].生态学杂志,2021,40(8):2357-2365.[4]㊀许文秀,吴金卓,林文树,等.不同演替阶段红松阔叶混交林空间结构研究[J].中南林业科技大学学报,2018,38(10):106-111.[5]㊀倪宝龙.大兴安岭天然落叶松林空间结构分析[D].哈尔滨:东北林业大学,2013.[6]㊀郝月兰.基于林分空间结构优化的采伐木确定方法研究[D].北京:中国林业科学研究院,2012.[7]㊀张凌宇,刘兆刚.大兴安岭盘古林场2种优势树种空间分布格局研究[J].森林工程,2017,33(2):11-16,21.[8]㊀董灵波,刘兆刚,李凤日,等.大兴安岭主要森林类型林分空间结构及最优树种组成[J].林业科学研究,2014,27(6):734-740.[9]㊀HUIGY,POMMERENINGA.Analysingtreespeciesandsizedi⁃versitypatternsinmulti⁃speciesuneven⁃agedforestsofNorthernChina[J].ForestEcologyandManagement,2014,316(SI):125-138.doi:10.1016/j.foreco.2013.07.029.[10]㊀张岗岗,王得祥,柴宗政,等.秦岭中段华北落叶松人工林空间结构的二元分布特征[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2014,42(9):33-40.[11]㊀赖阿红,巫志龙,周新年,等.杉阔混交林择伐空间结构二元分布特征[J].森林与环境学报,2015,35(4):337-342.[12]㊀彭辉,周红敏,惠刚盈.萌生杉木林空间结构的二元分布特征[J].南京林业大学学报(自然科学版),2017,41(4):136-140.[13]㊀梁文俊,魏曦,赵伟文,等.基于二元分布空间结构参数的林分结构研究[J].河南农业大学学报,2018,52(4):540-544.[14]㊀LIYF,YESM,HUIGY,etal.Spatialstructureoftimberharvestedaccordingtostructure⁃basedforestmanagement[J].ForestEcologyandManagement,2014,322:106-116.doi:10.1016/j.foreco.2014.02.042.[15]㊀吴初平,张骏,沈爱华,等.千岛湖次生林不同演替阶段林分空间结构研究[J].植物研究,2015,35(1):16-21.[16]㊀吴晓永,杨华,吕延杰,等.云杉-白桦混交林结构特征分析[J].北京林业大学学报,2019,41(1):64-72.[17]㊀白超.空间结构参数及其在锐齿栎天然林结构动态分析中的应用[D].北京:中国林业科学研究院,2016.[18]㊀和敬渊,王新杰,王开,等.杨桦次生林林分空间结构参数多元分布研究[J].北京林业大学学报,2021,43(2):22-33.[19]㊀柴宗政.基于相邻木关系的森林空间结构量化评价及R语言编程实现:以秦岭中山带典型次生林为例[D].杨凌:西北农林科技大学,2016.[20]㊀张岗岗,刘瑞红,惠刚盈,等.林分空间结构参数N元分布及其诠释:以小陇山锐齿栎天然混交林为例[J].北京林业大学学报,2019,41(4):21-31.[21]㊀LIYF,HUIGY,ZHAOZH,etal.ThebivariatedistributioncharacteristicsofspatialstructureinnaturalKoreanpinebroad⁃leavedforest[J].JournalofVegetationScience,2012,23(6):1180-1190.[22]㊀惠刚盈,赵中华,张弓乔.基于林分状态的天然林经营措施优先性研究[J].北京林业大学学报,2016,38(1):1-10.[23]㊀惠刚盈,胡艳波.混交林树种空间隔离程度表达方式的研究[J].林业科学研究,2001,14(1):23-27.[24]㊀惠刚盈,VONGADOWK,ALBERTM.一个新的林分空间结构参数:大小比数[J].林业科学研究,1999,12(1):1-6.[25]㊀惠刚盈,VONGADOWK,ALBERTM.角尺度:一个描述林木个体分布格局的结构参数[J].林业科学,1999,35(1):37-42.[26]㊀惠刚盈,李丽,赵中华,等.林木空间分布格局分析方法[J].生态学报,2007,27(11):4717-4728.[27]㊀ZHANGGG,HUIGY,ZHANGQ,etal.Telescopemethodforcharacterizingthespatialstructureofapine⁃oakmixedforestintheXiaolongMountains,China[J].ScandinavianJournalofFor⁃estResearch,2019,34(8):751-762.[28]㊀惠刚盈,胡艳波,徐海.森林空间结构的量化分析方法[J].东北林业大学学报,2005,33(Sup):45-48,60.[29]㊀黄露波,甄贞,赵颖慧.基于多源LiDAR的阔叶红松林林分空间结构特征分析[J].中南林业科技大学学报,2023,43(8):36-50.9第3期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张佳旺,等:天然落叶松林不同演替阶段空间结构参数的多元分布。

长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态

长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态

第40卷第4期2020年2月生态学报ACTAECOLOGICASINICAVol.40,No.4Feb.,2020基金项目:国家重点研发计划重点专项项目(2017YFC050400103);国家自然科学基金项目(31670643)收稿日期:2018⁃12⁃23;㊀㊀网络出版日期:2019⁃11⁃20∗通讯作者Correspondingauthor.E⁃mail:zhaoxh@bjfu.edu.cnDOI:10.5846/stxb201812232788李建,李晓宇,曹静,谭凌照,赵秀海.长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态.生态学报,2020,40(4):1195⁃1206.LiJ,LiXY,CaoJ,TanLZ,ZhaoXH.Communitystructureanddynamicsofsecondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforestinChangbaiMountains.ActaEcologicaSinica,2020,40(4):1195⁃1206.长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态李㊀建,李晓宇,曹㊀静,谭凌照,赵秀海∗北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心,北京㊀100083摘要:长白山次生针阔混交林是东北地区典型的次生林类型之一,处于向地带性顶级植被阔叶红松林方向演替的重要阶段㊂全面分析长白山次生针阔混交林群落动态,能为东北地区森林保护㊁恢复和可持续经营提供理论支撑㊂基于长白山地区5.2hm2次生针阔混交林动态监测样地,以2005和2017年样地内所有胸径(DBH)ȡ5cm的木本植物为研究对象,分析了12年间群落的物种组成㊁物种多样性㊁胸径结构和密度结构等非空间结构,以及林木空间分布格局㊁树种混交和林木竞争等空间结构的变化㊂结果表明:群落个体数量由6614株降至5884株,2017年调查到木本植物13科25属42种,较2005年增加2属2种,群落物种组成和多样性变化较小㊂平均胸径由14.4cm增加至15.5cm;径级结构在两次调查中均呈倒 J 型,虽然群落保持稳定的更新态势,但是各径级的个体数量显著下降㊂胸径变异系数和基尼系数分别由0.77和0.37增至0.79和0.38,群落复杂程度提高㊂群落株数密度由1272株/hm2降至1132株/hm2,林分密度由33.12m2/hm2增至34.74m2/hm2㊂群落空间结构在两次调查中没有变化,群落水平分布格局为随机分布( W=0.51),大小分化程度为中庸分布( U=0.50),混交度为强度混交( M=0.76),空间结构稳定㊂研究还比较了样地和20mˑ20m样方尺度上的群落结构变化趋势,发现大部分指标在两个尺度上变化一致㊂综上所述,本研究中的长白山次生针阔混交林的群落非空间结构呈现正向演替趋势,而空间结构保持相对稳定,群落整体在12年内并未发生本质性改变㊂在未来经营中,可适当伐除假色槭和色木槭等林下层树种,为红松㊁蒙古栎和紫椴等顶级树种的生长和更新提供空间㊂关键词:次生针阔混交林;非空间结构;空间结构;群落动态Communitystructureanddynamicsofsecondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforestinChangbaiMountainsLIJian,LIXiaoyu,CAOJing,TANLingzhao,ZHAOXiuhai∗ResearchCenterofForestManagementEngineeringofStateForestryandGrasslandAdministration,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,ChinaAbstract:Thesecondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforestinChangbaiMountainsisoneofthetypicalsecondaryforesttypesinnortheastChina.Itisinanimportantstageofsuccessiontotheclimaxvegetation,i.e.broad⁃leavedKoreanpineforest.Throughacomprehensiveanalysisofcommunitydynamicsinthesecondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforestinChangbaiMountains,wecanprovidethescientificsupportforforestconservation,restorationandsustainablemanagement.Basedona5.2hm2dynamicmonitoringplotinChangbaiMountainsin2005and2017,allwoodyplantswithDBHȡ5cmwereinvestigatedasstudyobjects.Thenon⁃spatialstructuredynamicsincludingspeciescomposition,speciesdiversity,DBHstructureanddensitystructure,andthespatialstructuredynamicsincludingthespatialdistributionpattern,treespeciesmixedandtreescompetitionwereanalyzed.Theresultsshowedthatthetotalnumberofindividualsinthecommunitydecreasedfrom6614to5884.Forty⁃twospeciesoftheplantsbelongingto25generaand13familieswerefoundin2017,whichincreasedby2generaand2speciescomparedwiththosein2005.Theseindicatedthatthevariationof6911㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀40卷㊀speciescompositionanddiversitywassmall.TheaverageDBHincreasedfrom14.4cmto15.5cm.Althoughthecommunitymaintainsaninverted J typeofDBHstructureandapositiveregeneration,thenumberofindividualsateachdiameterlevelwassignificantlyreduced.ThecoefficientofDBHvariationandDBHGiniindexincreasedfrom0.77and0.37to0.79and0.38,respectively,indicatingthecomplexityofthecommunityincreased.Thestemdensityofcommunityindividualsdecreasedfrom1272to1132perhectare,andthestanddensityincreasedfrom33.12m2/hm2to34.74m2/hm2.Thespatialstructureofthecommunitydidnotchangeduringthetwocensuses.Thehorizontaldistributionpatternofthecommunitywasrandomlydistributed( W=0.51).Thedegreeofsizedifferentiationwasmoderate( U=0.50).Theminglingdegreewasstrong( M=0.76).Thoseindicatedthatthespatialstructurewasstableandideal.Furthermore,thechangetrendofcommunitystructurewascomparedatbothplotand20mˑ20msubplotscales.Wefoundthatmostoftheindicatorshadthesametrendonbothscales.Inconclusion,thenon⁃spatialstructureofthesecondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforestshowedapositivesuccessiontrend,whilethespatialstructureofthecommunityremainedstable.Thecommunitystructurehadnotessentialchangeswithin12years.Inthefutureforestmanagement,theunderstorytreessuchasAcerpseudosieboldianumandAcermonocouldbeappropriatelyremovedtoprovidespaceforthegrowthandregenerationofclimaxspeciessuchasPinuskoraiensis,QuercusmongolicaandTiliaamurensis.KeyWords:secondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforests;non⁃spatialstructures;spatialstructures;communitydynamics东北林区是我国主要的森林分布区之一,其在保持水土㊁生产木材和为动物提供栖息地等方面发挥重要作用[1]㊂然而在20世纪,由于过度采伐和保育不当等人为因素导致了天然林面积大量减少,造成林分结构被严重破坏,森林质量下降和生态系统功能严重退化等后果,由此产生大面积次生林[2⁃3]㊂据第八次全国森林资源清查结果显示,东北地区的次生林面积超过60%,存在生长缓慢,结构不合理,更新能力弱和林分质量低下等问题亟待改善[4⁃5]㊂21世纪以来,随着生态环境日益严峻和人们生态保护意识逐渐提高,次生林的可持续经营和恢复逐渐成为研究重点[6⁃7]㊂森林结构是实现森林经营目标必须测定和调控的属性,其代表着一系列定量描述森林结构特性的指标[8⁃9]㊂传统的森林结构指标包括物种组成㊁物种多样性㊁胸径结构和密度结构等,通常被用来描述森林特征的平均状态[10]㊂21世纪以来,随着森林多目标经营理念的提出,国内外学者相继提出若干基于林木个体空间坐标的林分空间结构指标,从林木空间分布格局㊁树种混交和树木竞争等方面反映林分内部的结构变异,助力森林质量精准提升[11⁃12]㊂结合森林非空间结构和空间结构,将为探究群落动态㊁提高生态系统服务和功能㊁增强森林稳定性和可持续性提供全面系统的数据支撑[13⁃15]㊂尽管国内学者已经开展了大量关于东北地区次生林群落结构的研究,但是往往受限于调查面积过小或研究周期较短等原因而难以揭示一般性规律[16]㊂在分析群落动态时,部分学者采用空间代替时间的办法,通过构建演替序列描述群落发展态势[17]㊂这种方法虽然可在短期内获取群落演替的宏观动态,但却不易消除空间异质性且不能反映干扰在群落动态中的作用,导致研究结果存在局限性[18]㊂因此,对森林群落动态进行长期监测成为科学研究的迫切需求㊂继巴拿马BarroColorado岛内建立的首个50hm2森林动态监测样地之后[19],我国学者于本世纪初期开始在全国范围内建立起一系列永久监测样地,并构建了中国森林生物多样性监测网络(CForBio)[20]㊂十余年来,国内学者依托于森林动态监测样地对多种群落类型的演替动态展开研究,极大促进了物种共存和群落构建等生态学机理研究的蓬勃发展[21]㊂温带次生针阔混交林是长白山地区重要的森林类型之一,是对地带性顶极植被原始阔叶红松林进行采伐或火烧干扰后自然恢复形成的天然林群落㊂目前,已有学者描述了温带次生针阔混交林群落的结构特征[22⁃24],但对该群落在10年以上的长期结构动态鲜有报道㊂本文以一块面积为5.2hm2的长白山次生针阔混交林动态监测样地为基础,利用2005年和2017年的调查数据,研究次生针阔混交林的群落结构在较长时间内是否发生改变及变化趋势,旨在揭示该地区的次生林演替规律,为结构化森林经营提供理论依据㊂1㊀研究区概况与研究方法1.1㊀研究地概况研究地点位于吉林省白河林业局光明林场,海拔899m,该区域受温带大陆性季风气候影响,年均气温3.6ħ,最冷月1月份的平均气温-15.4ħ;夏季短暂且温暖多雨,最热月7月份的平均气温19.6ħ,年均降水量707mm[25];土壤类型为富含有机质的山地暗棕色森林土,土层厚度20 100cm㊂该地区物种属于长白山植物区系,乔木树种主要包括臭松(Abiesnephrolepis)㊁紫椴(Tiliaamurensis)㊁白桦(Betulaplatyphylla)㊁假色槭(Acerpseudosieboldianum)㊁色木槭(Acermono)㊁红松(Pinuskoraiensis)㊁蒙古栎(Quercusmongolica)和水曲柳(Fraxinusmandschurica)等[26]㊂1.2㊀样地设置及植被调查方法2005年,在吉林省白河林业局光明林场内,选取处于演替中期的次生针阔混交林,参照美国史密森热带研究所热带森林研究中心(CenterforTropicalForestScience,CTFS)建设标准和操作规范,利用全站仪建立了投影面积为5.2hm2(长260m,宽200m)的森林动态监测样地,样地坐标为东经128ʎ0.7988ᶄ㊁北纬42ʎ20.907ᶄ,平均海拔为805m[27]㊂将样地进一步划分为20mˑ20m样方后,于同年对样地内所有胸径ȡ1cm的木本植物开展调查,记录物种名㊁胸径㊁树高㊁冠幅㊁枝下高和相对位置等信息并挂牌标记㊂此后,分别于2010和2017年对样地复查㊂本研究以2005年和2017年的调查数据中所有胸径ȡ5cm的木本植物为研究对象㊂1.3㊀非空间结构特征及动态计算方法1.3.1㊀物种组成特征和动态重要值(IV)是衡量物种在群落中相对重要性的指标[28],计算公式为:重要值IV()=(相对多度+相对频度+相对优势度)3式中:相对多度(%)=100ˑ(某个物种的株数/所有物种的总株数);相对频度(%)=100ˑ(某个物种在统计样方中出现的次数/所有物种出现的总次数);相对优势度(%)=100ˑ(某个物种的胸高断面积/所有物种的胸高断面积和)㊂计算各物种在2005 2017年间的多度㊁频度㊁胸高断面积和重要值的变化率,并采用Wilcoxon符号秩检验分析变化趋势[9],变化率公式如下:R=X2017-X2005X2005ˑT式中:R表示变化率,X2017和X2005分别表示物种在两次调查中的多度㊁频率㊁胸高断面积或重要值,T表示两次调查的时间间隔㊂对物种的多度㊁频度㊁胸高断面积和重要值4个特征值进行对数转化后,采用Speraman相关性检验分析在2005 2017年间的物种次序动态㊂假如物种的某个特征次序在某时段前后没有变化,则Spearman相关系数为1;假如物种某个特征次序在某一时段前后差异极大,则该相关系数为-1;总之,Spearman相关系数越大,则物种特征变化越小;反之,则该特征变化越大[12]㊂文中所有统计学显著性水平设为P<0.05㊂1.3.2㊀物种多样性特征和动态采用物种丰富度(S)㊁Shannon⁃Weiner多样性指数(H)㊁Simpson优势度指数(D)和Pielou均匀度指数(J)4个指标分别计算样地水平和样方水平的物种多样性㊂物种多样性的计算公式如下[29]:S=nH=-ðSi=1(PilnPi)7911㊀4期㊀㊀㊀李建㊀等:长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态㊀D=1-ðSi=1P2iJ=HlnS式中:n表示某物种的数量;Pi表示样方内第i个种的数量占总体数量的比例㊂采用Wilcoxon符号秩检验分析样方水平上物种多样性的变化趋势,对于其他指标也采用相同方法分析动态变化[27]㊂1.3.3㊀胸径结构特征和动态胸径结构是一个容易获取且精确度较高的指标,实际研究中常用胸径结构代替年龄结构㊂径级结构描述了林木直径大小分布特征,可在一定程度上反映群落的可持续性㊂本文以2cm为径级分析群落胸径结构特征,再对胸径进行对数转换并采用Pearson和Spearman相关性检验分析群落径级结构动态[28]㊂采用胸径变异系数(VarD)和胸径基尼系数(GiniD)描述样地整体和样方水平的胸径结构离散程度㊂其中,胸径变异系数是描述林木分布频率的常用指标,系数值越大则林木大小分化程度越高;基尼系数是描述个体胸径差异偏离绝对均匀程度的指标,当个体间没有差异时取值为0,当差异最大化时取值无限接近1[30]㊂两个指标的计算公式为:VarD=σμGiniD=ðNk=2(2ˑk-N-1)ˑbakðNk=2(N-1)ˑbak式中:σ表示胸径标准差,μ表示胸径平均值,bak表示按升序第k个个体的胸高断面积㊂1.3.4㊀密度结构样地或样方水平的林分密度(standdensity,StaD,单位:m2/hm2)和株数密度(strainsdensity,StrD,单位:株/m2)分别用个体的胸高断面积和与数量表示㊂两个指标的计算公式为:StaD=ðNiBAiSˑ10000StrD=NSˑ10000式中:BAi表示某植株的胸高断面积,N表示某一尺度下所有个体数量;S表示样地或样方面积(m2)㊂1.4㊀空间结构特征及动态计算方法1.4.1㊀空间分布格局采用角尺度(Wi)描述林分空间分布格局[31],计算公式为:Wi=14ð4j=1zij式中:zij表示参照木i与相邻木j所构成的夹角α与标准角α0(α0=72ʎ)的关系,当α>α0时,zij=0;否则zij=1㊂用平均角尺度( W)表征群落水平分布格局, W<0.475表示均匀分布, Wɪ0.475,0.517[]表示随机分布, W>0.517表示聚集分布[32]㊂1.4.2㊀树种混交通过计算混交度(Mi)表征树种隔离程度[33],计算公式如下:Mi=14ð4j=1vij8911㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀40卷㊀式中:vij表示参照木i与相邻木j的身份关系,当i与j为同一物种时,vij=0,否则vij=1㊂平均混交度( M)可被用来判断群落水平的混交程度,混交度越高则群落越稳定㊂1.4.3㊀个体竞争相邻林木之间的大小分化差异和所处地位优劣可通过计算胸径大小比数得知[34],计算公式如下:Ui=14ð4j=1kij式中:kij表示参照木i与相邻木j的大小关系,当i>j时,kij=0;否则kij=1㊂平均大小比数( U)能反映群落水平的优势木比例㊂1.4.4㊀林分空间结构状态根据上述3个空间结构指标的定义,理想的林分空间结构为林分平均混交度是100,林分平均大小比数是0,林分平均角尺度是50㊂林分空间结构距离指数(FSSD)用于描述林分实际空间结构向理想空间结构逼近或远离的趋势,FSSD值越小则林分越接近理想状态[35],其计算公式为:FSSD=㊀( Wˑ100-50)2+( Uˑ100)2+( Mˑ100-100)2式中,0ɤFSSDɤ150㊂1.5㊀数据处理本文应用R3.4.3㊁Winkelmass和Excel软件进行数据的统计与分析㊂2㊀结果与分析2.1㊀非空间结构特征和动态2.1.1㊀群落物种组成2005和2017年的群落调查分别发现13科23属40种和13科25属42种木本植物,共有植物13科23属39种㊂两次调查期间,物种组成几乎没有变化,仅4个偶见种(总株数ɤ3)出现变动[36],其中毛山楂(Crataegusmaximowiczii),拧筋槭(Acertriflorum)和山丁子(Malusbaccata)进入群落,沙松(Abiesholophylla)退出群落㊂温带群落的物种数量相对有限,处于不同演替阶段的优势种群差异明显㊂2005 2017年,重要值排在前10位的优势物种组成基本保持不变,仅香杨替代山杨排在末位㊂优势物种在群落内的优势度略微扩大,重要值累计由77.79提高至78.78㊂大部分优势物种的胸高断面积均提高,其中增长量排在前5位的树种分别是臭松(0.45m2/hm2)㊁紫椴(0.41m2/hm2)㊁水曲柳(0.29m2/hm2)㊁红松(0.24m2/hm2)和白桦(0.18m2/hm2)㊂仅怀槐和山杨的胸高断面积缩减,分别减少0.09m2/hm2和0.53m2/hm2㊂2005 2017年,群落全部个体数量由6614株降至5884株,减少730株;全部优势种群数量由5630株降至5042株,减少588株㊂大部分优势物种数量减少,其中白桦㊁紫椴和怀槐的种群数量损失较多,分别减少180株㊁142株和106株(表1)㊂12年间,大部分优势种群动态表现为多度增加但胸高断面积减少,说明种群内小径级个体损失较多;怀槐和山杨的多度和胸高断面积均减少,说明该种群内的大径级个体也出现大量死亡现象㊂总体上,所有物种的多度显著减小(P<0.01),频度显著减小(P<0.05),胸高断面积显著增大(P<0.05),重要值无明显变化(P>0.05)(图1)㊂物种多度㊁频度㊁胸高断面积和重要值的排序无显著变化(P<0.001),种间差异保持相对稳定㊂2.1.2㊀物种多样性两次调查中,群落的物种丰富度分别为40和42,Shannon⁃Wiener指数分别为2.59和2.50,Simpson指数分别为0.89和0.88,Pielou均匀度指数分别为0.70和0.69(表2)㊂在20mˑ20m的样方的尺度上,物种丰富9911㊀4期㊀㊀㊀李建㊀等:长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态㊀度㊁Shannon⁃Wiener多样性和Simpson优势度均显著减小(P<0.001),而Pielou均匀度没有显著变化(P>0.05,图2)㊂表1㊀2005和2017年次生针阔混交林群落优势树种的重要值㊁胸高断面积和多度Table1㊀Theimportantvalue,basalareaatbreastheightandabundanceofdominantspeciesinsecondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforestcommunitiesin2005and2017树种Species重要值Importantvalue胸高断面积Basalarea/(m2/hm2)多度Abundance20052017变化率/%20052017变化率/%20052017变化率/%紫椴Tiliaamurensis13.3213.26-0.046.356.760.54806664-1.62臭松Abiesnephrolepis12.3613.500.772.583.031.4513701338-0.20白桦Betulaplatyphylla11.1910.58-0.455.535.700.26683503-2.55假色槭Acerpseudosieboldianum8.8810.221.261.141.291.10100410750.57色木槭Acermono7.548.100.621.952.060.475635770.20红松Pinuskoraiensis6.686.920.302.192.430.91394353-0.92蒙古栎Quercusmongolica5.615.59-0.032.512.600.30201168-1.49水曲柳Fraxinusmandschurica4.384.440.112.002.281.17205168-1.66怀槐Maackiaamurensis4.053.08-2.000.820.73-0.91247141-4.67山杨Populusdavidiana3.782.50-2.821.801.27-2.4515777-5.94香杨Populuskoreana3.243.09-0.391.972.090.517255-2.24表2㊀2005 2017年次生针阔混交林群落非空间结构变化Table2㊀Changesofnon⁃spatialstructuralinthesecondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforestintheChangbaiMountainsin2005 2017非空间结构Non⁃spatialstructure非空间结构指数Non⁃spatialstructureindex2005年2017年物种多样性Speciesdiversity物种丰富度4042Shannon⁃Wiener多样性2.592.50Simpson优势度0.890.88Pielou均匀度0.700.69胸径结构DBHstructure胸径变异系数0.770.79胸径基尼系数0.370.38密度结构Densitystructure林分密度(m2/hm2)33.1234.74株数密度(株/hm2)127211322.1.3㊀胸径结构由图3可知,群落径级结构均呈明显的倒 J 型分布㊂2005 2017年,整体上群落各径级的个体数量显著减少(P<0.001),但径级间的相对个体数差异没有显著变化(ρ=0.98,P<0.001),群落径级结构保持稳定㊂2005年样地内木本植物的胸径平均值为14.4cm,群落胸径变异系数是0.77,胸径基尼系数是0.37㊂2017年全部个体的平均胸径为15.5cm,群落胸径的变异系数是0.79,胸径基尼系数是0.38(表2)㊂12年间,样方尺度上的胸径变异系数和基尼系数均显著增加(P<0.001)(图2),与样地整体的变化趋势一致㊂2.1.4㊀密度结构次生针阔混交林群落样地在2005年的林分密度为33.12m2/hm2,株数密度为1272株/hm2;2017年的林分密度为34.74m2/hm2,株数密度为1132株/hm2㊂12年间,林分密度提升1.62m2/hm2,株数密度降低140株/hm2(表2)㊂在样方尺度和样地尺度的密度结构变化趋势一致,林分密度显著增加(P<0.001),株数密度显著减小(P<0.001)(图2)㊂0021㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀40卷㊀图1㊀2005 2017物种多度㊁频度㊁胸高断面积和重要值变化率Fig.1㊀Changesinspeciesabundance,frequency,areaofbasalareaandtheimportantvaluebetween2005and2017a d分别代表物种多度㊁频度㊁胸高断面积和重要值的变化率,虚线左侧的变化率为负值2.2㊀空间结构特征和动态2005年和2017年的林分空间结构距离保持在55.47不变(表3),群落空间结构的综合情况较为理想,群落空间结构基本保持稳定(图2)㊂表3㊀2005和2017年次生针阔混交林群落空间结构特征Table3㊀Spatialstructurecharacteristicsofsecondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforestcommunitiesin2005and2017空间结构Spatialstructure空间结构指数Spatialstructureindex2005年2017年空间分布格局Spatialdistributionpattern角尺度0.510.51树种混交Speciesspatialheterogeneity混交度0.760.76个体竞争Individualcompetition大小比数0.500.50空间结构理想态Idealspatialstructure空间结构距离55.4755.472.2.1㊀水平分布格局采用角尺度描述群落的水平分布格局,2005和2017年群落的平均角尺度均为0.50,群落整体处于随机分布(表3)㊂从分布频率上看,群落内大部分个体处于随机分布(W=0.5),处于聚集分布(W=0或0.25)和均匀分布(W=0.75或1)的个体比例比较接近(图4)㊂样方尺度上,群落角尺度在12年间无显著差异(P>0.05)(图2)㊂1021㊀4期㊀㊀㊀李建㊀等:长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态㊀图2㊀2005—2017年次生针阔混交林群落空间结构动态变化Fig.2㊀Dynamicsofspatialstructureofsecondaryconiferousandbroad⁃leavedmixedforestcommunityfrom2005to2017箱形图中加粗实线表示样本的中位数,箱形的上下边分别表示四分之一位数和四分之三位数;每个对比图上方字母代表组间差异是否显著,如果差异显著则字母不同(P<0.05),如果差异不显著则字母相同(P>0.05)图3㊀2005年和2017年群落径级结构Fig.3㊀DBHsizeclasscommunitystructurein2005and20172.2.2㊀林木种间关系采用混交度指标描述种间隔离度,2005年和2017年的群落平均混交度均为0.76,林分处于强度混交(表3)㊂各取值的分布频率随取值增大呈单调递增趋势,处于完全混交的个体比例最高,处于完全不混交的个体比例最低(图4)㊂12年间,样方水平混交度无显著差异(P>0.05)(图2)㊂2021㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀40卷㊀图4㊀2005和2017年林木空间结构频率分布Fig.4㊀Frequencydistributionofindividualsspatialstructurein2005and20172.2.3㊀林木个体竞争采用大小比数描述群落内个体间的大小分化程度,2005和2017年的群落平均大小比数均为0.50(表3),说明林分内个体分布比较均匀,处于不同竞争强度的个体比例较为接近,林分整体呈中庸分布(图4)㊂12年间,样方水平大小比数无显著差异(P>0.05)(图2)㊂3㊀讨论和结论3.1㊀群落非空间结构动态群落次生演替过程一直是生态学理论的研究热点,演替过程中群落的结构动态和稳定性仍然存在争论[37]㊂2005 2017年,次生针阔混交林群落的物种组成呈增加趋势,物种丰富度的变化主要由偶见种引起,体现了偶见种在维持群落生物多样性的重要作用[38]㊂12年间,优势物种在群落内的相对重要性发生改变,白桦㊁山杨和香杨等先锋树种的重要值降低,臭松㊁红松㊁水曲柳㊁假色槭和色木槭等顶级树种和林下层树种的重要值提高㊂郭利平等研究表明,长白山阔叶红松林群落演替的实质是白桦㊁山杨㊁黄檗和春榆等阳性或半阴性树种随演替进程逐渐被紫椴㊁水曲柳㊁红松和色木槭等阴性树种取代的过程[39],本研究结果基本符合这一变化趋势,表明群落处于正向演替过程㊂此外,怀槐和山杨的种群数量和胸高断面积均明显降低,可预见该种群将由优势转为劣势;假色槭和色木槭的种群数量和胸高断面积均增加,反映了林下层树种的竞争优势逐渐增强,将可能对林冠层树种的更新造成阻碍㊂群落径级结构在两次调查中均呈倒 J 型,群落保持较为稳定的更新态势,侧面反映了该群落在12年内3021㊀4期㊀㊀㊀李建㊀等:长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态㊀4021㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀40卷㊀未曾受到严重的人为干扰,大部分种群能完成自我更新㊂群落个体之间的大小差异还能反映群落的复杂度和稳定性[40],已有研究结果表明,林木大小分化程度随演替进程逐渐提高,如Lei等对不同林龄的云杉混交林的结构多样性研究表明,林木胸径基尼系数随着林分生长发育呈增大趋势但差异不显著[41];白超等结合6个指标比较多种混交林类型发现:天然林和老龄林比人工林和中龄林具有更高的林木大小多样性[40]㊂与上述观点一致,本文研究群落的胸径变异系数和基尼系数均提高,反映了群落的正向演替进程㊂密度结构与种群周转速率密切相关,是传统森林经营评价和调控的必要指标[42]㊂株数密度和林分密度均会随着群落发展而改变,张春雨等对长白山处于不同演替阶段群落特征的研究表明,株数密度随演替进程逐渐减少,林分密度逐渐增加[43],本文研究结果也体现了这一变化趋势㊂然而一项对处于不同演替阶段的16个热带森林群落的5年监测研究表明,林分密度随演替进程逐渐升高,株数密度仅在演替初期呈快速上升态势并在演替中后期保持平稳[44]㊂造成上述差异的原因可能是热带群落具有更高的物种多样性㊁更长的生长季和更快的更新速率,温带群落在温湿度㊁降水量和光周期等环境条件上受到更多局限[17]㊂3.2㊀群落空间结构动态植物个体的生长㊁死亡和更新动态将直接影响群落空间结构,良好的林分空间结构是判断群落能否维持稳定发展的重要前提[8]㊂通常认为,当水平分布格局为随机分布㊁大小分化程度为中庸分布并且树种混交度较强时,群落具有比较稳定的群落结构[9]㊂两次调查中,本文研究的次生针阔混交林群落的水平分布格局为随机分布( W=0.51),大小分化程度为中庸分布( U=0.50),混交度为强度混交( M=0.76),体现了群落具有良好且稳定的空间结构㊂与夏富才等对长白山北坡阔叶红松林( W=0.58, M=0.53)[45]和次生杨桦林( W=0.58, M=0.54)[46]的空间结构的研究相比,本文研究的处于演替中期的群落空间结构更加理想和稳定㊂关于群落演替过程中群落空间结构是否会发生变化还需持续监测研究㊂彭辉等对热带BCI50hm2样地活立木空间结构的研究表明,群落的平均角尺度㊁平均大小比数和平均混交度分别为0.504㊁0.504和0.911,其中群落平均混交度明显高于本文研究的温带森林群落,其原因可能是热带森林具有更高的物种多样性和株数密度(第7次调查发现297个物种,约4028株/hm2),提高了处于强度混交(M=0.75或1)的个体比例[47]㊂未来探讨群落混交度时应考虑加入物种多样性和株数密度等非空间结构指标,增强对不同群落类型空间结构差异的分辨力㊂3.3㊀群落动态的尺度效应群落结构受生境异质性㊁植物繁殖体传播范围和种间相互作用等因素影响具有尺度依赖性,通过不同尺度的群落结构动态反映群落稳定性和演替规律更具说服力[48⁃49]㊂因此,本文不仅探讨了样地尺度下的群落结构整体水平,还在20mˑ20m样方尺度下对比群落12年间动态,使群落动态趋势更加明确且更具说服力㊂研究发现,大部分指标在上述两个尺度上呈现一致的变化趋势,表明不同尺度上的群落结构动态具有一致性㊂然而也发现个别指标出现不一致的变化趋势,其中物种丰富度在样地和样方尺度上具有相反的变化趋势,样地尺度上调查到偶见种的增减可能会影响对群落演替态势的判断,小尺度上物种丰富度显著降低更能反映群落整体演替态势,群落物种丰富度在小尺度上的减少趋势也与前人研究观点一致[43];Pielou均匀度指数虽然在样地尺度上呈现降低态势,但是在样方尺度上并无显著变化,体现出物种分布格局在12年间无明显改变㊂3.4㊀结论综上,本文结合群落非空间结构和空间结构指标,综合分析长白山次生针阔混交林群落结构动态㊂12年间,群落非空间结构指标具有明显变化而空间结构并无明显变化,且大部分指标在样地和样方两个尺度上变化趋势一致,体现群落演替过程中 稳中有变 的特点㊂对该群落经营时可考虑适当伐除色木槭和假色槭等林下层树种,为红松㊁蒙古栎和紫椴等顶级树种的更新提供空间,在保证群落稳定性的前提下促进群落正向演替㊂本文研究结果虽然体现出群落具有正向演替态势,但并未发现群落演替中 质 的变化,未来还需对该次生针阔混交林群落持续开展动态监测,并结合环境因素从不同角度进一步探究群落演替规律㊂参考文献(References):[1]㊀李明,柴旭荣,张连芝.中国东北三省森林生物量及其空间格局.东北师大学报:自然科学版,2017,49(3):131⁃135.[2]㊀刘国华,傅伯杰,陈利顶,郭旭东.中国生态退化的主要类型㊁特征及分布.生态学报,2000,20(1):13⁃19.[3]㊀DengXZ,JiangQO,ZhanJY,HeSJ,LinYZ.SimulationonthedynamicsofforestareachangesinNortheastChina.JournalofGeographicalSciences,2010,20(4):495⁃509.[4]㊀国家林业局.第八次全国森林资源清查结果.林业资源管理,2014,(1):1⁃2.[5]㊀宋庆丰.中国近40年森林资源变迁动态对生态功能的影响研究[D].北京:中国林业科学研究院,2015.[6]㊀YuDP,ZhouL,ZhouWM,DingH,WangQW,YueW,WuXQ,DaiLM.ForestmanagementinNortheastChina:history,problems,andchallenges.EnvironmentalManagement,2011,48(6):1122⁃1135.[7]㊀刘世荣,代力民,温远光,王晖.面向生态系统服务的森林生态系统经营:现状㊁挑战与展望.生态学报,2015,35(1):1⁃9.[8]㊀汤孟平.森林空间结构研究现状与发展趋势.林业科学,2010,46(1):117⁃122.[9]㊀惠刚盈.基于相邻木关系的林分空间结构参数应用研究.北京林业大学学报,2013,35(4):1⁃8.[10]㊀王均伟.长白山阔叶红松林主要树种空间格局及环境解释[D].北京:北京林业大学,2016.[11]㊀邓红兵,陈喆菲,许东,赵小汎.森林多目标经营单元的时空尺度扩展.生态学报,2015,35(1):65⁃70.[12]㊀曹小玉,李际平,封尧,胡园杰,张彩彩,房晓娜,邓超.杉木生态公益林林分空间结构分析及评价.林业科学,2015,51(7):37⁃48.[13]㊀ShugartHH,SaatchiS,HallFG.Importanceofstructureanditsmeasurementinquantifyingfunctionofforestecosystems.JournalofGeophysicalResearch:Biogeosciences,2010,115(G2):G00E13.[14]㊀ForresterDI.Thespatialandtemporaldynamicsofspeciesinteractionsinmixed⁃speciesforests:frompatterntoprocess.ForestEcologyandManagement,2014,312:282⁃292.[15]㊀SeidlR,SchelhaasMJ,RammerW,VerkerkPJ.IncreasingforestdisturbancesinEuropeandtheirimpactoncarbonstorage.NatureClimateChange,2014,4(9):806⁃810.[16]㊀宋厚娟,叶吉,蔺菲,原作强,郝占庆,王绪高.取样面积对森林木本植物空间分布格局分析的影响.科学通报,2014,59(24):2388⁃2395.[17]㊀LohbeckM,PoorterL,Martínez‐RamosM,Rodriguez‐VelázquezJ,VanBreugelM,BongersF.Changingdriversofspeciesdominanceduringtropicalforestsuccession.FunctionalEcology,2014,28(4):1052⁃1058.[18]㊀徐玮泽,刘琪璟,孟盛旺,周光.长白山阔叶红松林树木种群动态的长期监测.应用生态学报,2018,29(10):3159⁃3166.[19]㊀ConditR.Researchinlarge,long⁃termtropicalforestplots.TrendsinEcology&Evolution,1995,10(1):18⁃22.[20]㊀米湘成,郭静,郝占庆,谢宗强,郭柯,马克平.中国森林生物多样性监测:科学基础与执行计划.生物多样性,2016,24(11):1203⁃1219.[21]㊀马克平.森林动态大样地是生物多样性科学综合研究平台.生物多样性,2017,25(3):227⁃228.[22]㊀闫琰,张春雨,赵秀海.长白山不同演替阶段针阔混交林群落物种多度分布格局.植物生态学报,2012,36(9):923⁃934.[23]㊀陈亚南,杨华,马士友,任玫玫.长白山2种针阔混交林空间结构多样性研究.北京林业大学学报,2015,37(12):48⁃58.[24]㊀孙越,夏富才,赵秀海,轩志龙,徐敏敏,李良.张广才岭温带次生针阔混交林物种组成和群落结构特征.生态学报,2017,37(10):3425⁃3436.[25]㊀张春雨.长白山针阔混交林种群结构及环境解释[D].北京:北京林业大学,2009.[26]㊀赵云萍,刘玉安,李广祥,孙淑艳.长白山林区复层异龄林垂直结构的研究.吉林林学院学报,1995,11(2):105⁃108.[27]㊀倪瑞强.长白山典型针阔混交林群落结构与动态研究[D].北京:北京林业大学,2014.[28]㊀方精云,王襄平,沈泽昊,唐志尧,贺金生,于丹,江源,王志恒,郑成洋,朱江玲,郭兆迪.植物群落清查的主要内容㊁方法和技术规范.生物多样性,2009,17(6):533⁃548.[29]㊀曹梦,潘萍,欧阳勋志,臧颢,宁金魁,郭丽玲,李杨.飞播马尾松林林下植被组成㊁多样性及其与环境因子的关系.生态学杂志,2018,37(1):1⁃8.[30]㊀谭凌照,范春雨,范秀华.吉林蛟河阔叶红松林木本植物物种多样性及群落结构与生产力的关系.植物生态学报,2017,41(11):1149⁃1156.[31]㊀HuiG,PommereningA.Analysingtreespeciesandsizediversitypatternsinmulti⁃speciesuneven⁃agedforestsofNorthernChina.ForestEcologyandManagement,2014,316:125⁃138.[32]㊀王静,梁军,焦一杰,张星耀.杨树人工林林木个体大小比数与溃疡病发生程度的关系.林业科学,2012,48(11):57⁃62.[33]㊀周永斌,殷有,殷鸣放,张飞.白石砬子国家级自然保护区天然林的自然稀疏.生态学报,2011,31(21):6469⁃6480.5021㊀4期㊀㊀㊀李建㊀等:长白山次生针阔混交林群落结构特征及群落动态㊀。

基于GIS的贵州贵安新区林地景观格局特征分析

基于GIS的贵州贵安新区林地景观格局特征分析

基于GIS的贵州贵安新区林地景观格局特征分析张东凯;金祺;杨武【摘要】森林景观格局是指森林景观组成的空间分布和组合特征,分析森林景观格局是研究森林景观功能和动态的基础,为实现林业资源的可持续利用提供依据.以贵安新区林业资源二类调查数据为基础,利用GIS和Fragstats技术,运用景观生态学原理与方法,选取合理的景观指数来探讨分析贵安新区林业景观格局特征.结果表明:研究区林地景观总面积达14 654.50 hm2,占研究区总面积的30.02%;不同类型林地景观斑块面积差异较大,灌木林地和乔木林地在林地景观类型中占明显优势;林地景观斑块类型以5 hm2以下的小型斑块为主,中型斑块较少,而大型和超大斑块则极少;林地斑块较为零碎,完整性和连通性较差,存在一定的破碎化现象;林地景观多样性较高,但林地景观分布不均匀且景观丰富度较小;林地景观的聚集度均在80%以上,整体聚集度较高;除乔木林地外,其他各林地景观类型间连续程度不高,未能形成系统的结构且相互联系度较低.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2019(047)013【总页数】5页(P103-107)【关键词】林业景观格局;贵安新区;景观斑块;景观指数【作者】张东凯;金祺;杨武【作者单位】贵州省林业调查规划院,贵州贵阳550003;贵州省林业调查规划院,贵州贵阳550003;贵州省林业调查规划院,贵州贵阳550003【正文语种】中文【中图分类】P901景观格局是指大小和形状各异的景观要素的空间分布与组合特征[1]。

它是景观异质性在空间上的综合表现,是人类活动与环境干扰促动下的结果,同时景观格局反映一定社会形态下人类活动和经济发展的状况[2]。

森林生态系统是地球上最大的陆地生态系统,在全球生态系统中扮演着极为重要的角色,在维持区域生态环境、保持水土、涵养水源等方面起着重要的作用[3-4]。

森林景观是景观生态学重要的研究内容[5]。

森林景观格局是指性质、大小及形状各异的森林景观要素在空间上的分布和组合特征,是当今森林景观生态学研究的核心[6]。

贵州天然阔叶混交林不同径阶林木的空间分布特征分析


poierf ecsfrm ng gntrloet o i t e ti s d s bi e w 00 m2 (0 6 m) rvd ee ne aai aua rs fhs y ,hs t yet lhdto30 一 r o n f s t p u a s 5mx0
posi atn T w fLpn o nya d ivs gtd D H a d sa a t cuep rme r (n l id x lt n G ou o n o iig C u t n n et a B n pt s u tr aa t s a ge n e , i e i r l e n i brod c m ai n ad m n l g ft e i B ra rta re u o 5 e o aaye sai eg oho o p r o n ig n )o r sw t D H get n o q a t m t n z p t h s i e h eh l l l a

要 :为进一步揭示 贵州天然阔叶混交林 的空 间结构规律 ,为合理经 营天然 阔叶混交林 提供借鉴 ,本研
究在贵州省黎平县高屯天然阔叶混交林 中设立 了面积为 30 m 5 m×6 m)的样地 2 ,对 胸径 5 c 0 0 2(0 0 块 . m及 以上 0
的林 木进行每木调查 ,调查 胸径及角尺度 、大小 比数 、混交度 等结构参 数 ,分析 了样 地内不同径 阶林木 的空 间 分布特征 。结果表 明 :贵州天然 阔叶混交林林木株数分布呈异龄林特有的倒 J 曲线 。林分林木总体上属随机分 形 布 ,大径木 的平均角尺度呈 急剧下降 的趋势 , 相邻树 木在其 四周趋 于均匀分布 。林 木大小 比数随胸径 的增大呈 迅速减小 的趋势 ,小径 木多明显受压 ,中径 木处 于中庸或 亚优 势地 位 ,大径木全部处 于优势地位 。优势树种青 冈栎属弱 中 混交 ,优势地位明显。 度 关键词 :天然 阔叶混交林 ;径阶 ;空间分布特征

大兴安岭中部地区不同林分类型结构复杂性评价

第47卷 第5期2023年9月南京林业大学学报(自然科学版)JournalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition)Vol.47,No.5Sept.,2023 收稿日期Received:2021 11 19 修回日期Accepted:2022 02 21 基金项目:国家重点研发计划(2022YFD2200502);黑龙江省自然科学基金项目(YQ2021C006);黑龙江头雁创新团队计划项目(森林资源高效培育技术研发团队)。

 第一作者:董灵波(farrell0503@126.com),副教授。

通信作者:刘兆刚(lzg19700602@163.com),教授。

 引文格式:董灵波,唐亚如,田栋元,等.大兴安岭中部地区不同林分类型结构复杂性评价[J].南京林业大学学报(自然科学版),2023,47(5):147-155.DONGLB,TANGYR,TIANDY,etal.EvaluatingthestructurecomplexityofdifferentforesttypesinthecentralpartoftheGreaterKhinganMountains[J].JournalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition),2023,47(5):147-155.DOI:10.12302/j.issn.1000-2006.202111034.大兴安岭中部地区不同林分类型结构复杂性评价董灵波,唐亚如,田栋元,刘兆刚,蔺雪莹(东北林业大学林学院,森林生态系统可持续经营教育部重点实验室,黑龙江 哈尔滨 100040)摘要:【目的】通过对不同林分类型结构复杂性的评价来确定影响林分结构的主要因素,为后续森林结构经营的精准调整提供理论依据。

【方法】以大兴安岭地区翠岗林场的不同林分类型(白桦林、兴安落叶松 白桦混交林和兴安落叶松林)为研究对象,基于不同林分类型的30块固定样地调查数据,从林分结构、林木大小多样性、林分活力和土壤状况4个方面选取13个指标,采用雷达图法对不同林分类型结构复杂性状况进行评价。

小兴安岭阔叶红松林次生演替不同阶段空间结构特征研究

小兴安岭阔叶红松林次生演替不同阶段空间结构特征研究田珍;王亚飞;段文标;王郅臻;杨文;陈立新【期刊名称】《西南林业大学学报(自然科学)》【年(卷),期】2024(44)3【摘要】选取小兴安岭凉水自然保护区内阔叶红松林次生演替序列中的天然枫桦次生林、次生阔叶林、次生针阔混交林以及原始阔叶红松林为研究对象,采用空间结构参数(角尺度、大小比数、混交度)的一元和二元分布,分析林木的空间结构特征。

结果表明:一元二元分布中,林分角尺度均呈现相对正态分布,在W=0.5时频率最高,4个阶段的平均角尺度分别为0.577、0.557、0.634、0.589,均以轻度聚集分布为主;并随着演替进行,聚集趋势上升,到原始阔叶红松林后聚集程度又下降;4个演替阶段林木之间呈现混交状态为极强混交,强度和极强度混交的比例依次为69.94%、70.08%、65.56%、63.64%,混交林木的比例随着演替序列呈现先上升后下降的趋势。

从不同演替阶段的优势种空间分布来看,前5位优势树种呈集聚分布,树种混交程度都较高,但阳性先锋树种和耐阴树种林木的大小分化差异较大。

可见,阔叶红松林4个演替阶段的变化说明演替前期林木的角尺度和混交度较大,后期尤其是原始阔叶红松林中聚集程度降低,随机分布比例上升,有利于群落长久稳定发展。

【总页数】8页(P130-137)【作者】田珍;王亚飞;段文标;王郅臻;杨文;陈立新【作者单位】东北林业大学林学院【正文语种】中文【中图分类】S758【相关文献】1.小兴安岭阔叶红松林不同演替系列土壤有机碳及各组分特征2.大小兴安岭过渡区阔叶红松林次生演替阶段群落多样性指数与环境因子关系3.阔叶红松林不同演替阶段灌木器官的N、P分配特征4.小兴安岭原始阔叶红松林与枫桦次生林土壤呼吸及其各组分特征的比较研究5.小兴安岭阔叶红松林不同演替系列森林细根生物量的研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

贵阳市第二环城林带森林资源评价

个乡镇,539 个村,4 个国有林场。由其森林资源组 成 (图 1) 可知,在 12.75 万公顷森林中,林业用地中 乔木林地 8.99 万公顷,占林地的 70.48%;灌木林地 3.02 万公顷,占林地的 23.73%;非林业用地中乔木林 地 7000 公顷,占林地的 5.47%;灌木林地 406 公顷, 占林地的 0.32%。森林蓄积统计 (表 1) 可知,贵阳 市第二环城林带森林总蓄积量为 375.8 万立方米,其 中 乔 木 林 占 95.55% , 疏 林 地 占 0.26% , 散 生 木 占 0.21%,四旁树占 0.03%。从森林面积和森林蓄积来 看,乔木林都是贵阳市第二环城林带森林资源的主要 组成部分,进一步分析可知非林业用地上的森林资源 主要是由农耕地上的经济林,如果树、茶叶等组成。
功能等 6 个方面对贵阳市第二环城林带森林资源进行了评价。针对第二环城林带森林资源总量处于较高水平,森
林资源质量不高、生态功能差、景观功能不高及森林资源有较强持续状态等特点,从技术、经济和机制等不同角
度提出了保护和管理森林资源的建议。
关键词:贵阳市;环城林带;森林资源;评价
中国分类号:S718.55+7
第 40 卷 第 3 期
2012 年 8 月
贵州林业科技
Guizhou Forestry Science and Technology
Vol.40,No.3 Aug., 2012
贵阳市第二环城林带森林资源评价
李志鹏
(贵阳市森林资源管理站,贵州 贵阳 550003)
摘 要:本文从森林资源现状、森林覆盖率、单位面积蓄积、林龄结构、林种结构、森林生态功能及景观
度 50 ̄70%
度≤49%
度≤49%
枯枝落叶层
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浙 江 林 业 科 技,2018,38(2):37-43
J Zhejiang For Sci Technol doi:10.3969/j.issn.1001-3776.2018.02.006
贵阳市长坡岭林场次生林林分空间结构分析
张友元 1,龙 皎 1,李 平 2,陈雪梅 1,蒋玉才 1,王艺蓉 3
(1. 贵阳市园林绿化科学研究院,贵州 贵阳 550001;2. 贵阳市长坡岭林场,贵州 贵阳 550014; 3. 贵州省农产品质量监测检验检测中心,贵州 贵阳 550004)
38
浙江林业科技
38 卷
中不少是属于质量较低的林分。因此,次生林的经营与恢复在我国森林资源的开发利用起到了举足轻重的作用。 林分空间结构的研究近年来倍受关注,提出了多种描述其结构的参数[5-6],如林木的混交、林木空间分布格局, 分别采用混交度和角尺度进行表征[7-8]。众多林业研究者十分重视次生林空间结构的研究,运用角尺度、大小比 数、混交度等研究了各自区域的次生林现状,提出了有借鉴意义和指导意义的经营方案[9-12]。如游晓庆等提出的 针对闽楠 Phoebe bournei 天然次生林林分空间结构现状,采用补植与采伐相结合的方法进行林分空间结构的调 整,采伐选择混交度程度低以及处于劣汰或绝对劣汰的非目的树种,同时,在林窗或林木密度较低处补植闽楠, 以提高树种的混交度、调整林木水平分布格局以及减少目的树种的竞争压力。本研究采用固定样地法,运用混 交度、角尺度、大小比数等林分空间结构的分析方法,对贵州省贵阳市长坡岭林场次生林进行研究,以期为进 一步优化林分结构,改善其生态功能和可持续经营提供科学依据。
(1. Guiyang Landscaping Institute of Guizhou, Guiyang 550001, China; 2. Guiyang Changpoling Forest Farm of Guizhou, Guiyang 550014, China; 3. Guizhou Center for Agricultural Product Quality Monitoring and Testing, Guiyang 550004, China)
中图分类号:S758.5+3
文献标识码:A
文章编号:1001-3776(2018)02-0037-07
Spatial Structure of Secondary Forest in Changpoling Forest Farm of Guiyang
ZHANG You-yuan1,LONG Jiao1,LI Ping2,CHEN Xue-mei1,JIANG Yu-cai1,WANG Yi-rong3
Abstract: In July 2017, two sample plots of 60 m × 50 m were established at secondary forest in Changpoling Forest Farm, Guizhou province for analysis of spatial structure by mingling degree, neighborhood pattern and comparison. The result demonstrated that arbor layer was mainly composed by 13 species, such as Celtis sinensis, Bothrocaryum controversum, Ligustrum lucidum, etc. Analysis on mingling degree indicated that the two sample plots were intensively mixed with few same species neighboring. Mean neighborhood pattern was 0.475-0.517, indicating random distribution. The neighborhood comparison an different level of the stand was uniform, meaning middle state. Key words: secondary forest; spatial structure; mingling degree; neighborhood pattern; neighborhood comparison; Guiyang
收稿日期:2017-08-29;修回日期:2018-01-11 基金项目:贵州省林业厅林业科研课题(黔林科合〔2015〕03 号) 作者简介:张友元,硕士,工程师,从事森林培育、次生林经营方面的研究;E-mail:345399005@。通信作者:龙皎,高级工程师,
硕士研究生导师,从事植物遗传育种、风景园林与城市林业研究;E-mail:920337034@。
Kalopanax septemlobus 等;(2)林分各混交类型所占的比例呈逐渐上升的趋势,林分整体呈强度混交状态;(3)
林分的平均角尺度在 0.475 ~ 0.517 范围,林木整体水平分布格局为随机分布;(4)林分大小比数在不同等级的分
布比较均匀,整体上接近于中庸状态。
关键词:天然次生林;空间结构;混交度;角尺度;大小比数;贵阳;聚集
pseudoacacia,亮叶桦 Betula luminifera,红麸杨 Rhus punjabensis var. ca,白栎 Quercus fabri,梓 Catalpa ovata,
山桐子 Idesia polycarpa,盐肤木 Rhus chinensis,山樱花 Cerasus serrulata,椤木石楠 Photinia bodinieri,刺楸
林分空间结构是指林木在林地上的分布格局及其属性在空间上的排列方式,也就是林木之间树种、大小、 分布等空间关系,林分空间结构在很大程度上决定了林分的稳定性、发展的可能性和经营空间的大小[1-3]。次生 林是原始植被人为干预或异常自然干扰破坏后,又重新天然更新起来的林分[4],我国约有 1/3 的次生林林分,其
摘要:2017 年 7 月,在贵阳长坡岭林场次生林,选择典型地段设置 2 个 60 m×50 m 的样地,运用混交度、角尺
度和大小比数 3 种林分空间结构参数对林分的空间结构进行分析。结果表明:(1)林场林分乔木层主要由 13 种
树种组成;朴树 Celtis sinensis,灯台树 Bothrocaryum controversum,女贞 Ligustrum lucidum,刺槐 Robinia
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