基于抗风性的湛江湖光岩风景区天然林群落空间结构分析

黄剑坚，韩维栋，李际平，刘素青，刘沛奇，罗 杰

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.广东海洋大学，广东 湛江524088）

基于抗风性的湛江湖光岩风景区天然林群落空间结构分析

黄剑坚1,2，韩维栋2，李际平1，刘素青2，刘沛奇2，罗 杰2

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2.广东海洋大学，广东 湛江524088）

开展基于群落空间结构抗风性研究，对于雷州半岛沿海防护林的构建具有重要的意义。以湛江湖光岩风景区天然林为研究对象，应用传统林分结构因子，结合混交度、角尺度、大小比数3个林分结构空间参数，开展抗风性天然林空间结构调查。结果表明：湖光岩风景区天然林内植物种类丰富度高，样方共30种乔木树种，林分水平结构分布均衡，空间分配合理，垂直结构层次明显，以9 m、15 m为界点可分为三林层；林分平均混交度为0.605，属中强度混交林，树种隔离程度较高，结构稳定；林分平均角度尺为0.582，为弱度团状分布；平均大小比数为0.491，属大小分化均衡。因此，湛江湖光岩风景区天然林的空间结构林分处于抗风性稳定演替状态。

天然林；群落空间结构；湖光岩风景区；混交度；角尺度；大小比数；抗风性

广东雷州半岛地处中国热带季风气候区，是台风影响最严重的地区之一，平均每10年有6次以上12级台风袭过，是我国台风登陆最集中区域之一。台风的袭击成为雷州半岛各种自然灾害之首。无论从防灾减灾还是从改善当地的生态环境来看，加强雷州半岛沿海人工或者天然防护林的抗风性经营尤为重要。国内林木抗风性研究众多，从不同株行距、林分密度、造林密度、行间走向、林带结构、高径比等方面进行了树种的抗风性研究[1-6]，而树高、胸径和木材密度与风害率最为密切[6]，其次是和抗风性状相关的林木类型、冠幅、冠形、干形通直度、气干密度、叶层状况、根系状况等[7-9]。从空间结构研究抗风性方面，林分空间结构的变化导致抗风功能转变或者提高等问题已经得到初步解决[10]。目前，雷州半岛天然林空间结构处于抗风性的何种状态，成为了空间结构抗风性研究必须要解决的首要基础问题。因此，基于群落空间结构开展抗风性研究，恢复和增强森林生态系统的功能，发挥减灾防灾效益，对于雷州半岛沿海防护林的构建与改造具有重要的意义。因此，笔者应用传统林分结构因子，配合混交度、角度尺和大小比数等3个林分空间结构参数，以湛江湖光岩风景区的天然林为代表，开展空间结构调查，旨在了解其空间结构风性状态的特征。

1 研究地概况

湛江湖光岩风景区天然林位于广东省湛江市西南部（东经 109°31′～ 110°55′，北纬 20°30′～21°35′），地势北高南低，海拔在50～250 m之间。属亚热带气候，受海洋气候调节，冬暖夏热，暑长寒短，温差不大，气温年平均23.2℃，降雨充沛，年降水量达1 700～1 800 mm。湖光岩风景区内，天然林林地环湖而成圆带状，南北方向最长1.5 km，东西方向最长1.8 km，带宽平均为150 m。调查样地均匀分布于圆带状林分各点，立地条件好，土层及枯落物层较厚，裸岩率及含石率较低，调查样地内主要树种包括：鸭脚木Scheff l era octophylla、银合欢Leucaena glauca、台湾相思Acacia confusa、 木 麻 黄 Casuarina equisetifolia、海南萝芙木Rauvolf i a verticillata var. hainanensis、南洋楹Albizia falcataria、黄花夹竹桃Thevetia peruviana、朴树Celtis sinensis、九节Psychotria rubra、大蕉Musa sapientum、假柿木姜子Litsea monopetala、苦楝Melia azedarach、对叶榕Ficus hispida、红花羊蹄甲Bauhinia blakeana、阴香Cinnamomum burmannii等。

2 研究方法

2.1 调查方法

在整个环状林带内，精选10个分布均匀、林相完整、具有代表性的20 m×20 m典型样地，样地内四角设置2 m×2 m小样方。记录样地群落类型、海拔、坡度、土壤等立地条件因子，然后对样地内进行常规的每木检尺调查。同时，调查因子还包括参照木的胸径、4 棵相邻木的胸径以及参照木与4棵相邻木的距离、角尺度、健康序等。

2.2 分析方法

2.2.1 混交度分析

树种混交度（mingling intensity）[10-15]用公式表示为：

式（1）中：Mi是参照树i的混交度；Vij是离散变量，当参照树i与第j株相邻木非同种时，Vij=1，反之，Vij=0。混交度的取值有0、0.25、0.5、0.75、1.00，其对应的树种隔离程度分别是零度混交、弱度混交、中度混交、强度混交、极强度混交。对林分而言，常用林分混交度均值（）来表征林分树种的隔离程度，即

式（2）中：N是观测林分的总株数。

2.2.2 角度尺分析

角度尺（unifonm angle index）[10-15]用来描述4株相邻木围绕参照树的均匀性，被定义为a角小于标准角a0的个数占所考察4个夹角的比例，a0=72°，用公式表示为：

式（3）中：Wi为参照树i的角度尺；Zij为离散变量。林分中全部Wi的平均值（）则反映了一个林分内林木的整体分布格局，即

2.2.3 大小比数分析

大小比数（neighborhood comparison）[10-16]描述林木大小分化程度，指胸径、树高或冠幅等大于参照树的相邻木数占4株最近相邻木的比例，用公式表示为：

式（5）中：Ui为参照树i的大小比数；Kij为离散变量，若参照树i比相邻木j小，则Kij=1，否则，Kij=0。

3 结果与分析

3.1 群落林分基本分析

样地内群落乔木层有30个树种，主要树种的林分密度为765株· hm-2（见表1），占总株数的91.62%。数量最多的树种为鸭脚木（150株），占全林分的17.96%；银合欢与台湾相思各占16.77%、13.77%，余下树种所占比例2%～7%不等。群落主要树种断面积为22.50 m2·hm-2，占93.75%，其中台湾相思的断面积占较大优势，115株的断面积为9.58 m2·hm-2。台湾相思的平均胸径居于主要树种之首，为30.35 cm，其次为苦楝、大蕉和假柿木姜子。该群落主要分为大于15、15～9、小于9 m等3个林层，数量最多的鸭脚木、银合欢以及台湾相思的树高平均值分别为7.21、7.56、11.5 m，处于中下层；中上层林木为苦楝、木麻黄、厚皮树Lannea coromandelica、银合欢和台湾相思等大株乔木。

表1 群落主要树种基本分析Table 1 Basic analysis of main tree species in community

3.2 混交度分析

鸭脚木和台湾相思超过80%以上为中度、强度和极强度混交（见表2），说明其伴生树种有一半以上为异种；银合欢80%以上处于零度、弱度和中度混交区间，说明该树种空间结构为同种伴生为主。全林分各个区间的混交度频度差异小，频度最大的极强度混交仅占25.7%，平均混交度为0.65，属强度混交。在所有乔木树种中，只有银合欢、木麻黄以及黄花夹竹桃3个树种为弱度混交，其余树种均为强度混交。综上表明，湛江湖光岩风景区天然林属中强度混交林。

3.3 角度尺分析

调查样地内角尺度分布很不均匀和很均匀所占比例较小（见表3），分别为1.5%和7.8%，均匀和不均匀的比例稍大，随机比例最大，高达46.7%。角度尺分布呈现出较为对称的分布特征，团状分布略大于均匀分布。全林分平均角度尺为0.582，属弱度团状分布。九成以上的树种角度尺大于0.517，其中银合欢、对叶榕、羊蹄甲和苦楝4个树种的角度尺超过0.6；属于均匀分布的树种只有大蕉，其平均角度尺为0.425，且数量仅占全林分的3%。因此，该群落大部分树种为团状分布，但团状程度不高。

表2 不同树种混交度频度分布†Table 2 Frequency distribution of mixed forest mingling of different tree species

表3 湛江湖光岩风景区林分角度尺统计†Table 3 Statistics of stand’s neighborhood pattern frequency of Huguangyan scenic spot, Zhanjiang city

3.4 大小比数分析

各个区间的分布频度较为均衡（见表4），全林分大小比数均值为0.491，各树种总体生长状态为中庸状态，生长空间分配均匀，林木个体水平分布格局较为合理。其中，台湾相思大小比数平均值最小，为0.185，表明其生长环境为绝对优势；数量较少的假柿木姜子和苦楝的大小比数分别为0.282和0.188，为林分中的亚优势种。株数总和超过全林分40%的鸭脚木、银合欢以及木麻黄3个树种，大小比数均在0.5左右，生长状态中庸，海南萝芙木、九节、羊蹄甲和阴香等树种大小比数超过0.75，属于劣势树种。

表4 湛江湖光岩风景区林分大小比数统计†Table 4 Statistics of stand’s neighborhood comparison frequency of Huguangyan scenic spot,Zhanjiang city

3.5 样方群落对比分析

混交度大于0.75以上的样方有样方1、样方2和样方4（见表5），样方内树种丰富，隔离程度高，竞争态势良好，属于极强度混交群落，说明鸭脚木以及台湾相思等树种具有良好的林分调节功能，伴生树种丰富，种间竞争不激烈。混交度最小的是样方6，该样方所代表群落内树种单一，木麻黄占据绝对优势地位。角度尺最大的是样方10，达到0.708，表明该群落水平方向分布不均匀，为团状分布，而其余各样方所代表群落均为随机分布，水平方向上空间结构合理。大小比数最大是样方6，最小是样方9。

表5 不同样方空间结构分析Table 5 Analysis on spatial structure of different quadrats

4 讨论与结论

新时代森林经营的主要目标是培育健康稳定的森林，即维护森林多样性、功能性，优化林分空间结构，使其处于自然健康的生长状态。台风是雷州半岛人工林或者天然林的主要自然影响因子之一，对林分空间结构的变化起着重要的作用。利用以空间结构单元为基础的树种混交度、角度尺以及大小比数等参数分析抗风性强的林分空间结构，是建立抗风性强的林分空间优化模式和抗风性空间结构模型的基础。湛江湖光岩风景区林分乔木树种多达30种，为典型复林层结构特征。林分平均混交度属中强度混交林，树种隔离程度较高，结构稳定；林分平均角度尺为弱度团状分布；林分平均大小比数为中庸生长状态，大小分化均衡，结构也较为合理。以鸭脚木和台湾相思为优势种的群落，群落内树种丰富，隔离程度高，竞争态势良好；以木麻黄为优势种的群落，则物种丰富度低，伴生树种单一，属较为典型的单树种群落。群落无明显优势种，数量多的树种均处于林分中层，树高及冠幅优势明显的树种并没有对其他树种造成明显的生长压迫，胸径优势明显的台湾相思在隔离程度上和分布程度上也处于合理结构水平。因此，湖光岩风景区林分水平结构分布合理，垂直结构层次分明，水平生长空间分配均衡，属良性竞争，处于抗风性稳定演替状态和较高水平的抗风性演替阶段。由于调查样方较少，分析方法只用了基础的3个指标，只对目标林分的空间结构特征做出了基础描述及分析。以后还需要增加更多的天然林和人工林的抗风性空间结构调查，并进行多种指标的分析和多种林分的空间结构指标的比较。总的来说，通过对空间结构各种指标的分析与应用，可以调整林分水平分布格局，改善林木竞争关系，优化林分空间结构，从而加速林分向功能更强、稳定性更好的抗风性态势发展。

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Analyses on natural community spatial structure based on wind resistance in Huguangyan scenic spot, Zhanjiang city

HUANG Jian-jian1,2, HAN Wei-dong2, LI Ji-ping1, LIU Su-qing2, LIU Pei-qi2, LUO Jie2
(1.Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Huann, China; 2. Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, Guangdong, China)

The study based on wind resistance of community spatial structure has great important signif i cance for the construction of coastal shelterbelt in Leizhou Peninsula. By taking the forests of Huguangyan scenic spot in Zhanjiang city as the studied objects, and applying three traditional forest structure factors, combined with mingling, neighborhood pattern and neighborhood comparison, the investigations on natural spatial structure’s wind resistance were carried out. The results show that the plant species richness in the natural forest was high in Zhanjiang Huguangyan scenic plot; There were 30 kinds of tree species in the survey sample, the natural communities’ stand structure distribution were in balanced state, the space allocation was reasonable, the vertical structure was obvious and can be divided into three layers when with the 9th meter and 15th meter points as the boundary points; The average mingling of the stand was 0.605, belonging to medium strength mixed forest, its species isolation was high and the structure was stability; Average neighborhood pattern of the stand was 0.582, with weak degree slug distribution; The average neighborhood comparison was 0.491,belonging to Size differentiation balanced. So, the spatial structure of natural forest succession is in a steady wind resistance state in Huguangyan scenic spot, Zhanjiang city.

natural forest; community spatial structure characteristic; Huguangyan scenic spot; mingling; neighborhood pattern;neighborhood comparison; wind resistance

S718.54+2

A

1673-923X(2014)07-0050-05

2013-12-10

国家自然科学基金(31170511)；广东自然科学基金（S2013020012779）；广东海洋渔业局项目（A201201I02-3）；国家级大学生创新创业训练计划项目

黄剑坚（1981-），男，广东清远人，讲师，博士研究生，主要从事林业系统方面的研究

韩维栋（1963-），男,江西会昌人,教授,博士,主要从事林学教学与研究工作

[本文编校：谢荣秀]