第45卷第9期2009年9月林业科学SCIE NTI ASI LVAESI NIC AEV ol 145,N o 19Sep.,2009六盘山华北落叶松人工纯林枯落物储量的空间变异分析3莫　菲1　王彦辉1　熊　伟1　于澎涛1　潘　伟2　王　晶3　徐丽宏1(11中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所　国家林业局森林生态环境重点实验室　北京100091;21西南大学资源与环境学院　重庆400716;31东北林业大学林学院　哈尔滨150040)摘　要:　在六盘山南侧设置2个20m ×20m 的华北落叶松人工林样地,研究枯落物储量的空间分布。

结果表明:枯落物储量空间差异明显,2个样地的枯落物储量平均值为1180和1168kg ・m -2,最大值为2196和2171kg ・m -2,最小值为0135和0134kg ・m -2,最大和最小值的比值变化在8～9之间;在不考虑测点空间位置及取样间距的情况下,2个样地枯落物储量的变异系数为0141和0156;枯落物储量的空间分布受空间结构性和随机性的多种因素影响,其中林地微地形能解释枯落物储量空间变异的56%,局部洼地利于更多枯落物堆积;2个样地枯落物储量的空间分布函数曲线的理论模型均符合球状模型,且空间自相关程度较大;当以95%的置信区间准确估计华北落叶松林样地的枯落物储量时,最小取样数量为9个1m ×1m 的样方。

关键词:　华北落叶松;枯落物储量;空间变异;地统计学方法;六盘山中图分类号:S727121 文献标识码:A 文章编号:1001-7488(2009)09-0001-05收稿日期:2008-04-17。

基金项目:国家自然科学基金项目(40730631,40671038,30671677);科技部“十一五”科技支撑计划项目课题(2006BAD03A1803);科技部科研院所社会公益研究专项(2004DI B3J102)。

3熊伟为通讯作者。

Spatial V ariation of Litter Mass for Pure Plantation of Larixprincipis 2rupprechtii in the Liupan MountainsM o Fei 1　W ang Y anhui 1　X iong W ei 1　Y u Pengtao 1　Pan W ei 2　W ang Jing 3　Xu Lihong 1(11K ey Laboratory o f Forest E cology and Environment o f State Forestry Administration Institute o f Forest E cology ,Environmentand Protection ,C AF Beijing 100091;21College o f Resources and Environment ,Southwest Univer sity Chongqing 400716;31College o f Forestry ,Northeast Forestry Univer sity Harbin 150040)Abstract :　The spatial distribution of litter mass on forest floor was in detail investigated in tw o 20m ×20m sam ple plots of a pure plantation of Larix principis 2rupprechtii in the southern side of Liupan M ountains of the N orthwest China 1It was shown that there was an obvious spatial variation of litter mass 1The mean litter mass for the tw o plots was 1180and 1168kg ・m -2,the maximum values were 2196and 2171kg ・m -2,and the m inimum values were 0135and 0134kg ・m -2,respectively.The ratio of maximum to m inimum values varied in a range of 8～9.W ithout considering the spatial location and distance of sam pling points ,the variation coefficient of litter mass was 0141and 0156for the tw o plots.This uneven spatial distribution of the litter mass was in fluenced by many factors ,such as the spatial structural factors and random factors.The m icro 2land form was able to interpret 56%of this spatial variation ,which meant that a low 2lying land form was m ore fav orable for litter accumulation.The rest spatial variation of litter mass had to be interpreted by other factors.A geo 2statistic analysis showed that the sem ivariograms of litter mass in the tw o plots were best described by a spherical m odel ,w ith a m oderate spatial self 2correlation.F or a m ore accurate estimation of litter mass on forest floor of L .principis 2rupprechtii plantation ,a m inimum sam pling am ount of 9sam ple plots of 1m ×1m is required w ith a con fidence interval of 95%.K ey w ords :　Larix principis 2rupprechtii ;litter mass ;spatial variation ;geostatistics method ;Liupan M ountains 枯落物是森林生态系统的重要组分,在营养循环、水土保持、水源涵养、固定碳素等多方面都发挥着重要生态功能。

准确估算枯落物储量是定量评价森林功能和科学经营森林生态系统的基础。

国内外许多学者做了大量枯落物储量研究(Bray et al .,1964;程伯容等,1992;林鹏等,1990;温远光等,1989;刘文耀等,1990;官丽莉等,2004)。

常用的枯落物储量测定方法是在森林样地内的典型地点设置一定面积的枯落物样方,取样后烘干称质量(林业部科技司,1994),这样的取样法没有充分考虑枯落物储量的空间分布,忽略了样方面积和数量的合理性,可能会导致估计误差。

本研究以宁夏六盘山的华北落叶松(Larix principis2rupprechtii)人工林为例,实测2个样地内的枯落物储量空间分布,应用地统计方法研究估算枯落物储量的合理取样面积和数量,以期完善准确测定林地枯落物储量的方法。

1　研究区概况研究区位于宁夏回族自治区六盘山国营林业局西峡林场的香水河小流域(106°09′—106°30′E, 35°15′—35°41′N,海拔2040～2942m,温带半湿润气候,年均气温519℃,7月份平均气温1614℃,1月份平均气温-715℃,年降水量平均600～820mm,年潜在蒸发量1214～1426mm。

香水河小流域面积43174km2,流域内植被茂密,森林覆盖率达7219%,华北落叶松人工纯林占小流域面积的23162%。

2　研究方法211　样地设置设置2个20m×20m的华北落叶松人工林样地,林下灌木层缺乏,草本层植物主要有东方草莓(Fragaria orientalia)、苔草(Car ex gmelinii)和铁杆蒿(Artemisa vestita)等,覆盖度一般为30%。

样地特征见表1。

表1　样地特征T ab.1　Survey of sample plot编号N o1面积AreaΠm2坡向S lopeaspect坡度S lopeΠ(°)林龄AgeΠa密度DensityΠ(tree・hm-2)平均树高M ean treeheightΠm平均胸径M ean DBHΠcm平均冠幅M ean canopydiameterΠm郁闭度Canopydensity1400东南S outheast32221725131711173160185 2400东南S outheast40221675131411133180180212　数据采集在2006年8月,把2个样地分别划分为64个215m×215m的网格,实地测量各网格内未分解层和半分解层枯落物厚度(张洪江等,2003)。

然后在每个网格内布设1个1m×1m的小样方,将其中的枯落物分层全部取出,并保持原状装箱,带回室内测定枯落物储量。

考虑到林地的局部小地形可能影响枯落物储量的空间分布,在每个215m×215m的小样方内各取8个测点,得到每个215m×215m小样方微地形的相对深度。

213　数据分析由于原始数据的非正态分布会使半方差图产生畸变,严重时会掩盖其固有的结构(王政权,1999)。

因此,进行枯落物储量半方差分析之前首先对实测数据进行正态性检验,如果不符合正态分布,则进行数据转换。

对2个样地内枯落物储量空间结构的半方差分析基于以下2个基本假设(Li et al.,1995;Webster, 1985):1)均值稳定,枯落物储量的数学期望值存在且为常数,与样方在样地内空间位置无关,但与取样数目有关;2)当取样数目确定后,枯落物储量的方差存在且为有限值,其值仅与测点间距有关。