次生林不同植被类型下各个径阶竞争强度探析

张远荣 胡明星

(云南融创林业规划设计有限公司，云南 昆明 650000)

随着国家储备林培育的开展，林木生长变得尤为重要。在林木生产的过程中，林分中的林木竞争关系是直接制约林木生长的一个重要因素[1]。在生态学研究中，优势树种在林分中的竞争强度极强，具有比较明显的地位，优势树种的变化表现为一个种群的变化，因而对一个种群变化的研究也就变得较为重要。种群的研究主要包括种群的分布格局、种群的年龄结构及种群的增长模型。种群空间分布格局分为均匀型空间分布、随机型空间分布和集群型空间分布3种类型。

林分中的种群特性决定了种群在林分空间中的分布结构。以单株林木作为一个具体的坐标点向周边辐射，从而研究林分的空间结构特征，这方面的研究取得了较多的研究成果[2-5]。而对于竞争关系的研究也有研究人员以相邻的五株林木作为一个单元进行研究，以中间的作为目标树，周边四株作为竞争木[6]。通过这样的研究可以直观地得出一株树的基本空间研究要素：角尺度、混交度及大小比数[7-9]，从而可以推出林木在空间中的竞争关系。

在林分空间竞争指数的研究中，研究林木的通常有CI1指数至CI6指数。其中CI1针对胸径的变化研究，CI2针对树高的变化研究，CI3针对平均冠幅的变化研究，而CI4、CI5和CI6则是分别以CI1、CI2、CI3的平方形式强调竞争木与对象木的不对称性。各竞争指数的计算公式如下：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

以上公式(1)至(6)中：DBH为胸径(或直径)(cm)；H为树高(m)；cpa为平均冠幅(m)；t为第t株对象木；j为第j株竞争木；distj为林分样地中的对象木与竞争木之间的直线距离；n为第n株对象木的竞争木株数。

1 空间结构的研究方法

林木生长直接受限于空间结构的分布情况，要想有限的林地资源获取最快的生长速度，获得最大的生物量，必然要减少林木间的竞争，减少林分间的竞争。之前比较注重群落的研究，较少关注同一林分之间不同胸径上的差异化。

1.1 确定空间结构单元

根据竞争的基本原理，空间单元确定为一目标树四竞争木的法则作为单元开展研究。但即便是这样，在实际操作中也比较难以量化地表示其中的相对位置关系，并且这最多也只能得到3个或4个方向上的空间关系，其他方位的空间信息是不完整的。判断方向用指北针等辅助工具，在野外调查时，受地理位置的影响，本身就有困难，而当超过4个方位时则会更困难一些；并且要严格地定位样地中每一株林木的具体坐标，减少相对误差，这在很大程度上直接增加了测算的难度。

表1 结构参数取值及含义

除此方法之外，还有一种比较常用的方法是以参照树为圆心，以一定的距离作为竞争半径。但是由于立地质量、环境、海拔等都会导致竞争半径发生较大的变化，不稳定因素比较多，所以很多时候在采用此种方法时都要先进行竞争距离确定，从而也导致调查任务的工作量加大。

1.2 林分空间结构参数的计算

本研究则将调查中心区域中每一株林木分别作为对象木，以其为中心，周围临近的四株林木为竞争木开展计算。中心调查样地设置为30m×50m，竞争木的范围在30m×50m的基础上，分别在四周拓宽10m，形成50m×70m的环形样方。最终得到的数据利用Arcgis的泰森多边形等技术手段得出空间结构参数。从而计算并确定各个林分中的角尺度、混交度和大小比数等空间竞争数据。

2 研究方法

2.1 样地的选取

研究选取6种典型林分建立16块样地，分别是：热带季雨林群落、热带雨林群落、山地雨林群落、热性竹林群落、季风常绿阔叶林群落和落叶阔叶林群落。

2.2 标准地因子测定

(1)区划方格：以10m作为一个标尺，分出内部核心15块方格，外部竞争20块方格，逐地块逐株调查。

(2)每木检尺。

2.3 竞争强度计算

CI1竞争指数的计算公式：

式中：DBH为林木胸径(cm)；t为第t株对象木；j为第j株竞争木；distj为林分样地中的对象木与竞争木之间的直线距离；n为第n棵株对象木的竞争木株数。

3 研究结果

林分中林木的生长竞争受限于很多因素，宏观上说，有气候、海拔、季节等等；微观上说，有树种类别、植株胸径、树高、林木所处的生长阶段、个体生产力的多少、相邻的植物(年龄、大小、生态位、生产力等)对其的影响，等等。从图1中可以看出，在林木的生长过程中，竞争指数随着对象木的径阶变化而发生变化，并呈现出一定的规律性。一般而言，林分中的径阶为4cm的对象木所受的竞争最大。整体而言，竞争指数随着径级的增大而逐渐减小。结果如图1所示，图中小圆圈表示在同一样地中不同的树木其竞争强度的大小。

注：(a)(b)(o)表示的是热带雨林对象木各径阶的竞争强度；(c)(m)(n)表示的是热带季雨林对象木各径阶的竞争强度；(e)(f)(j)表示的是季风常绿阔叶林对象木各径阶的竞争强度；(d)表示的是热性竹林对象木各径阶的竞争强度；(g)(k)表示的是落叶阔叶林对象木各径阶的竞争强度；(h)(l)表示的是山地雨林对象木各径阶的竞争强度。

由图1 (a)(b)(o)可以看出：在热带雨林中，当林木胸径小于20cm时，随着径阶的增大竞争强度急剧下降，其原因主要是由于受到上层林冠对光照的阻挡以及四周树木的挤压，中小径阶的林木对于空间和资源的争夺竞争十分激烈；而当对象木的胸径超过20cm时，竞争强度趋势变得平缓，各径阶的竞争强度波动较小，且随着胸径的变大，各径阶的竞争强度趋于平稳不变。说明当乔木生长到一定径阶，即相比周围竞争木有着较大胸径时，其树冠基本上已经定型，周围的竞争木对其影响较小，此时对象木受到的遮挡作用较弱，竞争强度较小，故而大径阶乔木在各径阶的竞争强度中呈现平缓、波幅变化小的势态。

由图1(c)(m)(n)可以看出：在热带季雨林中，当林木胸径不足16cm时，各径阶的竞争强度急剧下降，而当对象木的胸径超过16cm时，下降趋势变得平缓，各径阶的竞争强度波动较小，且随着胸径的变大，各径阶的竞争强度趋于平稳不变。

由图1(e)(f)(j)可以看出：在季风常绿阔叶林中，林木各个胸径所对应的下降趋势整体而言都较为平缓，各径阶的竞争强度波动较小，且随着胸径的变大，各径阶的竞争强度趋于平稳不变；但是胸径从小到大的过程中，多会出现有零散的乔木的竞争强度高于整体水平，其原因主要是季风常绿阔叶林中树木更新相对于其他林分较好，各个径阶的林木处于一种较为稳定的更新，从而各个径阶的竞争强度不会出现急剧下降的现象。

由图1(d)可以看出：在热性竹林中，林木各个胸径所对应的下降趋势整体而言都较为平缓，各径阶的竞争强度波动较小，且随着胸径的变大，各径阶的竞争强度趋于平稳不变；但是胸径从小到大的过程中，多会出现有零散的乔木的竞争强度高于整体水平，其原因主要是热性竹林中树木更新相对于其他林分较好，各个径阶的林木处于一种较为稳定的更新，从而各个径阶的竞争强度不会出现急剧下降的现象。

由图1(g)(k)可以看出：在落叶阔叶林中，当林木胸径不足20cm时，各径阶的竞争强度急剧下降，而当对象木的胸径超过20cm时，下降趋势变得平缓，各径阶的竞争强度波动较小，且随着胸径的变大，各径阶的竞争强度趋于平稳不变。

由图1(h)(l)可以看出：在山地雨林中，林木各个胸径所对应的下降趋势整体而言都较为平缓，各径阶的竞争强度波动较小，且随着胸径的变大，各径阶的竞争强度趋于平稳不变；但是胸径从小到大的过程中，多会出现有零散的乔木的竞争强度高于整体水平，其原因主要是山地雨林中树木更新相对于其他林分较好，各个径阶的林木处于一种较为稳定的更新，从而各个径阶的竞争强度不会出现急剧下降的现象。

次生林主要林分中的优势树种竞争指数不一，这主要是由于各个林分的海拔、地理位置以及各个林分的树种组成、年龄结构、林分密度的不同等因素而导致。