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森林生态系统中,树木的生长与自身遗传特性因素、自然环境因素密切相关。树冠是树木进行光合作用的场所,在树木的生长中起重要作用,同时,树木间的邻体竞争对树木生长也有着重要影响,相邻树木的大小、数量和空间分布是决定林木间资源分配结果的相关因素。通常认为在树冠相互重叠或根系发生接触时,树木之间的竞争才出现。因此,确定竞争木数量时考虑树冠的影响能更准确地表达树木间的竞争关系。目前竞争被广泛应用于林分生长模拟,除了在林分内单木生长模拟研究时考虑竞争外,还需要将竞争引入林分整体生长量的分配中,以此建立林木个体的生长量预测模型。根据是否按照植物的竞争能力分配资源,植物的竞争分为对称和不对称两种,对称竞争的分配方式简单易行,但忽视了植物个体的竞争效应,分配时中使用该方法容易对生长量的分配造成偏差,影响生长模型的预测精度。因此分配林分总体生长量时,应对林木个体的竞争能力进行考虑。本研究选取杉木(Cunninghamia Lanceolata)作为对象,样地设置于湖南省攸县黄丰桥国有林场。通过改进简单竞争指数,结合对杉木生长影响较大的树冠因子考虑杉木林分内的林木竞争,建立树冠竞争指数;研究林木的树冠竞争指数和林木个体竞争能力的关系,根据林木个体竞争能力的强弱,将杉木林分的生长总量分配到林木个体,实现已知林分整体生长量条件下对杉木个体生长的定量模拟;构建基于竞争指数的林分生长过程模拟模块,依据不同林分条件模拟杉木的生长情况,通过可视化技术,直观地展示杉木林分的树木分布、生长状况和生长预测,为观察杉木提供便捷的平台,为杉木人工林经营管理提供有效参考。主要研究的内容和结论如下:(1)将杉木人工林作为研究对象,基于传统的Hegyi竞争指数,加入竞争木与对象木树冠相互遮挡的影响,构建树冠竞争指数(Crown Competition Index),实现林分内树木竞争的模拟。将林木实际生长量分别与树冠竞争指数和Hegyi简单竞争指数进行相关分析,结果表明,树冠竞争指数显示的竞争趋势与Hegyi简单竞争指数一致,且三块样地中几个相关系数显示,与Hegyi传统竞争指数相比,树冠竞争指数与林木实际生长量相关程度更高,与树冠竞争指数相关的判定系数R2值分别为0.562,0.506和0.493,高于与Hegyi简单竞争指数的值0.0491,0.456和0.418。因此认为,树冠竞争指数能更为准确地反映林分内树木竞争与生长的关系,为进一步预测杉木人工林生长过程提供有效依据。(2)提出了以树冠竞争指数为权重,构建林分总体生长量分配模型。建立林木树冠竞争指数和林木生长量之间的关系,将林木的竞争能力定义为树冠竞争指数的倒数,使竞争能力与林木生长量成正相关,依照林木竞争能力,对样地内的林木生长总量进行分配。与传统平均分配算法的分配结果进行对比,对两种方法的预测值与实际测量值进行t检验和残差分析。结果显示,林木生长量预测值与实际值没有显著差别,对林木断面积生长量和林木材积增长量的预测值与实际值的相关指数均达到0.9以上,拟合度较高。由此可以说明,基于竞争指数构建的林木生长量分配模型,能够较好地表示林木生长。(3)在上述理论方法和模型的基础上,构建基于竞争指数的林分生长过程模拟软件模块。将基础树木调查数据还原为表达林木分布和生长信息的图形图像,将林分间的竞争与生长以多维的方式展示出来,为科研教育及林业生产管理提供便捷直观的平台。