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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

周超凡, 张会儒, 徐奇刚, 雷相东. 基于相邻木关系的林层间结构解析[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(5): 66-75. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190051
引用本文: 周超凡, 张会儒, 徐奇刚, 雷相东. 基于相邻木关系的林层间结构解析[J]. 北京林业大学学报, 2019, 41(5): 66-75. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190051
Zhou Chaofan, Zhang Huiru, Xu Qigang, Lei Xiangdong. Analysis of inter-layer structure based on the relationship of neighboring trees[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(5): 66-75. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190051
Citation: Zhou Chaofan, Zhang Huiru, Xu Qigang, Lei Xiangdong. Analysis of inter-layer structure based on the relationship of neighboring trees[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2019, 41(5): 66-75. doi: 10.13332/j.1000-1522.20190051

基于相邻木关系的林层间结构解析

doi: 10.13332/j.1000-1522.20190051
基金项目: 国家重点研发计划课题(2017YFC0504101)
详细信息
    作者简介:

    周超凡,博士生。主要研究方向:森林可持续经营。Email:chaofan2019@foxmail.com 地址:100091 北京市海淀区香山路东小府1号中国林业科学研究院资源信息研究所

    责任作者:

    张会儒,研究员,博士生导师。主要研究方向:森林可持续经营。Email:huiru@ifrit.ac.cn 地址:同上

  • 中图分类号: S758.1

Analysis of inter-layer structure based on the relationship of neighboring trees

  • 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。

     

  • 图  1  不同判断情况下对象木的胸径生长量箱线图

    A_TURE表示对象木周围相邻木中存在枯损,B_FALSE表示对象木周围相邻木中无枯损。A_TURE denotes the presence of dead wood in neighboring trees around the object wood, and B_FALSE denotes the absence of dead wood in neighboring trees around the object wood.

    Figure  1.  DBH increment boxplot of object wood under different judgment conditions

    图  2  对象木林层结构类型全解译图

    US. 上层;MS. 中层;LS. 下层。A、B、C、D、E分别对应林层比取值0、0.25、0.5、0.75、1的5种类型;1、2、3分别代表对象木处于上层、中层和下层;括号内数字代表林层结构类型中,从上层到中层,再到下层的各层林木株数。例如:D2(0, 2, 3)代表对象木处于中层,有1株相邻木与对象木同林层,剩余3株相邻木与对象木不同林层,上中下层依次有0株、2株和3株树的林层结构类型。下同。US, upper-storey;MS, middle-storey;LS, lower-storey. A, B, C, D and E correspond to five types of stand level rate values 0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1, respectively; 1, 2 and 3 represent the upper, middle and lower storey of the target trees in,respectively; the numbers in brackets represent the stem-number of the forest layer structure types, from the upper to the middle, and then to the lower storey. For example, D2 (0, 2, 3) represents that the target tree is in the middle storey, one neighboring tree and the target tree are in the same storey, the remaining three neighboring trees are in different storeys, it is a forest layer structure type with 0, 2 and 3 trees in the upper, middle and lower layers, respectively. The same below.

    Figure  2.  Complete interpretation diagram of forest layer structure types of object tree

    图  3  林层比类型株数分布

    Figure  3.  Number distribution of each layer of forest layer ratio types

    图  4  林层结构类型株数分布

    Figure  4.  Number distribution of forest layer structure types in each forest layer

    图  5  林层比类型间生长量多重均值比较

    各子图上部:各列间小写字母完全不同表示差异显著(P < 0.05)。At the top of each subgraph: there was significant difference between columns with completely different lowercase letters (P < 0.05).

    Figure  5.  Multiple mean comparation of DBH increment among different stand level rate types

    图  6  增益效果与生长量均值回归分析

    Figure  6.  Regression analysis of gain effect and mean increment

    表  1  样地基本情况表

    Table  1.   Basic situation of sample plots

    样地编号
    Sample plot No.
    株数密度/(tree·hm− 2
    Density/(tree·ha− 1)
    平均胸径
    Mean DBH/cm
    平均树高
    Mean tree height/m
    树种组成
    Species composition
    MGL-01 1 166 13.51 9.27 5栎1红1椴1色1桦1杨
    5 Quercus mongolica 1 Pinus koraiensis 1 Tilia amurensis 1 Acer mono 1 Betula platyphylla 1 Populus ussuriensis
    MGL-02 656 13.26 12.29 4栎3桦2杂1落
    4 Quercus mongolica 3 Betula platyphylla 2 other species 1 Larix gmelinii
    MGL-03 868 13.36 9.63 5栎2落1杂1水1桦
    5 Quercus mongolica 2 Larix gmelinii 1 other species1 Fraxinus mandschurica 1 Betula platyphylla
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    表  2  林层结构类型生长量排序

    Table  2.   Sequence of forest layer structure types of each forest layer

    上层
    Upper-storey
    生长量均值
    Mean increment/cm
    中层
    Middle-storey
    生长量均值
    Mean increment/cm
    下层
    Lower-storey
    生长量均值
    Mean increment/cm
    E1(1,0,4) 1.83 E2(1,1,3) 1.23 E3(4,0,1) 1.54
    E1(1,1,3) 1.57 E2(0,1,4) 1.18 A3(0,0,5) 1.25
    D1(2,2,1) 1.32 A2(0,5,0) 1.00 B3(1,0,4) 1.09
    D1(2,1,2) 1.31 C2(0,3,2) 0.98 E3(0,4,1) 0.96
    E1(1,2,2) 1.30 D2(0,2,3) 0.97 C3(1,1,3) 0.88
    E1(1,4,0) 1.28 E2(4,1,0) 0.96 D3(2,1,2) 0.88
    D1(2,0,3) 1.26 C2(1,3,1) 0.94 D3(3,0,2) 0.87
    E1(1,3,1) 1.22 D2(2,2,1) 0.91 B3(0,1,4) 0.86
    C1(3,1,1) 1.16 D2(1,2,2) 0.91 D3(1,2,2) 0.77
    C1(3,2,0) 1.15 B2(0,4,1) 0.91 C3(2,0,3) 0.74
    C1(3,0,2) 1.12 B2(1,4,0) 0.91 C3(0,2,3) 0.73
    B1(4,1,0) 1.12 D2(3,2,0) 0.84 E3(3,1,1) 0.73
    B1(4,0,1) 1.08 E2(3,1,1) 0.81 E3(1,3,1) 0.72
    D1(2,3,0) 1.05 E2(2,1,2) 0.77 E3(2,2,1) 0.62
    A1(5,0,0) 0.82 C2(2,3,0) 0.68 D3(0,3,2) 0.61
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    表  3  林层结构类型增益效果赋值表

    Table  3.   Buff value assignment table of each forest layer structure type

    上层
    Upper-storey
    中层
    Middle-storey
    下层
    Lower-storey
    增益效果值
    Buff value
    A1(5,0,0) C2(2,3,0) D3(0,3,2) 0.07
    B1(4,1,0) D2(3,2,0) E3(1,3,1) 0.13
    B1(4,0,1) D2(2,2,1) E3(2,2,1) 0.20
    C1(3,2,0) E2(3,1,1) D3(1,2,2) 0.27
    C1(3,1,1) E2(2,1,2) C3(0,2,3) 0.33
    C1(3,0,2) B2(1,4,0) E3(3,1,1) 0.40
    D1(2,3,0) B2(0,4,1) D3(2,1,2) 0.47
    D1(2,2,1) C2(1,3,1) C3(1,1,3) 0.53
    D1(2,1,2) C2(0,3,2) C3(2,0,3) 0.60
    D1(2,0,3) D2(1,2,2) D3(3,0,2) 0.67
    E1(1,4,0) D2(0,2,3) E3(0,4,1) 0.73
    E1(1,3,1) E2(4,1,0) B3(0,1,4) 0.80
    E1(1,2,2) A2(0,5,0) A3(0,0,5) 0.87
    E1(1,1,3) E2(1,1,3) B3(1,0,4) 0.93
    E1(1,0,4) E2(0,1,4) E3(4,0,1) 1.00
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-18
  • 修回日期:  2019-03-08
  • 网络出版日期:  2019-04-30
  • 刊出日期:  2019-05-01

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