CN103234507A

CN103234507A - 喀斯特地区森林监测样地最小取样面积和间隔的确定方法

Info

Publication number: CN103234507A
Application number: CN2013101208549A
Authority: CN
Inventors: 宋同清; 彭晚霞; 曾馥平; 杜虎; 宋敏
Original assignee: Institute of Subtropical Agriculture of CAS
Current assignee: Institute of Subtropical Agriculture of CAS
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明公开了一种喀斯特地区森林监测样地最小取样面积和间隔的确定方法，其步骤：(1)确定木论喀斯特国家级自然保护原生林为研究区域；(2)采用CTFS样地建设标准在木论保护区建立了动态监测样地；(3)将整个样地划分为50个20m×20m的样方，对胸径≥1cm的个体记录树种名称、胸径、树高、冠幅、三维坐标和生长状况等；(4)在200个10m×10m小样方内选取密度、平均冠幅、盖度、显著度、平均高的群落结构属性指标和树木种类、Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数和均匀度多样性指标；(5)采用SPSS16.0、GS+软件分析数据，确定喀斯特常绿落叶阔叶混交林监测样地的最小面积和间隔。方法易行，操作简便，获取数据准确，为指导西南喀斯特森林动态监测样地的建设提供了重要依据。

Description

喀斯特地区森林监测样地最小取样面积和间隔的确定方法

技术领域

本发明涉及森林培育技术领域，更具体涉及一种喀斯特地区森林混交林监测大样地最小取样面积和间隔的确定方法，适用于森林植被空间属性、森林群落生物量调查与森林生态系统固碳现状等方面。

背景技术

植被的时空分布格局及维持机制一直是植物生态学的研究热点，也是退化生态系统恢复与重建的重要理论基础。通过对格局的研究，可理解群落形成、维持和变化的机制和动力。在气候、地形、地貌、土壤、干扰等自然、人为作用和过程控制下，植被个体之间长期的相互作用导致了不同尺度、不同层次上的空间变异，形成了有规律的植被空间格局，其分布既反映植被对环境资源的利用与适应关系，也反映植被特性及更新、竞争等种内种间关系。植被在空间上的分布是典型的分维数体，其尺度依赖性使得植被的分布格局表现为空间上的不确定性和复杂性，一个在大尺度上为聚集分布的植被，在较小尺度上可能是随机分布或均匀分布。地统计学已被证明是研究空间变异的有效研究方法，在土壤、农田及其它领域的应用取得了令人满意的成果，但在我国林业方面的应用刚刚起步，还处于摸索阶段。

中国科学院生物多样性委员会于2004年开始实施了生物多样性监测网络建设，分别在长白山、古田山、鼎湖山和西双版纳建立了大型固定监测样地，分别代表中国不同的地带性森林植被类型，在物种组成、生物多样性和群落动态开展了大量的研究，对温带针阔混交林、中亚热带常绿阔叶林、南亚热带常绿阔叶林和热带雨林植被分布、演替规律、物种多样性和物种组成及分布格局有了较全面的了解。但是，喀斯特地区森林生态系统物种组成、分布格局及维持机制的研究相对较少，尤其动态监测样地的取样最小面积和间隔甚至都不确定。

以贵州为中心连带成片的我国西南喀斯特地区(世界三大岩溶区之一)受地球内动力、强烈的地质运动、高温多雨且分布不均、碳酸盐岩溶蚀性强、水文二维结构明显以及其适生植物具有嗜钙性、耐旱性和石生性等限制特点的综合影响，生境和植被具有高度异质性，生态系统的稳定性和抗干扰性差，与黄土、沙漠、寒漠并列为中国四大生态环境脆弱区。喀斯特峰丛洼地是亚热带喀斯特地区最重要的景观类型，集中分布在西南喀斯特南部斜坡地带，面积约12.5万km²，强烈的人为干扰导致了该区严重的植被破坏和生物多样性丧失，大面积的森林已退化成灌丛或草丛，生境质量严重下降，部分地段完全石漠化。木论国家级自然保护区位于广西环江毛南族自治县西北部，与贵州茂兰国家级自然保护区连片构成当今世界上分布面积最大、保护最好、原生性最强的喀斯特非地带性植被类型——亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林，生境的高度异质性导致群落组成种类相对丰富、结构相对合理、植被空间分布相对复杂，是目前喀斯特区域植被空间分布格局与维持机制研究的理想地点。

本发明采用CTFS样地建设标准在木论保护区的核心区和试验区接壤处(缓冲区)选择了一个典型的峰丛洼地景观单元，建立了200m×100m的动态监测样地，以5m×5m小样方为测量基本单元，按顺时针挂牌标记每个胸径(DBH)≥1cm的个体，记录树种名称、胸径、树高、冠幅、三维坐标和生长状况等，从4个生物多样性和5个群落结构属性变量出发，用经典统计学和地统计学理论与方法，分析了喀斯特常绿落叶阔叶混交林植被的空间异质性和分布格局，确定了动态监测样地取样最小面积为10hm²和间隔为10m，为指导西南喀斯特森林动态监测样地的建设提供了重要依据，同时为亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林生物多样性长期监测与研究平台的建立奠定了坚实的基础。

发明内容

本发明目的是针对喀斯特地区森林生态系统物种组成、分布格局及维持机制的研究相对较少的现状，是在于提供了一种喀斯特地区森林监测样地最小取样面积和间隔的确定方法，方法易行，操作简便，实用，获取数据准确，为指导西南喀斯特森林动态监测样地的建设提供了重要依据，同时为亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林生物多样性长期监测与研究平台的建立奠定了坚实的基础。并为喀斯特地区森林监测样地的建设提供了科学依据。

本发明目的通过以下技术方案来实现。

采用CTFS样地建设标准在木论国家级自然保护区保护区的核心区和试验区接壤处(缓冲区)选择了一个典型的峰丛洼地景观单元，建立了200m×100m的动态监测样地，以5m×5m小样方为测量基本单元，按顺时针挂牌标记每个胸径(DBH)≥1cm的个体，记录树种名称、胸径、树高、冠幅、三维坐标和生长状况等，从4个生物多样性和5个群落结构属性变量出发，用经典统计学和地统计学理论与方法，分析喀斯特常绿落叶阔叶混交林植被的空间异质性和分布格局，确定了动态监测样地取样最小取样面积为10hm²和间隔为10m。

一种喀斯特地区森林监测样地最小取样面积和间隔的确定方法，其步骤是：

(1)选取木论喀斯特国家级自然保护原生林为研究区域，其位于广西环江毛南族自治县西北部，属于中亚热带石灰岩区常绿落叶阔叶混交林生态系统，是世界上喀斯特地貌区幸存连片面积最大、完好性保存最佳、原生性最强的喀斯特森林；

(2)基于立地条件和森林群落结构类型代表性的综合考虑，中国科学院亚热带农业生态研究所采用CTFS(Centre for Tropical Forest Science)样地建设标准，在木论保护区的核心区和试验区接壤处(缓冲区)选择了一个典型的峰丛洼地景观单元，建立了1.5－2.5hm²的动态监测样地，南北长180－220m，东西长80－120m，样地北面的（80－120m）×（80－120m）为较典型的中亚热带石灰岩常绿落叶阔叶混交林；

(3)用全站仪将整个样地划分为50个20m×20m的样方，样方的4个角用水泥桩做永久标记。在每个20m×20m的样方用插值法细分为4个10m×10m和16个5m×5m的小样方。以5m×5m小样方为测量基本单元，按顺时针挂牌标记每个胸径(DBH)≥1cm的个体，记录树种名称、胸径、树高、冠幅、三维坐标和生长状况等，建立数据库；

(4)在200个10m×10m小样方内选取密度(株/m²)、平均冠幅(m²/株）、盖度(%，即所有林木树冠的椭圆形面积之和占地面积的比例)、显著度(%，即所有林木的胸高断面积占地面积的比例)、平均高(m/株)5个群落结构属性指标和树木种类、Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数和均匀度4个多样性指标。计算方法为：Shannon-Wiener指数：

Simpson优势度指数：

均匀度：E＝H/lnS，S为物种数目，Pi为种i的相对重要值，即Pi＝Ni/N，Ni为第i个物种的重要值，N为所有重要值之和。重要值为相对密度、相对优势度(胸高断面积)、相对频度之和。

(5)采用SPSS16.0、GS+、ArcGIS9.2软件分析数据，确定了喀斯特常绿落叶阔叶混交林监测样地的最小面积为10hm²和取样间隔为10m，为喀斯特常绿落叶阔叶混交林监测样地的建立提供了数据支撑。

本发明的有益效果是：

一、本发明对象明确，选取木论国家级自然保护区为研究区域。因为其与贵州茂兰国家级自然保护区连片构成当今世界上分布面积最大、保护最好、原生性最强的喀斯特非地带性植被类型——亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林，生境的高度异质性导致群落组成种类相对丰富、结构相对合理、植被空间分布相对复杂，是目前喀斯特区域植被空间分布格局与维持机制研究的理想地点。

二、本发明目的明确，基于中国科学院亚热带农业生态研究所在木论国家级自然保护区建立的2hm²喀斯特常绿落叶阔叶混交林动态监测样地植被调查，结合使用经典统计学和地统计学理论和方法分析5个群落结构属性变量和4个生物多样性的空间变异特征，确定了喀斯特常绿落叶阔叶混交林动态监测样地的最小取样面积和间隔分别为10hm²和10m。

三、综上所述本发明实用，且获取数据准确，为指导西南喀斯特森林动态监测样地的建设提供了重要依据，同时为亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林生物多样性长期监测与研究平台的建立奠定了坚实的基础。

具体实施方式

本发明应用经典统计学和地统计学分析2hm²喀斯特常绿落叶阔叶混交林动态监测样地5个群落结构属性变量和4个生物多样性的空间变异特征，确定了喀斯特常绿落叶阔叶混交林动态监测样地的最小取样面积和取样间隔分别为10hm²和10m。

实施例1:

喀斯特常绿落叶阔叶混交林监测样地的最小取样面积和间隔的确定方法，其步骤是：

(1)选取位于广西环江毛南族自治县西北部的木论喀斯特国家级自然保护原生林为研究区域；基于立地条件和森林群落结构类型代表性的综合考虑，采用CTFS(来源写明确?)样地建设标准，在木论保护区的核心区和试验区接壤处(缓冲区)选择了一个典型的峰丛洼地景观单元，建立了2hm²的动态监测样地，南北长200m，东西长100m；

(2)基于立地条件和森林群落结构类型代表性的综合考虑，采用CTFS样地建设标准，在木论保护区的核心区和试验区接壤处(缓冲区)选择了一个典型的峰丛洼地景观单元，建立了2hm²的动态监测样地，南北长200m，东西长100m；

(3)用全站仪将整个样地划分为50个20m×20m的样方，样方的4个角用水泥桩做永久标记。在每个20m×20m的样方用插值法细分为4个10m×10m和16个5m×5m的小样方。以5m×5m小样方为测量基本单元，按顺时针挂牌标记每个胸径(DBH)≥1cm的个体，记录树种名称、胸径、树高、冠幅、三维坐标和生长状况等，建立数据库。

Simpson优势度指数：

均匀度：E＝H/lnS，S为物种数目，Pi为种i的相对重要值，即Pi＝Ni/N，Ni为第i个物种的重要值，N为所有重要值之和。重要值为相对密度、相对优势度(胸高断面积)、相对频度之和。E为均匀度。H代表Shannon-Wiener指数；D代表Simpson优势度指数；log代表对数函数；ln代表自然对数；Ni代表第i个物种的重要值。

(5)采用SPSS16.0、GS+、ArcGIS9.2软件分析数据，分析喀斯特常绿落叶阔叶混交林植被群落结构属性和多样性属性的空间变异特征，确定监测样地的最小面积为10hm²和间隔为10m。

Claims

1.一种喀斯特地区森林监测样地最小取样面积和间隔的确定方法，其步骤是：

(1)选取自然保护原生林为研究区域，中亚热带石灰岩区常绿落叶阔叶混交林生态，世界上喀斯特地貌区幸存连片面积最大、完好性保存、原生性的喀斯特森林；

(2)基于立地条件和森林群落结构类型代表性的综合考虑，采用CTFS样地建设标准，在保护区和试验区接壤处选择了一个峰丛洼地景观单元，建立了1.5－2.5hm²的动态监测样地，南北长180－220m，东西长80－120m，样地北面：80－120m×80－120m为中亚热带石灰岩常绿落叶阔叶混交林；

(3)用全站仪将整个样地划分为50个20m×20m的样方，样方的4个角用水泥桩做标记，在每个20m×20m的样方用插值法细分为4个10m×10m和16个5m×5m的样方，以5m×5m样方为测量单元，按顺时针挂牌标记每个胸径≥1cm的个体，记录树种名称、胸径、树高、冠幅、三维坐标和生长状况，建立数据库；

(4)在200个10m×10m样方内选取密度：株/m²、平均冠幅：m²/株、盖度：所有林木树冠的椭圆形面积之和占地面积的比例、显著度：所有林木的胸高断面积占地面积的比例、平均高：m/株5个群落结构属性指标和树木种类、Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数和均匀度4个多样性指标，计算方法为：Shannon-Wiener指数：

优势度指数：

均匀度：E＝H/lnS，S为物种数目，Pi为种i的相对重要值，

即Pi＝Ni/N，Ni为第i个物种的重要值，N为所有重要值之和，重要值为相对密度、相对优势度、相对频度之和；

(5)采用SPSS16.0、GS+、ArcGIS9.2软件分析数据，确定了喀斯特常绿落叶阔叶混交林监测样地的面积为10hm²和取样间隔为10m。