天然毛竹林空间结构特征与生长动态研究

现有毛竹林经营存在非空间结构管理局限性和环境负面影响问题。依赖于空间位置的毛竹林空间结构是毛竹林持续高产与环境友好的潜在因子。精确分析目标竹与最邻近竹的空间关系是毛竹林空间结构管理的基础。本研究以浙江天目山国家级自然保护区天然毛竹林为对象，采用100m×100m大型固定标准地连续精确定位调查方法，基于GIS空间分析技术，研究天然毛竹林目标竹的最近邻竹株数、竹秆空间分布格局、竹秆竞争和竹秆年龄隔离度四个空间结构因子的动态变化规律，包括：（1）用波谱分析确定天然毛竹林各空间结构因子的动态变化周期，并验证天然毛竹林株数大小年周期6年的结论；（2）建立天然毛竹林目标竹生物量与空间结构因子非线性回归模型，并通过相关分析，对影响生物量的各空间结构因子的重要性进行排序；（3）找出天然毛竹林目标竹高产的空间结构特征及其动态变化规律。旨在为调控毛竹林空间结构，导向合理空间结构，实现毛竹林可持续经营提供依据。

现有毛竹林经营存在非空间结构管理局限性问题，依赖于空间位置的毛竹林空间结构是毛竹林持续高产的潜在因子。本研究以浙江天目山国家级自然保护区天然毛竹林为对象，采用100m×100m大型固定标准地连续7年（2009～2015）精确定位调查数据，选择空间结构指数包括竞争指数（CI）、聚集指数（R）、年龄隔离度（M）和最近邻竹株数（Nearn），基于Voronoi图确定空间结构单元，采用距离缓冲区方法、偏相关分析方法、多元线性回归模型、可视化技术，研究天然毛竹林空间结构特征与生长动态变化规律，并实现毛竹林可视化。研究内容与成果：（1）天然毛竹林各空间结构因子的动态变化周期。根据2009～2015年各调查年度调查数据，把各调查年度、不同出笋年份的现有活竹株数作为时间序列数据，利用谱分析方法分析毛竹林的生长周期。结果表明：天然毛竹林株数生长存在多周期性，即6年、3年和2年周期，但是毛竹林分平均竞争指数、年龄隔离度和聚焦指数的周期性均不明显。（2）影响天然毛竹林生物量的空间结构因子动态分析。计算2009～2015年各空间结构因子与毛竹单株生物量的偏相关系数，结果表明：竞争指数和聚集指数与单株毛竹生物量呈负相关关系，年龄隔离度和最近邻竹株数与单株毛竹生物量呈正相关关系，按偏相关系数绝对值由大到小排序为CI> R> M> Nearn。（3）天然毛竹林高产的空间结构特征。分析2009～2015年期间各空间结构因子与毛竹林单位面积生物量的关系，结果表明：毛竹林高产（单位面积生物量＞1500t/ hm2）的竞争指数集中在5～40之间；生物量达到高产水平的年龄隔离度≥0.5；高产的聚集指数∈[0.16,0.50]；对象竹最近邻竹株数为3或4，特别是4株时，单位面积生物量最有可能达到高产水平。（4）毛竹林空间结构指数与林分平均胸径的关系模型。分析各年份空间结构指数与林分平均胸径的关系，并建立多元线性回归模型：DBH=64.7782 -0.1140R +2.5023M -1.4584CI -8.8229Nearn，r2=0.979。（5）毛竹林可视化研究。集成应用OnyxTREE BAMBOO、3DS Max和ArcGIS软件，创建了活竹、死竹、断竹、裂竹、倒竹等多种状态的毛竹模型，实现毛竹林三维可视化，并可查询毛竹空间结构等信息。