林学

基于相邻木关系的林分空间结构参数应用研究

惠刚盈

摘要：目的：森林经营是林业发展的永恒主题，其原理就是道法自然，即遵从自然规律进行既定目标的森林结构调整。森林结构可以帮助我们了解森林的发展历史、现状和生态系统将来的发展方向，已经成为分析和管理森林生态系统的关键因子。基于相邻木关系的林分空间结构参数角尺度、混交度和大小比数等在森林群落结构分析中被广泛使用，并取得了良好的效果。本文凝练了基于相邻木关系的林分空间结构参数在森林群落结构分析中的应用成果，并对挖掘空间结构参数新的应用领域及其指导森林经营方面进行了展望。方法：对近年来国内外发表的相关文献进行系统总结，从林分宏观结构、微观结构、树种空间多样性、树种优势度、林木竞争、林木距离分布预测及林分结构重建、采伐木选择等方面凝练基于相邻木关系的林分空间结构参数的应用成果，并对其进行了展望。结果：传统林学重点关注森林的物质生产功能，尤其是木材产量，相应的变量描述多集中于群落种类的组成、树种多样性、生物量、冠层结构、年龄结构以及直径分布等方面，描述方法多聚焦于变量的零维、一维、二维空间分析，或变量的一元分布。定性分析或一维空间分析均不能直接反映变量本身在林地空间上的分布格局。森林的结构主要通过空间多样性、物种多样性和大小多样性来表征，在很大程度上由相邻木的空间关系所决定。以林分空间结构单元为基础构筑的林分空间结构参数，包括描述林木个体在水平地面上分布格局的角尺度、体现树种空间隔离程度的混交度、反映林木个体竞争状态的大小比数以及体现林木密集程度的密集度在林分空间结构研究中取得了良好的效果。主要应用成果体现在以下几个方面：林分空间结构各参数独立的一元分布及其均值可分析林分的宏观结构如林木分布格局、树种混交状况和个体大小的优劣特征；双变量联合概率分布提供了林分微观结构的分析方法；树种大小比数与相对显著度结合表达树种的空间优势度；基于交角的并以大小比数为权重的林木竞争指数可更精准地确定对象木的竞争生态位；将群落中树种的空间隔离关系考虑在内的树种空间多样性指数，反映了森林结构的差异；以分布格局为目标函数，针对直径分布、混交分布和大小比数分布进行优化，实现林分结构重建；依据系统结构决定功能的原理，用林分空间结构参数指导林分结构调整。结论：与传统指标或函数相比，基于相邻木关系的林分空间结构参数不仅能同步完成森林结构3个方面的分析，而且在解析小范围的林分空间结构上更具活力，至少体现在以下两个方面。（1）研究相邻木的空间关系有可能让我们了解林分结构的细微之处，而这种细微之处无论是对森林多样性还是特殊物种生境的探索都有潜在的应用意义。（2）研究相邻木的空间关系有可能使森林经营中采伐木的选择精准化和判别简易化。挖掘空间结构参数新的应用领域以及对结构参数理论体系的进一步完善将是基于相邻木关系的林分空间结构研究亟待解决的首要问题；如何把林分空间结构的各个方面作为整体来分析林分空间结构的特征与变化是未来研究的又一个重要方向。未来的研究还将聚焦于变量的三维或二元分布，即变量的“体”“面”研究，由于其可视性将成为现在和未来林学研究的一个重要方向。

来源出版物：北京林业大学学报, 2013, 35(4): 1-8

入选年份：2016