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基于竞争与立地效应的湖南栎类天然林冠幅模型

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中南林业科技大学学报 2024年 92-101+155页

作者：杨浩何海梅黄朗游文彪汤维朱光玉中南林业科技大学林学院

【目的】分析立地因子和竞争因子对冠幅生长的影响，构建含立地因子和竞争因子的混合效应湖南栎类天然林冠幅预测模型，为栎类天然林科学经营决策提供理论依据。【方法】以51块湖南栎类天然林样地的1 429株栎类林木为研究对象，筛选对... 详细信息

【目的】分析立地因子和竞争因子对冠幅生长的影响，构建含立地因子和竞争因子的混合效应湖南栎类天然林冠幅预测模型，为栎类天然林科学经营决策提供理论依据。【方法】以51块湖南栎类天然林样地的1 429株栎类林木为研究对象，筛选对冠幅影响显著的因子，将显著性因子按照标准分级、组合，构成竞争类型和立地类型；从10个基础模型中筛选出最优模型；应用k-means聚类方法将初始竞争类型聚类成竞争类型组；将立地类型和竞争类型组作为随机效应加入最优模型，构建含竞争和立地效应的湖南栎类天然林冠幅模型。【结果】对冠幅影响显著的因子包括海拔、坡度、坡位、坡向、土壤类型、相对断面积（RS）、简单竞争指数(CLH)和大于对象木断面积之和(BAL)，立地因子显著性顺序为海拔>坡度>坡向>坡位>土壤类型，竞争因子中RS与冠幅呈正相关，而CLH、BAL与冠幅呈负相关；最优基础模型为异速生长模型（有截距），R2为0.534 8；将筛选的3个竞争因子按照标准分级、组合构成竞争类型，加入基础模型构建含竞争类型的混合效应模型，R2升至0.583 5；应用k-means聚类将初始竞争类型聚类成17个竞争类型组，作为随机效应加入基础模型，R2升至0.749 2；将立地类型作为随机效应再加入模型，构建基于竞争和立地混合效应的冠幅模型，R2升至0.841 6，相对基础模型提升了57.36%。【结论】含竞争因子和立地因子的湖南栎类天然林冠幅模型具有较好的拟合效果及预测精度。因此，本研究所构建的冠幅模型可以很好地预测湖南栎类天然林的冠幅，可为研究栎类天然林生长、经营管理以及更新森林资源调查数据库提供支持。

关键词：冠幅模型栎类天然林混合效应立地因子竞争因子

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铁心杉种群结构与动态特征

中南林业科技大学学报 2024年第2期44卷 138-145页

作者：巩亚梅谢功良刘森朱宁华中南林业科技大学林学院湖南长沙410004

【目的】杉木是南方生长最快的主要树种之一,而铁心杉是心材比例高、具有防腐的特殊性质的杉木新品种,但其野生种群分布范围窄。研究铁心杉种群结构与动态特征,可以为铁心杉种群的恢复以及种质资源的培育提供理论基础。【方法】以湖南... 详细信息

【目的】杉木是南方生长最快的主要树种之一,而铁心杉是心材比例高、具有防腐的特殊性质的杉木新品种,但其野生种群分布范围窄。研究铁心杉种群结构与动态特征,可以为铁心杉种群的恢复以及种质资源的培育提供理论基础。【方法】以湖南小溪国家级自然保护区小溪乡的铁心杉天然林为研究对象,通过实地调查以胸径代替龄级,制作年龄结构图;以静态生命表制作存活、死亡和消失率曲线;以生存函数估计值制作生存函数曲线;计算了种群动态变化指数;预测了种群数量的时间序列。【结果】1)铁心杉种群的龄级结构属于不规则金字塔形,种群有一定的更新能力,第Ⅰ龄级储备丰富,但幼龄阶段死亡率高,铁心杉种群存活曲线趋Deevey-Ⅲ型;2)铁心杉种群在整个龄级中的死亡率和消失率曲线走向一致,在第XIII龄级出现最大值,而第Ⅰ龄级次之,因此铁心杉种群的更新和结构受到了空间资源的限制;3)经过生存分析,发现铁心杉的生存能力相对较差,在早期阶段会出现剧烈的下降,中期保持稳定,后期则会出现衰退;4)时间序列分析显示,整个铁心杉种群向中、高龄级集中,低龄的缺失会导致种群衰退。【结论】应尽快确定铁心杉的生态学地位,并采取就地保护以确保种群的更新;同时建议通过组织培养、引种栽培来保护铁心杉种质资源,扩大其分布范围。

关键词：铁心杉种群静态生命表生存分析动态指数

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油茶种间杂交子代花期与花器官性状的变异分析

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森林与环境学报 2024年第2期44卷 183-189页

作者：李楠昕姜毅袁迎春胡观兴龚文芳袁德义中南林业科技大学林学院湖南长沙410004

为选育油茶春花优良品种,以油茶杂交子代(YZ2×DY2)及亲本[母本(YZ2)、父本(DY2)]为研究对象,调查测定其花期和花器官性状,对花期性状进行分级,并对9个性状(花横径、花纵径、花柱裂数、雌蕊长、雄蕊长、花瓣数、花药数、盛花期相对时间... 详细信息

为选育油茶春花优良品种,以油茶杂交子代(YZ2×DY2)及亲本[母本(YZ2)、父本(DY2)]为研究对象,调查测定其花期和花器官性状,对花期性状进行分级,并对9个性状(花横径、花纵径、花柱裂数、雌蕊长、雄蕊长、花瓣数、花药数、盛花期相对时间、开花持续时间)进行变异、相关性、主成分、聚类分析。将盛花期相对时间和开花持续时间进行等距分级,筛选出符合良种选育目标的花期类型(95株)和极长持续期类型(43株)。9个性状变异系数为9.75%~35.74%,其中,盛花期相对时间的变异系数最大,花柱裂数的变异系数最小。9个性状的中亲优势率范围为-23.17%~0.84%,除盛花期相对时间外均为负值,所有性状均出现超低亲和超高亲个体。杂交子代群体花药数与其他花器性状之间均呈极显著正相关(P<0.01);盛花期相对时间与花横径、花纵径、雌蕊长、花瓣数、开花持续时间呈极显著相关(P<0.01),与花柱裂数呈显著相关(P<0.05)。根据聚类分析将杂交子代群体分为3个类群:Ⅰ类属于最早花期长花期型:Ⅱ类属于最晚花期短花期型:Ⅲ类属于中花期型。

关键词：油茶花期花器官性状变异多元统计分析

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基于点模式法的湖南省林火时空分布特征

中南林业科技大学学报 2024年 29-35+76页

作者：蔡晓晶石蓉丹肖化顺刘发林中南林业科技大学林学院水土保持学院

【目的】林火是影响森林生态系统的一个既特殊又重要的生态因子，发现林火在时间、空间上的动态与趋势有助于掌握林火发生规律，部署森林防火重点区域，为防灾减灾提供应急决策方案。【方法】以湖南省24年间（1999—2022年）林火档案资... 详细信息

【目的】林火是影响森林生态系统的一个既特殊又重要的生态因子，发现林火在时间、空间上的动态与趋势有助于掌握林火发生规律，部署森林防火重点区域，为防灾减灾提供应急决策方案。【方法】以湖南省24年间（1999—2022年）林火档案资料为数据源，采用Ripley K函数、中心点和标准差椭圆法、核密度分析法进行了林火的空间聚集性、林火密度和扩展趋势等空间统计分析。【结果】湖南省1999—2022年林火发生总密度为0.008 7次/（km2·a），空间上存在3个林火聚集点。1999—2003年的年均单位面积林火密度为0.016 7次、2004—2008年为0.034 8次、2009—2013年为0.021次、2014—2018年为0.005次、2019—2022年为0.006次，1999—2013年内的3个时序区间湖南省林火分布都具有多个聚集区域，自2014年之后林火聚集区不明显；【结论】湖南省1999—2022年间的林火空间分布存在显著的空间聚集性与地理相关性，存在明显的森林火灾高密度区域，林火密度整体呈波动下降趋势，林火密度最高的区域为娄底市、株洲市、郴州市和邵阳市东部；并且2013—2018年以及2019—2022年区间的林火密度明显下降；1999—2022年的总体林火平均中心位于邵阳市，同时也是林火高密度区域，林火高密度区域还包括株洲市、郴州市，湖南省林火总体扩散趋势是向湖南省东南方向的永州市、郴州市扩展；湖南省各区划1999—2022年间的GDP发展分布呈现高度聚集性，聚集区域主要是长株潭区域以及衡阳市、益阳市范围，GDP分布的空间变异极小，与林火空间分布方向重叠区域面积占71.29%，重叠面积较高。

关键词：森林火灾特征聚集分布密度分析湖南省

南方红壤丘陵区水土保持林对枯落物和土壤养分的影响

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西北林学院学报 2024年第1期39卷 154-161页

作者：曹智文仕知何功秀周沁及利杨丽丽中南林业科技大学林学院湖南长沙410000

探究不同水土保持林土壤有机碳及土壤养分变化,为水土保持林的营造提供科学依据。以湖南省金洞林场15年生杉木-闽楠混交林、闽楠纯林、杉木纯林为研究对象,测定不同季节土壤有机碳、土壤及凋落物养分含量,分析不同林分组成和季节对土壤... 详细信息

探究不同水土保持林土壤有机碳及土壤养分变化,为水土保持林的营造提供科学依据。以湖南省金洞林场15年生杉木-闽楠混交林、闽楠纯林、杉木纯林为研究对象,测定不同季节土壤有机碳、土壤及凋落物养分含量,分析不同林分组成和季节对土壤有机碳的影响。结果表明,林分组成和季节对土壤有机碳含量存在显著影响,土壤有机碳主要受全N、全P、可溶性有机碳、可溶性有机N的影响。不同林分下,土壤养分和凋落物养分存在显著差异,杉木-闽楠混交林土壤和凋落物养分显著高于杉木纯林、闽楠纯林,其土壤有机碳、全N、全P比杉木纯林高35.07%~52.63%,凋落物矿质元素含量比闽楠纯林高25.35%~45.16%。季节因子对土壤养分的影响高于凋落物养分,季节因子对凋落物矿质元素无显著影响。林分组成对土壤有机碳的影响主要通过改变土壤理化性质,特别是N素含量来影响土壤有机碳;季节因子对土壤有机碳的影响通过改变水热条件及凋落物分解速率,从而影响土壤有机碳的输入、输出。研究结果对南方红壤地区水土保持林的营造具有一定的参考意义。

关键词：水土保持林混交林闽楠杉木土壤有机碳

基于平均优势木胸径的湖南杉木人工林立地质量评价模型

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中南林业科技大学学报 2024年第5期44卷 26-34页

作者：汤维黄朗杨浩游文彪朱光玉中南林业科技大学林学院湖南长沙410004

【目的】研究立地因子对湖南杉木平均优势木胸径生长的影响,构建含立地随机效应的立地质量评价模型,以解决杉木立地质量评价的问题。【方法】基于湖南杉木人工林509块样地实测数据,在统计之林软件中使用数量化方法Ⅰ筛选出对杉木平均优... 详细信息

【目的】研究立地因子对湖南杉木平均优势木胸径生长的影响,构建含立地随机效应的立地质量评价模型,以解决杉木立地质量评价的问题。【方法】基于湖南杉木人工林509块样地实测数据,在统计之林软件中使用数量化方法Ⅰ筛选出对杉木平均优势木胸径生长影响显著的立地因子,将立地因子按照标准分级、组合,构建初始立地类型;通过R语言拟合杉木人工林平均优势木胸径与年龄的相关关系,从4种基础生长模型中筛选出最优基础模型;应用K-means聚类将参数值相近的立地类型聚类成立地类型组,并将聚类后形成的立地类型组作为随机效应加入最优基础模型中,构建混合效应模型;通过导算,得到立地质量评价模型。【结果】1)对杉木平均优势木胸径产生显著影响的因子包括海拔、坡位、土壤类型和土壤厚度,影响程度从高到低的顺序为:坡位>土壤类型>土壤厚度>海拔。2)4个候选基础生长模型的拟合精度均较低(R2=0.6415~0.6420),选取单分子式(Mitscherlich)(R2=0.6420)作为构建立地质量评价的基础模型。3)考虑立地效应对模型的影响,将不同立地因子及其组合作随机效应进行非线性混合效应模拟,确定系数R2从0.6415~0.6420提高到0.6642~0.8258,拟合精度的高低与主导立地因子的显著性紧密相关,其中含立地类型的混合模型模拟精度最高(R2=0.8258)。4)以确定系数≥0.95为聚类精度标准将立地类型划分为10个立地类型组,含立地类型组的混合模型在便于应用的同时提高了建模的精度(R2=0.8409)。【结论】立地因子对杉木平均优势木胸径生长具有显著影响。同时,将立地因子作为随机效应加入混合模型中能够提高预测的准确性,更适合于多种立地类型下的立地质量评价。

关键词：杉木人工林平均优势木胸径立地质量评价模型混合效应

基于多情景模拟的洞庭湖流域生态系统服务价值研究

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中国农业资源与区划 2024年

作者：李依汶林涛周文强杨伶中南林业科技大学林学院中南林业科技大学商学院湖南省生态文明建设研究基地

[目的]文章旨在揭示不同情景下洞庭湖流域生态系统服务价值（Ecosystem Service Value， ESV）的演变特征，探究不同生态系统服务功能的权衡/协同关系，以期为该流域可持续发展提供科学参考。[方法]利用PLUS模型（Patch-Generating Land... 详细信息

[目的]文章旨在揭示不同情景下洞庭湖流域生态系统服务价值（Ecosystem Service Value， ESV）的演变特征，探究不同生态系统服务功能的权衡/协同关系，以期为该流域可持续发展提供科学参考。[方法]利用PLUS模型（Patch-Generating Land Use Simulation Model）和当量因子法，模拟评估2030年不同土地利用情景下洞庭湖流域ESV的时空演替特征，并结合权衡协同度模型分析各生态系统服务功能间的权衡/协同关系。[结果]自然演化、生态保护、经济发展和规划发展情景下的ESV分别为12 972亿元、13 054亿元、12 913亿元和12 940亿元，其中自然演化与生态保护情景下ESV较2020年有所增加，而经济发展和规划发展情景有所缩减；不同情景下ESV高值区集聚在洞庭湖区的低洼地带，低值区主要位于长株潭城市群和湘中地区；并且自然演化、生态保护和经济发展情景下各生态服务系统功能间的权衡/协同关系大致相同，而规划发展情景则与2020年相一致。[结论]规划发展情景兼顾生态保护与经济发展的土地利用需求特征，符合未来洞庭湖流域生态与经济高质量协同发展目标。

关键词：多情景模拟生态系统服务价值洞庭湖流域 PLUS模型权衡协同

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洞庭湖流域碳储量的时空异质性及驱动力分析

中国环境科学 2024年第4期44卷 1851-1862页

作者：周文强韩宇王金龙杨伶阙华斐中南林业科技大学林学院湖南长沙410004 北京林业大学经济管理学院北京100083 中南林业科技大学商学院湖南长沙410004 湖南省生态文明建设研究基地湖南长沙410004

基于遥感反演和模型修正法,动态分析1980~2020年洞庭湖流域生态系统碳储量的时空分布特征,并借助碳储量贡献率和最优参数地理探测器,量化分析生态系统相互转换以及自然-社会-政策环境对碳储量时空异质性的驱动机制.结果表明:40a来洞庭... 详细信息

基于遥感反演和模型修正法,动态分析1980~2020年洞庭湖流域生态系统碳储量的时空分布特征,并借助碳储量贡献率和最优参数地理探测器,量化分析生态系统相互转换以及自然-社会-政策环境对碳储量时空异质性的驱动机制.结果表明:40a来洞庭湖流域及其子流域碳储量先降后升,整体增长262.81Tg,呈现由东-南-西三面向中部、北部逐级递减的“马蹄形”格局;生态系统相互转换推动洞庭湖流域碳储量增长了23.66Tg,其中农田、森林和城镇生态系统间的相互转换主导碳储量变化;洞庭湖流域及其子流域碳储量的时空异质性主要受社会环境和政策环境的协同影响,其中生境质量和人口密度是主导因素.由于存在增强效应和差异化特征,使得双因子交互作用的影响更强烈.为提高生态系统固碳能力,应加快完善洞庭湖流域的生态系统结构,因地制宜构建生态与社会的良性互动关系.

关键词：碳储量动态评估时空异质性驱动机制洞庭湖流域

抚育间伐对川西柳杉人工林土壤养分和根际微生物群落的影响

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应用与环境生物学报 2024年第1期30卷 9-17页

作者：龚映匀王瑞辉张斌刘凯利刘俊涛赵苏亚刘立玲胡佳怡中南林业科技大学林学院长沙410004 北京林业大学林学院北京100091 西北农林科技大学咸阳712199

以川西中山地区9年生柳杉人工林为研究对象,设置CK(0%)、T36(36.9%)、T49(49.0%)共3种处理,探讨不同间伐强度对柳杉人工林土壤养分、酶活性及根际微生物群落与功能作用的影响,为柳杉人工林提质增效提供可持续经营的科学指导.结果显示:(1... 详细信息

以川西中山地区9年生柳杉人工林为研究对象,设置CK(0%)、T36(36.9%)、T49(49.0%)共3种处理,探讨不同间伐强度对柳杉人工林土壤养分、酶活性及根际微生物群落与功能作用的影响,为柳杉人工林提质增效提供可持续经营的科学指导.结果显示:(1)间伐能提高0-20 cm土壤表层有机碳(SOC)、全氮(TN)、水解氮(HN)含量,而T49(49.0%)处理下有效磷(AP)损失最大.(2)间伐后土壤蔗糖酶活性显著提高(P研究表明合理间伐能够提高林地质量,促进土壤养分循环,增加有益微生物相对丰度,降低病害感染风险;对于川西中山地区柳杉人工林建议选择保留密度为1725±116株/hm2的中度间伐,能够在提高林地质量的同时,更好维持健康的林分环境.(图8表2参63)

关键词：抚育间伐柳杉根际微生物土壤养分酶活性功能预测