不同齡組杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)特征分析

賴乙銘

摘 要 杉木生態(tài)公益林不只是經(jīng)營為目的的具有杉木林的森林或者林地，更重要的是具有保護環(huán)境、維持生態(tài)平衡、為科學(xué)提供試驗地等不可忽視的作用。樹林以及森林都是一個系統(tǒng)，其空間結(jié)構(gòu)的特征決定著功能，同時生態(tài)公益林的空間結(jié)構(gòu)更是有助于發(fā)揮樹林的多樣功能。杉木生態(tài)公益林的空間結(jié)構(gòu)主要包含杉木在空間屬性的排列方式及其分布的格局等，這些因素都會對杉木的穩(wěn)定性以及經(jīng)營發(fā)展方向起到?jīng)Q定性影響。杉木的經(jīng)營策略可以分析生態(tài)公益林的空間結(jié)構(gòu)，這是質(zhì)量調(diào)控的前提和重要基礎(chǔ)?；诖?，從不同齡組的杉木生態(tài)公益林的空間結(jié)構(gòu)特征進行分析，從概述、方法、目的等幾個方面進行詳細分析。

關(guān)鍵詞 不同齡組；杉木；生態(tài)公益林；空間結(jié)構(gòu)

中圖分類號：S791.27 文獻標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.15.059

我國的公益林相對森林而言占比達58%，對生態(tài)公益林的良好經(jīng)營不但能夠改善生態(tài)公益林區(qū)的林農(nóng)生活和提高公益林資源的利用率，而且最為重要的是能夠維護國家生態(tài)安全[1]。不過生態(tài)公益林由于采用人工純林的造林方式，對自然災(zāi)害的抗擊能力不強，會影響功能發(fā)揮。

1 杉木生態(tài)公益林的空間結(jié)構(gòu)特征

1.1 采樣研究區(qū)概述

考慮到研究生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)的問題，要特別留意中齡林區(qū)的撫育和間隔采伐的策略，而且馬褂木、闊葉樹種的欒樹要補充種植在幼齡的杉木之間[2]。在幼齡樹木中，各種補種的欒樹、柳杉以及馬褂木的組合中的樹木要達到一半左右，而中齡樹木中要對馬褂木、深山含笑以及闊葉樹種的欒樹進行栽種，比例也是一半左右，但是近熟林當(dāng)中要對紅豆杉進行補種，杉木的比例相對樹種的比例達到3/4左右。另外毛竹、紅豆杉屬于混交樹種，其樹木值比例所占的比相加起來要有1/4左右。對樣區(qū)的挑選在亞熱帶之內(nèi)的過渡氣候帶，屬于濕潤的大陸性季風(fēng)氣候才可以。這樣的氣候中樹木群落較多且植被繁茂，非常適合生態(tài)公益林的生長，不過樣區(qū)內(nèi)的杉木林屬于杉木人工林，林間的疏密分布不均是受自然環(huán)境的影響，但是不影響樣區(qū)的屬性。

1.2 利用ArcGIS軟件的研究方法

數(shù)字的調(diào)查方法需要利用杉木生態(tài)公益林中的代表性區(qū)域來劃分區(qū)域，利用羅盤儀來設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)塊，分別以中齡、幼齡、成熟的林區(qū)對標(biāo)準(zhǔn)地進行劃分[3]。需要注意調(diào)查單元內(nèi)應(yīng)該對這3塊標(biāo)準(zhǔn)塊用網(wǎng)格的劃分法劃分小的樣方，選定每個小樣方的一個方向來將其作為原始的坐標(biāo)，并且需要用皮尺測量杉木所在位置和樣方相對位置坐標(biāo)，橫坐標(biāo)是東西方向，縱坐標(biāo)是南北方向，用此記錄每棵杉木的樹種、樹高、冠幅以及胸徑的數(shù)據(jù)，并以此記錄相關(guān)樣地的坐標(biāo)系原點位置。在9塊小樣方內(nèi)的樹木相對位置中標(biāo)記的坐標(biāo)，需要和整個樣地范圍的坐標(biāo)系進行轉(zhuǎn)換，目的是需要確認(rèn)不同小樣方內(nèi)杉木的位置在整個樣方中的相對位置情況，利用ArcCIS軟件對進行轉(zhuǎn)換后的杉木坐標(biāo)數(shù)據(jù)繪制杉木空間的位置分布圖。對于樣地情況，需要對杉木的類型、年齡、胸徑、郁閉度、樹高、密度、坡位、坡向和坡度等參數(shù)的情況進行列表，然后再對其進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析。

1）要確定空間結(jié)構(gòu)單元?；谏寄镜淖鴺?biāo)數(shù)據(jù)可以從ArcCIS軟件的泰森多邊形工具創(chuàng)建得知Voronoi圖的情況，杉木緊鄰的木株數(shù)是其邊數(shù)的表達，旁邊接壤的多邊形的杉木表達是鄰近杉木的具體方位，從而可以對參照的杉木確定空間結(jié)構(gòu)單元。2）需要計算空間的結(jié)構(gòu)參數(shù)。主要確認(rèn)混交度，其是對杉木間相互隔離程度進行描述的參數(shù)。然后，矯正邊緣，利用Voronoi的圖形對邊緣進行矯正。最后，需要計算角尺度，其定義就是空間結(jié)構(gòu)單元中的中心木受旁邊杉木的圍繞形成的水平分布格局。

2 利用加權(quán)法分析不同齡組的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)

2.1 杉木的空間隔離度

從杉木的隔離理論而言，有3種混交區(qū)分：弱度混交的是全部的中齡杉木，平均混角度是0.15左右；還有一種情況就是近熟的杉木的混角度是0.25左右，其表達的是幼齡的杉木之間要比近熟林的混交程度要高；中度混交屬于幼齡杉木，平均混角度是0.35左右。從數(shù)據(jù)對比得知，杉木中空間的隔離程度最低的是中齡杉木?？傮w而言它們是3種不同的齡組組成的，除了數(shù)量占據(jù)優(yōu)勢，值得一提之外，其他都會暴露杉木是較差群落以及較低的整體混交程度。杉木中的平均混角度是最小的，從數(shù)據(jù)上就能夠顯而易見的；從不同齡組的杉木混交度不同可以知道，優(yōu)勢樹種的杉木在林分中占大部分，其還會對樹種出現(xiàn)明顯的單種聚集現(xiàn)象。

2.2 杉木的大小分化

從統(tǒng)計杉木的不同齡組可以看出，優(yōu)勢成長的杉木是幾組齡組杉木中的最小比例，相對的，絕對劣勢的杉木在比例為1/3左右，而中庸或者亞劣勢中的杉木占到的比例達到1/5左右，故而可以明白不同齡組下具備較為明顯的杉木胸徑大小分化。全部樣區(qū)內(nèi)的樹木大小比值和幾種不同齡組下的杉木大小的比值，在允許取值的范圍中的頻率分布情況以及變化的走向是相同的。杉木作為不同齡組下的平均大小比數(shù)要更為接近全林分的平均大小的比數(shù)，故而可以認(rèn)為，杉木的胸徑大小比數(shù)可以對整個樣區(qū)中的林木大小分化的情況進行衡量。林分中樹種優(yōu)勢的情況反應(yīng)需要根據(jù)樹種的平均大小比數(shù)。越大的大小比值，在生長過程中就越占優(yōu)勢。

2.3 林分的空間結(jié)構(gòu)單元

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，軟件的力量是不能忽視的，ArcCIS在不同齡組中杉木生態(tài)公益林的空間結(jié)構(gòu)分析中起著非常重要的作用。利用常規(guī)的Voronoi圖來對最近的杉木株數(shù)的分布進行確定，但是其處在分散的狀態(tài)之中，木株數(shù)的鄰近需要幾種在5株當(dāng)中占比要高于50%左右，利用這種方法可以知道杉木的平均樹木數(shù)量。利用Voronoi圖做過的研究表明，林分的平均綜合權(quán)重與中心木的綜合權(quán)重接近的話，就有兩種方法確定中心鄰近的木株樹數(shù)量，占中心木的比例高達22%；

中心木的綜合權(quán)重和林分的平均綜合權(quán)重兩者關(guān)系不同的時候就會導(dǎo)致中心木鄰近的木株數(shù)會有所不同。前者大于后者的時候，中心木鄰近的木株數(shù)經(jīng)過加權(quán)的Voronoi的圖像要比未加權(quán)的圖像的中心木鄰近木株數(shù)多，此時比例還沒有達到1/3，同理可知道前者小于后者的時候，比例會增加。所以得知，Voronoi確定杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)的單元會隨著綜合單元的權(quán)重變大而變大，這也就是說杉木中的綜合權(quán)重決定著其受到的影響范圍。

3 結(jié)語

從不同齡組下的杉木生態(tài)公益林空間的結(jié)構(gòu)特征分析出發(fā)，分別利用大小比數(shù)、混角度、角尺度等不同的方法進行分析。3組不同齡組的混交程度越低其穩(wěn)定性越差，所以必須引進闊葉樹種，能夠增加林分中的混交度。而3組不同齡組下的平均大小則對杉木的個體差異進行說明，而且還掌握了杉木的分化嚴(yán)重程度。生態(tài)公益林的空間結(jié)構(gòu)合理性關(guān)系著林分的穩(wěn)定性以及功能多樣化。這也能為我國生態(tài)公益林的改進以及優(yōu)化提供借鑒，學(xué)無止境，研究公益林空間結(jié)構(gòu)的主題依舊需要努力。

參考文獻：

[1] 曹小玉，李際平，封堯，等.杉木生態(tài)公益林林分空間結(jié)構(gòu)分析及評價[J].林業(yè)科學(xué)，2015，51（7）：37-48.

[2] 張彩彩，李際平，曹小玉，等.基于加權(quán)Voronoi圖的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2015，35（4）：19-26.

[3] 曹小玉，李際平，封堯，等.不同齡組杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報，2015，32（1）：84-91.

（責(zé)任編輯：趙中正）