林學

基于相鄰木關系的林分空間結構參數應用研究

惠剛盈

摘要：目的：森林經營是林業發展的永恒主題，其原理就是道法自然，即遵從自然規律進行既定目標的森林結構調整。森林結構可以幫助我們了解森林的發展歷史、現狀和生態系統將來的發展方向，已經成為分析和管理森林生態系統的關鍵因子。基于相鄰木關系的林分空間結構參數角尺度、混交度和大小比數等在森林群落結構分析中被廣泛使用，并取得了良好的效果。本文凝練了基于相鄰木關系的林分空間結構參數在森林群落結構分析中的應用成果，并對挖掘空間結構參數新的應用領域及其指導森林經營方面進行了展望。方法：對近年來國內外發表的相關文獻進行系統總結，從林分宏觀結構、微觀結構、樹種空間多樣性、樹種優勢度、林木競爭、林木距離分布預測及林分結構重建、采伐木選擇等方面凝練基于相鄰木關系的林分空間結構參數的應用成果，并對其進行了展望。結果：傳統林學重點關注森林的物質生產功能，尤其是木材產量，相應的變量描述多集中于群落種類的組成、樹種多樣性、生物量、冠層結構、年齡結構以及直徑分布等方面，描述方法多聚焦于變量的零維、一維、二維空間分析，或變量的一元分布。定性分析或一維空間分析均不能直接反映變量本身在林地空間上的分布格局。森林的結構主要通過空間多樣性、物種多樣性和大小多樣性來表征，在很大程度上由相鄰木的空間關系所決定。以林分空間結構單元為基礎構筑的林分空間結構參數，包括描述林木個體在水平地面上分布格局的角尺度、體現樹種空間隔離程度的混交度、反映林木個體競爭狀態的大小比數以及體現林木密集程度的密集度在林分空間結構研究中取得了良好的效果。主要應用成果體現在以下幾個方面：林分空間結構各參數獨立的一元分布及其均值可分析林分的宏觀結構如林木分布格局、樹種混交狀況和個體大小的優劣特征；雙變量聯合概率分布提供了林分微觀結構的分析方法；樹種大小比數與相對顯著度結合表達樹種的空間優勢度；基于交角的并以大小比數為權重的林木競爭指數可更精準地確定對象木的競爭生態位；將群落中樹種的空間隔離關系考慮在內的樹種空間多樣性指數，反映了森林結構的差異；以分布格局為目標函數，針對直徑分布、混交分布和大小比數分布進行優化，實現林分結構重建；依據系統結構決定功能的原理，用林分空間結構參數指導林分結構調整。結論：與傳統指標或函數相比，基于相鄰木關系的林分空間結構參數不僅能同步完成森林結構3個方面的分析，而且在解析小范圍的林分空間結構上更具活力，至少體現在以下兩個方面。（1）研究相鄰木的空間關系有可能讓我們了解林分結構的細微之處，而這種細微之處無論是對森林多樣性還是特殊物種生境的探索都有潛在的應用意義。（2）研究相鄰木的空間關系有可能使森林經營中采伐木的選擇精準化和判別簡易化。挖掘空間結構參數新的應用領域以及對結構參數理論體系的進一步完善將是基于相鄰木關系的林分空間結構研究亟待解決的首要問題；如何把林分空間結構的各個方面作為整體來分析林分空間結構的特征與變化是未來研究的又一個重要方向。未來的研究還將聚焦于變量的三維或二元分布，即變量的“體”“面”研究，由于其可視性將成為現在和未來林學研究的一個重要方向。

來源出版物：北京林業大學學報, 2013, 35(4): 1-8

入選年份：2016