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林木分布格局是种群生物学特性、种内与种间关系以及环境条件综合作用的结果,是种群的基本数量特征之一,也是森林空间属性的重要方面。对林木分布格局的研究和阐明有助于深化对森林结构的认识,了解单株林木的生长状况,解决营造林中的植株配置和采伐问题,正确描述林木的分布格局对判定林木分布规律,掌握其演化过程,预测其变化趋势均具有重要意义,因此,本研究在综述国内外有关格局研究的基础上,从不同起测径、不同样地大小及不同判断方法等三个方面对天然林林木分布格局的分析方法进行了探讨,试图找到较为科学合理的分析方法,使天然林林木分布格局得以真实的表达,为森林的合理经营和开发利用提供有力的依据和参考。
为进行此研究特在吉林省蛟河林业实验区东大坡经营区设立了一块100m×100m即1hm<2>的天然林大样地,利用全站仪进行每木定位,记录高度1.3m以上所有林木的树种,实测胸径等。此外,还用南美洲厄瓜多尔热带天然林的4块100m×100m的大样地进行了辅助研究,该调查资料包含树种、林木坐标、胸径等。
采用Clark&Evans指数和角尺度研究了不同起测径对判定林木分布格局的影响,分析发现起测径对格局分析有不确定的影响:起测径不同判定的分布类型也有变化,并且由起测径引起的这种变化带有很大的随机性。
采用双相关函数和角尺度分析了不同样地大小对林分的密度估计和格局分析的影响,分析发现样地大小对林分密度估计和格局分析意义重大:随着样地面积大小的变化,由各窗口对应林木株数估算的每公顷株数不同,由各窗口对应林木断面积估算的每公顷断面积也不同,样地面积小的时候,估计值与实际值之间的差异大,当样地面积≥50m×50m时,估计值与实际值的差异小于10%;随着样地面积大小的变化,其对应林木的空间分布格局不同,样地面积小的时候这种变化尤为明显,当样地面积≥50m×50m时,出现了对应林木的分布格局和估计的每公顷密度均趋于稳定的局面,这表明,在进行林分密度估计和林木分布格局分析时,取样面积应有一定的大小才能较为真实地反映林分的特征。
通过30块模拟林分(其中随机、均匀和团状各10块)和5块实地调查的天然林林分,对目前较为流行的三种分布格局判断方法即基于Ripley K-函数的L-函数、双相关函数和角尺度进行了比较研究。研究发现角尺度比L-函数和双相关函数更可行有效:距离法中双相关函数比L-函数更准确敏感,在模拟的均匀和团状分布样地中,这种差别尤为明显,双相关函数曲线能表现出典型的均匀和团状,而L一函数曲线却一直在随机附近徘徊,均匀和团状分布的特征几乎没有表现出来;与L一函数和双相关函数相比,角尺度的一个突出优势就是,除了从角尺度分布图作直观定性的判断外,它还能计算出角尺度均值,通过置信区间作定量的判断,增强了判断结果的准确性。L-函数和双相关函数野外测量林木坐标需要花费更多的时间和人力,使取得调查数据的成本较高,从而降低了它的有效性;而角尺度既可利用林木坐标数据计算,也可以通过抽样调查数据判断,而且角尺度的计算是建立在4株最近相邻木的基础上,即使对较小的团组,它也可以评价出各群丛之间的这种变异。根据本研究结果,在进行天然林林木分布格局研究时应采用统一的起测径,以便各研究有共同的基础;样地面积应设为2500m<2>及以上,这样无论对密度估计还是格局分析都是合适的;建议使用角尺度进行林木分布格局类型的判断。