木荷次生林闽楠导入初期生长影响因素研究

曾思齐，黄炎俊，肖化顺，张 敏，甘静静，彭其龙

（中南林业科技大学，湖南 长沙410004）

木荷次生林闽楠导入初期生长影响因素研究

曾思齐，黄炎俊，肖化顺，张 敏，甘静静，彭其龙

（中南林业科技大学，湖南 长沙410004）

通过在木荷次生林中导入闽楠后，研究其导入所在地的林窗面积及影响圈内所有影响木对其的压迫力与其地径初期生长情况的关系，发现在木荷次生林中导入闽楠，其初期生长受到所在林窗面积的影响较为显著，在林窗面积较小时，随着林窗面积的增大，导入楠木初期的生长越好，当林窗面积超过一个极值点后，则随着林窗面积的增加，导入楠木的初期生长开始下降，甚至出现死亡；当林窗面积相同时，其影响圈内的压迫力也会对其初期生长有一定的影响，当林窗面积较小时，导入苗木的生长随着其所受压迫力的增大而减小，且随着林窗面积的增大，其相关性逐渐降低，当林窗面积大于临界值时，导入苗木的生长受其所受压迫力的影响则不显著。

木荷次生林；地径初期生长；闽楠；导入；影响木；压迫力

闽楠Phoebe bournei (Hemsl.) Yang是我国Ⅱ级保护渐危种，也是我国的特产树种，其材质优良，驰名中外，楠木的生长速度较慢，经营周期较长，但是由于以往人类的过度砍伐利用，该树种的天然群落分布已经较为少见。在研究地较为常见的木荷次生林中导入珍贵树种楠木是否具有可行性，以及对其导入效果主要的影响因素有哪些，是否能为次生林的改造以及珍贵树种的培育提供一种新的经营模式具有现实意义。

通过在木荷次生林中导入闽楠后，研究导入的林窗面积、林窗内影响木的压迫力等因素对于导入苗木初期生长的影响，找到在木荷次生林中导入楠木的主要影响因子，为将来的经营生产提供参考。

1 研究区概况

研究林分位于湖南省炎陵县青石冈林场，113°47′19″E， 26°22′30″N， 海 拔 1 200 m， 毗 邻106国道。该地位于罗霄山脉中段，井冈山西麓，为南岭山地向相中丘陵过渡的边缘地带，属中山地貌。气候属于中亚热带季风湿润气候区，年平均气温17.3℃，大于10℃的积温为5 405℃；年平均降雨量1 496.7 mm，相对湿度86%，无霜期266 d。土壤类型为黄棕壤，pH值5.5[1]。

2 研究方法

2.1 楠木的导入实验

楠木虽然为喜阴树种，但是其生长过程中任需要一定量的阳光[2]，所以本次研究中，主要选择木荷次生林中的林窗内导入楠木。在研究地选择土壤条件较好的木荷次生林中选取面积、形状、结构（周边影响木的树种、位置、胸径、树高、距离、冠幅等因素）不同的林窗作为导入的选择地[3-6]。

2.2 研究数据的收集

2.2.1 影响木及影响圈的确定

本文在确定影响木时，主要考虑的是冠幅的影响。因为影响木与对象苗木间的距离通常都大于影响木冠幅与对象苗木间的距离，所以本研究选取冠幅距离对象苗木（以下称冠幅距）3 m以内的所有林木，作为对苗木导入效果有影响的影响木，由这些林木共同构成对于苗木导入效果有影响的影响圈。

2.2.2 数据调查

在导入苗木种植后，进行第一次调查，本次调查时间为2012年4月12日。主要收集导入苗木的初始情况，以及其影响圈的基本情况。本次调查的主要内容包括：①导入苗木的地径、苗高以及发叶数3个因子；②影响圈内各影响木的各项因子，包括其树种、方向、距离、胸径、树高、冠幅、冠幅最大处高度等因子。

在导入苗木后3个月进行调查。主要收集导入苗木在第一个调查间隔期的变化情况，即为春季的生长情况。本次调查的主要内容包括：①苗木的存活情况，即是否存活，是否有病虫害等；②导入苗木此时的地径、苗高以及发叶数3个因子；③导入苗木所在林窗结构单元是否发生了重大变化，如有重大变化则需调查其所在结构单元。

在导入苗木后6个月进行调查。主要收集导入苗木在第二个调查间隔期的变化情况，即为夏季的生长情况。本次调查的主要内容包括：①苗木的存活情况，即是否存活，是否有病虫害等；②导入苗木此时的地径、苗高以及发叶数3个因子；③导入苗木所在林窗结构单元是否发生了重大变化，如有重大变化则需调查其所在结构单元。

2.2.3 林窗面积的计算

以往，对于林窗面积的计算，最初采用椭圆法，但是其精度较差；之后则出现了等角多边形法，提高了精度；之后又有人提出了等角椭圆扇形法，进一步提高了林窗面积计算的精度[7]。

但是现实情况下，林窗形状往往变化多端，采用等角椭圆扇形法依旧不能很精确的反应林窗的面积。所以本研究对其计算方法进行了进一步的改进，即椭圆扇形法，其具体方法如下：

每株影响木与导入苗木的连线将整个林窗分割为影响木株数个的扇形区域；扇形的两条边上，导入苗木与林冠的两个距离中，较大的一边为椭圆的长边，较小的一边则落在椭圆的弧上，由此构成一个椭圆扇形面积；所有椭圆扇形面积的和则近似认为是该林窗的面积。

2.3 分析方法

2.3.1 压迫力的计算

在研究周边树木组成的结构单元各因子对导入苗木的影响时发现，影响木的冠幅与导入苗木的距离、影响木与导入苗木的距离与苗木地径的生长率基本呈负相关；影响木的胸径和树高则和导入苗木地径的生长率基本呈正相关。所以在本文中，提出一个新的技术指标来研究其和导入苗木地径生长的关系，将该指标命名为压迫指数（IO）[8]。单株影响木的压迫指数计算公式为：

式（1）中，D为影响木的胸径，h为影响木的树高，d’为影响木冠幅与导入苗木的距离，d为影响木中心与导入苗木的距离。

导入苗木受到的总压迫力（FTO）则为其影响木压迫指数之和，其计算公式为：

当FTO越大时，反映导入苗木受到周边影响木的压迫越大；反之亦然。

2.3.2 林窗面积、压迫力与导入苗木地径生长关系分析方法

运用DPS7.05分析软件，分别就导入苗木所在的林窗面积以及其所受到的压迫力，与其地径在研究期内的生长量及生长率分别拟合，寻找其之间的关系及最优关系方程。

3 结果与分析

3.1 林窗面积与导入苗木地径生长关系分析

林窗面积和地径的生长率及生长量具有一定的相关性，但是相关系数并不高，通过二项式拟合的方程，R2分别只达到了0.5789和0.5877。

在对其进行聚类分析时，发现其明显的聚集为4个集群，生长量聚类中心分别为（0.42，0.18）、（1.74，0.77）、（3.44，0.86）、（4.99，0.58），生长率聚类中心分别为（0.62，4.50%）、（2.11，31.33%）、（2.87，23.21%）、（3.27，14.61%），见图1。

图1 林窗面积与地径生长量、生长率的关系聚类Fig. 1 Clustering of gap size, diameter growth and growth rate

可以发现，导入苗木所在林窗的面积对其地径的生长有较为明显的影响。当林窗面积较小时，苗木地径的生长量和生长率都很小，生长较差；随着林窗面积的增大，其生长量和生长率都在上升；当林窗面积在区间[1.6，3.7 m2]时，导入苗木地径的生长量和生长率均达到较大值；当林窗面积继续增大时，其生长量和生长率有所降低，但是其下降的幅度较小。研究还发现，有2株位于林窗面积分别为8.15 m2和9.96 m2的苗木，地径的生长率分别只有10.84%和9.16%，说明林窗面积过大，导入楠木苗的生长反而不好。

3.2 压迫力与导入苗木地径生长关系分析

3.2.1 压迫力与地径生长量、生长率关系分析

从图2左发现，当研究主体为所有导入苗木时，导入苗木地径的生长率与其所受到压迫力并没有显著的线性关系，但是发现其整体为下降趋势。同时在研究压迫力与地径生长量关系时，也发现同样的特点，见图2右。

图2 压迫力与地径生长率、地径生长量的关系Fig. 2 Relations between pressure and diameter growth rate, diameter growth

3.2.2 不同林窗面积压迫力与苗木生长关系分析

联系到3.1中的研究所知，林窗面积在一定区域时，导入苗木地径的生长可能受到林窗结构单元的影响更为显著，故而进一步研究当林窗面积类似时，压迫力与苗木地径生长的关系。本文对林窗面积小于5.5 m2的58株样本所在的林窗面积聚类后得到5个类别，分别针对这5个类别研究分析压迫力与地径生长率和生长量之间的关系。

第一个类别林窗面积位于区间（0.0，0.8 m2]，该类中的样本数量共计16株。在该类中，地径生长率位于区间[1.13%，14.05%]，生长量则位于区间[0.04，0.44 mm]。生长率、生长量与压迫力之间都有较为显著的相关性，并发现二次多项式是相关性较高的模型，其R2分别达到了0.7389和0.7551。见图3。

第二个类别林窗面积位于区间（0.8，1.6 m2]，该类中的样本数量共计11株。在该类中，地径生长率位于区间[4.24%，33.06%]，生长量则位于区间[0.11，0.82 mm]。生长率、生长量与压迫力之间的相关性较上一类别有所降低，二次多项式也是相关性较高的模型，其R2分别达到了0.6238和0.5158。见图4。

图3 第一类林窗面积压迫力与地径生长率、地径生长量的关系Fig. 3 Relations between pressure of frst gap size and diameter growth rate, diameter growth

图4 第二类林窗面积压迫力与地径生长率、地径生长量的关系Fig. 4 Relations between pressure of second gap size and diameter growth rate, diameter growth

第三个类别林窗面积位于区间（1.6，2.7 m2]，该类中的样本数量共计13株。在该类中，地径生长率位于区间[20.25%，36.18%]，生长量则位于区间[0.75，1.46 mm]。生长率、生长量与压迫力之间的相关性继续下降，二次多项式是依旧是相关性较高的模型，其R2分别只达到了0.3312和0.4934。见图5。

图5 第三类林窗面积压迫力与地径生长率、地径生长量的关系Fig. 5 Relations between pressure of third gap size and diameter growth rate, diameter growth

第四个类别林窗面积位于区间（2.7，4.2 m2]，该类中的样本数量共计11株。在该类中，地径生长率位于区间[13.08%，31.45%]，生长量则位于区间[0.48，1.41 mm]。生长率、生长量与压迫力之间没有显著的相关性，以二次多项式为模型时，其R2分别只有0.0114和0.0012。

第五个类别林窗面积位于区间（4.2，5.5 m2]，该类中的样本数量共计7株。在该类中，地径生长率位于区间[9.47%，17.33%]，生长量则位于区间[0.36，0.55 mm]。生长率与压迫力之间有显著的相关性，二次多项式同样为最优模型，其R2达到了0.9098；但是生长量与压迫力之间，以二次多项式为模型时，虽然其R2只有0.1705，但是仍然呈现一个稳定趋于上升的趋势。见图6。

4 结论与讨论

因为楠木是喜阴树种，所以在林窗较大，遮蔽较差的环境下，生长并不是很好。但是当林窗面积过小，楠木能受到的光照强度过弱时，生长状况同样很差，甚至比在光照强度过强的情况下的更差。同时我们也发现，其地径生长量及生长率与林窗面积的线性相关性并不强，而是聚集为一个有较明显变化趋势的团簇，说明林窗面积一定时，导入苗木地径的生长依旧有好有差。可能是因为面积相等的林窗的结构不同，以及导入苗木在该结构单元中位置的不同所导致的。

图6 第五类林窗面积压迫力与地径生长率、地径生长量的关系Fig.6 Relations between pressure of ffth gap size and diameter growth rate, diameter growth

在第一类、第二类、第三类林窗面积时，地径的生长率及生长量均随着苗木所受到的压迫力增大而减少；随着林窗面积的增大，其下降的趋势逐步放缓；同时也发现其相关系数逐渐降低，也证明了其生长变化受到压迫力的影响逐步减小。在第四类林窗面积时，生长变化与压迫力之间的关系基本不收敛，说明在该区间样本生长变化基本不受压迫力变化的影响。在第五类林窗面积时，地径生长率却反常的出现了与压迫力之间较为显著的相关性，但是地径生长量与压迫力之间的相关性依旧不显著，出现这种情况可能是因为在该类中的样本数量较少而出现的特殊情况。

由此可见，在木荷次生林中导入闽楠，在其生长初期，林窗面积的大小对于其地径生长的影响较为明显。在林窗面积较小时，随着林窗面积的增大，导入楠木初期的生长越好；当林窗面积超过一个极值点后，则随着林窗面积的增加，导入楠木的初期生长开始下降，甚至出现死亡。当林窗面积较小时，导入苗木的地径生长量及生长率随着其所受压迫力的增大而减小，随着林窗面积的增大，其相关系数逐渐降低；当林窗面积较大时，导入苗木的地径生长量及生长率受其所受压迫力的影响不显著。

在木荷次生林中导入闽楠的林木生产中，可以选择面积在区间[1.6，3.7 m2]的林窗作为最佳的选择地；当林窗面积小于2.7 m2时，则选择林窗内所受压迫力较小的位置作为导入位置；当林窗面积大于2.7 m2时，则可以选择林窗内所受压迫力较大的位置作为导入位置。

[1] 申瀚文,鄢前飞,曾思齐,等. 木荷次生林种内和种间竞争研究[J]. 中南林业科技大学学报，2012,32(4):81-85.

[2] 杜 鹃，卢昌泰. 楠木人工林生长规律的研究[J].浙江林业科技, 2009,(5):9-12.

[3] 吕 勇,臧 颢,万献军,等.基于林层指数的青椆混交林林层结构研究[J]. 林业资源管理，2012,(3):81-84.

[4] 范剑明. 楠木栽培技术[J]. 广东林业科技，2007,(6):94-96.

[5] 陈淑容. 不同立地因子对楠木生长的影响[J]. 福建林学院学报，2010,30(2):157-160.

[6] 曾思齐,李东丽,宋武刚,等.檫木次生林空间结构的研究[J].中南林业科技大学学报，2012,32(3):1-6.

[7] 胡理乐,朱教君,谭 辉,等.一种测量林窗面积的改良方法：等角椭圆扇形法[J]. 生态学杂志，2007,26(3):455-460.

[8] 李建军,李际平,刘素青,等. 基于Hegyi改进模型的红树林空间结构竞争分析[J].中南林业科技大学学报,2010,30(12):23-27.

Effects of Schima superba secondary forest’s gap area and strong tree’s pressure on ground diameter of Phoebe bournei introduced at early growth

ZENG Si-qi, HUANG Yan-jun, XIAO Hua-shun, ZHANG Min, GAN Jing-jing, PENG Qi-long
(Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

By introducing Phoebe bournei into Schima superba secondary forest gap，the relationships among the introducted P.bournei and S. superba secondary forest gap area and the oppressive force that the strong tree in the gap added to the ground diameter at early growth of P. bournei were investigated. It was found that the initial growth of introducted P. bournei was signifcantly affected by the S. superba secondary forest gap area; if the forest gap area was smaller, the initial growth of introducted tree grew better and faster as the forest gap area increased, while when the gap size surpassed an extreme point, the initial growth of P. bournei decreased as the forest gap area arose, even death occurred; when with the same gap size, the pressure within the forest gap influence circle also had certain effects on S. superba initial growth; when the gap size was smaller, with the increase of the pressure introduced, P. bournei seedling growth decreased, and with the increase of the gap size, the correlation between them was gradually reduced; when the gap size was more than the critical value, the effect of the pressure on the introduced seedlings’ growth was not signifcant.

secondary forest of Schima superba; diameter at early growth; Phoebe bournei; tree species introducted; strong tree;oppressive force

S718.54+1；S756.4

A

1673-923X(2013)08-0001-05

2013-01-07

国家林业局林业公益性行业项目“南方集体林区次生林抚育间伐与高效利用技术研究”（201004032）

曾思齐（1957-），男，湖南新化人，教授，博士生导师，主要从事林学、林业生态工程方面的教学与研究；E-mail：zengsiqi@21cn.com

[本文编校：吴 彬]