1、本科毕业论文（20 届）千年桐人工林林隙特征研究所在学院专业班级 水土保持与荒漠化防治学生姓名指导教师完成日期目录摘要： -1关键词： -1ABSTRACT： -1KEY WORDS: -11 引言 -12.研究区概况和研究方法 -22.1 研究区概况 -22.2 研究方法 -23.结果与分析 -33.1 林隙的大小结构 -33.2 林隙的形状特征 -43.3 林隙的年龄结构 -53.4 林隙形成方式 -53.5 林隙形成木的数量特征 -63.6 林隙直径与高度比值的状况分布 -74 结论与讨论 -8参考文献 -11致谢： -121摘要：通过实验和查阅资料对千年桐人工林林隙的基本特征进行了研究
2、，结果表明：冠林隙大小以 10-20 占 36%，30-40 所占面积比例最大达到 42.81%；扩展林隙中50 的小林隙最多，所占面积百分比最大的区间为 75-100 。扩展林隙的形状指数基本集中在 1.20-1.30，而冠林隙的形状指数在各范围内的分布差异比较不明显。林隙的形成年龄大多2 a。一般林隙的形成方式有拔根倒（U） 、枯立木（S ） 、人工砍伐（AF ） 、干基折断（BB） 、干中折断（ BT） 5 种方式。冠林隙的径高比分布相对比较集中且各等级区域比例差异并不会大，而扩展林隙的径高比相对会来的比较分散，研究结果为千年桐人工林的可持续经营和优化管理提供科学依据。关键词：千年桐 人
3、工林 林隙特征 Abstract：Through experiments and access to information on the Millennium Tong artificial Gap basic characteristics were studied, the results showed that: crown gap size to 36% of 10-20 m, 30-40 m the largest proportion reached 42.81%; expand forest Kobayashi gap clearance 50 m maximum, the l
4、argest percentage range of 75-100 square meters. Expanded gap index is concentrated in the shape of 1.20-1.30, while the distribution of differences crown shape index gaps within each range is relatively obvious. Most of gap formation age 2 a. General gaps formed way back there Rooter (U), snags (S)
5、, manual felling (AF), stem breakage (BB), dry the break (BT) 5 ways. Crown diameter than the gap is relatively concentrated distribution and regional differences in the proportion of each grade and will not be great, and will come relatively more dispersed expanded gaps in diameter than the finding
6、s for the sustainable management and optimization of the Millennium Tong plantation management provides a scientific basis.Key words: Aleurites Montana Plantation Gap characteristics21 引言由于树木的死亡和外部环境的作用，森林中产生了林隙 1。而林隙是森林内普遍存在和经常发生的重要干扰之一,是森林动态的重要特征。林隙形成改善了林隙内的生态环境,改变土壤微生物区系活性、林隙及周边各种生物学过程,使千年桐林木生境更加
7、复杂,显著改变了环境和资源的可利用程度,为生活史周期中具有不同生物生态学特性的植物种子萌发、苗，提供了生长的条件。因此，林隙既是千年桐苗木更新的主要场所，也是千年桐林内维持物种多样性的重要因素。林隙干扰可以导致资源的再分配和微生境的异质性，是千年桐林内景观结构与动态的基础 2。林隙的形成与消亡是千年桐不断发育与更新的生态学过程，在千年桐的物种共存和更新中起了关键作用。千年桐中各类不同的林隙不断地形成和被填充，使整个千年桐林景观呈现出此起彼伏的斑块动态过程 3。林隙干扰被认为是森林群落结构维持的必要成分, 也是维持森林群落时空格局变化的驱动力 4。近年来的森林动态学研究表明，林隙在森林的结构、动
8、态和多样性方面起着重要作用，已成为当前森林生态学研究的最活跃领域之一。小林隙干扰的重要性已成为全球森林动态和天然更新研究中的共同论 5。因此，林隙的研究对千年桐人工林开展调查十分具有意义。2.研究区概况和研究方法2.1 研究区概况研究区位于福建省建阳市，北纬 271632-274341，东经 1173220-1183751。该区属中亚热带季风性气候，光热比较充足，雨季相对集中，年平均气温在 15-19 之间，年平均降水量为 1724 mm。土壤类型比较多样性，pH 基本在 4-6 之间，肥力较高，适合林木生长。所选林分年龄大概在 9-12 a 之间，冠层平均高度为 10.19 m，郁闭度 0.
9、70 左右。群落结构比较复杂，乔木层以千年桐占绝对优势，并混生着毛竹（Phyllostachys heterocycla） 、杉木（Cunninghamia lanceolata） 、木荷（Schima superba）等。林下灌木层平均高度为 0.85 m 左右，以豆腐柴（Premna microphylla） 、山莓（Rubus corchorifolius ） 、连翘（Forsythia suspensa）为主；草本层盖度约为 45%，以芒萁（Dicranopteris dichotoma） 、酢浆草（Oxalis corniculata ） 、金毛耳草（Hedyotis chrysot
10、richa）为主。2.2 研究方法于 2013 年 3 月 20 日至 2013 年 4 月 15 日选择了千年桐人工林群落内很具有代表性的，以千年桐为优势树种、林分类型和立地条件较为相似的人工群落作为调查区。调查林分主要设在建阳市书坊乡采育场、营口村、璋墩村三个地区。在三个林分中，随机设置 3 条相隔 50 m 的样带（20 m600 m） ，样带总面积 1.08105，共获得 25 个林隙。此林隙共有两种类型：冠林隙指上方无树冠遮阴的部分；扩展林隙指形成该林隙周围树木基部所包围的面积。记录林隙的形状、每个冠林隙和扩展林隙的长轴、短轴、林隙年3龄和边缘木的种类、胸径、高度、枝下高、林隙形成木
11、的种类、数量、死亡原因、腐烂程度等。林隙形成方式分枯立木、干基折断、干中折断、拔根倒、人工砍伐 5 种 6；腐烂程度分 A、B、C 、D 四个等级。根据当地专业人员的实际经验和林隙内倒木的腐烂情况，再去追溯林隙的形成年龄 7。3.结果与分析3.1 林隙的大小结构本次实验研究共调查了 25 个林隙（包括冠林隙和扩展林隙） ，扩展林隙面积范围在23.11167.48 ，平均面积为 68.2837.11 ，总面积 1707.06 ；冠林隙平均面积是22.3311.00 ，总面积为 558.16 ，其范围在 6.5645.24 之间。各林隙面积大小级在数量分布上是非常不均匀的。通过实验做出表 1、表
12、2，如下： 表 1 千年桐人工林冠林隙大小结构Table 1 Distribution of Canopy gap size in A. montana Lour. forest林隙大小级/ 林隙数/个 林隙面积/ 个数百分比/% 面积百分比/%10 3 22.67 12 4.0610-20 9 133.54 36 23.9320-30 5 117.74 20 21.0930-40 7 238.97 28 42.8140-50 1 45.24 4 8.11 25 558.16 100 100表 2 千年桐人工林扩展林隙大小结构Table 2 Distribution of Expanded g
13、ap size in A. montana Lour. forest林隙大小级/ 林隙数/个 林隙面积/ 个数百分比/% 面积百分比/%50 9 299.9 36 17.5750-75 6 353.53 24 20.7175-100 6 524.5 24 30.73100-125 2 232.74 8 13.63125-150 1 128.9 4 7.55150-175 1 167.48 4 9.81 25 1707.05 100 100为了研究冠林和扩展林两种林隙大小结构，分别对两种林隙数据的处理，得出两张表格，如：表 1、表 2。冠林以 10为参数来分级，记为表 1；扩展林以 25 为参数
14、来划分级别，记为表 2。此次调查采用上限排外法，分别统计出冠林林隙和扩展林林隙的林隙数及其面积，并记入表 1、表 2 中。最后采用数学计算法分别计算出各个林隙的个数百4分比及其面积百分比，并记入表 1、表 2 中。 从表 1 中可以看出千年桐人工林冠林林隙数和面积在 10-20、20-30、30-40 相对是比较多。其中 10-20大小的林隙中林隙数是最多的，有 9 个，林隙数百分比为36%， 而面积为 133.54，百分比为 23.93%；30-40 面积为最多，为 238.97 ，所占的面积百分比为 42.81%。而冠林林隙数和面积在10、40-50区域内比较少。其中 40-50大小的林隙
15、中林隙数是最少的，只有 1 个，百分比为 4%；10大小的林隙中林隙面积是最少的，为 22.67，所占的百分比为 4.06%。采用 Kolmogorov-Smirnov 检验其分布的情况，得出冠林隙面积遵循 Normal 分布（P=0.812 ） 。从表 2 中可以看出来千年桐人工林扩展林林隙数在50、50-75、75-100相对比较多，总共所占的比例达 84%，其中50的林隙数是最多，为 9 个，所占百分比为 36%；而 100-125、125-150 、150-175中的林隙个数比较少，总共仅占 16%，其中 125-150、150-175中的林隙数分别只有 1 个，百分比都是 4%。千年
16、桐人工林扩展林林隙面积最大分布在 75-100区域内，为 524.5，所占的比例为 30.73%；而面积最小分布在125-150中，为 128.9，所占的比例为 7.55%。扩展林隙面积同样遵循 Normal 分布（P=0.733） 。调查区与其它地区相比，本次调查中冠林隙和扩展林隙面积均比较小，这与人工林开展有目的、有计划的经营管理活动密切相关。3.2 林隙的形状特征通过查阅大量文献资料，对林隙形状特征的研究主要是测定林隙长轴、短轴及其比例情况统计其与椭圆形态的偏差 8。因人工林经营过程中树冠以近圆形存在，故本文运用形状指数来表述林隙形状特征。形状指数是林隙的周长与等面积的圆周长的比值，其可
17、用来描述林隙的形状与圆形相差的程度 9。它的最小值为 1，越接近 1 说明林隙的形状与圆形越相近；反之，代表林隙形状与圆形相差较大，其形状也越不规则。现千年桐林隙形状统计结果如下：表 3 扩展林隙与冠林隙形状指数个数统计Table 3 Statistics on shape index of expanded gap and canopy gap形状指数 冠林隙个数/个 扩展林隙个数/个1.20 0 11.20-1.30 9 111.30-1.40 4 71.40-1.50 6 41.50 6 2 25 25由表 3 可以看出来冠林隙和扩展林隙均有 25 个，其中形状指数在 1.20-1.30
18、 这个区间5中，千年桐人工林冠林隙和扩展林隙的个数都为最大值，分别有 9 个和 11 个；而1.20区间内的千年桐人工林冠林隙和扩展林隙个数均是最少值，分别为 0 个和 1 个。由表 3的数据可以得出来冠林隙个数成一个双峰形状图表，而扩展林隙个数成单峰形状图表。因此，表 3 中的数据分析后，得出千年桐人工林仅有扩展林隙有 1 个形状极其类似圆形，而冠林隙则没有这样类似圆形的椭圆形状。表 3 中还可以看出来，千年桐人工林冠林在各个形状指数区间内分布相对比较均匀，而扩展林隙的形状指数有偏向最小值 1 的趋势，所以对两者进行比较，千年桐人工林扩展林隙的形状比冠林隙更加类似圆形形状，而冠林隙形状相对会
19、来的不规则些。3.3 林隙的年龄结构在实验调查前先了解林隙年龄的相关资料，在对现场的千年桐人工林的林隙年龄进行研究，以最大幼树的年龄和林隙内形成木的年龄为根据来判断林隙年龄大小。当林隙是由单株形成木形成时，形成木被砍伐或枯萎的年龄即为林隙的年龄；当林隙是由多株形成木组成时，林隙的年龄由最先形成的形成木的时间决定；没有形成木的林隙，取决于林隙中最大幼树的年龄 10。根据上面的调查方法加之当地经验丰富的护林员的经验来综合推断出林隙的年龄，从而加强了数据收集的可靠性。整理数据后，林隙年龄调查的情况如下：表 4 千年桐林隙年龄大小分布Table 4 Age classes of gap size in
20、 the A. montana Lour. forest年龄结构/a 林隙个数/个 个数百分比/%2 8 322-4 7 284-6 6 246-8 1 48-10 3 12 25 100表 4 数据可以看出来调查的林隙总数有 25 个，从其当中可以很清楚地看出来千年桐人工林的林隙年龄大都在 6 年之内，所占的比例为 84%，而其中年龄在 2 年之内的林隙个数最多，所占比例为 32%。而年龄在 6-8 年之间的林隙个数是最少的，仅有 1 个，所占比例为 4%。在调查的千年桐人工林的林隙中，林隙年龄均在 10 年之内，因此调查的人工林为 10 年以内的人工林。3.4 林隙形成方式林隙的形成就是林
21、冠层受到干扰而产生的结果，查阅资料得知林冠层受到的干扰是内因或外因及两者的共同作用的结果。其中内部原因主要是由树木本身的生态学特性造成的如生理效率的下降、生长状况变恶劣等；而外部因素主要是包括自然灾害和人为干扰两个方面 11。对于天然林来说，所受到的干扰主要是自然干扰例如火灾、风、病虫害、干旱、冰霜等；而人工林，人为干扰例如间伐、盗伐、人工抚育、干旱、烧山等起更加6明显的影响。最后一种就是内、外部因素共同对林冠层作用的影响，比如，树木的年龄老化后，其自身的生理机能下降了，病虫害、风、冰霜等外界因素将更加容易破坏树木。随着树木高度的增加和树冠的扩大，它们就变得越来越对风力敏感 12。随着树木年龄
22、的增大和趋于衰老，其它一些因素也会增加树东对风害的敏感性，这些因素包括生理效率的降低以及病虫害侵袭等。在某些热带雨林中，附生植物和绞杀植物对树木的沉重压力也会增加树倒的可能性 13。对于一定的森林来说树倒的速度取决于内部因素(如树木构筑型、林分成层性和树木的健康状况等)，和外部因素(如降雨的类型和强度、风速、风向与持续时间等)之间的相互作用 。不论引起的成图如何，常见的林隙的形成方式有拔根倒（U） 、干基折断（BB ） 、干中折断（BT） 、枯立木（S） 、人工砍伐（AF）5 种方式 14。实际调查过程中，发现了有些林隙的形成木是有很多株，而形成方式也有很大的差异，为了方便统计形成木的株数就不
23、对其组合方式进一步展开区别分析。表 5 千年桐林林隙形成木的死亡方式Tab.5 The different death forms of gap makers in the A. montana Lour. forest形成木形成方式Death forms of gap makers形成木株数Number of gap makers个数百分比（%）Percentage of number(%)拔根倒（Uptooting） 4 6.15干基折断（Breakage at base） 6 9.23干中折断（Breakage at trunk） 9 13.85枯立木（Standing die） 11
24、16.92人工砍伐（Artificial Felling） 35 53.85合计（Total ） 65 100表 5 中统计了 25 个林隙的形成方式，结果表明了：人工砍伐（Artificial Felling）是千年桐人工林林隙形成的主要方式，有 35 株，占总株数的 53.85%，说明人为干扰起主导作用；风的作用次之，有拔根倒、干基折断、干中折断三种方式，三者总共占有比例为29.23%，而拔根倒是在飓风的作用下的结果，表 5 可以看出所产生的形成木是最少的，仅占 6.15%，说明当地大风天气并未对千年桐人工林林隙的形成造成强烈影响；受病虫害等枯死的树种最少，仅占比例 16.92%，说明这种
25、方式形成的林隙一般较小，对林隙生态环境的影响也较小。人工林林隙多发生在幼龄林、中龄林和近熟林中，出现生理成熟现象的比例非常少，这与天然林有着很大的不同 15。3.5 林隙形成木的数量特征7林隙形成木即指创建林隙的树木，有时林隙是由单株树木的死亡所形成的，可称其为单形成木林隙，有时是由两株形成木形成的，可称其为双形成木林隙，有时则是由三株以上的形成木形成的可称其为多形成木林隙 16。林隙形成木的组成与林分优势树种的组成密切相关，一般林分中较大的优势木构成形成木的比例大 。形成木的大小直接影响着林隙的大小。树木只有达到一定径级并到达主林层后，才有可能在死亡后形成林隙，因此林隙形成木的平均直径和平均
26、高度均大于林分的平均直径和平均高度。林隙形成木的不同，有时会影响到其周围下层植被，从而影响林隙的更新与填充。林隙形成木是林分内的粗木质残(coarse woody debris ，CWD)的主要组成部分，是森林生态系统中物质循环和能量流动的重要组份，CWD 也是许多树木更新的保育木(nurse logs)，对某些森林树种的更新起着不可低估的作用，同时 CWD(主要是林隙形成木)也是重构林分历史，研究森林发生过程的重要材料之一 17。因此对林隙形成木的研究具有重要的意义。y = 0.1439x4 - 2.1919x3 + 10.75x2 - 18.771x + 13R2 = 0.95012345
27、6780 1 2 3 4 5 6林 隙 形 成 木 数 量 /株林隙个数/个图 1 千年桐林林隙形成木的数量分布Fig.1 Distribution of amouts of gap makers in A. montana Lour. forest调查区的植被群落类型不同，加上林隙的成因也是有所差异，造成了林隙形成木在数量方面也是存在着很大的差异 18。根据实验调查，收集数据与整理数据后，画出如上图所示的图 1，图 1 中表示在所调查的林隙内，林隙形成木总共 65 株，平均每个林隙内的形成木为 2.6 株。其中 3 株的林隙个体数是最多的，占总数的 28%；2 株的林隙个体数次之，占总数的
28、24%；5 株及以上的林隙较少，占个体总数 12%。这一调查结果与福建万木林自然保护区常绿阔叶林、南亚热带常绿阔叶林的情况相类似。3.6 林隙直径与高度比值的状况分布以上只是对林隙特征中的林隙大小进行研究，这远远不够来评价林隙对其内在植被的影响。因为面积一致但森林类型不同、高度等级相差悬殊的两个林隙中，接受太阳直接辐射的范围不同，其内的环境因子如水分、温湿度、土壤营养物质等也会有很大差异，8必然会导致其内的植物个体的生理生化特性及整个林隙的更新差异 19。因此可以说在科学研究上为了准确的测度出林隙对其内植被更新的影响，林隙径高比已成为其林隙特征指标的一个不可缺少的因素。林隙径高比值与林隙的发育
29、阶段、林分类型、林隙年龄及立地条件等均有密切关系。对千年桐人工林中的扩展林隙直径与高度的比值（dEG/H）和冠林隙直径与高度的比值（dCG/H）分布情况进行了统计。0.05.010.015.020.025.030.035.040.0 0.30 0.30-0.60 0.60-0.90 0.90-1.20 1.20-1.50 1.50-1.80 1.80-2.10径高比比值结构相对频度/%冠林隙扩展林隙图 2 千年桐林中林隙扩展林隙和冠林隙直径与林隙高度的比值的分布情况Fig.2 Ratio distribution of dEG/H and dCG/H in the A. montana Lou
30、r. forest经过实验调查千年桐人工林的冠林隙和扩展林隙各 25 个林隙，收集数据与整理数据后制成图 2，由图 2 可以看出，冠林隙和扩展林隙的径高比均呈单峰型变化 20，这与太白山红桦林林隙研究相一致。由图 2 中可以很清楚地看出来千年桐人工林冠林隙的径高比分布比较集中且各等级之间比例相差不多，而扩展林隙的径高比分布相对比较广，比较分散，因此各等级之间比例相差较大。冠林隙的径高比主要分布在 01.20 之间，其中在0.300.60 出现峰值，为 9 个，占林隙总个数的 36%；在 0.901.20 区间内出现谷值，有4 个，占林隙总个数的 16%。扩展林隙的径高比分布在 0.302.10 之间，其中在0.600.90 间数量最多，有 8 个，占总数的 32%；在 1.501.80 之间数量最少，为 1 个，占林隙总数的 4%。4 结论与讨论本研究千年桐人工林林隙特征从六大方面着手，分别是林隙的大小结构、林隙的形状特征、林隙的年龄结构、林隙形成方式、林隙形成木的数量特征、林隙直径与高度比值的分布状况。4.1 林隙的大小结构本调查区的千年桐人工林林隙中具有大林隙少、小林隙多的特征。其中冠林隙在 10-20区间内出现的个数最多，占有的比例为 36%；而扩展林林隙也是类似，林隙面积在
