北京森林生态系统三维指数研究#张振明，刘佳凯，张容*（北京林业大学自然保护区学院，北京，100083）510152025303540摘要：预测森林发展状况一直以来是基层森林工作者和森林决策者急需解决的核心问题。本研究通过影响森林生态系统结构和功能的可测、易得的因子，建立了森林生态系统三维结构指数。研究表明，在所研究的三十块公顷级样地中，9号样地辽东栎林森林生态系统结构较为稳定，27号样地刺槐林森林生态系统结构相对不稳定。所得指数与生产实践结合紧密，能快速指导和监测森林生态系统结构的变化以及预测未来森林发展趋势，并为制定北京山区森林生态系统快速评价指标体系的选择提供理论依据。关键词：北京；森林生态系统；信息指数中图分类号：S71Thethree-dimensionalinformationindexofforestecosystemsinBeijingZHANGZhenming,LIUJiakai,ZHANGRong(NatureConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing,100083)Abstract:Inthispaper,forecastingforestdevelopmenthasbeenanimportantaspectforforestryworkersanddecisionmaking.Thisdissertationreportsamodelforecosystemstructureandfunctiondevelopedusingeasilymeasurableandavailablevariablesknowntoaffectforeststructureandfunction.Withrespectto3Dindexofforeststructure,thereweretwoexpressionssetupbythispaper,itwasobservedthatstructureinNO.9sampleplothadthemoststeadystateofallthesampleplotswhileNO.27wasthemostunsteadyone.Theresultingindexcanbedirectlyusedtosupportbestforestrymanagementpracticesandtoprovideguidanceinmonitoringsystemdesignforproperlyrecordingecosystemstructuralinresponsetoanthropogenicandnaturalperturbations.Keywords:Beijing;ForestEcosystems;InformationIndex0引言森林生态系统结构指数的分析一般是从数量上或者零维描述来分析森林生态系统结构到一维数据的统计分析（例如物种变化系数，植物高度分布图）再到二维点格局的调查。然而森林生态系统结构一直以来都是一个具有水平和垂直现象的事实。很少有人把一维结构变量拿来分析森林生态系统结构，这些变量包括树干密度、断面积、冠幅、林层数量等[1-5]。这些传统的描述方法没有把物种组合的垂直性和水平性结合起来，而且在很大程度上忽略了森林生态系统结构的空间特征。最近，研究者们已经开始通过对相邻树木的树干分布的分析，利用RipleyK函数或者使用地理数据分析工具来研究二维水平点格局[6-8]。树的位置横向模式被纳入对森林生态系统结构的描述，这些模式通常分为常规的、随机的、集群的。观察空间格局已经被用于树木的死亡率，种间竞争作用，更新作用等过程，这种模式被认为是可靠的，然而这种方法的缺点在于只考虑了树的位置，而没有考虑到树的大小在空间上的变化[8]，因此也就忽略了森林的垂直结构（z）。尽管Ripley的K函数能被用来计算树木的某一个部分进而间接的来计算树木的某一特征（如外形，树木的大小等[6]，但是这种方法没有把三维结构合成为一个指数，因此也就不能比较不同的林分。semivariogram既能用来计算出不规则林分（x，z）的径阶分级，也能突出基于树木大小的空间分级，但是semivariogram通常是很难解释的，它可能让人联想到该模式操作的标准而非森林的复杂结构所提供的信息。本研究选择了北京市7个山区县的11个林场，植被类型包含了北京市山区典型森林植基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20100014120011）；自然科学基金（41001024）作者简介：张振明（1979-），男，副教授，主要研究方向：湿地生态水文.zhenmingzhang@bjfu.edu.cn-1-被。通过样地调查，利用森林生态系统中树木生长与分布状况计算出了北京山区森林生态系统三维信息指数，从而能较好的衡量森林生态系统的结构稳定性。1研究区域概况45505560657075北京市位于华北平原的西北部，地理坐标为北纬39°28′-41°05′，东经115°25′-117°30′，南北长约176公里，东西宽约160公里。山区面积1.04万平方公里，占全市国土总面积1.68万平方公里的62%。西部属太行山脉，北部和东部属燕山山脉，自西、北、东三面环抱北京...