山地常绿落叶阔叶林空间异质性研究
【摘要】：
空间异质性是生态学研究的一个极为重要的理论问题，也是生态学家研究不同尺度的生态系统功能和过程中最感兴趣的问题。由于森林群落在结构、功能上的异质性及在时空上的动态变化，加之表达的多样化，使得群落异质性度量变得非常困难，所以本研究以四川省雅安天全县白沙河景区天然亚热带山地常绿落叶阔叶林为研究对象，采用样地调查方法，设立1个100m×100m样地，采用传统的罗盘仪对树体的空间位置进行准确定位，通过不同的分析方法，从林分局部和整体出发，开展了常绿落叶阔叶林空间异质性研究。其结果如下：
(1)运用两参数Weibull方程对林分进行分层模拟，能更好地分析林分树体大小(tree sizes)的结构；H≥10m层对林分树体大小的结构起主导作用；运用Weibull方程对林分密度进行模拟，反映天然林在一定地域空间范围内也呈连续分布状态。
(2)在0-75m范围内不同层的空间格局(全林、H＜10m层、H≥10m层)呈规则分布且趋于随机分布，不同树种的空间点格局亦呈规则分布且趋于随机分布；通过Ripley's K函数分析，不同层、不同树种在每个空间格局下都存在多个尺度转折点，表明与林分的结构和外部环境有密切的关系。
(3)通过半方差函数分析，表明林分的DBH、BA的空间自相关范围狭窄，在45°方向上空间变异性表现明显。
(4)各树种的林分断面积增长量的时间序列以AR(2)为主，且林分林木断面积增长量在1986-1991年，1986-1996年，1986-2001年，1986-2006年，在45°方向上空间变异较为明显；林木生物量有较强的空间变异，且在45°和97°方向最为明显。
(5)冠层下散射的光通量密度(PPFDDiffuseU)与空隙度(Gapfraction)、开度(Openness)和叶面积指数(LAI)有极强的线性相关关系；通过半方差分析，冠层下散射的光通量密度(PPFDDiffuseU)、叶面积指数(LAI)、丛生指数(ClumpFact)具有较高的异质性，而林分冠层结构指数(空隙度、开度)的空间变异较差。同时，结果证明了光环境对林分冠层结构空间依赖的重要性，也强调了单次数据的局限性，光能利用的长时间观测和实验手段对林分结构研究是必须的。
(6)山地常绿落叶阔叶林、常绿落叶阔叶林次生林和人工林(柳杉、杉木林)之间的土壤有机质含量差异性明显。山地常绿落叶阔叶林土壤有机质具有较大的空间自相关距，土壤有机质含量分布趋于大块状变异，在45°和90°这两个方向上的变异最大。
(7)在0-100m的尺度下，H、E具有负空间自相关性，但这种空间自相关性不明显；H、E在各个方向上异质性表现不明显，在整个尺度上具有恒定的变异。
(8)在全尺度下，通过主轴邻距法对林分环境异质性的空间分析是可行的。PCNM的分析表明，土壤有机质、胸高断面积、林分密度、空隙度和开度与PCNM在小尺度上是十分显著的；多样性指数、土壤有机质、断面积、林分密度、空隙度和开度在中大尺度呈显著状态。
(9)相关分析表明，林分结构因子和冠层光因子相关性明显，它们与PCNM变量相互影响，相关性较高。
(10)林分在时间和空间表现为连续变化的状态，这也表明了林分结构因子在一定尺度内可简化为区域连续变量；同时证明了林分结构因子为连续变量的假定是成立的。
【关键词】：亚热带山地常绿落叶阔叶林 林分结构 冠层结构 空间格局 空间异质性 空间地统计学 主轴邻距法
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S718.5
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2007.208595
【目录】：
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S718.5
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2007.208595
【目录】：
- 摘要10-12
- Abstracts12-15
- 前言15-24
- 1 选题背景17
- 2 研究目的17-18
- 3 拟解决问题18-19
- 4 技术路线19-20
- 参考文献20-24
- 第一章 林分树体大小分布及空间格局分析24-51
- 1 引言24-25
- 2 研究区概况25
- 3 研究方法25-30
- 3.1 样地设置及测量25-26
- 3.2 统计分析方法和模型选择26-30
- 3.2.1 两参数Weibull函数分布26-28
- 3.2.2 空间点格局—Ripley’s K函数28-29
- 3.2.3 地统计学方法--半方差函数29-30
- 4 结果与分析30-45
- 4.1 林分特征30-31
- 4.2 全林、H<10m层和H≥10m层的直径、胸高断面积和林分密度分布31-36
- 4.2.1 全林直径、胸高断面积和林分密度分布31-33
- 4.2.2 H<10m层直径、胸高断面积和林分密度分布33-34
- 4.2.3 H≥10m层直径、胸高断面积和林分密度分布34-36
- 4.3 林分空间格局36-43
- 4.3.1 不同层的空间格局分析36-38
- 4.3.2 不同树种的空间格局分析38-41
- 4.3.3 枯立木的空间格局分析41-43
- 4.4 林分胸径与断面积分布的空间异质性43-45
- 5 讨论45-48
- 5.1 林分结构模拟45-46
- 5.2 林分空间格局46-47
- 5.3 林分树体大小结构异质性47-48
- 6 结论48
- 参考文献48-51
- 第二章 林分生长和生物量的空间异质性51-70
- 1 引言51-52
- 2 研究区概况52
- 3 研究方法52-54
- 3.1 生长量与生物量测定52-53
- 3.1.1 生长量测定52-53
- 3.1.2 生物量测定53
- 3.2 统计分析方法和模型选择53-54
- 3.2.1 自回归分析53-54
- 3.2.2 地统计分析54
- 4 结果与分析54-66
- 4.1 生物量测定54-55
- 4.2 林木生长量的时间序列55-59
- 4.3 各阶段林木断面积生长量的空间异质性59-63
- 4.3.1 各阶段林木断面积生长量的各向同性59-60
- 4.3.2 各阶段林木断面积生长量的各向异性60-63
- 4.4 林分生物量的空间异质性63-66
- 4.4.1 生物量各向同性下半方差函数特征63-65
- 4.4.2 生物量各向异性半方差函数特征65-66
- 5 讨论66-67
- 5.1 林分生长66-67
- 5.2 林木生物量的空间异质性67
- 6 结论67-68
- 参考文献68-70
- 第三章 光环境的空间异质性70-92
- 1 引言70
- 2 研究区概况70-71
- 3 研究方法71-73
- 3.1 样地的冠层测量71
- 3.2 各光环境因子计算71-73
- 3.3 统计分析方法和模型选择73
- 3.3.1 线性回归分析73
- 3.3.2 地统计学模型73
- 4 结果与分析73-86
- 4.1 林分及冠层特征73-75
- 4.2 叶面积指数75-78
- 4.3 冠层下散射光通量和冠层下总光通量密度78
- 4.4 开度与林下地表散射、直接辐射和总辐射78-79
- 4.5 光环境因子的相关性分析79-80
- 4.6 空间变异分析80-86
- 5 讨论86-88
- 5.1 林分叶面积指数86-87
- 5.2 近地面太阳辐射87
- 5.3 冠层测定方法87-88
- 6 结论88
- 参考文献88-92
- 第四章 土壤有机质空间异质性92-101
- 1 引言92
- 2 研究区概况92-93
- 3 研究方法93
- 3.1 样点布设及测定93
- 3.2 模型选择93
- 3.2.1 地统计学方法--半方差函数93
- 3.2.2 克立格插值93
- 4 结果与分析93-99
- 4.1 不同林分类型土壤有机质的差异性93-95
- 4.2 阔叶林分有机质的空间异性95-98
- 4.3 阔叶林分有机质Kriging插值98-99
- 5 讨论99
- 6 结论99
- 参考文献99-101
- 第五章 树种多样性的空间随机模型101-111
- 1 引言101
- 2 研究区概况101
- 3 研究方法101-103
- 3.1 样地设置及树种多样性测定101-102
- 3.1.1 样地设置101
- 3.1.2 树种多样性测定101-102
- 3.2 统计分析方法和模型选择102-103
- 3.2.1 地统计学分析102
- 3.2.2 景观格局空间自相关分析102-103
- 4 结果与分析103-107
- 4.1 树种多样性统计特征分析103
- 4.2 半方差函数分析103-106
- 4.3 空间相关性分析106-107
- 5 讨论107-108
- 6 结论108
- 参考文献108-111
- 第六章 林分环境的全尺度分析111-125
- 1 引言111-112
- 2 研究区概况112
- 3 研究方法112-114
- 3.1 数据来源112
- 3.2 统计分析方法和模型选择112-114
- 3.2.1 主轴邻距法112-113
- 3.2.2 典型相关分析113-114
- 4 结果与分析114-120
- 4.1 PCNM分析114-118
- 4.2 PCNM典型相关分析118-120
- 5 讨论120-121
- 6 结论121-122
- 参考文献122-125
- 附录1 样地内乔木植物名录125-126
- 附录2 样地内各样方林分基本情况简表126-128
- 在校期间发表文章和科研情况128-129
- 致谢129
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| 【参考文献】 | ||
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| 【共引文献】 | ||
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| 【二级参考文献】 | ||
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| 【相似文献】 | ||
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