不同龄组杉木生态公益林空间结构特征分析

赖乙铭

摘 要 杉木生态公益林不只是经营为目的的具有杉木林的森林或者林地，更重要的是具有保护环境、维持生态平衡、为科学提供试验地等不可忽视的作用。树林以及森林都是一个系统，其空间结构的特征决定着功能，同时生态公益林的空间结构更是有助于发挥树林的多样功能。杉木生态公益林的空间结构主要包含杉木在空间属性的排列方式及其分布的格局等，这些因素都会对杉木的稳定性以及经营发展方向起到决定性影响。杉木的经营策略可以分析生态公益林的空间结构，这是质量调控的前提和重要基础。基于此，从不同龄组的杉木生态公益林的空间结构特征进行分析，从概述、方法、目的等几个方面进行详细分析。

关键词 不同龄组；杉木；生态公益林；空间结构

中图分类号：S791.27 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.15.059

我国的公益林相对森林而言占比达58%，对生态公益林的良好经营不但能够改善生态公益林区的林农生活和提高公益林资源的利用率，而且最为重要的是能够维护国家生态安全[1]。不过生态公益林由于采用人工纯林的造林方式，对自然灾害的抗击能力不强，会影响功能发挥。

1 杉木生态公益林的空间结构特征

1.1 采样研究区概述

考虑到研究生态公益林空间结构的问题，要特别留意中龄林区的抚育和间隔采伐的策略，而且马褂木、阔叶树种的栾树要补充种植在幼龄的杉木之间[2]。在幼龄树木中，各种补种的栾树、柳杉以及马褂木的组合中的树木要达到一半左右，而中龄树木中要对马褂木、深山含笑以及阔叶树种的栾树进行栽种，比例也是一半左右，但是近熟林当中要对红豆杉进行补种，杉木的比例相对树种的比例达到3/4左右。另外毛竹、红豆杉属于混交树种，其树木值比例所占的比相加起来要有1/4左右。对样区的挑选在亚热带之内的过渡气候带，属于湿润的大陆性季风气候才可以。这样的气候中树木群落较多且植被繁茂，非常适合生态公益林的生长，不过样区内的杉木林属于杉木人工林，林间的疏密分布不均是受自然环境的影响，但是不影响样区的属性。

1.2 利用ArcGIS软件的研究方法

数字的调查方法需要利用杉木生态公益林中的代表性区域来划分区域，利用罗盘仪来设置标准块，分别以中龄、幼龄、成熟的林区对标准地进行划分[3]。需要注意调查单元内应该对这3块标准块用网格的划分法划分小的样方，选定每个小样方的一个方向来将其作为原始的坐标，并且需要用皮尺测量杉木所在位置和样方相对位置坐标，横坐标是东西方向，纵坐标是南北方向，用此记录每棵杉木的树种、树高、冠幅以及胸径的数据，并以此记录相关样地的坐标系原点位置。在9块小样方内的树木相对位置中标记的坐标，需要和整个样地范围的坐标系进行转换，目的是需要确认不同小样方内杉木的位置在整个样方中的相对位置情况，利用ArcCIS软件对进行转换后的杉木坐标数据绘制杉木空间的位置分布图。对于样地情况，需要对杉木的类型、年龄、胸径、郁闭度、树高、密度、坡位、坡向和坡度等参数的情况进行列表，然后再对其进行数据处理和数据分析。

1）要确定空间结构单元。基于杉木的坐标数据可以从ArcCIS软件的泰森多边形工具创建得知Voronoi图的情况，杉木紧邻的木株数是其边数的表达，旁边接壤的多边形的杉木表达是邻近杉木的具体方位，从而可以对参照的杉木确定空间结构单元。2）需要计算空间的结构参数。主要确认混交度，其是对杉木间相互隔离程度进行描述的参数。然后，矫正边缘，利用Voronoi的图形对边缘进行矫正。最后，需要计算角尺度，其定义就是空间结构单元中的中心木受旁边杉木的围绕形成的水平分布格局。

2 利用加权法分析不同龄组的杉木生态公益林空间结构

2.1 杉木的空间隔离度

从杉木的隔离理论而言，有3种混交区分：弱度混交的是全部的中龄杉木，平均混角度是0.15左右；还有一种情况就是近熟的杉木的混角度是0.25左右，其表达的是幼龄的杉木之间要比近熟林的混交程度要高；中度混交属于幼龄杉木，平均混角度是0.35左右。从数据对比得知，杉木中空间的隔离程度最低的是中龄杉木。总体而言它们是3种不同的龄组组成的，除了数量占据优势，值得一提之外，其他都会暴露杉木是较差群落以及较低的整体混交程度。杉木中的平均混角度是最小的，从数据上就能够显而易见的；从不同龄组的杉木混交度不同可以知道，优势树种的杉木在林分中占大部分，其还会对树种出现明显的单种聚集现象。

2.2 杉木的大小分化

从统计杉木的不同龄组可以看出，优势成长的杉木是几组龄组杉木中的最小比例，相对的，绝对劣势的杉木在比例为1/3左右，而中庸或者亚劣势中的杉木占到的比例达到1/5左右，故而可以明白不同龄组下具备较为明显的杉木胸径大小分化。全部样区内的树木大小比值和幾种不同龄组下的杉木大小的比值，在允许取值的范围中的频率分布情况以及变化的走向是相同的。杉木作为不同龄组下的平均大小比数要更为接近全林分的平均大小的比数，故而可以认为，杉木的胸径大小比数可以对整个样区中的林木大小分化的情况进行衡量。林分中树种优势的情况反应需要根据树种的平均大小比数。越大的大小比值，在生长过程中就越占优势。

2.3 林分的空间结构单元

随着科学技术的发展，软件的力量是不能忽视的，ArcCIS在不同龄组中杉木生态公益林的空间结构分析中起着非常重要的作用。利用常规的Voronoi图来对最近的杉木株数的分布进行确定，但是其处在分散的状态之中，木株数的邻近需要几种在5株当中占比要高于50%左右，利用这种方法可以知道杉木的平均树木数量。利用Voronoi图做过的研究表明，林分的平均综合权重与中心木的综合权重接近的话，就有两种方法确定中心邻近的木株树数量，占中心木的比例高达22%；

中心木的综合权重和林分的平均综合权重两者关系不同的时候就会导致中心木邻近的木株数会有所不同。前者大于后者的时候，中心木邻近的木株数经过加权的Voronoi的图像要比未加权的图像的中心木邻近木株数多，此时比例还没有达到1/3，同理可知道前者小于后者的时候，比例会增加。所以得知，Voronoi确定杉木生态公益林空间结构的单元会随着综合单元的权重变大而变大，这也就是说杉木中的综合权重决定着其受到的影响范围。

3 结语

从不同龄组下的杉木生态公益林空间的结构特征分析出发，分别利用大小比数、混角度、角尺度等不同的方法进行分析。3组不同龄组的混交程度越低其稳定性越差，所以必须引进阔叶树种，能够增加林分中的混交度。而3组不同龄组下的平均大小则对杉木的个体差异进行说明，而且还掌握了杉木的分化严重程度。生态公益林的空间结构合理性关系着林分的稳定性以及功能多样化。这也能为我国生态公益林的改进以及优化提供借鉴，学无止境，研究公益林空间结构的主题依旧需要努力。

参考文献：

[1] 曹小玉，李际平，封尧，等.杉木生态公益林林分空间结构分析及评价[J].林业科学，2015，51（7）：37-48.

[2] 张彩彩，李际平，曹小玉，等.基于加权Voronoi图的杉木生态公益林空间结构分析[J].中南林业科技大学学报，2015，35（4）：19-26.

[3] 曹小玉，李际平，封尧，等.不同龄组杉木生态公益林空间结构[J].浙江农林大学学报，2015，32（1）：84-91.

（责任编辑：赵中正）