Autocorrelation Analysis of Quantitative Index of Stand Spatial Structure Based on Moran's I

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2022.01.002

Abstract

Abstract:

In order to study the autocorrelation of spatial structure indexes between object trees and adjacent trees in stand spatial unit,the spatial logical relationship between object trees and adjacent trees was analyzed.Twenty five 20m×20m sample plots were set up in Daweishan Nature Reserve,Wuyunjie Nature Reserve and Lutou Forest Farm,the forest spatial unit based on Voronoi diagram was constructed,the adjacent trees of each object forest were determined,and the mixing degree,open ratio,DBH size ratio and competition index were selected as the quantitative indexes of forest spatial structure,and the values of each index were calculated. Finally,combined with the basic principle of global Moran's I index,the autocorrelation analysis scheme of stand spatial structure unit index was constructed to analyze the stand in the study sample plot.The results showed that the stand in the study area was a medium mixed forest,and the trees in this area were in a medium crowded state. There were great differences in DBH distribution between the object trees in the study area and the adjacent trees in its spatial unit,and the competition between trees was relatively obvious.From the perspective of spatial relationship,the mixing degree and open ratio of trees in the study area were positively correlated with their adjacent trees in space,and logically showed aggregation;The DBH size ratio and competition index of trees were negatively correlated with their adjacent trees in space,which was logically discrete. In addition,the spatial relationship between the trees in the survey area and their adjacent trees was mainly competition. The mixing degree and competition index of the trees in the stand may be the main spatial indicators leading to the heterogeneity between them and the surrounding adjacent trees.

Key words: stand spatial structure, stand spatial relationship, Moran's I index, spatial structure quantification, autocorrelation

CLC Number:

S750

QING Dongsheng, PENG Jinxiang, LI Jianjun, DENG Qiaoling, LIU Shuai. Autocorrelation Analysis of Quantitative Index of Stand Spatial Structure Based on Moran's I[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2022, (1): 8-17.

Figures/Tables 11

Tab.1

Tab.2

Fig.1

Tab.3

Evaluation criteria for the homogeneity of forest stand spatial structure

Moran's I的值	意义
大于0( $I$ >0)	表示调研样地林分中对象林木与其相邻木的属性值在空间上呈正相关,在逻辑上表现为聚集分布,且 $I$ 的值越接近1、 $Z$ 的值越大及P的值越小,表明对象林木的值与其相邻的单元值的相似程度越高。
小于0( $I$ <0)	表示调研样地林分中对象林木与其相邻木的属性值在空间上呈负相关,在逻辑上表现为离散分布,且 $I$ 的值越接近-1、 $Z$ 的值越大及P的值越小,表明对象单元值与其相邻的单元值的相似程度越低。
等于0( $I$ =0)	表示调研样地林分中对象林木与其相邻木在其空间结构对应的属性上呈随机分布。

Tab.3

Tab.4

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Fig.5

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Fig.6

References 32

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样地区域	主要树种
大围山(D1-D5)	马尾松(Pinus massoniana Lamb)、青冈栎(Cyclobalanopsis glauca(Thunb.)Oerst.)、香樟(Cinnamomum camphora(Linn)Presl)、杉木(Cunninghamia lanceolata,Taxodiaceae)、及黄山松(Pinus taiwanensis Hayata)等
龙虎山(L1-L5)	苦槠(Castanopsis sclerophylla)、构树(Broussonetia papyrifera, Moraceae)、杉木(Cunninghamia lanceolata,Taxodiaceae)、香樟(Cinnamomum camphora(Linn)Presl)、马尾松(Pinus massoniana Lamb)等
芦头林场(LT1-LT5)	杉木(Cunninghamia lanceolata,Taxodiaceae)、马尾松(Pinus massoniana Lamb)、甜槠(Castanopsis eyrei(Champ.Ex Benth.)Tutch)及青冈栎(Cyclobalanopsis glauca(Thunberg)Oersted)等
青石岗林场(Q1-Q5)	木荷(Schima superba Gardn.et Champ,Theaceae Mirb.)、杉木(Cunninghamia lanceolata,Taxodiaceae)及马尾松(Pinus massoniana Lamb)等
乌云界(W1-W5)	甜槠(Castanopsis eyrei(Champ.ex Benth.))、杉木(Cunninghamia lanceolata,Taxodiaceae)、青冈栎(Cyclobalanopsis glauca(Thunb.)Oerst.)及香樟(Cinnamomum camphora(Linn)Presl)等

样地区域	样地编号	样地名称	样地株数/株	平均胸径/m	平均树高/m
大围山	1	D1	50	0.36	14.06
	2	D2	47	0.41	13.98
	3	D3	39	0.35	12.94
	4	D4	44	0.36	13.75
	5	D5	57	0.33	13.02
龙虎山	6	L1	65	0.24	10.83
	7	L2	63	0.28	11.04
	8	L3	56	0.37	13.64
	9	L4	59	0.32	12.28
	10	L5	49	0.29	10.83
芦头林场	11	LT1	50	0.21	12.14
	12	LT2	51	0.23	14.22
	13	LT3	40	0.21	10.09
	14	LT4	45	0.30	11.02
	15	LT5	58	0.33	12.16
青石岗	16	Q1	50	0.33	13.16
	17	Q2	49	0.41	14.32
	18	Q3	38	0.36	12.17
	19	Q4	44	0.33	13.28
	20	Q5	57	0.34	13.19
乌云界	21	W1	50	0.22	11.24
	22	W2	54	0.30	12.17
	23	W3	40	0.42	14.27
	24	W4	51	0.23	12.34
	25	W5	57	0.27	10.04

样地区域	样地编号		样地名称		混交度				开阔比数				大小比数				竞争指数				综合评价指标
样地区域	样地编号		样地名称		均值		方差		均值		方差		均值		方差		均值		方差		均值		方差
大围山	1	D1		0.68		0.07		0.46		0.12		1.50		0.63		0.34		0.05		0.60		0.07
	2	D2		0.75		0.05		0.47		0.12		3.09		21.70		0.47		0.06		0.39		0.06
	3	D3		0.72		0.06		0.45		0.11		1.93		1.84		0.56		0.10		0.53		0.04
	4	D4		0.62		0.06		0.47		0.11		1.85		1.63		0.28		0.03		0.75		0.05
	5	D5		0.69		0.04		0.46		0.13		1.70		1.00		0.34		0.06		0.57		0.02
龙虎山	6	L1		0.41		0.07		0.49		0.12		1.38		0.20		0.77		0.05		0.54		0.07
	7	L2		0.52		0.06		0.49		0.12		1.39		0.34		0.66		0.08		0.56		0.06
	8	L3		0.63		0.10		0.49		0.12		1.81		2.49		0.19		0.03		0.73		0.08
	9	L4		0.73		0.05		0.49		0.11		1.92		2.52		0.44		0.06		0.48		0.03
	10	L5		0.79		0.03		0.50		0.12		1.94		1.13		0.64		0.03		0.51		0.04
芦头林场	11	LT1		0.73		0.11		0.51		0.12		1.72		1.06		0.40		0.04		0.60		0.10
	12	LT2		0.58		0.09		0.49		0.11		2.27		6.03		0.35		0.07		0.49		0.06
	13	LT3		0.81		0.03		0.47		0.12		1.99		1.99		0.51		0.09		0.61		0.02
	14	LT4		0.71		0.07		0.50		0.13		2.03		1.67		0.21		0.03		0.67		0.05
	15	LT5		0.58		0.07		0.46		0.12		1.75		1.27		0.31		0.05		0.74		0.06
青石岗	16	Q1		0.40		0.12		0.47		0.12		1.71		1.38		0.39		0.08		0.56		0.14
	17	Q2		0.45		0.10		0.47		0.11		2.13		2.57		0.43		0.06		0.60		0.12
	18	Q3		0.65		0.10		0.45		0.11		1.91		1.48		0.46		0.08		0.61		0.11
	19	Q4		0.70		0.08		0.50		0.12		2.05		2.33		0.26		0.04		0.54		0.08
	20	Q5		0.72		0.06		0.46		0.12		1.70		1.12		0.37		0.06		0.68		0.04
乌云界	21	W1		0.66		0.06		0.51		0.12		1.50		0.60		0.47		0.08		0.85		0.07
	22	W2		0.67		0.06		0.50		0.11		2.40		5.11		0.29		0.03		0.53		0.04
	23	W3		0.58		0.09		0.46		0.11		2.33		3.24		0.55		0.09		0.53		0.08
	24	W4		0.63		0.08		0.45		0.10		1.94		1.58		0.36		0.06		0.54		0.09
	25	W5		0.64		0.10		0.45		0.12		1.66		0.72		0.34		0.06		0.77		0.11

样地编号	样地区域	样地名称	综合指数
样地编号	样地区域	样地名称	I-value	p-value	z-value
1	大围山	D1	-0.08	0.02	-2.74
2		D2	-0.24	0.00	-2.29
3		D3	-0.20	0.02	-1.82
4		D4	-0.25	0.00	-2.59
5		D5	-0.14	0.05	-1.51
6	龙虎山	L1	-0.09	0.08	-0.94
7		L2	-0.21	0.00	-2.34
8		L3	-0.19	0.01	-2.05
9		L4	-0.15	0.03	-1.78
10		L5	-0.26	0.00	-2.76
11	芦头林场	LT1	-0.07	0.05	-1.50
12		LT2	-0.08	0.05	-0.69
13		LT3	-0.33	0.00	-3.11
14		LT4	-0.23	0.00	-2.30
15		LT5	-0.11	0.05	-1.02
16	青石岗	Q1	-0.10	0.18	-0.91
17		Q2	-0.16	0.05	-1.57
18		Q3	-0.23	0.00	-2.29
19		Q4	-0.09	0.03	-0.76
20		Q5	-0.07	0.06	-0.66
21	乌云界	W1	-0.15	0.05	-1.50
22		W2	-0.15	0.04	-1.55
23		W3	-0.20	0.02	-1.79
24		W4	-0.11	0.17	-0.99
25		W5	-0.03	0.16	-0.15