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(duì)生境資源的爭(zhēng)奪情況以及生長(zhǎng)空間的壓迫情況，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)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(cè)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(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)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(píng)價(jià)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(shí)，林分中任一中心木的直接競(jìng)爭(zhēng)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(gè)林分中的競(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)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(jìng)爭(zhēng)鄰近木株樹為5.64株。
　　(2)對(duì)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(shì)，這與傳統(tǒng)的4株直接競(jìng)爭(zhēng)木時(shí)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(shí)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(jìng)爭(zhēng)指數(shù)UCIi均分布在區(qū)間(0.25，0.50]內(nèi)，表明林允生長(zhǎng)處于中庸?fàn)顟B(tài)，整個(gè)林分直徑大小分布較均勻，林分生長(zhǎng)未表現(xiàn)出明顯分化現(xiàn)象;這與4株直接競(jìng)爭(zhēng)木構(gòu)建的林分基本結(jié)構(gòu)單元時(shí)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(gè)評(píng)價(jià)方法均反映出樣地中無絕對(duì)優(yōu)勢(shì)樹種，全林樹木生長(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)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(shí)間較短，封育前人為干預(yù)很大有一定關(guān)系。
　　(5)1號(hào)、3號(hào)樣地的開敞度分別為0.42、0.49，表明這兩個(gè)樣地的平均林分生長(zhǎng)空間充足，2號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)和7號(hào)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(zhǎng)空間基本充足，就全林分而言，整體生長(zhǎng)空間基本充足，林分透光條件良好;分樹種分析時(shí)發(fā)現(xiàn)各樣地中主要樹種的生長(zhǎng)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(jí)別越優(yōu)。
　　在三個(gè)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(dòng)態(tài)變化。
　　運(yùn)用FSSI'與 FSSD對(duì)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(jí)別Ⅱ級(jí)，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(hào)樣地＞7號(hào)樣地