基于手持激光雷达的人工侧柏纯林冠层空间互补性

摘要

【目的】探讨手持激光雷达在冠层空间互补性研究中的适用性，分析冠层空间互补性的影响因素及其对单木生长量的影响，为优化侧柏纯林的林分结构并提高生产力提供参考。【方法】基于地面实测数据验证手持激光雷达点云数据的精度，评估其在冠层空间互补性研究中的可行性；以邻域树木性状变异、邻体密度、土壤因子和地形因子为解释变量，运用线性相关分析和全子集回归模型探讨解释变量与冠层空间互补性之间的相关关系；采用结构方程模型解析冠层空间互补性在解释变量影响目标树生长量过程中的中介作用。【结果】（1）手持激光雷达提取的胸径、树高和冠幅与野外实测值呈显著正相关（P <0.001），表明其参数精度适用于冠层空间互补性研究。（2）树冠形状变异（P <0.001）、树冠大小变异（P <0.01）和树木高度变异（P <0.001）对冠层空间互补性具有显著的促进作用；株数密度（P <0.001）同样也具有显著正效应；坡向（P <0.05）与坡度（P <0.05）能显著影响冠层空间互补性；土壤全磷（P <0.05）、全钾（P <0.01）、有效磷（P <0.05）、有效钾（P <0.05）含量和土壤容重（P <0.05）均显著负向影响冠层空间互补性。全子集模型结果表明，邻域树木性状变异和土壤因子为冠层空间互补性变异的主要驱动因素，解释量分别占总解释量的40.75%和31.64%。（3）冠层空间互补性显著促进目标树胸径生长（P <0.01）。结构方程模型结果表明，邻域树木性状变异、邻体密度、土壤和地形因子均可通过冠层空间互补性间接影响目标树生长。【结论】冠层空间互补性在人工侧柏纯林中普遍存在，并受到生物和非生物因子的共同影响，这些因子通过冠层空间互补性间接促进了树木的生长。基于本研究结果，建议在种植侧柏时，应优先选择阴坡且土壤养分丰富的区域；对于已建成的人工侧柏纯林，可通过定期修剪侧柏、增加树木间垂直方向差异的方式促进胸径的生长。

关键词

冠层空间互补性 / 胸径生长量 / 手持激光雷达 / 纯林 / 侧柏

基金资助

国家自然科学基金项目（32171521）; 北京山区生态林经营管理支撑项目（2024-LYZ-01-007）