北京山区栎类群落空间三维结构指数研究

森林群落结构是生态系统管理和经营研究的基础和热点问题，它反映了森林群落内林木的分布格局及其属性在空间上的排列方式，是连接群落格局与过程的纽带。本项研究拟从当前群落空间结构量化表达的指标入手，应用数学算法和图像融合技术建立栎类群落空间三维结构指数。通过大量野外调查，同时辅以相应室内分析和模型方法，探求栎类群落空间三维结构指数的理论依据；分析不同立地条件下，栎类群落垂直与水平结构量化指标与空间三维结构指数的关系；揭示栎类群落空间三维结构指数与环境的作用机制，以近一步验证该指数的可行性，为准确描述群落三维空间结构和指导经营者进行结构化森林健康经营提供理论依据。

森林群落结构是生态系统管理和经营研究的基础和热点问题，它反映了森林群落内林木的分布格局及其属性在空间上的排列方式，是连接群落格局与过程的纽带。本项研究拟从当前群落空间结构量化表达的指标入手，应用数学算法和图像融合技术建立栎类群落空间三维结构指数。通过大量野外调查，同时辅以相应室内分析和模型方法，探求栎类群落空间三维结构指数的理论依据；分析不同立地条件下，栎类群落垂直与水平结构量化指标与空间三维结构指数的关系；揭示栎类群落空间三维结构指数与环境的作用机制，以近一步验证该指数的可行性，为准确描述群落三维空间结构和指导经营者进行结构化森林健康经营提供理论依据。研究结果表明：1）北京山区栎类林分布比较均匀，但局部相对较为集中，主要集中分布于北部山区的怀柔、延庆、密云、平谷、门头沟、房山等地，山区栎类林面积为119904.3hm2，占整个北京山区面积的13.61%，在北京山区各优势树种中栎类分布面积最大，分布范围也较广。栎类面积在北京山区的6个区县中分布面积大小为：怀柔区>延庆县>密云县>门头沟区>平谷县>房山区。北京山区栎类分布不均匀，破碎化程度较高。2）采用R软件作为平台，使用插入形心的逐点插入算法，实现了空间三角网（x， y， z），建立了栎类群落空间三维褶皱指数。该指数越大，说明森林生态系统结构越稳定，反之，则森林生态系统结构越不稳定。在布设的样地中，2号样地结构指数最大（FSI-DBH）13.56、（FSI-H）11.37，8号样地结构指数较小（FSI-DBH）1.841339、（FSI-H）1.953994。这说明2号样地辽东栎林结构较稳定，8号样地辽东栎林稳定性相对较差。同时通过图像融合技术建立了森林三维空间信息指数，同样的研究结果表明：在所设置的8块样地中，2号样地结构指数最大（FSI）70.06，8号样地结构指数较小（FSI）30.14，说明2号样地相对于其它样地结构较稳定。3）所建立的三维褶皱指数（FSI-DBH、 FSI-H）和三维空间信息指数（FSI）与混交度成正相关，与大小比成负相关，与角尺度没有相关性。该结果说明所建立的空间三维结构指数与林分结构中的混交度和大小比关系密切，可反映森林的空间三维结构。4）运用多水平贝叶斯模型，建立了空间三维指数与海拔、坡度、密度的模型。研究表明海拔、坡度、密度对不同立地下三维结构指数-胸径模型都有一定的影响程度。