張遠(yuǎn)榮 胡明星

(云南融創(chuàng)林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，云南 昆明 650000)

隨著國家儲(chǔ)備林培育的開展，林木生長(zhǎng)變得尤為重要。在林木生產(chǎn)的過程中，林分中的林木競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系是直接制約林木生長(zhǎng)的一個(gè)重要因素[1]。在生態(tài)學(xué)研究中，優(yōu)勢(shì)樹種在林分中的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度極強(qiáng)，具有比較明顯的地位，優(yōu)勢(shì)樹種的變化表現(xiàn)為一個(gè)種群的變化，因而對(duì)一個(gè)種群變化的研究也就變得較為重要。種群的研究主要包括種群的分布格局、種群的年齡結(jié)構(gòu)及種群的增長(zhǎng)模型。種群空間分布格局分為均勻型空間分布、隨機(jī)型空間分布和集群型空間分布3種類型。

林分中的種群特性決定了種群在林分空間中的分布結(jié)構(gòu)。以單株林木作為一個(gè)具體的坐標(biāo)點(diǎn)向周邊輻射，從而研究林分的空間結(jié)構(gòu)特征，這方面的研究取得了較多的研究成果[2-5]。而對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的研究也有研究人員以相鄰的五株林木作為一個(gè)單元進(jìn)行研究，以中間的作為目標(biāo)樹，周邊四株作為競(jìng)爭(zhēng)木[6]。通過這樣的研究可以直觀地得出一株樹的基本空間研究要素：角尺度、混交度及大小比數(shù)[7-9]，從而可以推出林木在空間中的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

在林分空間競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的研究中，研究林木的通常有CI1指數(shù)至CI6指數(shù)。其中CI1針對(duì)胸徑的變化研究，CI2針對(duì)樹高的變化研究，CI3針對(duì)平均冠幅的變化研究，而CI4、CI5和CI6則是分別以CI1、CI2、CI3的平方形式強(qiáng)調(diào)競(jìng)爭(zhēng)木與對(duì)象木的不對(duì)稱性。各競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

以上公式(1)至(6)中：DBH為胸徑(或直徑)(cm)；H為樹高(m)；cpa為平均冠幅(m)；t為第t株對(duì)象木；j為第j株競(jìng)爭(zhēng)木；distj為林分樣地中的對(duì)象木與競(jìng)爭(zhēng)木之間的直線距離；n為第n株對(duì)象木的競(jìng)爭(zhēng)木株數(shù)。

1 空間結(jié)構(gòu)的研究方法

林木生長(zhǎng)直接受限于空間結(jié)構(gòu)的分布情況，要想有限的林地資源獲取最快的生長(zhǎng)速度，獲得最大的生物量，必然要減少林木間的競(jìng)爭(zhēng)，減少林分間的競(jìng)爭(zhēng)。之前比較注重群落的研究，較少關(guān)注同一林分之間不同胸徑上的差異化。

1.1 確定空間結(jié)構(gòu)單元

根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)的基本原理，空間單元確定為一目標(biāo)樹四競(jìng)爭(zhēng)木的法則作為單元開展研究。但即便是這樣，在實(shí)際操作中也比較難以量化地表示其中的相對(duì)位置關(guān)系，并且這最多也只能得到3個(gè)或4個(gè)方向上的空間關(guān)系，其他方位的空間信息是不完整的。判斷方向用指北針等輔助工具，在野外調(diào)查時(shí)，受地理位置的影響，本身就有困難，而當(dāng)超過4個(gè)方位時(shí)則會(huì)更困難一些；并且要嚴(yán)格地定位樣地中每一株林木的具體坐標(biāo)，減少相對(duì)誤差，這在很大程度上直接增加了測(cè)算的難度。

表1 結(jié)構(gòu)參數(shù)取值及含義

除此方法之外，還有一種比較常用的方法是以參照樹為圓心，以一定的距離作為競(jìng)爭(zhēng)半徑。但是由于立地質(zhì)量、環(huán)境、海拔等都會(huì)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)半徑發(fā)生較大的變化，不穩(wěn)定因素比較多，所以很多時(shí)候在采用此種方法時(shí)都要先進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)距離確定，從而也導(dǎo)致調(diào)查任務(wù)的工作量加大。

1.2 林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算

本研究則將調(diào)查中心區(qū)域中每一株林木分別作為對(duì)象木，以其為中心，周圍臨近的四株林木為競(jìng)爭(zhēng)木開展計(jì)算。中心調(diào)查樣地設(shè)置為30m×50m，競(jìng)爭(zhēng)木的范圍在30m×50m的基礎(chǔ)上，分別在四周拓寬10m，形成50m×70m的環(huán)形樣方。最終得到的數(shù)據(jù)利用Arcgis的泰森多邊形等技術(shù)手段得出空間結(jié)構(gòu)參數(shù)。從而計(jì)算并確定各個(gè)林分中的角尺度、混交度和大小比數(shù)等空間競(jìng)爭(zhēng)數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 樣地的選取

研究選取6種典型林分建立16塊樣地，分別是：熱帶季雨林群落、熱帶雨林群落、山地雨林群落、熱性竹林群落、季風(fēng)常綠闊葉林群落和落葉闊葉林群落。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)地因子測(cè)定

(1)區(qū)劃方格：以10m作為一個(gè)標(biāo)尺，分出內(nèi)部核心15塊方格，外部競(jìng)爭(zhēng)20塊方格，逐地塊逐株調(diào)查。

(2)每木檢尺。

2.3 競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度計(jì)算

CI1競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的計(jì)算公式：

式中：DBH為林木胸徑(cm)；t為第t株對(duì)象木；j為第j株競(jìng)爭(zhēng)木；distj為林分樣地中的對(duì)象木與競(jìng)爭(zhēng)木之間的直線距離；n為第n棵株對(duì)象木的競(jìng)爭(zhēng)木株數(shù)。

3 研究結(jié)果

林分中林木的生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)受限于很多因素，宏觀上說，有氣候、海拔、季節(jié)等等；微觀上說，有樹種類別、植株胸徑、樹高、林木所處的生長(zhǎng)階段、個(gè)體生產(chǎn)力的多少、相鄰的植物(年齡、大小、生態(tài)位、生產(chǎn)力等)對(duì)其的影響，等等。從圖1中可以看出，在林木的生長(zhǎng)過程中，競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)隨著對(duì)象木的徑階變化而發(fā)生變化，并呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性。一般而言，林分中的徑階為4cm的對(duì)象木所受的競(jìng)爭(zhēng)最大。整體而言，競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)隨著徑級(jí)的增大而逐漸減小。結(jié)果如圖1所示，圖中小圓圈表示在同一樣地中不同的樹木其競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度的大小。

注：(a)(b)(o)表示的是熱帶雨林對(duì)象木各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度；(c)(m)(n)表示的是熱帶季雨林對(duì)象木各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度；(e)(f)(j)表示的是季風(fēng)常綠闊葉林對(duì)象木各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度；(d)表示的是熱性竹林對(duì)象木各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度；(g)(k)表示的是落葉闊葉林對(duì)象木各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度；(h)(l)表示的是山地雨林對(duì)象木各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度。

由圖1 (a)(b)(o)可以看出：在熱帶雨林中，當(dāng)林木胸徑小于20cm時(shí)，隨著徑階的增大競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度急劇下降，其原因主要是由于受到上層林冠對(duì)光照的阻擋以及四周樹木的擠壓，中小徑階的林木對(duì)于空間和資源的爭(zhēng)奪競(jìng)爭(zhēng)十分激烈；而當(dāng)對(duì)象木的胸徑超過20cm時(shí)，競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度趨勢(shì)變得平緩，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度波動(dòng)較小，且隨著胸徑的變大，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度趨于平穩(wěn)不變。說明當(dāng)喬木生長(zhǎng)到一定徑階，即相比周圍競(jìng)爭(zhēng)木有著較大胸徑時(shí)，其樹冠基本上已經(jīng)定型，周圍的競(jìng)爭(zhēng)木對(duì)其影響較小，此時(shí)對(duì)象木受到的遮擋作用較弱，競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度較小，故而大徑階喬木在各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度中呈現(xiàn)平緩、波幅變化小的勢(shì)態(tài)。

由圖1(c)(m)(n)可以看出：在熱帶季雨林中，當(dāng)林木胸徑不足16cm時(shí)，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度急劇下降，而當(dāng)對(duì)象木的胸徑超過16cm時(shí)，下降趨勢(shì)變得平緩，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度波動(dòng)較小，且隨著胸徑的變大，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度趨于平穩(wěn)不變。

由圖1(e)(f)(j)可以看出：在季風(fēng)常綠闊葉林中，林木各個(gè)胸徑所對(duì)應(yīng)的下降趨勢(shì)整體而言都較為平緩，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度波動(dòng)較小，且隨著胸徑的變大，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度趨于平穩(wěn)不變；但是胸徑從小到大的過程中，多會(huì)出現(xiàn)有零散的喬木的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度高于整體水平，其原因主要是季風(fēng)常綠闊葉林中樹木更新相對(duì)于其他林分較好，各個(gè)徑階的林木處于一種較為穩(wěn)定的更新，從而各個(gè)徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度不會(huì)出現(xiàn)急劇下降的現(xiàn)象。

由圖1(d)可以看出：在熱性竹林中，林木各個(gè)胸徑所對(duì)應(yīng)的下降趨勢(shì)整體而言都較為平緩，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度波動(dòng)較小，且隨著胸徑的變大，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度趨于平穩(wěn)不變；但是胸徑從小到大的過程中，多會(huì)出現(xiàn)有零散的喬木的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度高于整體水平，其原因主要是熱性竹林中樹木更新相對(duì)于其他林分較好，各個(gè)徑階的林木處于一種較為穩(wěn)定的更新，從而各個(gè)徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度不會(huì)出現(xiàn)急劇下降的現(xiàn)象。

由圖1(g)(k)可以看出：在落葉闊葉林中，當(dāng)林木胸徑不足20cm時(shí)，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度急劇下降，而當(dāng)對(duì)象木的胸徑超過20cm時(shí)，下降趨勢(shì)變得平緩，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度波動(dòng)較小，且隨著胸徑的變大，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度趨于平穩(wěn)不變。

由圖1(h)(l)可以看出：在山地雨林中，林木各個(gè)胸徑所對(duì)應(yīng)的下降趨勢(shì)整體而言都較為平緩，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度波動(dòng)較小，且隨著胸徑的變大，各徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度趨于平穩(wěn)不變；但是胸徑從小到大的過程中，多會(huì)出現(xiàn)有零散的喬木的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度高于整體水平，其原因主要是山地雨林中樹木更新相對(duì)于其他林分較好，各個(gè)徑階的林木處于一種較為穩(wěn)定的更新，從而各個(gè)徑階的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度不會(huì)出現(xiàn)急劇下降的現(xiàn)象。

次生林主要林分中的優(yōu)勢(shì)樹種競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)不一，這主要是由于各個(gè)林分的海拔、地理位置以及各個(gè)林分的樹種組成、年齡結(jié)構(gòu)、林分密度的不同等因素而導(dǎo)致。