湖南栎类天然林林分结构对林分生长的影响研究

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2022.04.021

摘要/Abstract

摘要：

以湖南栎类天然林为研究对象,采用22个林分结构指标和3个林分总平均生长量指标(平均树高、胸高断面积、蓄积量),利用Pearson相关分析筛选关键结构因子,构建结构方程模型,探究林分结构对林分生长的影响规律。结果显示:1)林龄对3种生长量指标均具有极显著的影响(P<0.001);2)混交度、林分密度对断面积总平均生长量具有极显著的影响(P<0.001);3)混交度、胸径大小变异系数、林分密度对蓄积生长量具有极显著的影响(P<0.001),物种组成对其具有显著的影响(P<0.01),其中混交度的影响最大,影响系数高达0.515;4)混交度、林分密度、物种组成通过直接影响断面积总平均生长量和胸径大小变异系数的方式来间接影响蓄积生长量。研究表明:改善林分树种混交度,合理控制林分密度与林木大小分布,优化树种组成对林分的生长有促进作用。

关键词: 结构方程模型, 栎类天然林, 林分结构, 林分生长量

Abstract:

Taking Hunan oak natural forest as the research object,this paper adopted 22 stand structure indexes and 3 stand total average growth indexes (average height,basal area and volume),and used Pearson correlation analysis to screen key structural factors.On this basis,a structural equation model was constructed to explore the influence of stand structure on stand growth.The results showed that: 1) stand age had a very significant effect on the three growth indicators (P<0.001);2) Mixing degree and stand density had a significant effect on basal area growth (P<0.001);3) Mixing degree,variation coefficient of diameter at breast height and stand density had a very significant impact on the volume growth (P<0.001),and species composition had a significant impact on it (P<0.01),among them,mixing degree had the greatest impact,and the impact coefficient was as high as 0.515;4) Mixing degree,stand density and species composition indirectly affected the volume growth by directly affecting the basal area growth and the coefficient of variation of DBH size.The research shows that improving the mixing degree of stand species,reasonably controlling the distribution of stand density and tree size,and optimizing the composition of tree species can promote the growth of stand.

Key words: structural equation model, oak natural forest, stand structure, stand increment

中图分类号:

S758.5

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图/表 6

表1

图1

表2

表3

表4

图2

参考文献 29

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变量	最小值	最大值	均值	标准差
海拔/m	80	1638	835.3	536.2607
坡度/(°)	11	45	30	8.9673
郁闭度	0.6	0.9	0.8	0.0627
林龄/a	21	75	41	14.8381
株数密度/(株/hm²)	722	4118	1449	731.6882
平均胸径/cm	9.1	26.6	16.9	3.8924
平均高/m	9.2	23.2	13.5	2.6577
坡位	上坡、中破、下坡、山脊
坡向	东坡、南坡、西坡、北坡、东南坡、东北坡、西南坡、西北坡

各项指标	平均值(变化范围)	标准偏差	变异系数/%
蓄积总平均生长量/(m³/(hm²·a))	87.23(27.27~184.29)	36.88	42.27
断面积总平均生长量/(m²/(hm²·a)	12.66(4.54~26.11)	13.00	35.88
平均高总平均生长量/(m/a)	0.38(0.14~0.63)	0.14	36.67
林龄/a	40(21~75)	14.84	36.65
郁闭度	0.79(0.63~0.90)	0.06	7.92
株数密度/(株/hm²)	1449(722~4118)	732	50.50
拥挤度	1.36(0.35~1.90)	0.31	22.61
林分密度指数/(株/hm²)	0.63(0.32~-1.09)	0.20	31.11
密集度	0.51(0.82~0.82)	0.14	28.15
Margalef丰富度指数	1.89(0.52~3.68)	0.94	49.66
Shannon-Wierner多样性指数	1.44(0.34~2.54)	0.60	41.56
Simpson多样性指数	0.63(0.14~0.90)	0.21	33.58
Pielou的均匀度指数	0.67(0.24~0.92)	0.17	25.37
聚集指数	0.87(0.64~1.06)	0.10	11.54
角尺度	0.58(0.50~0.67)	0.04	6.35
树冠指数	2.05(0.33~7.85)	1.87	91.53
混交度	0.52(0.10~0.89)	0.21	40.82
开敞度	-0.24(-0.45~-0.09)	0.07	30.15
林层差异化	0.37(0.00~0.59)	0.13	36.33
林层比	0.43(0.07~0.62)	0.11	25.64
大小比数	0.50(0.44~0.55)	0.03	5.38
Hegyi竞争指数	5.46(1.71~15.23)	2.41	44.07
断面积Gini系数	-0.02(-0.32~0.18)	0.11	-5.50
胸径大小变异系数	0.55(0.31~1.19)	0.15	27.48
胸径分布偏度	1.30(-0.15~4.52)	0.83	64.09

林分结构指标	蓄积总平均生长量	断面积总平均生长量	平均高总平均生长量	林分结构指标	蓄积总平均生长量	断面积总平均生长量	平均高总平均生长量
林龄	-0.296^*	-0.406^**	-0.863^**	角尺度	-0.102	-0.189	0.071
郁闭度	0.243	0.331^*	-0.032	混交度	0.360^*	0.296^*	-0.287^*
株数密度	0.133	0.432^**	0.183	树冠指数	0.224	0.506^**	0.218
拥挤度	-0.421^**	-0.525^**	-0.200	开敞度	0.153	0.053	-0.195
林分密度指数	0.587^**	0.485^**	-0.254	林层差异化	0.022	-0.229	-0.308^*
密集度	0.229	0.424^**	0.224	林层比	-0.027	-0.233	-0.222
Margalef丰富度指数	0.308^*	0.134	-0.386^*	大小比数	0.028	-0.016	-0.103
Shannon-Wierner多样性指数	0.349^*	0.217	-0.363^*	竞争指数	-0.059	-0.042	0.031
Simpson多样性指数	0.326^*	0.241	-0.345^*	断面积Gini指数	0.168	0.060	0.116
Pielou的均匀度指数	0.326^*	0.236	-0.297^*	胸径大小变异系数	0.340^*	-0.031	-0.175
聚集指数	0.074	0.029	0.067	胸径分布偏度	-0.157	-0.242	-0.370^*

林分结构指标	平均高总平均生长量			断面积总平均生长量			蓄积总平均生长量
林分结构指标	直接影响	间接影响	总影响	直接影响	间接影响	总影响	直接影响	间接影响	总影响
林龄	-0.931	0.064	-0.867	0	-0.420	-0.420	0	-0.359	-0.359
混交度	0	0.076	0.076	0.476	0.013	0.489	0	0.515	0.515
物种组成	0	0.084	0.084	0	0.015	0.015	0	0.189	0.189
胸径大小变异系数	0.199	0	0.199	0	0.035	0.035	0.303	0.143	0.443
垂直结构	0	0	0	0	-0.209	-0.209	0.172	-0.15	0.022
林分密度	0	0	0	0.351	0	0.351	0	0.253	0.253