间伐强度对长白落叶松人工林冠层结构和草本物种多样性的影响

以吉林省临江林业局长白落叶松人工林为研究对象,分析不同林分蓄积、间伐强度、冠层结构和林下光环境对草本物种组成及物种多样性的影响。结果表明：随着间伐强度的增加,叶面积指数显著降低,冠层开度显著升高。各处理与对照相比,草本植物重要值大于1%的物种分别增多了12.50%、56.25%和50.00%,35%间伐强度的处理草本物种多样性最高。林下光辐射指标与叶面积指数呈显著负相关(P<0.05),与冠层开度呈显著正相关(P<0.05); Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数与叶面积指数呈显著负相关(P<0.05)。间伐能明显增加长白落叶松人工林下草本物种多样性,建议间伐强度不宜超过35%。     

亚热带生态公益林冠层结构与林下辐射动态

冠层结构动态是林冠生长动态的一个表现，冠层结构对森林群落生产力、生态系统功能、群落更新与演替等具有重要作用。准确量化森林群落冠层结构和林下辐射特征可以为研究森林生态系统功能提供基础。以亚热带山地的红花荷林、密花树次生林、樟树人工林、杉木林、杉木-红锥混交林和毛竹林为对象，利用半球面影像技术探讨不同林型冠层结构与林下辐射动态，揭示冠层结构与林下辐射之间的相关性。结果表明，不同的森林群落类型有比较固定的冠层结构和林下辐射特征，且不同林型的冠层结构与林下辐射存在极显著差异（P<0.01）。樟树林的林冠开度最小（16.47%），其次是杉木林（17.12%）、杉木-红锥混交林（17.45%）、红花荷林（20.21%）以及密花树次生林（20.93%），毛竹林的林冠开度最大（21.32%）。而叶面积指数则呈相反的变化趋势，樟树林的叶面积指数最大（2.04），毛竹林的叶面积指数最小（1.78）。另外，樟树人工林的林下直射光（4.34 mol·m^-2·d^-1）、林下散射光（3.52 mol·m^-2·d^-1）和林下总光照（7.86 mol·m^-2·d^-1）均小于其他林型；而杉木林由于其冠幅较窄，林下直射光最强（5.22 mol·m^-2·d^-1）。不同林型林下直射光、林下散射光和林下总光照的月际动态变化极显著（P<0.0001），生长季的林下辐射强度最大。不同林型冠层结构与林下辐射相关性存在差异，越简单的群落结构，林冠开度与林下光照的相关性越强，叶面积指数与林下光照的相关性越强。研究冠层结构与林下辐射异质性为营造最适的冠层、充分发挥生态系统效能，以及森林生态系统可持续发展提供理论依据。     

抚育间伐强度对小兴安岭天然针阔混交林冠层结构和林下植被的影响

以小兴安岭天然针阔混交林为研究对象,在林地内设置间伐强度10%、15%、20%、25%、30%、35%的试验样地和未进行间伐作业的对照样地。使用冠层分析仪对不同强度抚育间伐后的冠层结构和光学特性进行测定,并运用样地调查法,分析各试验样地林下灌木层和草本层的多样性,对间伐后的冠层结构参数、光环境特征参数、林下植被物种多样性参数指标值间的差异进行描述性统计,运用相关分析法确定指标值之间的相关关系。结果表明:各试验样地的林隙分数、开度、直接定点因子、总定点因子会随着间伐强度的增加先减小再增大,叶面积指数的变化趋势与之相反,各项指标值均在间伐强度20%的样地中最小;叶面积指数在间伐强度20%时最大;平均叶倾角、冠上辐射通量在不同间伐强度样地间无显著差异性;冠下直接辐射通量、冠下总辐射通量随间伐强度的增加先减小后增大。草本层的多样性指数、均匀度指数、优势度指数、丰富度指数随着间伐强度的增加先减小再增大,在间伐强度10%的样地最优;灌木层的4种指数随着间伐强度的增加先增大再减小,在间伐强度20%的样地上最优。林隙分数与灌木层多样性指数呈显著负相关,与草本层多样性指数呈显著正相关;冠下直接辐射通量、冠下总辐射通量与灌木层多样性指数呈显著负相关,与草本层丰富度指数呈显著负相关。抚育间伐对天然针阔混交林的冠层结构、林下光环境和林下植被物种多样性有明显的影响,冠层结构、林下光环境和林下植被物种多样性存在相关性。说明10%~20%的较低抚育间伐强度有利于天然针阔混交林林下植被多样性的改善。     

密度调整对太岳山华北落叶松人工林冠层结构及林下植被的影响

华北落叶松人工林是太岳山主要的公益林,由于林分密度普遍偏大,林下植被稀疏,林分质量较差。密度调整对于提高人工林质量,增加林下植物物种多样性,维持生态系统功能具有重要意义。本研究在山西太岳山好地方林场典型地段35年生华北落叶松人工林中设置4种密度调整强度(对照处理、20%、30%和50%),研究华北落叶松人工林的冠层结构、光环境特征和林下植被分布对密度调整的响应。结果表明:1)密度调整显著改变了华北落叶松人工林的冠层结构,改善了林下光环境,增加了冠层结构的空间异质性。与对照处理相比,密度调整强度为20%、30%、50%的林分叶面积指数(LAI)分别下降了18.25%、25.76%、37.50%;林分开度分别增加了17.45%、25.37%、42.81%。密度调整强度为20%、30%、50%的林分林下总辐射分别为对照处理的1.3、1.4和2.1倍。2)密度调整改变了林下群落结构,增加了林下植物的种类和数量以及林下植物物种多样性。密度调整强度为30%的林分物种多样性最高,林下群落结构最复杂。3)相关性分析和CCA排序结果显示,冠层结构与林下物种多样性呈显著相关,能够较好地解释林下物种分布的变化,其中,LAI是引起华北落叶松人工林草本层物种组成变化的主要因子,与草本层物种多样性呈显著负相关关系。      

间伐对红松Pinus koraiensis针阔混交林冠层结构及林下植被的影响

为揭示不同间伐强度对冠层结构、林下光环境及林下植被生长和更新的影响,以红松针阔混交林为研究对象,利用Winscanopy 2010a冠层分析仪对中度、强度间伐及对照林分的冠层结构及光学特性进行测定,同时采用典型样地调查法,对林下灌木层和草本层的更新及多样性进行调查,分析间伐后林分的冠层结构及光环境特征,运用相关分析法对冠层结构和林下植被多样性的相关性进行分析。结果表明:间伐显著改变了红松针阔混交林的冠层结构,改善了林下光环境,与对照相比,中度(38%)、强度(48%)间伐林分的叶面积指数分别为对照的65.11%和71.7%,开阔度分别比对照增加205%和249%,林下总辐射分别为对照的2倍和5倍。冠层结构对林下光环境的影响较大,林冠开阔度与林下直射光、散射光和林下总辐射量呈极显著正相关(p0.01),叶面积指数与林下散射光、林下总辐射呈极显著(p0.01)和显著(p0.05)负相关;间伐有利于林下阔叶树种更新,中、强度间伐林下幼苗的个体密度、基径、树高显著高于对照(p0.05),且表现为随着间伐强度的增强而增强的趋势;林下光环境对林下植被多样性影响较大,灌木层的物种多样性指数与林下总辐射呈显著负相关(p0.05),草本层多样性指数、丰富度指数与冠层开阔度呈显著正相关(p0.05)。间伐改善了红松针阔混交林的林下光环境,有利于林下阔叶树种的更新,对林下植被多样性具有较大的影响。     

青城山常绿阔叶林冠层结构对植被生物多样性的影响

【目的】分析青城山常绿阔叶林冠层结构与植被生物多样性的关系.【方法】在青城山常绿阔叶林地段设立样方,调查了森林植被特征,并运用冠层分析仪测定了森林的冠层结构和光环境特征.【结果】青城山常绿阔叶林乔木和灌木层物种丰富度、Simpson多样性指数和均匀度均高于草本层,乔木层丰富度高于灌木层,但两层间的Simpson多样性指数和均匀度差异不明显.乔木、灌木和草本层的Simpson多样性指数和冠层上方的光量子通量(PPFD)显著负相关,灌木和草本层的Simpson多样性指数与冠层下方PPFD显著正相关.草本层均匀度与冠层孔隙度和开度呈正显著相关,与郁闭度呈负相关.【结论】青城山常绿阔叶林冠层结构及其引起的光环境变化对草本层的影响较乔木层和灌木层明显,尤其是对草本层物种丰富度和多样性影响更显著.在青城山低山常绿阔叶林生态系统演替进程中,林下光照强度大小是影响林下植物生长和演替的重要限制因素.     

天山云杉林林下草本多样性随地理因子变化规律

为研究天山云杉林林下草本多样性随地理因子变化规律。在天山山区不同经度内选择4个区域,每处选取覆盖1 700～2 700 m海拔梯度的8条垂直样带(宽度10 m),共32条,以重要值为测度标准,采用Shannon-Wiener指数(H)、Simpson指数(H′)、Pielous均匀度指数(J)综合判断天山云杉林下草本植物的物种多样性随地理因子变化的规律。结果表明：天山西部、天山中西部、天山中部、天山中东部地区内的天山云杉林下草本共计101种(31科76属),天山早熟禾、山芹、繁缕均呈较高的重要值,优势地位明显,天山云杉林下草本多样性随着海拔、坡度的增加呈现出“单峰”变化趋势,坡向(阴坡、阳坡、半阴坡、半阳坡)、坡位(顶坡、中坡、底坡、山脊、山谷)的变化对其具有显著性影响(P<0.05),Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielous指数与经度均呈极显著负相关(P<0.01)。天山云杉林下草本多样性随着海拔、坡度的增加呈现出“单峰”变化趋势,坡向、坡位的变化与天山云杉林下草本多样性均存在着显著性影响(P<0.05),由西向东天山云杉林下草本多样性明...     

银瓶山自然保护区阔叶林冠层结构与辐射消减效应

为定量研究阔叶林群落的辐射消减效应,以银瓶山自然保护区常绿阔叶林为研究对象,设置2 hm²固定样地开展群落调查,并采用半球面影像技术获取冠层结构和林下光照指标,分析冠层结构对太阳辐射的消减作用。研究表明:样地林下光照（直射光、散射光和总光照）与林冠结构（叶面积指数、林冠开度）相关性极显著;林下直射光对林下总光照的贡献大于散射光,林冠结构与散射光的相关关系较直射光强;林冠结构与林木胸径有显著的相关性,而与林分密度的相关关系不显著;林冠对总光照的消减作用极显著,月际变化呈单峰分布,6月份消减量最大。     

小陇山林区不同密度油松人工林林下物种多样性研究

【目的】研究油松人工林密度对林下植物多样性的影响及二者的关系,提出维持植物多样性、人工林生态系统稳定性及其健康状况的合理林分密度。【方法】以小陇山林区5种不同密度30年生油松人工林为研究对象,分析油松人工林林下物种的重要值、丰富度指数、多样性指数、均匀度指数和相似系数随林分密度的变化规律。【结果】①油松人工林林下共出现植物23科38属50种。随着林分密度的增大,林下物种数逐渐减少,灌木、草本层物种组成发生变化。②不同密度油松林林下灌木层和草本层植物丰富度指数、多样性指数,随林分密度的增加基本表现出减小趋势。③各指数与林分密度的相关性分析表明,灌木层和草本层的丰富度指数、草本层的均匀度指数与林分密度均表现出较高的相关性,其中草本层均匀度指数与密度呈显著负相关关系。④随着林分密度的增大,林下共有物种减少,相似系数逐渐降低。【结论】密度对人工油松林林下植物多样性有一定影响,但未达到显著水平;密度为1717～1867株/hm2时,林下物种丰富度指数、多样性指数、Alatalo指数均达到最高,表明此密度是林下植被生长发育较为合适的密度,能够保障林下植物多样性的维持。     

南岭山地森林群落冠层结构对林下野生花卉的影响

为探讨冠层结构与林下野生花卉的关系,采用典型群落调查法,以南岭山地森林群落林下野生花卉为研究对象,研究林下野生花卉物种数量特征及冠层结构对其的影响,以期为野生花卉的园林应用提供理论参考。结果显示,南岭山地森林群落1 hm2林下植被中共有野生花卉104种,分属55科92属,其中箬竹、瓜馥木和南岭箭竹为优势种;方差分析与回归分析表明,叶面积指数、林冠开度和林下散射光对林下野生花卉多度的影响较其他冠层结构参数大;冠层结构各参数对3种色调(冷、暖、中性)林下野生花卉物种密度的影响均未达到显著性差异(P0.05),但3种色调的野生花卉物种密度均随叶面积指数与林下总光照先减少后增加;多响应置换过程分析和指示种分析揭示棱果花和巴戟天同为林冠开度与叶面积指数的指示种,对冠层结构变化有较强的响应。     

细叶云南松混交林土壤微生物群落功能特性及与林分结构关系的研究

以中国西南地区南盘江流域优势种群细叶云南松的3种林分为对象，采用常规化学分析和Biolog-Eco微平板法分析其土壤酶活性和土壤微生物代谢活性，并利用冗余分析分析了它们与林分结构之间的相关性。结果表明:1）3种混交林的植物多样性、非空间结构和空间结构明显不同（P<0.05）。2）3种混交林的酸性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性均随着土层厚度的增加逐渐降低。细叶云南松和多种阔叶树混交的林分（PYⅠ）过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性较低，其AWCD、Shannon-Wiener指数、Simpson指数也显著低于另外2个林分（细叶云南松和栎类，PYⅡ；细叶云南松和铁坚油杉和栎类，PYⅢ）（P<0.05）。在3种混交林中，土壤微生物对氨基酸和碳水化合物利用量均较高。3）土壤微生物功能特性与林分结构关系密切。结果显示了林分类型、结构与土壤微生物群落功能的关系，可为南盘江流域森林及土壤资源的评价与管理提供科学依据。     

马尾松—木荷不同比例混交林林下植被物种组成及其多样性分析

以飞播马尾松林为研究对象,按其树种组成分为10马(10马尾松,类型Ⅰ)、8马2木(8马尾松-2木荷,类型Ⅱ)、7马3木(类型Ⅲ)、6马4木(类型Ⅳ)4种类型设置典型样地,分析比较其林下植被物种组成及多样性。结果表明:1)从类型Ⅰ至类型Ⅳ林下植被的物种数增加,类型Ⅰ为11种,类型Ⅳ为28种;随着木荷比例的增加,林下植被阳生植物的优势地位表现为先增强再逐渐减弱或消失,而喜湿植物的地位逐步提升甚至成为优势种。2)林下灌木及草本Shannon-Wiener多样性指数、Patrick丰富度指数、Pielou均匀度指数均在类型Ⅳ时达到最大,表现为类型Ⅳ>类型Ⅲ>类型Ⅱ>类型Ⅰ。3)木荷比例与林下灌木及草本Shannon-Wiener多样性指数和Patrick丰富度指数呈显著(P<0.05)或极显著正相关(P<0.01),与Pielou均匀度指数相关不显著(P>0.05);拟合得出林下灌木及草本Shannon-Wiener多样性指数和Patrick丰富度指数达峰值的木荷比例分别为0.43、0.54、0.57、0.50,对拟合曲线分析表明飞播马尾松林补植木荷比例在43%~57%之间其林下植被多样性达到最大值。     

海拔梯度对甘肃洮河国家级自然保护区紫果云杉林下草本植物多样性的影响

为揭示紫果云杉天然林群落草本植物对海拔梯度的响应,以甘肃洮河国家级自然保护区的紫果云杉天然林为对象,调查分析林下草本植物的物种组成及物种多样性。 结果表明,1）洮河国家级自然保护区紫果云杉天然林群落下共有草本植物57种,隶属于26科48属,以菊科（Asteraceae）、毛茛科（Ranunculaceae）、玄参科（Scrophulariaceae）、禾本科（Poaceae）植物为主,且重要值均较大;2）林下草本植物的丰富度指数（R）、Shannon-Wiener多样性指数（H）、Simpson优势度指数（D）以及Pielou均匀度指数（J）均随海拔升高呈现先升高后降低的单峰曲线变化规律,并在海拔2 915 m处达到最大;3）不同海拔林下草本植物群落相似系数较低,且随海拔差异的增大,相似性系数逐渐减小,相邻海拔之间随着海拔的升高表现出不规律的变化;4）海拔与林下草本物种丰富度呈显著负相关关系（P＜0.05）,与Shannon-Wiener多样性、Simpson优势度、Pielou均匀度均呈负相关关系。综合研究得出,洮河自然保护区天然紫果云杉林下,草本物种多样性受海拔影响显著。     

基于机载激光雷达数据的天山云杉林蓄积量反演模型构建

构建多变量的天山云杉林Schumacher蓄积收获模型,提高林分蓄积量反演精度,获得便捷、快速提取森林蓄积信息的技术方法,为探索山地天然林精准监测与评价提供技术途径。以2020年激光雷达影像与样地实测数据为研究材料,在激光雷达影像图中提取遥感因子,代入Schumacher蓄积收获模型中,通过再参数化来构建适用于天山云杉林的可变密度收获预估模型,并进行精度检验。结果表明,激光雷达影像分辨率较高,进行点云数据处理后,树高提取精度为89.64%,每公顷株数提取精度为85.13%,坡度提取精度为84.26%,坡向提取精度为84.26%,海拔提取精度为97.25%。结合Schumacher蓄积收获模型构建天山云杉蓄积量反演模型,R²=0.80,将检验数据代入模型中,估测蓄积量与实测蓄积量平均精度为90.22%,模型的拟合度较好。研究将立地因子、林分密度、林龄等变量引入Schumacher蓄积收获模型,对于天山云杉的蓄积估测精度有较大提高,优于以往经验模型,满足新疆山地天然林数字经营管理的标准。     

六盘山4种典型林分林下草本细根生物量与土壤特性的关系

探究六盘山典型林分林下草本细根生物量分布及其与土壤特性的关系,为植物-土壤环境关系的理论研究和区域植被的可持续性管理提供科学依据。以六盘山国家级自然保护区4种典型林分（Ⅰ.辽东栎;Ⅱ.白桦;Ⅲ.华山松;Ⅳ.华北落叶松）为研究对象,采用根钻法测定林下浅层土(0~50 cm)中草本细根生物量、土壤含水量、土壤容重和土壤养分含量,并分析细根生物量与土壤特性的关系。结果表明,4种林分林下草本细根生物量主要集中在0~20 cm土层中,其中以林分Ⅲ林下草本植物细根生物量最多;土壤容重（0~20 cm）为林分Ⅰ最大,林分Ⅲ最低,表明土壤容重越小越利于细根生物量的积累;Pearson相关分析（未控制林分类型）和偏相关分析（控制林分类型）均表明,不同土层细根生物量主要与土壤容重、土壤含水量和土壤TP含量之间呈显著负相关(P<0.05),与土壤C∶N、N∶P之间呈现显著正相关(P<0.05)。六盘山林下草本细根生物量因林分类型而异,但主要分布在土壤表层（0~20 cm）,限制林下草本细根生物量积累的因素为土壤容重、土壤含水量、土壤TP含量、土壤C∶N、N∶P。适宜的土壤容重（0.87~1.10）、土壤含水量（14.50%~19.58%）和合适的土壤C∶N（约12∶1）、N∶P（约8∶1）及较低的土壤TP含量有利于林下草本细根生物量的积累,其中林分Ⅲ的林-草管理模式能够显著提高林下草本细根生物量,并且利于改善林下土壤理化特性,促进森林水养循环。     

天山西部云杉林群落数量分类与排序

【目的】研究植物群落的数量分类和排序,分析植物群落与环境之间的关系,为新疆天山云杉林保护、天山西部山区森林群落更新恢复评价提供支撑。【方法】 以天山西部国有林管理局巩留分局恰西森林公园为试验点,天山云杉(Picea schrenkiana var tianschanica)林为研究对象,基于群落学调查和环境因子测定数据,采用双向指示种分析(TWINSPAN)对天山西部云杉群落进行分类,冗余分析(RDA)方法对物种分布进行排序,分析物种群落的类型和特征以及与环境因子之间的关系。【结果】 物种群落分为8组,群落中乔木层以天山云杉为优势种,天山花楸鲜有分布;灌木层植被较少,存在少量伊犁忍冬;草本层中主要以塔什克羊角芹、白花车轴草、羽衣草、早熟禾和弹裂碎米芥等为优势种,且分布较广泛。影响天山云杉林群落分布的主要环境因子是采伐强度、坡度、海拔、郁闭度和坡向。其中,环境变量对森林群落格局解释率占40.8%,采伐强度对森林群落格局解释率占4.9%,两者共同解释率占39.64%,未解释的部分占14.69%。【结论】 天山西部云杉林划分为8个群落类型,采伐强度因子与环境因子共同影响群落分布格局,天然林得到了较好的恢复,森林资源状况得到改善,生态状况由持续恶化向逐步改善转变。     

基于无人机影像的天山云杉林更新类别划分及提取

森林伐后更新对森林资源的有效利用密不可分，对森林的经营管理和动态监测具有重要意义。为了对不同皆伐迹地林分进行主要特征选取并实现高精度提取，本研究通过分析天山云杉皆伐迹地更新群落特征，并利用R软件进行聚类分析，将其划分为4个类别(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)，其林分平均年龄为33、28、25 a和20 a；平均胸径分别为25.62、17.95、13.03 cm和10.05 cm；平均树高为12.25、10.02、8.92 m和7.53 m。基于eCognition Developer 9.0软件，对研究区进行多层次、多尺度分割，以无人机影像的纹理、光谱等特征为辅助信息进行SEaTH算法结合面向对象分类。结果表明，研究区皆伐迹地林分生长状况主要为类别Ⅰ状态，类别Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分布面积相对较少。SEaTH算法结合隶属度分类方法，不仅准确地识别出皆伐迹地空间分布情况，还精确地提取出不同类别的天山云杉林，总体精度达到80.22%，Kappa系数为0.73，平均面积吻合度为81.34%。该方法取得了较好的分类效果，可精确地对伐后更新林分进行分级提取，为森林经营管理提供一定的参考依据。     

呼伦贝尔沙地樟子松林负氧离子浓度及其影响因子分析

为了更好地指导呼伦贝尔森林康养活动,选取呼伦贝尔典型的沙地樟子松为研究对象,利用12个月的连续负氧离子浓度、气温、空气湿度和风速等数据资料,分析研究呼伦贝尔沙地樟子松林内负氧离子浓度及其影响因子。结果表明:1）凌晨和下午2个时间段内的负氧离子浓度基本可以反应日内平均水平,呼伦贝尔沙地樟子松林内负氧离子浓度日内均值为1 186个/cm³,符合林业标准所规定的空气负（氧）离子3级标准,可满足森林康养要求;2）林内负氧离子浓度日内表现出“双峰单谷”规律,即24:00负氧离子浓度最高,8:00负氧离子浓度最低,尽量避开早晨时间段进行森林康养活动;3）林内负氧离子浓度季节性特征表现为仲秋的空气质量最好,其次为春末至夏季,初春的空气质量最差;4）气象因素对林下负离子浓度影响程度不同,风速对林内负氧离子浓度的影响最大（P<0.01）,空气湿度次之,气温对林内负氧离子浓度的影响较小,原因可能是半干旱区气候干燥,常绿针叶樟子松林郁闭度较大。