晋西黄土区典型人工林分结构与水土保持功能耦合关系研究
发布时间：2020-09-07 15:53
以晋西黄土区典型刺槐、油松纯林和刺槐X油松混交林为研究对象,并以山杨X栎类次生林为对照,通过对林分结构(水平、垂直结构)和水土保持功能影响因子的解析,借助结构方程定量分析不同林分结构与水土保持功能的耦合关系,提出基于功能导向型的林分结构调控和优化措施配置,为黄土高原林分密度调控关键技术问题的解决以及黄土高原林分结构改造及水土保持功能持续提高的协调管理提供参考依据。研究结果如下:(1)林分结构特征。刺槐林、油松林、刺槐X油松混交林和山杨X栎类次生林的胸径和树高的分布均呈现单峰曲线,冠幅分布随冠幅区间增大而逐渐减小。林分密度与林木竞争指数相关性强;混交林的郁闭度普遍高于其他三种林分;林分长势总体较均匀,其中,混交林和次生林林内的林木大小比数差异较小,纯林林内的林木大小比数差异较大;在区域内大多呈现出团状分布的空间分布格局,仅存在少量随机和均匀分布;叶面积指数和林层指数越大,林分垂直结构越复杂。(2)林分水土保持功能。混交林的涵养水源功能优于其他林分;次生林和混交林的保育土壤和拦沙减沙功能优于刺槐和油松纯林,但刺槐在保持土壤养分方面有一定优越性;次生林和纯林的生物多样性保护功能优于混交林。(3)基于结构方程的林分结构及其功能耦合模型。刺槐、油松和混交林的水土保持功能主要为拦沙减沙和涵养水源。受结构因子影响比较敏感的水土保持功能因子主要为产流、产沙和林冠截留等。影响水土保持功能的适宜调控结构因子分别为林分密度、郁闭度、林木竞争指数(中低竞争强度)、角尺度(均匀分布)、大小比数(林木长势均匀、差异小)、林层指数和叶面积指数。此外,地形因子(坡度、坡向、海拔)对林分结构与功能耦合过程有显著作用。(4)林分结构定量优化措施配置建议。采用间伐、择伐、补植油松或刺槐等林木抚育措施调整现有林分,其中密度至1600株/hm2、郁闭度至0.7(抚育期不小于0.6)、角尺度至[0.375,0.475)、大小比数至约0.5、林木竞争指数1.41。同时按照林分结构因子的优化调控目标采取的近自然经营措施,将现有林分逐渐改造为林层大都分布在两层(林层指数0.37)、叶面积指数至[2.29,5]、针阔比为6:4至7:3的异龄复层刺槐×油松混交林,以显著增强各项水土保持功能,从而解决黄土高原林分结构改造的技术难点,为水土保持的协调管理提供借鉴。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S714.7
【部分图文】：
逑３．３．技术路线逡逑本研究的技术路线如图３－１。逡逑刺槐林、油松林、刺槐Ｘ油松混交林、山杨Ｘ栎类次生林逡逑研究逦Ｉ逦逦１逡逑对象逦逦ｋｉ逦逡逑林分结构逦水土保持功能逡逑逦———逦逦逦逦逦卜逦逦逦逦逦逡逑１逦
刺槐单木起测胸径为３ｃｍ，径阶为２ｃｍ邋（６ｃｍ以下和２２ｃｍ以上的刺槐分别作为逡逑一个径阶）。对研究区刺槐林的样地调查数据进行统计，并绘制径阶分布与株数关系逡逑图（图４－１）。逡逑２５０邋ｒ逡逑ｉ邋Ｔ逡逑Ｉ邋？逡逑Ｖ５０邋■邋ＩＩＩ逡逑Ｉ逦Ｔ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｍ逡逑＼逦ｉ逦｜逦Ｉ逦ｉ逦Ｔ逡逑＿．~彛畫p．ｌ．Ｉ．ｉ．ｉ■士．士逡逑６逦８逦１０逦１２逦】４逦１６逦１８逦２０逦２２逦＞２２逡逑－５0逦－逡逑径阶逡逑图４－１刺槐林分胸径分布图逡逑Ｆｉｇ．４－１邋Ｔｈｅ邋ＤＢＨ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｒｏｂｉｎｉａｐｓｅｕｄｏａｃａｃｉａ．逡逑由图４－１可知，处于径阶６？１２ｃｍ的林木株数分布最多，占总株数的７５．３４％，总逡逑体呈单峰分布，即胸径从中间径阶向双侧径阶变化时，株数呈减少趋势。数据总体呈逡逑现偏左的正态分布，表明刺槐林林木生长的胸径指标偏小。逡逑４．邋１．邋１．邋２．冠幅分布特征逡逑刺槐的冠幅区间每５ｍ２划分为一级（由于５ｍ２以下的林木数量较多，将其划分为逡逑２级；而４０ｍ２以上的林木数量较少，统一划分为１级。）对刺槐样地调查冠幅数据进逡逑行统计，绘制冠幅区间分布与株数关系图（图４－２）。逡逑由图４－２可知，刺槐的冠幅分布总体随冠幅区间增加而递减的趋势，处于0？９．９２逡逑ｍ２较小冠幅区间的林木株数分布最多
逑４．邋１．邋１．邋４．郁闭度特征逡逑通过实地调查获取各样地的郁闭度，并绘制刺槐林分密度与郁闭度关系图（图４－逡逑４，图中刺槐的林分密度由低到高排列）。逡逑１．０邋ｒ逡逑０８逦－逦Ｓ逦Ｓ逦W 逦５逡逑＾逦0．６逦－逦＾邋ｉ逦Ｍ逦ｆｔ邋ｉ逦ｓ逦Ｈｉ逦Ｉ逦－逦＼逦＼逦＼邋｜逡逑１逦0４１逦ｎ逦ｉ逦ｍ逦ｎ逦ｉ逦＾逦ｉ逦Ｍ邋ｎ逦＾逦ｎ逦ｉ？逦ｍ逦ｎ逦＾逦ｉ逦ｈ逡逑§ｉｇ８Ｓ§Ｓ§ｇ８ＳＳｇｇｓＳｓ８ＳＳ§ｓ§ｇｓｓ５８逡逑ｙｒ，邋＼Ｃ逦ｏｃ邋0邋．0邋—邋ｒ、ｉ邋广勹对邋》广，卜邋ｏｃ邋Ｏ＇邋—广４逦－ｒ邋？／－，？0逦ｏｏ逦ｃ＊．逦Ｏ逦ｒｊ－逦、ｎ逡逑一一一一一一一一—一邋ｎ逦＜？豸邋ｆｓ｛广ｊ邋产＞１逦＜Ｎ逦疒ｎ｜逦产0逦广＊￣５逡逑林分密度ｔ＿ｍ２）逡逑图４－４不同林分密度（由低到高排列）下刺槐林的郁闭度特征逡逑Ｆｉｇ．４－４邋Ｔｈｅ邋ｃａｎｏｐｙ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ邋ｏｆ邋Ｒｏｂｉｎｉａｐｓｅｕｄｏａｃａｃｉａ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｓｔａｎｄ邋ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ．逡逑由图４－４可知，刺槐林的郁闭度范围０．３８？０．８７，随林分密度增大呈多峰波动，在逡逑１０００邋株／ｈｍ２、１７００邋株／ｈｍ２邋和邋３０００邋株／ｈｍ２邋时达到峰值，１６００邋株／ｈｍ２、２６００邋株／ｈｍ２邋和逡逑３４００株／ｈｍ２时郁闭度较大
本文编号：2813544
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S714.7
【部分图文】：
逑３．３．技术路线逡逑本研究的技术路线如图３－１。逡逑刺槐林、油松林、刺槐Ｘ油松混交林、山杨Ｘ栎类次生林逡逑研究逦Ｉ逦逦１逡逑对象逦逦ｋｉ逦逡逑林分结构逦水土保持功能逡逑逦———逦逦逦逦逦卜逦逦逦逦逦逡逑１逦
刺槐单木起测胸径为３ｃｍ，径阶为２ｃｍ邋（６ｃｍ以下和２２ｃｍ以上的刺槐分别作为逡逑一个径阶）。对研究区刺槐林的样地调查数据进行统计，并绘制径阶分布与株数关系逡逑图（图４－１）。逡逑２５０邋ｒ逡逑ｉ邋Ｔ逡逑Ｉ邋？逡逑Ｖ５０邋■邋ＩＩＩ逡逑Ｉ逦Ｔ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｍ逡逑＼逦ｉ逦｜逦Ｉ逦ｉ逦Ｔ逡逑＿．~彛畫p．ｌ．Ｉ．ｉ．ｉ■士．士逡逑６逦８逦１０逦１２逦】４逦１６逦１８逦２０逦２２逦＞２２逡逑－５0逦－逡逑径阶逡逑图４－１刺槐林分胸径分布图逡逑Ｆｉｇ．４－１邋Ｔｈｅ邋ＤＢＨ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｒｏｂｉｎｉａｐｓｅｕｄｏａｃａｃｉａ．逡逑由图４－１可知，处于径阶６？１２ｃｍ的林木株数分布最多，占总株数的７５．３４％，总逡逑体呈单峰分布，即胸径从中间径阶向双侧径阶变化时，株数呈减少趋势。数据总体呈逡逑现偏左的正态分布，表明刺槐林林木生长的胸径指标偏小。逡逑４．邋１．邋１．邋２．冠幅分布特征逡逑刺槐的冠幅区间每５ｍ２划分为一级（由于５ｍ２以下的林木数量较多，将其划分为逡逑２级；而４０ｍ２以上的林木数量较少，统一划分为１级。）对刺槐样地调查冠幅数据进逡逑行统计，绘制冠幅区间分布与株数关系图（图４－２）。逡逑由图４－２可知，刺槐的冠幅分布总体随冠幅区间增加而递减的趋势，处于0？９．９２逡逑ｍ２较小冠幅区间的林木株数分布最多
逑４．邋１．邋１．邋４．郁闭度特征逡逑通过实地调查获取各样地的郁闭度，并绘制刺槐林分密度与郁闭度关系图（图４－逡逑４，图中刺槐的林分密度由低到高排列）。逡逑１．０邋ｒ逡逑０８逦－逦Ｓ逦Ｓ逦W 逦５逡逑＾逦0．６逦－逦＾邋ｉ逦Ｍ逦ｆｔ邋ｉ逦ｓ逦Ｈｉ逦Ｉ逦－逦＼逦＼逦＼邋｜逡逑１逦0４１逦ｎ逦ｉ逦ｍ逦ｎ逦ｉ逦＾逦ｉ逦Ｍ邋ｎ逦＾逦ｎ逦ｉ？逦ｍ逦ｎ逦＾逦ｉ逦ｈ逡逑§ｉｇ８Ｓ§Ｓ§ｇ８ＳＳｇｇｓＳｓ８ＳＳ§ｓ§ｇｓｓ５８逡逑ｙｒ，邋＼Ｃ逦ｏｃ邋0邋．0邋—邋ｒ、ｉ邋广勹对邋》广，卜邋ｏｃ邋Ｏ＇邋—广４逦－ｒ邋？／－，？0逦ｏｏ逦ｃ＊．逦Ｏ逦ｒｊ－逦、ｎ逡逑一一一一一一一一—一邋ｎ逦＜？豸邋ｆｓ｛广ｊ邋产＞１逦＜Ｎ逦疒ｎ｜逦产0逦广＊￣５逡逑林分密度ｔ＿ｍ２）逡逑图４－４不同林分密度（由低到高排列）下刺槐林的郁闭度特征逡逑Ｆｉｇ．４－４邋Ｔｈｅ邋ｃａｎｏｐｙ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ邋ｏｆ邋Ｒｏｂｉｎｉａｐｓｅｕｄｏａｃａｃｉａ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｓｔａｎｄ邋ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ．逡逑由图４－４可知，刺槐林的郁闭度范围０．３８？０．８７，随林分密度增大呈多峰波动，在逡逑１０００邋株／ｈｍ２、１７００邋株／ｈｍ２邋和邋３０００邋株／ｈｍ２邋时达到峰值，１６００邋株／ｈｍ２、２６００邋株／ｈｍ２邋和逡逑３４００株／ｈｍ２时郁闭度较大
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