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2019年  41卷  第5期

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2019-05期目录
2019, 41(5).
摘要:
综合述评
森林质量评价及精准提升理论与技术研究
张会儒, 雷相东, 张春雨, 赵秀海, 胡雪凡
2019, 41(5): 1-18. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190219
摘要:
在当前大力推进生态文明建设的背景下,森林质量提升已经成为一个重要的主题,并将是今后相当长一个时期内林业的目标和任务。森林经营是实现森林质量提升的根本途径,当前迫切需要明确实现精准提升森林质量的理论基础和技术体系。森林质量的评价指标有哪些?如何基于生态学理论和经营理论来提升森林质量?本文采用文献分析方法,对国内外森林质量评价指标进行了综述,从森林干扰理论、演替理论、主导生态因子作用、生态位原理、生物多样性原理和边缘效应原理等方面总结分析了质量提升的生态学和林学基础。认为森林质量评价指标存在层次性和目标相关性,核心是森林生态系统本身的属性,提出了评价指标体系框架。构建了森林质量精准提升技术体系,包括立地评价和适地适树、森林生长收获预测、森林经营规划等7个方面,为我国的森林质量精准提升工作提供依据。
林学
结构化森林经营对东北阔叶红松林森林质量的影响
陈明辉, 惠刚盈, 胡艳波, 张弓乔, 张岗岗, 刘瑞红, 杨瑷铭, 赵中华, 王海宾
2019, 41(5): 19-30. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190032
摘要:
目的通过分析结构化森林经营对东北阔叶红松林森林质量形成的中长期影响,探索森林经营对林分质量提升的响应机理。方法在吉林蛟河林业试验区设置6块面积为100 m × 100 m的样地,其中,目标样地1块、经营样地4块和对照样地1块。经营样地采用结构化经营方法,长期观测记录样地数据,借助Excel Pivot Tables、R 3.4.3、Origin 2015、Winkelmass等软件进行系统对比分析,研究结构化森林经营对林分生产力、林分密度、林分结构以及林分综合状态的影响。结果实施结构化森林经营,使经营林分年均蓄积生长量(均值)较对照林分提高17.28%,生长率提高17.60%;林分断面积年均增量(均值)提高42.86%,生长率提高47.37%;林木枯损率降低57.22%,显著提高了林分生产力。且实施结构化森林经营使主要针叶树种优势度保持较高水平,林分水平格局为随机分布,是理想的天然林格局。林分中高混交且随机分布的最佳微结构体始终保持较高比例,而低混交且非随机分布的劣势结构体比例很低并有下降趋势;经营使林分的综合状态迅速获得优化,林分状态维持稳定,但是经营效果的保持还需要持续定期的后续经营。结论结构化森林经营能够精准提升东北阔叶红松林的森林质量,既能提高林分生产力又能优化林分空间结构。
马尾松人工林密度控制图及密度预警研究
王建军, 陆元昌, 赵秀海, 孟京辉, 向玮
2019, 41(5): 31-37. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190015
摘要:
目的密度控制图是一个集设计、展示、评价不同经营措施的有效工具,为同龄林经营提供决策依据。本研究首先是构建热林中心马尾松人工林密度控制图,并在此基础上对马尾松林分密度进行评估,进而构建密度预警图,并根据预警图提出相应的森林经营建议。方法以广西壮族自治区热林中心的马尾松人工林为研究对象,基于2011年建立的238块固定样地调查数据以及2013年和2015年的复测数据,采用Reineke自然稀疏方程,构建马尾松密度控制图,基于最优密度的上下限以及二类调查数据,构建马尾松人工林的密度预警图。结果基于最优密度上下限、优势高模型、材积模型以及地位指数模型构建了热林中心马尾松人工林的密度控制图;根据密度控制图和现有林分的密度情况,构建了热林中心密度预警图,基于此提出了相应的经营建议。结论本研究将热林中心马尾松分为高密度林分,低密度林分以及合理密度的林分,并根据林分所处的状态提出不同的经营建议。高密度的林分,采用疏伐的措施,将林分引向最优密度区间;低密度的林分,采取补植珍贵树种的方式,促使林分朝着合理密度方向发展,落入合理区间的林分,不采取任何与密度调控相关的经营措施,使林分按照原来的经营模式发展,为热林中心马尾松人工林的可持续经营提供决策支持。
基于BP神经网络的广东省针阔混交异龄林立地质量评价
沈剑波, 王应宽, 雷相东, 雷渊才, 汪求来, 叶金盛
2019, 41(5): 38-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190028
摘要:
目的针阔混交异龄林的地位指数计算一直是立地质量评价中的难点,国内外对针阔混交异龄林的地位指数模型的研究较少,为建立更精确的针阔混交异龄林地位指数模型,把神经网络模型引入针阔混交异龄林的立地质量评价。方法以广东省针阔混交异龄林为研究对象,建立基于神经网络方法的林分优势高模型以及针阔混交林地位指数模型,除年龄因子外,加入了海拔、坡度、坡向、坡位、土壤厚度、腐殖层厚度等立地因子,另外考虑针叶树种与阔叶树种的断面积比重对针阔混交异龄林样地地位指数的影响,并建立针阔混交异龄林的地位指数的计算模型。结果针阔混交林的地位指数的最大值为21.4 m,最小值为6.1 m,平均值为13.7 m,中位数为13.6 m,标准差为3.2 m,地位指数的最大值与最小值的差值为15.3 m。结论从结果中可以反映出,广东省地貌复杂且破碎,山多平地少,立地状况差异较大;另外由于广东省林地树种及树种比例具有复杂多样性的特征,导致基准年龄的差异较大。故地位指数的变异较大。本研究在计算针阔混交林的地位指数时,加入了海拔、坡度、坡向、坡位、土壤厚度、腐殖层厚度等立地因子,提高了针阔混交林地位指数的预估精度。研究结果为针阔混交异龄林地位指数的计算提供了精度更高的方法。
东北温带森林林分结构与生产力关系研究
吴兆飞, 张雨秋, 张忠辉, 何怀江, 张春雨, 赵秀海
2019, 41(5): 48-55. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190017
摘要:
目的探讨林分结构与森林生产力之间的关系及其驱动机制,为合理改善林分结构,优化森林生态系统功能,提高林分生产力提供科学依据。方法以东北地区温带森林为研究对象,采用机械布点的方式在东北地区7座温带森林分布的主要山脉上设置了327个调查取样点,调查面积共计32.7 hm2。研究以26 348株活立木的野外调查数据为基础,利用结构方程模型探讨了基于大尺度条件下物种多样性和结构多样性对森林生产力的作用路径和大小,分析了温度、降水和林分优势高与森林生产力之间的关系及其驱动机制。结果在结构方程模型中:(1)物种多样性和结构多样性与生产力之间的关系都呈显著正相关,且二者间有很强的相关性;(2)温度和降水对生产力没有直接影响,而是分别通过影响结构多样性和物种多样性作用于生产力;(3)林分优势高对生产力也无直接影响,通过影响林分结构作用于森林生产力,且影响比温度和降水更大。结论中国东北温带森林林分生产力的直接驱动因子是结构多样性和物种多样性,气候和林分优势高是通过作用于林分结构间接影响森林生产力。研究结果为东北地区温带森林的可持续经营和管理提供了理论依据,具有重要的现实意义。
蒙古栎次生林垂直结构特征对目标树经营的响应
张晓红, 张会儒
2019, 41(5): 56-65. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190046
摘要:
目的基于单株木的目标树经营技术是实现近自然森林经营的重要途径。为揭示目标树经营对天然次生林垂直结构的影响,以长白山北部蒙古栎次生林为研究对象,探讨各林层林分结构与单木生长对不同目标树抚育间伐强度的响应,为制定科学合理的经营措施提供基础依据。方法2013年8月在吉林省汪清林业局设置16块面积0.09 hm2(30 m × 30 m)的样地开展目标树经营试验。根据间伐强度设置弱度(5%)、轻度(10%)、中度(20%)和对照4种处理,每种处理4个重复,2016年复测样地。采用树冠光竞争高法(CCH)将林分划分为上林层、中林层和下林层3个林层,比较分析不同抚育间伐强度对各林层高度、树种组成、林木竞争和生长的影响。结果(1)各林层树冠光竞争高度分别为上林层15.27 ~ 16.12 m、中林层8.76 ~ 9.65 m、下林层2.95 ~ 3.37 m。间伐提高了上、中林层高度,其中中度间伐下上林层平均高度为15.42 ~ 17.21 m,显著高于其他处理,而下林层高度基本不变。(2)间伐调整了上林层和中林层各树种所占比重,上林层中白桦下降,蒙古栎提高,且蒙古栎比重随着间伐强度的增大而增大;中林层白桦、杂木比重下降,红松比重增加。(3)上林层平均胸径在中度间伐下得到了提高,增幅达到0.57 cm,而在其他处理下有所下降。中林层平均胸径只在轻度间伐下得到提升,下林层平均胸径的变化与上林层呈现相反的趋势。林分中上林层所占蓄积比重增大,弱度、轻度、中度间伐样地上林层蓄积比重分别增加了1.92%、11.52%、13.15%。(4)间伐显著降低了各林层林木竞争指数,其中下林层对目标树抚育间伐响应最为积极,以弱度间伐的降幅最为显著,林木竞争指数由0.634降为0.455。(5)各林层直径定期生长率和材积定期生长率随林层高度的增加而降低,上、中、下林层的直径生长率分别为1.22% ~ 1.96%、1.94% ~ 2.59%、4.02% ~ 8.17%,材积生长率分别为1.74% ~ 4.10%、3.50% ~ 5.14%、10.12% ~ 18.97%。结论目标树经营能够显著影响蒙古栎次生林各林层的生长与结构,但是各林层特征对不同抚育间伐强度的响应不一致。综合来看,中度间伐(间伐强度20%左右)是研究区蒙古栎次生林较为适合的目标树抚育间伐强度,有关具体抚育方式和后续抚育时间还有待林分动态的长期观测。
基于相邻木关系的林层间结构解析
周超凡, 张会儒, 徐奇刚, 雷相东
2019, 41(5): 66-75. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190051
摘要:
目的林层是林分空间结构垂直尺度上的一种结构,也是当前林分空间结构的研究热点。对于林层的研究多集中于林层划分的方法以及各林层内的结构分析,而对林层间的关系研究较少。细致的林分结构分析是森林精准经营的前提,探讨林层结构的分布及其与生长量的关系可以丰富结构化森林经营的理论基础,对竞争指数的构建也有一定指导价值。方法基于相邻木关系,区分对象木和相邻木在上、中、下林层中的分布,将林层比(L)的5种情形细化为45种“林层结构类型”,结合林层比对蒙古栎林分的林层结构的株数分布进行深度解析,并探讨与林木生长量之间的关系规律。结果(1)蒙古栎林分林层结构较复杂:对象木结构单元中4株相邻木都与对象木同层的情况较少,而2株或3株相邻木与对象木不同层的情况较多;对象木结构单元中5株林木在3个林层都有分布的情况是最多的,其次5株林木倾向于分布在相邻的两个林层中,且中层分布有较多林木的林层结构类型的数量较多。(2)蒙古栎林分林层比类型间生长量的差异显著度为:下层 > 上层 > 中层;当对象木同层的相邻木从4株到0株时,下层对象木生长量有显著下降趋势,上层有明显上升趋势,而中层的相邻木的作用复杂,导致生长量没有显著变化趋势。(3)影响蒙古栎林上层对象木生长的林层因素较为单一,主要为上层相邻木的侧向挤压作用;而林层因素影响蒙古栎林中、下林层生长的作用是较为复杂的:中层对象木主要受上层的遮盖影响较大,其次是中层的侧向挤压;下层对象木主要受中层的遮盖影响较大,其次是下层的侧向挤压或上层的遮盖影响。结论本文构建的“林层结构类型”在分析林层结构的数量分布、解释生长量的大小方面都有较好的效果,可以系统又全面地解析林层间结构。
长白落叶松人工林有效冠高的确定及其影响因子
白东雪, 刘强, 董利虎, 李凤日
2019, 41(5): 76-87. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190016
摘要:
目的以黑龙江省长白落叶松人工林为研究对象,分别从光合作用机理角度以及树干断面积生长量与叶生物量垂直分布规律角度提出了有效冠高(HEC)的确定方法,并分析了影响有效冠高的主要因子。方法首先,根据3株光合作用测定样木不同轮层枝叶在生长季内光合累积碳量对树干的贡献量判定有效冠位置,并分析该位置与累积叶生物量垂直分布的关系,提出基于累积叶生物量垂直分布判定有效冠位置的标准。其次,采用传统方法,通过分析树干断面积增长量与叶生物量的实际垂直分布规律,判定有效冠高。最后,根据实测的19块标准地133株解析木数据,对比两种方法判定的有效冠高的差异,确定有效冠高的判断依据,并分析有效冠高与林木因子及林分因子的关系。结果树冠中各轮层枝叶对树干的净碳贡献量随相对着枝深度(RDINC)的增加表现为“单峰”形式的变化趋势,将净碳贡献量大于0的轮层及以上部分确定为有效冠。3株光合样木有效冠高存在一定差异,分别为2.84、4.73和4.38 m,但有效冠位置对应的相对累积叶生物量分别为87%、90%和86%,均接近于90%,因此,可以采用相对累积叶生物量为90%处的位置作为判定有效冠位置的依据。相较于该方法,采用分析断面积增长量和叶生物量垂直分布规律判定HEC位置的方法虽然存在一定差异,但二者的差异并不显著。林分年龄(Age)是与HEC相关性最高的林分因子,二者呈线性正相关,相关系数达到0.8;单木因子中,接触高(CH)和树高(H)与HEC呈显著的线性正相关关系,相关系数为0.9左右。林分密度(SD)和竞争指数(CI)与HEC呈负相关,但该现象主要是受Age、CH和H的影响。结论采用相对叶生物量累积达到总叶生物量90%所对应的位置作为判定有效冠的依据具有一定可行性,处于该位置之上的相邻轮枝的高度即为有效冠高。有效冠长占总冠长的比例平均为四分之三,最小值为二分之一,本研究结果为长白落叶松幼龄林的人工整枝提供了科学依据。
基于哑变量的闽楠天然次生林单木胸径和树高生长模型研究
曹梦, 潘萍, 欧阳勋志, 臧颢, 吴自荣, 杨阳, 占常燕
2019, 41(5): 88-96. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190026
摘要:
目的通过对闽楠天然次生林胸径和树高生长规律及生长模型的研究,为林木生长预估及林分质量提升经营措施的制订提供参考。方法以江西省安福县闽楠天然次生林为研究对象,通过标准地调查及树干解析等方法获取基础数据,按林木竞争压力水平从小到大将林木分为类型1、类型2和类型3,分析胸径和树高的生长规律;选取5种具有生物学意义的生长方程,根据模型拟合优度与评价指标选取最优基础生长模型,在最优模型的基础上构建含竞争类型哑变量的生长模型。结果(1)利用树干解析数据分析显示,30 ~ 50年为胸径生长速生期,连年生长量最大值达到0.57 cm;35 ~ 45年为树高主要生长速生期,连年生长量最大值为0.37 m。(2)胸径最优基础模型为Gompertz方程,模型R2和预估精度分别为0.756和94.28%,构建的最优哑变量模型的R2和预估精度分别为0.873和95.71%;树高最优基础模型为修正Weibull方程,模型R2和预估精度分别为0.856和96.54%,构建的最优哑变量模型的R2和预估精度分别为0.882和96.96%。(3)由构建的哑变量生长模型拟合的不同竞争类型下的胸径和树高生长曲线得知,胸径和树高总生长量均表现为类型1 > 类型2 > 类型3,类型1胸径最大生长量是类型3的1.6倍。结论竞争压力对闽楠胸径、树高生长均产生影响,较大的林木竞争压力不利于闽楠生长;构建含有竞争类型哑变量模型的拟合优度及预估精度均优于基础模型,有利于提高建模的精度和模型的适用性。
基于多层感知机的长白落叶松人工林林分生物量模型
徐奇刚, 雷相东, 国红, 李海奎, 李玉堂
2019, 41(5): 97-107. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190035
摘要:
目的神经网络模型能避免林分生物量模型建模时自变量共线性与异方差问题,研究多层感知机在林分生物量模型中的应用,为森林经营单位、区域生物量和碳储量的估算提供方法和依据。方法以长白落叶松人工林为研究对象,利用吉林省一类清查固定样地的917组数据,分别建立了基于传统的对数转化后线性模型和神经网络多层感知机的地上生物量和总生物量模型。使用AIC、决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RMSEr)和平均绝对误差(MAE)来评价模型。结果估计精度最高的模型是输入单元为林分平均胸径(D)−平均高(H)−林分密度指数(S)−海拔(HB)−坡向(PX)−坡位(PW)、2个隐藏层、隐单元数为40−20的神经网络模型,与传统对数转换线性回归模型相比,地上生物量和总生物量模型的调整决定系数(Adj.R2)分别从0.902 1提高到了0.914 1,从0.897 9提高到了0.908 9;RMSEr分别从6.330 5%降低到了5.992 2%,从6.490 1%降低到了6.153 6%。包含立地因子的神经网络模型比未包含立地因子的神经网络模型估计精度略有提升,地上生物量与总生物量的Adj.R2分别提高了0.88%和0.99%,RMSEr分别降低了5.33%和5.46%。结论多层感知机生物量模型的估计精度比传统回归模型略有提高,但它可以避免模型选型和违背传统统计假设的处理等问题,且能够一次性计算地上生物量和总生物量模型,有一定优势。
距离和密度制约对吉林蛟河阔叶红松林幼苗生长的影响
姚杰, 宋子龙, 张春雨, 孟令君, 赵秀海
2019, 41(5): 108-117. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190027
摘要:
目的生物多样性的形成和维持机制是生态学领域的核心问题,关于距离和密度制约对温带森林幼苗生长和生物量积累影响的报道目前较为缺乏。本研究探讨温带森林是否存在距离或密度制约现象,若存在,土壤病原菌是否是距离或密度制约现象的内在驱动机制。方法本研究基于温室控制试验,选取吉林蛟河阔叶红松林内3个树种,对其幼苗生长进行为期4个月的动态监测,分析不同试验处理(幼苗密度、距成年母体距离和土壤杀菌)对幼苗高生长和生物量的影响。结果红松、水曲柳和黄檗幼苗在低密度下的高生长显著高于高密度,都表现明显的负密度制约现象。土壤杀菌处理仅能显著提高水曲柳幼苗的高生长,虽然水曲柳和黄檗幼苗高生长在距母体不同距离间存在差异,但并未表现出随离母体距离增加有助于幼苗生长的现象,研究结果不符合距离制约现象。水曲柳和黄檗幼苗根、茎、叶以及总生物量积累仅与幼苗密度显著相关,且在低密度下的根、茎、叶以及总生物量积累显著高于高密度,同样表现出负密度制约现象。而距母体距离和土壤杀菌处理对幼苗根、茎、叶以及总生物量积累均无显著影响。结论该温带森林中存在明显的负密度制约现象,但不存在距离制约现象。本研究认为引起幼苗密度制约性生长的因素是种内竞争,而土壤病原菌作用非常有限,且研究结果不支持距离制约性生长;其次,距离制约证据的缺乏表明,该温带森林中的病原菌并不具有强烈的宿主专一性,对幼苗密度制约性生长起作用的可能是非特异性病原菌。未来还需深入探讨种内、种间竞争和非特异性病原菌对幼苗生长的相对作用。
帽儿山天然次生林主要林分类型最优树种组成
陈莹, 董灵波, 刘兆刚
2019, 41(5): 118-126. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190013
摘要:
目的以帽儿山地区天然次生林为对象,通过对不同演替阶段林分特征状态的综合评价确定林分类型的最优树种组成,为构建该区合理的森林经营模式提供理论依据。方法以帽儿山实验林场2004和2016年共53块固定样地数据为基础,从林分结构特征、林分活力和树种多样性3个方面共选取12项指标:角尺度、大小比数、混交度、直径分布、林分密度、林分蓄积生长量、蓄积量、平均高、天然更新密度、林分潜在疏密度、Simpson多样性指数、Pielou均匀度指数,在熵值-AHP法基础上采用线性加权综合评价法探讨不同软硬阔混交比例对软阔混交林(硬软阔比:0:10、1:9、2:8、3:7)、软硬阔混交林(硬软阔比:4:6、5:5、6:4)和硬阔混交林(硬软阔比:7:3、8:2)林分结构的综合影响。结果3种林型中,除树种混交程度整体相对较高外(0.62 ~ 0.69),林木水平分布格局(0.53 ~ 0.56)、林木大小分化程度(0.47 ~ 0.51)、径阶分布q值(1.09 ~ 1.19)和更新数量(368 ~ 571 株/hm2)均相对较差;各项指标权重值最大为林分蓄积生长量(0.191),最小为大小比数(0.021);软阔混交林、软硬阔混交林、硬阔混交林3种林型中,综合评价值最大的硬软阔树种组成比例分别对应为2:8、6:4、8:2。结论帽儿山天然次生林的最优树种组成在不同林型内差异显著,软阔混交林、软硬阔混交林、硬阔混交林的最优树种组成比例分别对应为2硬8软、6硬4软、8硬2软,为该区阔叶次生林树种组成调整提供参考。
大兴安岭天然次生林林木补植空间优化
王涛, 董灵波, 刘兆刚, 张凌宇, 陈莹
2019, 41(5): 127-136. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190025
摘要:
目的为优化林分空间结构,提高现有林分质量,加速森林生态系统恢复,加速大兴安岭地区森林群落向顶级群落演替,确定天然次生林林下补植树种和补植位置,为大兴安岭地区的森林经营提供理论支持和方法。方法本文以大兴安岭地区白桦纯林、落叶松白桦混交及针叶混交3种典型的林分类型为例,在次生林原有天然更新的基础上,利用Voronoi图进行空间单元确定和Voronoi结点边缘校正,并使用反距离插值使林木空间结构参数可视化,预测林分中未含林木区域的空间结构信息,将其作为补植依据,使用熵权法确定各空间结构参数权重,将各空间结构参数插值后图像进行加权叠加,以林分非空间结构为约束条件,优化林分空间结构为目标,探讨次生林林下补植树种和位置。结果(1)选取兴安落叶松为补植树种,各林型幼树补植数量分别为660、1 970、315。(2)补植后白桦纯林样地中白桦幼树幼苗混交度增加为0.52,其他树种幼树幼苗混交度增加为0.51;落叶松白桦混交林中白桦幼树幼苗混交度增加为0.84,其他树种幼树幼苗混交度增加为0.70;针叶混交林中白桦幼树幼苗增加为0.78,其他树种幼树幼苗混交度增加为0.50。(3)补植后各林型样地林下幼树幼苗Voronoi图多边形边数标准差分别为1.31、1.41、1.36,均处于随机分布状态。白桦纯林、落叶松白桦混交林及针叶混交林中落叶松幼树幼苗Voronoi图多边形边数标准差分别为1.27、1.40、1.37,均呈随机分布。结论采伐和补植是两种相反的空间优化方式,将林木空间结构参数进行反距离插值,可以预测林分中无林木区域的空间结构参数值,插值后的图像像元大小可以设定为补植幼树所需要的林地面积大小,依据林分空间结构的优化目标和补植数量的调控目标,提取样地未含林木区域空间参数值,进而确定补植的树种和位置。
不同抚育间伐方式对蒙古栎次生林空间结构的影响
胡雪凡, 张会儒, 周超凡, 张晓红
2019, 41(5): 137-147. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190037
摘要:
目的以长白山林区蒙古栎次生林为研究对象,分析基于目标树经营与传统经营的抚育间伐前后蒙古栎次生林空间结构主要指标及空间结构综合指数变化,评价不同抚育间伐方式对森林空间结构的影响。方法在吉林汪清设置9块面积均为1 hm2的蒙古栎次生林样地,随机区组进行3种处理,分别为传统经营(T1)、目标树经营密度1(T2)和目标树经营密度2(T3)。利用混交度、角尺度、大小比数和密集度4个林分空间结构指标,分析间伐前后目标树及林分的空间结构变化,并利用4个指标构建空间结构综合指数(CSSI)来综合评价蒙古栎次生林的空间结构对不同抚育间伐的响应。结果结果表明,从干扰树间伐对目标树的影响来看,目标树的混交度、大小比数和密集度3个指标的改善明显,角尺度改善不明显;从不同抚育间伐方式对林分空间结构的影响来看,3种处理均提高了林分内种间隔离程度、降低了密集程度,使林分空间分布格局趋向于随机分布,对林木大小分化度的影响不明显;根据CSSI综合评价得知:3种处理均提高了林分的空间结构综合指数,提高幅度为T3 > T2 > T1。结论干扰树间伐优化了目标树的空间结构,3种处理的抚育间伐均优化了林分的空间结构。基于目标树经营的抚育间伐对空间结构的改善程度优于传统的抚育间伐,T3处理,也即目标树选择密度为100株/hm2时采取的抚育间伐最有利于目标树和林分的空间结构优化。
抚育采伐对针阔混交林林分结构及物种多样性的影响
魏安然, 张雨秋, 谭凌照, 何怀江, 张春雨, 赵秀海
2019, 41(5): 148-158. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190018
摘要:
目的本研究以吉林蛟河天然次生针阔混交林为研究对象,研究抚育采伐对林分生长的影响,以期为吉林蛟河针阔混交林的可持续经营提供理论依据。方法研究采用了蓄积量和生物量分别作为生产力的指标,通过相关关系分析从3个物种多样性和5个林分结构指标中筛选出与生产力显著相关的变量,进而应用结构方程模型分析采伐对林分结构、物种多样性、生产力的影响以及林分结构、物种多样性和生产力之间的因果关系。结果在蓄积生产力的结构方程模型中,采伐对林分密度和林分结构有负影响,路径系数分别为− 0.661、− 0.216;采伐通过林分密度和林分结构间接作用于生产力,通过林分密度间接作用于物种丰富度。林分密度对物种丰富度、林分结构、生产力有正影响,路径系数分别为0.330、0.599、0.473。林分结构对生产力有正影响,路径系数为0.310。物种丰富度对林分结构有正影响,路径系数为0.414。物种丰富度影响林分结构间接作用于生产力。在生物量生产力的结构方程模型中,除林分结构对生产力无影响外,其他变量间的作用方式和蓄积生产力的模型相同。结论研究认为抚育采伐能直接或间接改变林分结构、物种多样性及生产力,而林分结构对生产力的作用比物种多样性大,因此森林经营管理中,在保护物种多样性的前提下,应注重对林分结构的优化和调整。
抚育采伐对吉林蛟河针阔混交林幼苗更新的影响
米爽, 宋子龙, 秦江环, 孟令君, 张春雨, 赵秀海, 何怀江
2019, 41(5): 159-169. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190021
摘要:
目的探究不同抚育采伐强度下吉林蛟河针阔混交林幼苗更新状况,为进行科学合理的森林经营提供理论依据和科学指导。方法以吉林蛟河4 hm2采伐样地为基础,将100个 2 m × 2 m的幼苗样方中所有乔木树种幼苗作为研究对象,基于2018年7月至9月每月上旬的幼苗监测数据,比较不同采伐强度下样地内幼苗的物种组成、数量特征以及月际动态,采用单因素方差法分析抚育采伐对林下幼苗更新的影响。结果(1)调查期间共监测到幼苗948株,隶属10科12属19种。对照、轻度、中度和重度采伐下样地的物种丰富度分别为8、13、14、16,采伐后样地内幼苗的物种丰富度、辛普森指数、香农−威纳指数和均匀度指数都有显著提高。(2)不同采伐强度下样地内幼苗数量差异较大,轻度采伐样地和重度采伐样地的幼苗数量明显高于对照样地和中度采伐样地。采伐后幼苗不同龄级和高度级上数量的分布趋于均匀,随着采伐强度的增大,较大龄级和较大高度级上幼苗数量的比重逐渐增多。(3)采伐后样地内幼苗死亡率降低,增补率上升。不同采伐强度下幼苗的死亡率和增补率存在较大差异,其中重度采伐样地内幼苗的死亡率较低,轻度和中度采伐样地内幼苗的增补率较高。结论抚育采伐影响了林下幼苗更新。采伐后物种多样性指数显著提高。从林下幼苗更新数量来看,轻度采伐和重度采伐下幼苗更新数量较多。从林下幼苗生长状况来看,重度采伐下幼苗龄级分布和高度级分布更均匀,生长较好。
杉木人工林近自然化改造对林下植被多样性和土壤理化性质的影响
姜俊, 刘宪钊, 贾宏炎, 明安刚, 陈贝贝, 陆元昌
2019, 41(5): 170-177. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190022
摘要:
目的研究近自然化改造下杉木人工林物种多样性和土壤理化性质的相关关系及其动态变化,探究改造后林下植被—土壤系统之间的相互影响关系,评估人工经营措施对杉木人工林群落的生态影响,为该区未来杉木人工林可持续经营提供科学依据。方法以中国林业科学研究院热带林业实验中心3种不同经营模式的杉木近自然改造林分和未经改造的杉木人工纯林作为对照,分析林下灌木和草本群落物种组成、植物多样性水平和土壤理化性质差异及其之间的相关性。结果改造后灌木层和草本层的丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数和均匀度指数均高于未改造纯林。土壤理化指标在不同经营模式下变化特征不同,土壤含水量、有机质、全氮、全钾和速效钾含量受采伐影响明显(P < 0.05),均为改造样地大于对照样地,其中有机质含量最高,达56.68 g/kg。土壤含水量、土壤密度与草本植物多样性表现出一定的相关性,而与灌木层多样性指数无显著相关性;有机质与灌木层的Shannon-Wiener指数和丰富度指数均呈现显著正相关(P < 0.05),与草本无显著相关性;pH值与灌草层多样性指数均无显著相关性。结论改造后杉木人工林土壤全氮、全磷、全钾、速效钾有机质和含水量与林下灌草多样性指数的相关性最为密切,建议采伐后保留450 ~ 600株/hm2配合林下30 ~ 40株阔叶树种补植作为该区域经营指标参考,并重视经营措施下的人工林林下植被多样性与土壤理化性质产生的相互关系。