林分間的樹種組成指數(shù)

林分間的樹種組成指數(shù)

在管理方面，兩個(gè)樹種組成結(jié)構(gòu)的差異用于比較樹種組成公式。而樹種組成式的不足之處在于難以進(jìn)行定量比較。用數(shù)量指標(biāo)(樹種組成指數(shù))可定量描述樹種多樣性,便于林分間的比較。1樹種組成式的優(yōu)缺點(diǎn)樹種多樣性是森林生態(tài)系統(tǒng)在物種尺度上的生物多樣性,包括樹種數(shù)與各樹種的比例。在傳統(tǒng)森林經(jīng)營(yíng)中,樹種多樣性常用樹種組成式表示。樹種組成式以小班為單位,按各喬木樹種的蓄積量所占比例,用十分?jǐn)?shù)表示,如4紅3云2冷1椴。樹種組成式的優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)反映林分中所包含的樹種及各樹種的比例。缺點(diǎn)是樹種組成式僅為一個(gè)文字表達(dá)式,不便于林分間進(jìn)行樹種多樣性的定量分析與比較。例如,吉林省汪清林業(yè)局金溝林場(chǎng)兩個(gè)小班的樹種組成式分別為:3林班14小班——4冷3樟2楓1白3林班16小班——4冷2樟2楓2白從樹種組成式可以看出,這兩個(gè)小班的樹種相同,但各樹種的蓄積比例不完全相同。主要區(qū)別是樟子松和白樺所占的比例不同,這種差別究竟有多大,用樹種組成式難以進(jìn)行定量描述。為此,我們引入Shannon物種多樣性指數(shù),提出樹種組成指數(shù)的概念。樹種組成指數(shù)是反映林分樹種多樣性的定量指標(biāo),計(jì)算公式如下:式中:Z—樹種組成指數(shù);n—樹種個(gè)數(shù);pi—第i樹種蓄積比例;log—以10為底的對(duì)數(shù)。用(1)式計(jì)算上述兩個(gè)小班的樹種組成指數(shù),3林班14小班的樹種組成指數(shù)Z1=0.5558;3林班16小班的樹種組成指數(shù)Z2=0.5786。說明,3林班16小班的樹種多樣性高于3林班14小班。可見,樹種組成指數(shù)能定量比較兩個(gè)林分之間的樹種組成差異。2樹種組成及其形式一個(gè)森林景觀往往包含多個(gè)林分,研究這些林分的樹種多樣性,逐個(gè)計(jì)算樹種組成指數(shù)很煩瑣,用查表方法可大大減少計(jì)算工作量。由于樹種組成常用十分?jǐn)?shù)表示。所以,樹種組成的形式是有限的(非十分?jǐn)?shù)表示則不然)。所有可能的樹種組成有41種形式,計(jì)算相應(yīng)的樹種組成指數(shù)(以10為底數(shù)),就得到樹種組成指數(shù)表,如表1所示。根據(jù)樹種組成指數(shù)表1可以迅速查出樹種組成指數(shù),不必重新計(jì)算,十分方便。如某小班的樹種組成式為3云2紅2楓1冷1椴1色,查表1得到樹種組成指數(shù)Z為0.7365。3混交樹種組成樹種組成指數(shù)與樹種個(gè)數(shù)和分布均勻程度有關(guān)。根據(jù)表1可以繪出樹種組成指數(shù)與樹種個(gè)數(shù)的關(guān)系曲線(圖1)及樹種組成指數(shù)變動(dòng)幅度圖(圖2)。結(jié)合表1、圖1和圖2,可得出樹種組成指數(shù)與樹種個(gè)數(shù)及分布之間的幾個(gè)關(guān)系:1)樹種組成指數(shù)的變化范圍是。純林取值為0,絕對(duì)混交林(10個(gè)樹種各占1成)取值為1(表1和圖1)。2)樹種組成指數(shù)隨樹種個(gè)數(shù)增加而呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)(圖1)。3)樹種組成指數(shù)是由樹種個(gè)數(shù)和樹種蓄積比例的均勻程度共同決定的。4)當(dāng)樹種個(gè)數(shù)等于3時(shí),樹種組成指數(shù)變動(dòng)幅度最大;其次是樹種個(gè)數(shù)等于4、5和2時(shí),但差別較小。當(dāng)樹種個(gè)數(shù)>3時(shí),變動(dòng)幅度呈減小趨勢(shì)。樹種組成指數(shù)變動(dòng)幅度越大,混交林的混交形式越多(圖1、圖2)。5)當(dāng)樹種組成用有限分?jǐn)?shù)表示時(shí),樹種組成形式也是有限的,樹種組成指數(shù)不連續(xù)。4樹種組成圖12根據(jù)吉林汪清林業(yè)局金溝嶺林場(chǎng)1997年二類調(diào)查資料,用(1)式計(jì)算各有林地小班的樹種組成指數(shù),并分析樹種組成指數(shù)分布特點(diǎn)。經(jīng)統(tǒng)計(jì),金溝嶺林場(chǎng)除第41種樹種組成形式以外,其它形式都有(圖3)。樹種組成形式與代碼同表1。由圖3可見,本場(chǎng)混交林的主要樹種組成形式是33(322111),其次是38(2221111)和1(10),括號(hào)左側(cè)的數(shù)字是樹種組成形式代碼,括號(hào)內(nèi)的數(shù)字是各樹種比例。樹種組成形式1～23,樹種個(gè)數(shù)較少,小班頻率大于面積比例(18、19形式除外),說明小班面積較小(形式18除外);形式24～41則相反,小班面積較大。把樹種組成指數(shù)0～1的取值范圍分為10個(gè)等級(jí),等級(jí)間距0.1,各等級(jí)中值:0.5、0.15、0.25、0.35、0.45、0.55、0.65、0.75、0.85、0.95。統(tǒng)計(jì)計(jì)算各等級(jí)面積比例和小班頻率,繪制樹種組成指數(shù)分布直方圖(圖4)。由圖4可見,該林場(chǎng)有40%的小班和近50%的小班面積樹種組成指數(shù)為0.75。以面積比例為權(quán)重計(jì)算小班平均樹種組成指數(shù)為0.71;以小班頻率為權(quán)重計(jì)算平均樹種組成指數(shù)為0.67。樹種組成指數(shù)小于0.6的各等級(jí),小班頻率大于面積比例,說明樹種組成指數(shù)較低的小班面積也較小,平均為7.1hm2。主要原因是這些小班大多數(shù)是人工林,面積小,樹種組成簡(jiǎn)單。而樹種組成指數(shù)大于0.6的各等級(jí)的小班頻率小于面積比例,說明樹種組成指數(shù)大的小班面積也較大,平均16.9hm2,這些小班多為天然林,樹種個(gè)數(shù)多,樹種組成復(fù)雜。5組成指數(shù)法樹種組成指數(shù)能定量描述林分樹種多樣性,但并不