一种珍稀濒危树种个体生存压力计算方法

摘要

本发明公开了一种珍稀濒危树种个体生存压力计算方法，共包括五个步骤。通过计算单株生存压力指数PI

说明书

技术领域

本发明涉及自然保护领域，特别是涉及一种珍稀濒危树种个体生 存压力计算方法。应用于珍稀濒危树种的保护，为珍稀濒危树种个体 生存压力的量化提供可利用的工具。

背景技术

我国植物种类丰富，但却至少有4000-5000种植物处于濒危或受 威胁状态,占植物总数的15％-20％。研究珍稀濒危树种个体在植物群 落中的生存压力，对于珍稀濒危树种的保护和拯救有着重要意义。

目前，按照是否与植株个体间的距离有关划分为两类竞争模型： 不考虑距离的竞争模型和考虑距离的竞争模型。不考虑距离的竞争模 型只测量相关密度和相对大小，对植株个体所在位置不做具体测量。 由于珍稀濒危树种植株主要受邻近植株影响，受较远植株影响较小， 不考虑距离的竞争模型往往不能客观反映竞争大小。考虑距离的竞争 模型主要有Hegyi单木竞争模型(Hegyi，1974)以及张跃西改进后 的邻体干扰模型(张跃西，1993)。但以上2种模型仅考虑了在一定 距离范围内具有竞争效应植株与珍稀濒危树种植株胸径的相对大小， 忽略了其它测树因子，如树高、冠幅等。然而在植物群落内，植株个 体之间的竞争往往取决于植株对生存环境和空间资源的争夺，尤其表 现在对光资源和水资源的竞争。在水资源不成为限制因子时，植株树 高越高、冠幅越大对光资源的竞争力越强，从而对其他植株的影响程 度也就越大。胸径相等的不同树种间植株个体的树高和冠幅大小往往 存在很大差异，再者，树冠大小相同而处在不同方位的植株个体对珍 稀濒危树种个体造成的生存压力也不同。这是以上2种考虑距离的竞 争模型都无法解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种珍稀濒危树 种个体生存压力计算方法，能够客观、定量地反映珍稀濒危树种个体 在植物群落中的生存压力大小。

为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案，所述方法包括 下列步骤：

(1)步骤1：竞争木的确定：当某树种的植株个体树高(H)大 于等于其与珍稀濒危树种个体距离(L)时，确定此植株为竞争木。

(2)步骤2：计算珍稀濒危树种个体与竞争木的树冠大小。树 冠大小根据下式计算：

$V=\frac{1}{4}\mathrm{\pi ab}(H-h)$  ①

式中，

V为珍稀濒危树种个体或竞争木的树冠大小，单位为m³。这里把 树冠近似看作为椭圆柱，用椭圆柱体积量化树冠大小；

π为圆周率，取值3.14；

a为树冠垂直投影的南北长度，单位为m；

b为树冠垂直投影的东西长度，单位为m；

H为树高，单位为m；

h为枝下高，单位为m。

(3)步骤3：计算珍稀濒危树种个体承受的来自某一株竞争木 的单株生存压力指数(PI_ij)：

${\mathrm{PI}}_{\mathrm{ij}}=\frac{V_{\mathrm{ij}}}{V_i}·W_{\mathrm{ij}}·(1-\frac{L_{\mathrm{ij}}}{H_{\mathrm{ij}}})·\frac{H_{\mathrm{ij}}}{H_i}$

或${\mathrm{PI}}_{\mathrm{ij}}=\frac{V_{\mathrm{ij}}}{V_i}·W_{\mathrm{ij}}·\frac{H_{\mathrm{ij}}-L_{\mathrm{ij}}}{H_i}$  ②

其中，

$W_{\mathrm{ij}}=\frac{1}{2}(\sin \alpha +1)$  ③

式中，

PI_ij为单株生存压力指数，即珍稀濒危树种第i株个体承受第j 株竞争木的生存压力，PI_ij≥0；当竞争木与珍稀濒危树种个体的距 离L_ij等于其树高H_ij时，该竞争木无竞争效应，PI_ij为最小值0；当 竞争木与珍稀濒危树种个体距离越近，树冠越大，所处方位越接近珍 稀濒危树种个体的正南方向时，PI_ij越大。当PI_ij＝1时，认为珍稀濒 危树种第i株个体承受第j株竞争木的生存压力较大；

V_ij为第j株竞争木的树冠大小，单位为m³；

V_i为珍稀濒危树种第i株个体的树冠大小，单位为m³；

W_ij为光竞争因子。考虑到处于不同方位的竞争木对珍稀濒危树 种个体光资源竞争程度不同，采用正弦函数计算光竞争因子；α是第 j株竞争木相对珍稀濒危树种第i株个体的方位角，即以珍稀濒危树 种第i株个体为中心，按正东方向顺时针旋转，竞争木与珍稀濒危树 种个体所在直线与正东方向的夹角，如正东为0°，正南为90°，正西 为180°，正北为270°；

H_ij为第j株竞争木的树高，单位为m；

L_ij为第j株竞争木与珍稀濒危树种第i株个体的距离，单位为 m；

H_i为珍稀濒危树种第i株个体的树高，单位为m。

(4)步骤4：计算珍稀濒危树种个体承受的来自某个竞争树种(t) 的生存压力指数(PI_it)：

${\mathrm{PI}}_{\mathrm{it}}=\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{\mathrm{PI}}_{\mathrm{ij}}$  ④

式中，

PI_it为树种生存压力指数，即珍稀濒危树种第i株个体承受的来 自竞争树种t的生存压力；

PI_ij为单株生存压力指数，即珍稀濒危树种第i株个体承受的来 自竞争树种t内第j株竞争木的单株生存压力；

m为竞争树种t的竞争木的株数。

(5)步骤5：计算珍稀濒危树种个体承受的来自所有竞争树种 的生存压力指数PI_i：

${\mathrm{PI}}_i=\underset{t=1}{\overset{n}{\Sigma }}{\mathrm{PI}}_{\mathrm{it}}$  ⑤

PI_i为生存压力指数，即珍稀濒危树种第i株个体承受的来自所有 竞争树种的生存压力；

PI_it为树种生存压力指数，即珍稀濒危树种第i株个体承受的来 自竞争树种t的生存压力；

n为竞争树种总数。

有益效果

(1)通过计算单株生存压力指数(PI_ij)，可以明确珍稀濒危树种 个体承受的来自每个竞争木植株的生存压力大小，为竞争木个体的定 株清除提供依据。

(2)通过计算树种生存压力指数PI_it，可以定量反映哪些竞争树 种对珍稀濒危树种个体造成的生存压力较大，为竞争树种的重点控制 提供依据；

(3)通过计算生存压力指数PI_i，可以定量反映每株珍稀濒危树 种个体的生存压力大小，为哪些珍稀濒危树种个体需要优先拯救提供 依据。

具体实施方式

实施例1

以吉林长白山国家级自然保护区中珍稀濒危树种长白松的2株 个体为例(个体A：胸径33.5cm，树高：20.0m，枝下高17.0m； 个体B:胸径69.0cm，树高23.0m，枝下高：19.0m)。提供了一种 珍稀濒危树种个体生存压力计算方法，所述方法包括下列步骤：

(1)步骤1：竞争木的确定。当某树种植株个体树高(H)大于 等于其与长白松个体距离(L)时，确定此植株为竞争木。个体A的 竞争木包括9种44株，个体B的竞争木包括10种32株(表1和2)。

(2)步骤2：根据公式①，计算长白松个体A、个体B及所有 竞争木的树冠大小(V)。长白松个体A的树冠大小：

$V=\frac{1}{4}\mathrm{\pi ab}(H-h)=\frac{1}{4}\times 3.14\times 3\times 4(20-17)=28.26m^3,$

个体B的树冠大小：

$V=\frac{1}{4}\mathrm{\pi ab}(H-h)=\frac{1}{4}\times 3.14\times 5\times 6(23-19)=94.20m^3,$

竞争木的树冠大小见附表1和2。

(3)步骤3：根据公式②，计算单株生存压力指数(PI_ij)，见附 表1和2。计算结果表明：编号C21、C24、C25的3株红松个体及 编号C29的长白落叶松个体对于长白松个体A的单株生存压力指数 (PI_ij)较大，分别为1.029、2.784、3.323和1.267。长白松个体B承 受的来自其他竞争木竞争压力均较小，单株竞争压力指数(PI_ij)均不 超过1；

(4)步骤4：根据公式④，计算某个竞争树种(t)的竞争压力指 数(PI_it)，见附表1和2。计算结果表明：红松对长白松个体A的树 种竞争压力指数(PI_it)达8.754，对长白松个体产生强烈的生存压力， 此外，长白落叶松和鱼鳞云杉的植株造成的生存压力也较大。对于长 白松个体B，由于所有竞争树种生存压力指数(PI_it)均不超过1，长 白松个体B生存压力较弱，其他树种对其不产生威胁。

(5)步骤5：根据公式⑤，计算长白松个体A和个体B的生存 压力指数(PI_i)：

PI_A＝0.483+8.754+0.001+1.886+0.006+0.088+1.878+ 0.626+0.093＝13.815；PI_B＝0.023+0.047+0.138+0.269+ 0.329+0.847+0.045+0.015+0.274+0.006＝1.987。

上述计算结果表明，长白松个体A相对于个体B需要优先拯救， 因为个体A的生存压力指数达13.815，竞争树种主要是红松、长白 落叶松和鱼鳞云杉，尤其是红松对长白松个体A已经产生强烈的生 存压力，为缓解生存压力需采取人工干预措施，对长白松个体A产 生生存压力较大的红松、长白落叶松等个体进行整枝或择伐处理。

表1.长白松个体A的生存压力表

表2.长白松个体B的生存压力表

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作 的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来 说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这 里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易 见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。