基于GIS的常绿阔叶林郁闭度与树冠重叠度分析

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2021.05.010

摘要/Abstract

摘要：

探究常绿阔叶林郁闭度和树冠重叠度特征及其影响因子,可以揭示常绿阔叶林的结构特征,为其科学经营管理提供依据。以浙江省天目山自然保护区常绿阔叶林为研究对象,设置100m×100m大型固定标准地,进行每木调查,采用GIS技术和统计分析方法,分析常绿阔叶林郁闭度、树种郁闭度和树冠重叠度及其与林分因子、林木空间分布格局的关系。结果表明:1)天目山常绿阔叶林1hm²标准地内的树种共有36科83种2 625株胸径(DBH)≥5cm的树木,以壳斗科、山茶科、樟科等常绿树种为主;优势树种共有8科13种共计1 755株。2)天目山常绿阔叶林林分郁闭度为0.81,树冠重叠度为203.55%,树种郁闭度与株数、树冠面积、胸高断面积之间具有显著的正相关关系。3)优势树种对林分郁闭度的贡献率达90.11%,以细叶青冈为主的壳斗科优势树种对林分冠层的影响最大,对林分郁闭度的贡献度达51.32%。4)林木空间分布格局是影响树冠重叠度的重要因子。

关键词: 常绿阔叶林, 郁闭度, 树冠重叠度, 优势树种, 贡献度, 相关性

Abstract:

Exploring the canopy density and canopy overlap of the evergreen broad-leaved forest and their influencing factors can reveal the structure characteristics of the evergreen broad-leaved forest and provide basis for its scientific management.Taking the evergreen broad-leaved forest in Tianmu Mountain Nature Reserve of Zhejiang Province as the research object,a large fixed 100m×100m land was set up,and every tree survey was conducted.GIS technology and statistical analysis methods were used for data analysis including canopy density,canopy density of tree species,canopy overlap and their relationships with stand factors and trees distribution pattern.The results showed that:1)the 1hm² standard in-ground tree species of the Tianmu Mountain evergreen broad-leaved forest had 36 families,83 species,and 2 625 trees with DBH≥5cm.The dominant tree species were Fagaceae,Camellia,Lauraceae and other evergreen species.The dominant tree had 8 families,13 species,1 755 trees in total.2)The canopy density of the evergreen broad-leaved forest in Tianmu Mountain was 0.81,and the canopy overlap was 203.55%. There was a significant positive correlation between the canopy density of tree species,the number of trees,the canopy area,and the cross-sectional area of breast height. 3)The dominant tree species contributed 90.11% to the forest canopy density. The dominant tree species of Fagaceae,mainly Cyclobalanopsis glabra,had the greatest impact on the forest canopy,and contributed 51.32% to the forest canopy density. 4)The spatial distribution pattern of forest trees wais an important factor that affected the degree of canopy overlap.

Key words: evergreen broad-leaved forest, canopy density, crown overlap, dominant species, contribution, correlation

中图分类号:

S718.45

叶鹏, 汤孟平. 基于GIS的常绿阔叶林郁闭度与树冠重叠度分析[J]. 林业资源管理, 2021,(5): 70-79.

YE Peng, TANG Mengping. Analysis of Canopy Density and Crown Overlap of Evergreen Broad-Leaved Forest Based on GIS[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2021,(5): 70-79.

图/表 12

图1

表1

标准地内各树种统计特征

树种	科	株数 /株	胸高断面积/cm²	树冠面积/m²	郁闭度	树冠重叠度/%
全标准地		2625	297866.32	24689.7842	0.81	203.55
细叶青冈Cyclobalanopsis gracilis	壳斗科	665	39834.12	5035.3307	0.17	60.12
榧树Torreya grandis	红豆杉科	140	18296.85	1608.5051	0.08	17.11
短尾柯Lithocarpus brevicaudatus	壳斗科	151	19293.16	1655.4226	0.07	29.64
小叶青冈Cyclobalanopsis myrsinaefolia	壳斗科	97	11587.25	1566.2267	0.06	39.28
青冈Cyclobalanopsis glauca	壳斗科	240	20711.02	1682.1213	0.06	29.84
枫香Liquidambar formosana	金缕梅科	41	24377.44	1160.7793	0.06	31.74
白栎Quercus fabri	壳斗科	72	20586.35	1119.1021	0.05	31.80
杉木Cunninghamia lanceolata	杉科	45	29435.29	1056.7875	0.05	24.37
豹皮樟Litsea coreana var.sinensis	樟科	162	7830.74	993.6117	0.04	17.19
天目木姜子Litsea auriculata	樟科	53	7754.86	699.7579	0.02	64.17
榉树Zelkova schneideriana	榆科	44	8009.16	466.7460	0.02	29.11
蓝果树Nyssa sinensis	蓝果树科	8	10224.87	338.2768	0.02	0.45
树种	科	株数 /株	胸高断面积 /cm²	树冠面积 /m²	郁闭度	树冠重叠度 /%
黄连木Pistacia chinensis	漆树科	37	14939.41	550.4660	0.02	43.01
紫楠Phoebe sheareri	樟科	16	860.45	228.3528	0.01	1.32
柔毛泡花树Meliosma myriantha Sieb.et Zucc.var.pilosa(Lecomte)Law	清风藤科	20	940.08	388.4895	0.01	169.73
浙江樟Cinnamomum chekiangense Nakai	樟科	35	941.85	241.0753	0.01	4.71
细叶香桂Cinnamomum chingii Metcalf	樟科	35	1627.76	190.3434	0.01	10.75
大叶冬青Ilex latifolia Thunb	冬青科	31	2456.57	182.1509	0.01	40.39
茅栗Castanea seguinii	壳斗科	25	3024.53	315.4155	0.01	40.76
山合欢Albizia kalkora	豆科	17	4344.64	323.4188	0.01	8.46
檵木Loropetalum chinense	金缕梅科	44	3949.33	496.0350	0.01	38.67
黄檀Dalbergia hupeana Hance	蝶形花科	24	5468.78	247.7023	0.01	5.26
披针叶回香Illicium lanceolatum A.C.Smith	八角科	1	5.72	0.1964	0.00	0.51
老鸦柿Diospyros rhombifolia Hemsl	柿科	1	12.56	3.1875	0.00	0.42
长柱紫茎Stewartia rostrata Spongb	山茶科	1	3.14	1.0387	0.00	0.51
尖连蕊茶Camellia cuspidata	山茶科	1	8.55	3.4636	0.00	0.51
杜鹃Rhododendron simsii Planch	杜鹃花科	1	7.54	0.8475	0.00	0.41
浙江新木姜子Neolitsea aurata(Hay.)Koidz.var.chekiangensis	樟科	1	18.09	7.7931	0.00	0.51
响叶杨Populus adenopoda Maxim	杨柳科	1	11.34	0.7854	0.00	0.51
红枝柴Meliosma oldhamii	清风藤科	1	9.62	0.7854	0.00	0.51
青榨槭Acer davidii Franch	槭树科	1	12.56	9.6211	0.00	0.51
红果钓樟Lindera erythrocarpa Makino	樟科	1	14.51	2.5447	0.00	0.51
灰白腊瓣花Corylopsis glandulifera Hemsl.var.hypoglauca(Cheng)Chang	金缕梅科	1	12.56	4.1548	0.00	0.51
小叶石楠Photinia parvifolia(Pritz.)Schneid	蔷薇科	1	11.34	4.1548	0.00	0.51
老鸦糊Callicarpa giraldii	马鞭草科	2	26.53	4.8684	0.00	0.48
华桑Morus cathayana Hemsl	桑科	1	29.21	3.4636	0.00	0.51
三角枫Acer buergerianum Miq	槭树科	1	38.47	0.7854	0.00	0.51
毛果槭Acer nikoense Maxim	槭树科	1	34.19	1.7671	0.00	0.51
茶Camellia sinensis(L.)O.Ktze	山茶科	2	36.17	5.9887	0.00	0.51
山樱花Cerasus serrulata(Lindl.)G.Don ex London	蔷薇科	1	66.44	4.7336	0.00	0.51
三尖杉Cephalotaxus fortunei Hook.f	三尖杉科	1	109.30	7.3062	0.00	0.51
刺叶桂樱Laurocerasus spinulosa	蔷薇科	3	74.61	5.2425	0.00	0.51
四照花Dendrobenthamia japonica(DC.)Fang var.chinensis(Osborn.) Fang	山茱萸科	1	113.04	11.0447	0.00	0.51
青皮木Schoepfia chinensis Gardn.et Champ	铁青树科	3	118.83	9.3627	0.00	32.65
甜槠Castanopsis eyrei(Champ.)Tutch	壳斗科	9	147.93	23.4443	0.00	6.03
微毛柃Eurya hebeclados Ling	山茶科	11	247.85	57.9525	0.00	89.19
大果卫矛Euonymus myrianthus	卫矛科	1	147.34	28.2743	0.00	0.51
板栗Castanea mollissima	壳斗科	2	142.28	9.8430	0.00	55.08
天目朴Celtis chekiangensis	榆科	1	200.96	12.0391	0.00	0.41
建始槭Acer henryi Pax	槭树科	5	158.92	58.4768	0.00	94.51
牛鼻栓Fortunearia sinensis Rehd.et Wils	金缕梅科	3	175.44	14.5041	0.00	0.51
橄榄槭Acer olivaceum Fang et P.L.Chiu	槭树科	1	178.99	15.2053	0.00	0.51
朴树Celtis sinensis Pers	榆科	1	224.20	14.5220	0.00	0.51
格药柃Eurya muricata Dunn	山茶科	14	239.38	97.1686	0.00	50.57
树种	科	株数 /株	胸高断面积 /cm²	树冠面积 /m²	郁闭度	树冠重叠度 /%
山橿Lindera reflexa Hemsl	樟科	13	222.10	52.4377	0.00	111.31
泡花树Meliosma cuneifolia Franch	清风藤科	8	246.16	36.7248	0.00	53.34
杨桐Adinandra millettii(Hook.et Arn.)Benth.et Hook.f.ex Hance	山茶科	15	433.81	37.8438	0.00	73.93
桂花Osmanthus fragrans(Thunb.)Lour	木犀科	1	437.21	63.6173	0.00	0.51
红果榆Ulmus szechuanica Fang	榆科	6	452.23	23.8093	0.00	207.12
香槐Cladrastis wilsonii Takeda	豆科	4	600.42	117.4786	0.00	85.87
木荷Schima superba Gardn.et Champ	山茶科	3	639.96	8.2840	0.00	0.51
玉玲花Styrax obassia Sieb.et Zucc	安息香科	2	789.79	126.8300	0.00	70.74
柳杉Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr	杉科	1	902.13	13.5265	0.00	0.51
山胡椒Lindera glauca(Sieb.et Zucc.)Bl	樟科	13	874.19	74.4898	0.00	34.42
杭州榆Ulmus changii Cheng	榆科	4	987.27	75.8307	0.00	30.59
伞形绣球Hydrangea chinensis Maxim	虎耳草科	18	732.61	133.2799	0.00	25.73
油桐Vernicia fordii(Hemsl.)Airy Shaw	大戟科	4	701.79	73.6802	0.00	34.33
鸡仔木Sinoadina racemosa(Sieb.et Zucc.)Ridsd	团花科	1	1145.50	119.7909	0.00	0.51
薄叶润楠Machilus leptophylla Hand.Mazz	樟科	3	1260.69	29.4706	0.00	135.71
枳椇Hovenia acerba Lindl	鼠李科	2	1386.19	54.2965	0.00	86.74
青钱柳Cyclocarya paliurus	胡桃科	3	1402.53	73.8470	0.00	0.49
麻栎Quercus acutissima Carruth	壳斗科	3	1162.81	109.0329	0.00	13.60
南京椴Tilia miqueliana Maxim	椴树科	8	1429.89	471.5343	0.00	241.43
厚壳树Ehretia thyrsiflora(Sieb.et Zucc.)Nakai	紫草科	7	1415.73	143.0277	0.00	7.97
马银花Rhododendron ovatum(Lindl.)Planch.ex Maxim	杜鹃花科	43	1722.44	129.7832	0.00	28.84
冬青Ilex chinensis Sims	冬青科	9	1808.00	100.0110	0.00	89.01
金钱松Pseudolarix amabilis(Nelson)Rehd	松科	3	2301.13	24.2958	0.00	0.50
榆树Ulmus pumila L	榆科	7	1860.73	79.9965	0.00	63.17
糙叶树Aphananthe aspera(Thunb.)Planch	榆科	11	1388.55	140.1243	0.00	23.99
玉兰Magnolia denudata	木兰科	4	2128.91	14.6261	0.00	12.33
楤木Aralia chinensis	豆科	3	2683.20	48.0840	0.00	163.61
连蕊茶Camellia fraterna	山茶科	339	3574.34	1212.6860	0.00	23.71
野茉莉Styrax japonicus Sieb.et Zucc	安息香科	9	4043.87	130.6620	0.00	12.09

表1

表2

表3

表4

表5

图2

图3

图4

表6

图5

表7

参考文献 21

[1]	包维楷, 刘照光, 刘朝禄, 等. 中亚热带湿性常绿阔叶次生林自然恢复15年来群落乔木层的动态变化[J]. 植物生态学报, 2000, 24(6):702-709.
[2]	刘菊. 基于GIS的林地郁闭度测定方法研究[J]. 山西林业科技, 2015, 44(2):33-35.
[3]	徐筱芃. 浙江凤阳山常绿阔叶林树种多样性及其影响因素研究[D]. 南京:南京林业大学, 2017.
[4]	汤孟平, 周国模, 施拥军, 等. 天目山常绿阔叶林群落最小取样面积与物种多样性[J]. 浙江林学院学报, 2006, 23(4):357-361.
[5]	林庆凯. 天童常绿阔叶林林窗对植物群落更新和物种多样性的影响[D]. 上海:华东师范大学, 2017.
[6]	Tran V D, Tamotsu S, Satoshi S, et al. Effects of micro-topographies on stand structure and treespecies diversity in an old-growth evergreen broad-leavedforest,southwestern Japan[J]. Global Ecology and Conservation, 2015, 4:185-196. doi: 10.1016/j.gecco.2015.06.010
[7]	赵明水, 庞春梅, 杨淑贞, 等. 浙江天目山交让木种群空间点格局分析[J]. 浙江大学学报:理学版, 2015, 42(1):47-64.
[8]	汤孟平, 周国模, 施拥军, 等. 天目山常绿阔叶林优势种群及其空间分布格局[J]. 植物生态学报, 2006, 30(5):743-752. doi: 10.17521/cjpe.2006.0096
[9]	陈婷婷, 徐辉, 杨青, 等. 武夷山常绿阔叶林空间结构参数分布特征[J]. 生态学报, 2018, 38(5):1817-1825.
[10]	江挺, 汤孟平. 天目山常绿阔叶林优势种群竞争的数量关系[J]. 浙江林学院学报, 2008, 25(4):444-450.
[11]	金彪, 曾掌权, 彭湃, 等. 中亚热带常绿阔叶林不同演替阶段乔木层生物量特征[J]. 湖南林业科技, 2017, 44(5):42-45.
[12]	林开淼. 亚热带常绿阔叶林生物量模型及其分析[J]. 中南林业科技大学学报, 2017, 37(11):115-126.
[13]	Kim C, Baek G, Yoo B O, et al. Comparison of allometric equations and biomass expansion factors for six evergreen broad-leaved trees in subtropical forests in southern Korea[J]. Journal of Sustainable Forestry, 2019, 38(3):199-212. doi: 10.1080/10549811.2018.1528157
[14]	邱贵云. 木荷人工林树冠重叠指数的研究[J]. 林业勘察设计, 1998(2):60-62.
[15]	单亚伟, 王晓军. 太行山区华北落叶松天然林经营密度表编制的研究[J]. 山西林业科技, 1995, 24(3):17-21.
[16]	Rudnicki M, Silins U, Lieffers V J. Crown Cover Is Correlated with Relative Density,Tree Slenderness,and Tree Height in Lodgepole Pine[J]. Forest Science, 2004, 50(3):356-363.
[17]	Jennings S B, Brown N D, Sheil D. Assessing forest canopies and understorey illumination:canopy closure,canopy cover and other measures[J]. Forestry, 1999, 72(1):59-73. doi: 10.1093/forestry/72.1.59
[18]	李永宁, 徐成立, 滕轶䶮, 等. 利用数码照片测定华北落叶松林分郁闭度[J]. 东北林业大学学报, 2010, 38(11):34-37.
[19]	杨妍婷. 基于高分遥感数据的森林郁闭度估测方法研究[J]. 智能计算机与应用, 2019, 9(2):67-72.
[20]	汤孟平, 周国模, 施拥军, 等. 不同地形条件下群落物种多样性与胸高断面积的差异分析[J]. 林业科学, 2007. 43(6):27-31.
[21]	Pretzsch H. Analysis and modeling of spatial stand structures:methodological considerations based on mixed beech-larch stands in Lower Saxony[J]. Forest Ecology and Management, 1997, 97(3):237-253. doi: 10.1016/S0378-1127(97)00069-8

树种类型		K-S检验
树种类型		统计量	df	Sig.
树种郁闭度	常绿树种	0.308	35	0.000
树种郁闭度	落叶树种	0.342	48	0.000
树冠重叠度	常绿树种	0.242	35	0.000
树冠重叠度	落叶树种	0.255	48	0.000

树种类型		N	秩均值	秩和	Z	P
树种郁闭度	常绿树种	35	44.77	1567.00	-0.981	0.327
	落叶树种	48	39.98	1919.00
	总数	83
树冠重叠度	常绿树种	35	42.41	1484.50	-0.134	0.894
	落叶树种	48	41.70	2001.50
	总数	83

组别	Pearson相关性
树种郁闭度-株数	0.821^**
树种郁闭度-树冠面积	0.962^**
树种郁闭度-胸高断面积	0.926^**
树冠重叠度-株数	0.047
树冠重叠度-树冠面积	0.091
树冠重叠度-胸高断面积	0.034
树冠重叠度-树种郁闭度	0.027