郁闭度及其测定方法

郁闭度及其测定方法

郁闭度及其测定方法2010-05-21 16：24郁闭度及其测定方法郁闭度是森林资源调查中的一个重要调查因子, 也是一个反映森林结构和森林环境的重要因子。在森林经营管理中, 郁闭度作为小班区划、确定抚育采伐强度的重要指标, 并成为通过遥感图像进行森林蓄积量估测不可或缺的因子。郁闭度也是判定森林的重要因子, 我国《森林资源规划设计调查主要技术规定》中规定有林地的技术标准为郁闭度0.2 以上( 包括0. 2),FAO 对森林的定义也要求郁闭度大于10%,森林的判定需要更为准确的郁闭度测定。然而, 长期以来, 郁闭度的基本内涵与调查方法却没有受到足够的重视, 存在着概念模糊、测定方法粗放等问题, 不能满足林业生产与生态建设的需要。

郁闭度是描述森林生态系统的状态与环境指标的最重要的特征之一。近年来, 与郁闭度及其测定方法研究与应用相关的森林经营管理与生态研究不断深入, 郁闭度也受到更多的关注与重视。郁闭度在水土流失、水源涵养、林分质量评价、森林景观建设等方面得到广泛的应用, 并应用于林中光照研究、幼苗形态与解剖的影响、与溪流温度相关的森林经营管理、反映垂直和水平森林结构的林冠多样性指数、与野生动植物生境相关的森林经营管理如在斑点猫头鹰、鹟鸟栖息的森林管理等方面。同时,随着研究和应用的深入, 对于郁闭度概念的认识、调查方法与仪器等的研究也在不断地完善和发展。但是, 国内对郁闭度的基本内涵、测定方法与仪器等方面的研究报道甚少, 在一定程度上制约了林业生产与生态研究的发展。

郁闭度是反映林分结构和密度的重要指标。由于应用领域与目的不同, 与郁闭

度相近或相似的概念很多,但概念的内涵并不明确, 在某些情况下会造成混淆甚至错误。在林学与生态中, 从用途与调查方式上来看,与郁闭度相关的概念主要有盖度(coverage) 、透光孔隙度(canopy openness) 、林冠密度(canopy density) 、林冠开阔度(canopy openness)等。林冠的投影面积与林地面积之比称为郁闭度, 其可以反映树冠的闭锁程度和树木利用生活空间的程度。由于树冠重叠, 调查时要注意到林冠的投影面积并不总是等于林分中树冠的投影面积之和。传统上郁闭度用十分法表示, 由于其应用范围的扩大和对于准确性要求的增加,郁闭度表示时可保留两位小数, 也可以用百分数表示。

盖度, 是指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比,即投影盖度。投影盖度通常不扣除枝叶间的太阳斑点或空隙。盖度大小, 决定于植株的生物学特

性, 如植株形态、叶面积等。盖度可分为种盖度、层盖度与总盖度。林分郁闭度在应用中常常与灌草盖度相混淆, 主要是由于把郁闭度定义为林冠垂直投影与林地面积的比例, 与灌草盖度的定义相一致, 并形成了对于林冠称为郁闭度, 对于灌草称为盖度的说法。

透光孔隙度, 其定义来源于林带透光疏透度, 是把透光疏透度变换90°来考虑的, 用来表征林分内空隙在垂直方向上分布的特征量, 是林分垂直结构的重要指标, 定义为在林分内一定高度以上, 单位空间林分未被林分要素( 树干、枝、叶及林分内其他植物等) 所遮挡空间量的比率。林冠密度是另一个反映林分密度的指标。Teti 等定义为规定的天空范围内被植被遮蔽的天空比例, 与Bunnell 等使用的平均树冠完满度(mean crown completeness) 具有同等涵义。朱教君等则认为是林冠郁闭度的同义词。林冠开阔度, 指当从林地一点向上仰视, 未被树木枝体所遮挡的天空球面的比例, 经常用于生态学文献中, 林冠开阔度=1- 林冠郁闭度。林冠开阔度实际上是林分透光孔隙度的同义语。郁闭度本指林分中林冠的郁闭程度。由于在现实调查中, 常用林冠的投影面积与林地面积之比来确定, 便由此定义了郁闭度的概念。概念应当能够准确反映其本质属性, 并具有一定的内涵和外延。用林冠投影面积与林地面积之比来定义郁闭度,其实是用调查方法来定义的, 只是部分反映了森林的郁闭程度,掩盖了其固有的其他属性。概念是随着主、客观条件的变化、应用的不断深入, 以及调查方法的发展而发展的。Jennings 等把郁闭度定义为从林地一点向上仰视, 被树木枝体所遮挡的天空球面的比例, 为很多学者所接受, 并把郁闭度(canopy closure) 与林冠盖度(canopy cover) 区分开, 认为林分郁闭度受林分高度的影响, 而林冠盖度不受树高的影响。Fiala 等也根据观测视角的不同, 划分为林冠盖度(canopy cover) 与垂直林冠盖度(vertical canopy

cover)2 类, 但如果与生态上的盖度联系起来, 则更容易引起误解。综上所述,郁闭度及其相关的概念很多, 在使用中容易引起误解与歧义,需要明确郁闭度的概念与内涵。用林冠的投影面积定义的郁闭度, 在应用中已广泛接受, 同时这个概念也反映了林冠的郁闭程度, 把它称为林冠盖度并与郁闭度截然分开是不适合的,也难以得到普遍理解与应用。为便于理解与减少歧义, 建议将生产中广泛应用的郁闭度称为垂直郁闭度, 而从林地一点向上仰视所得到的郁闭度称为点郁闭度。垂直郁闭度与点郁闭度分别是林冠在地面上的垂直投影与过某点的中心投影所形成。垂直郁闭度与点郁闭度都是林分郁闭程度的反映, 同时也都是一种测定方法, 既继承了传统上对郁闭度的定义, 也便于在应用与测定上进行区分。生物多样性可用不同的多样性指数来反映, 盖度也可分为投影盖度与基盖

度, 郁闭度从不同的角度来定义与测定也是可行的。郁闭度的测定方法在林业与生态应用中, 发展和形成了很多的郁闭度调查方法与仪器。实践中由于概念上的混乱, 很多研究中没有区分垂直郁闭度与点郁闭度, 甚至有些只是应用调查结果而没有说明调查方法。国内郁闭度的调查大多是目测或用样点法测定,缺少相应的调查仪器, 其结果不仅数据的一致性差, 同时也缺乏必要的精确度与准确度。目前,国外已形成较为成熟的调查方法, 并有多种仪器可供选择与应用, 能满足一定的精度与准确度要求。目测法：目测法是测定林冠郁闭度的常用方法,是最为迅速简便的方法, 但受主观因素影响大, 误差也较大,同时也受地形、地貌、下层植被的影响。森林经营中经常使用这种方法,调查结果用于经营决策, 不需要较高准确性,也不具有可比性, 调查结果的重复性差,同一地点受不同天气的影响,测定值会存在很大差异。在进行目测调查前要进行训练, 目测精度满足要求时才可开展调查。目测由于受主观因素影响大, 通常要由有经验的人员进行。在国家林业局2003年颁布的《森林资源规划设计调查主要技术规定》中指出,有林地小班,可以通过目测确定各林层林冠对地面的覆盖程度, 但强调有经验的调查人员才能够应用目测法。目测法仅能满足郁闭度十分法表示的精度, 更为准确的调查则需要其他方法。

树冠投影法：树冠投影法是一种调查郁闭度较为准确的方法。调查时先将林木

定位, 然后从几个方位测量各株树的树冠边缘到树干的水平距离,按一定比例将树冠投影标绘在图纸上, 最后从图纸上计算树冠投影总面积与林地面积的比值

得到郁闭度。树冠投影法测定林分郁闭度常用于生态研究或需要较准确地测定

郁闭度时,但由于树冠的投影大小也是依靠人眼来判断,存在着主观性,且在有些林分中存在着树冠重叠使投影难以判断, 也不能考虑到树冠内的空隙影响。调查时需要多人同时工作,绘图与计算也很麻烦,费工费时, 不适合大范围的森林调查需要。

样线法：样线法既可用于调查林冠郁闭度, 也可用来调查灌草盖度。调查时按

下述公式计算：郁闭度=树冠冠幅总长/二对角线总长。

但这种方法考虑的是整个树冠, 而没有考虑到树冠内的空隙对郁闭度的影响。

在矩形样地中, 样线按对角线布设。而在圆形样地中,可以样地中心为起点, 从正北方向开始, 按方位角0°,120°,240°布设3条样线。样线法被认为是估计垂直郁闭度的最可靠的方法, 可与通过遥感影像进行的郁闭度估测进行直接比

较。

样点法：样点法是估算林分郁闭度方法简单、快速实用的方法, 在林分郁闭度

调查中广泛应用。一般情况下采用系统抽样方法,在样地内设置样点, 判断样点