基于地基激光雷达的竹阔混交林中阔叶树对毛竹生长影响的研究

摘要

毛竹（Phvllostachvs edulis）是我国南方的重要经济林种，不仅兼具经济、生态和社会效益，而且在水源涵养等方面发挥着重要的作用。竹阔混交林作为近年来被推广的毛竹林经营模式，不仅能显著提高毛竹的经济效益，还有利于毛竹林的可持续经营。本研究在福建省永安市天宝岩自然保护区的竹阔混交林中设置了两种类型的混交样地:(1)单株阔叶树与毛竹混交的圆形样地20块，阔叶树主要为毛竹的伴生树种，包括米椎、栲树、拟赤杨和酸枣，另有3块毛竹纯林的对照样地:(2)不同混交比例的竹阔混交林方形样地15块，设置了5个不同的混交比例梯度，分别为0-10％、10％-20％、20％-30％、30％-40％以及40％以上，同时设置了3块对照样地。利用地基激光雷达(Terrestrial Laser Scanning，TLS)提取各个样地的参数，并进行处理分析，获得竹阔混交林中阔叶树的胸径（Diameter at breast height，DBH）、树高、冠幅、树冠体积、树冠表面积等，以及样地中毛竹的数量、DBH和地上生物量(Above-ground Biomass，AGB)。并分析得到不同阔叶树树种对毛竹生长影响的差异、不同阔叶树树冠特征与毛竹生长的关系、不同阔叶树树种与毛竹的竞争关系以及不同混交比例的竹阔混交林中阔叶树与毛竹生长的关系，主要结果如下:　　(1)不同阔叶树树种对毛竹生长影响　　栲树和米椎样地中单位面积内毛竹的数量都是随距离的增加而减少，而拟赤杨和酸枣样地中单位面积内毛竹的数量是先随距离的增加而增加，并且最大值分别出现在2m和3m。栲树、米椎、拟赤杨样地中毛竹DBH的最大值都出现在距离阔叶树4m时，而酸枣样地中毛竹DBH的最大值出现在距离阔叶树2m时，但是在4m时的DBH与2m时接近。酸枣样地中毛竹的AGB远高于其他三个树种的样地，其中拟赤杨样地中平均单位面积内的毛竹数量最少，但是DBH却是最大的，使得其AGB反而高于栲树和米椎样地。此外，与毛竹纯林相比，两种类型的阔叶树对毛竹AGB增加都有促进作用，并且落叶阔叶树种样地中毛竹的平均AGB大于常绿阔叶树种。　　(2)不同阔叶树树冠特征与毛竹生长的关系　　同种阔叶树与毛竹混交时，阔叶树树冠冠幅、树冠体积和树冠表面积的差异对毛竹株数、DBH、AGB的影响显著。此外，阔叶树冠幅、树冠体积和树冠表面积大小对毛竹株数、DBH、AGB并不是一致的一总体上看，阔叶树树冠体积和树冠表面积对毛竹生长的影响表现出一致性，而阔叶树冠幅大小对毛竹生长的影响与这两个因子表现出差异性。　　(3)不同阔叶树树种与毛竹的竞争关系　　栲树、米椎、拟赤杨和酸枣阔叶树样地中毛竹数量的最大值对应的竞争指数分别为1.01、0.80、1.13和0.71;毛竹平均胸径的最大值所对应的竞争指数分别为0.91、0.57、1.13和0.44;单位面积内毛竹AGB的最大值所对应的竞争指数分别为0.91、0.55、1.13和0.71。其中拟赤杨样地中毛竹数量、平均胸径和单位面积内的毛竹AGB的最大值所对应的阔叶树竞争指数是相同的，而其他三个阔叶树种都有一定的差异。对于同一个阔叶树树种的样地来说，竞争指数的大小对毛竹数量、平均胸径和单位面积内的毛竹AGB的影响效应不同，在随竞争指数改变时的变化上差异明显。　　(4)不同混交比例的竹阔混交林中阔叶树与毛竹生长的关系　　不同混交比例的竹阔混交林中，阔叶树对毛竹的生长影响差异显著，不同的混交比例对毛竹数量、平均胸径和单位面积内的AGB的影响不一致。当混交比例为10％-20％时，阔叶树对毛竹数量和毛竹AGB增长的促进作用最佳;当混交比例为20％-30％时，阔叶树对毛竹DBH增长的促进作用最佳。因此，在进行竹阔混交林经营时，可根据经营目的从这两种混交中比例选取。　　通过TLS技术能够精确的、无损的提取竹阔混交林的参数信息，尤其是阔叶树的树冠特征信息。此外，不同阔叶树树冠特征对毛竹数量、DBH和AGB的影响差异明显，本文具体分析了四个目标树种的树冠特征与毛竹生长的关系，可为竹阔混交林的经营管理提供一定的数据基础。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究背景

1．2国内外研究现状及发展趋势

1．2．1单木参数提取

1．2．2林分结构研究

1．3研究目的和研究内容

1．3．1研究目的与意义

1．3．2拟要解决的科学问题

1．3．3研究内容

1．4技术路线

第二章研究区概况与研究方法

2．1研究区概况

2．1．1研究区地理位置

2．1．2地形与气候条件

2．1．3森林植被

2．2研究方法

2．2．1样地设置

2．2．2数据提取

第三章不同阔叶树树种对毛竹生长影响的研究

3．1研究方法

3．1．1数据提取与分析

3．2结果与分析

3．2．1不同半径范围内的毛竹数量

3．2．2不同半径范围内的毛竹DBH

3．2．3不同半径范围内的毛竹竹高

3．2．4不同半径范围内的毛竹AGB

3．2．5不同类型阔叶树与毛竹混交的研究

3．3小结

第四章基于树冠因子的同种阔叶树与毛竹的竞争

4．1研究方法

4．1．1阔叶树冠幅

4．1．2阔叶树树冠体积

4．1．3阔叶树树冠表面积

4．2结果与分析

4．2．1不同冠幅与毛竹生长关系研究

4．2．2不同树冠体积与毛竹生长关系研究

4．2．3不同树冠表面积与毛竹生长关系研究

4．3小结

第五章不同阔叶树种与毛竹的竞争研究

5．1研究方法

5．1．1毛竹与阔叶树之间的距离

5．1．2竞争指数的计算

5．2结果与分析

5．3小结

第六章不同混交比例的竹阔混交林的研究

6．1研究方法

6．2结果与分析

6．2．1样地基本信息

6．2．2不同混交比例与毛竹数量的关系

6．2．3不同混交比例与毛竹DBH的关系

6．2．4不同混交比例与毛竹AGB的关系

6．3小结

第七章结论与展望

7．1讨论与结论

7．2展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢