基于Voronoi图与Delaunay三角网的杉木人工纯林林木补植位置与空间配置

摘要：

杉木人工纯林被划归为生态公益林，为了提高物种多样性，在杉木纯林内补植阔叶树种是多功能经营的一种有效手段。为了在杉木人工纯林林木补植时尽可能优化林分空间结构，本文提出基于Voronoi图与Delaunay三角网的补植位置与空间配置方法。以林木个体所在空间位置为平面相异点构建Voronoi图和Delaunay三角网， Voronoi图量化对象木的K-阶邻近关系，Delaunay三角网确定相邻木间的距离、角度和林木间的林隙。考虑林分的水平空间结构，选取基于Voronoi图的变异系数、混交度和竞争指数分别描述林木的分布格局、混交程度和竞争关系，建立林木和林分空间结构调控的均质性目标。林木补植前进行两株萌生木与枯死木的抚育间伐，补植分两次进行，第一次补植栾树，马褂木，第二次补植观光木，依据林木间Delaunay三角形面积大小确定林木补植位置，依据K阶邻近林木关系进行补植林木的空间配置,以达到林分空间结构优化的目的。因为研究对象为杉木人工纯林，补植前林分的树种混交度很低，介于0.011～0.063，由于属于杉木幼龄，还没有郁闭，竞争指数介于0.699～0.833，竞争强度较小，基于V图的林木分布变异系数介于1.662～2.354；林木补植后林分树种混交度得到提高，第二次补植后树种混交度（0.191±0.007）比第一次补植后的树种混交度（0.186±0.005）有所提高，均明显大于补植前树种混交度（0.042±0.020），补植后不仅物种多样性增强，树种混交程度增强；补植后竞争指数增大，第二次补植后林分竞争指数（4.67±0.32）比第一次补植后林分的竞争指数（4.41±0.24）有提高，均大于补植前林分的竞争指数（3.92±0.20），表明补植后竞争强度增强；第二次补植后基于Voronoi图的变异系数（0.48±0.07）比第一次补植后基于Voronoi图的变异系数（0.55±0.10）降低，均小于补植前基于Voronoi图的变异系数（2.04±0.31），表明补植后空间分布更均匀。基于Delaunay三角网进行林木补植能够调整林木的空间分布，基于K阶邻近的林木补植空间配置能够尽可能提高补植林木混交度与林分混交度，且补植树种越多，混交度越大，本文提出的林木补植方法可以实现林木补植在提高生物多样性同时优化林分空间结构。本研究为林分空间结构调整与优化林木补植提供理论依据，促使杉木人工纯林导向近自然林，实现多功能的森林经营。

关键词：Voronoi图、林木补植、生态公益林、杉木人工纯林、空间结构优化

所属期刊栏目：37

分类号：S791.27(森林树种)

资助基金：“十二五”国家科技计划农村领域项目;湖南省自然科学基金

在线出版日期：2017-03-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1-8