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摘要 研究的林分是以黑松为优势的针阔混交林，胸径分布以1～20 cm的中小径木占绝对优势。经角尺度、混交度、大小比数3种空间结构参数分析，结果表明：林分水平空间分布格局为聚集分布，单树种除杨梅属随机分布外其他树种都属聚集分布；整体林分混交程度为中度以下，树种间隔离程度较小。黑松在林分中以同树种或只与一种不同树种混交占71.4%；林木生长竞争处于中庸状态，个体大小分化差异不大，不同竞争地位的个体数量基本相同。但各树种都有一定个体受到相邻木的压制，阔叶树被压制的个体相对比例最大。
关键词 黑松；针阔混交林；空间结构；角尺度；混交度；大小比数；福建连城
中图分类号 S791.256 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）12-0171-02
黑松（Pinus thunbergii Parl）原产于日本、韩国，耐干旱盐碱。20世纪70年代末连城县在赖源乡的廖天山一带山脊上部荒山飞播引种黑松，目前演替为针阔混交林。空间结构是影响林木生长、林分稳定性和经营发展可能性的重要因素，研究林分空间结构对森林经营有十分重要意义。进行黑松针阔混交林空间结构特征研究，以为其经营提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
样地位于福建省连城县赖源乡下村，地理坐标：东经117°03′，北纬25°33′，海拔1 242 m，年均气温18.6 ℃，相对湿度为75%，属中亚热带海洋季风气候，主要土壤类型为黄壤。黑松的主要伴生树种有马尾松、木荷、米槠、甜槠、硬斗石栎、杨梅等，灌木层有肿节少穗竹、杜鹃花等。林分株数2 190株/hm2，郁闭度0.7，灌木盖度66%。
1.2 试验方法
1.2.1 样地调查设置。选择有代表性的林分设置面积为30 m×30 m的样地3块，每个样地划成36个5 m×5 m的样方，每个样方内设置1个1 m×1 m小样方。采用全站仪测边、每木定位，样方内调查记录乔木DBH≥1 cm样木的种名、胸径、树高和位置X、Y坐标值，及林分生长状况、郁闭度等因子。小样方调查记录灌木层物种名称、株数和盖度。
1.2.2 分析方法。具体分析方法如下：
（1）树种与胸径结构分析。用J.T.Curtis和R.P.McIntosh提出的重要值公式计算林分树种重要值，计算公式如下：
重要值：Iv（%）=Ra Rf Rs（1）
式中，Iv为重要值；Ra为相对多度（%），Ra=某种个体数/所有种个体总数×100；Rf为相对频度（%），Rf=某种的频度/所有种的频度之和×100，频度=某种出现的样方数/样方总数；Rs为相对优势度（%），Rs（%）=某种胸高断面积/所有种胸高断面积之和×100。
（2）林分空间结构分析。依据惠刚盈等[1-2]的研究方法，以林分内任一株树（参照树）为核心与其最近4株相邻树组成空间结构基本单元，通过角尺度、混交度、大小比数3种空间结构参数分析林分空间结构。计算公式如下：
式中，当参照树i与第j株相邻木非同树种时Vij=1，反之Vij=0。Mi是参照树与周围相邻木是否相同的概率，描述了混交林的树种空间隔离程度，Mi取值为0、0.25、0.50、0.75、1.00对应的混交度分别是零度、弱度、中度、强度、极强度。
式中，参照树i大于相邻木j时Kij=0，反之Kij=1。Ui=0 时参照树处于绝对竞争优势，Ui=1时参照树处于绝对竞争劣势，Ui量化了参照树与相邻木的关系，反映林分树种的生长竞争优势程度[5]。
1.3 数据处理
采用Winkelmass软件分析林分空间结构，样地边界木按第4邻体距离判定法处理。
2 结果与分析
2.1 林分树种和胸径结构分析
2.1.1 树种组成。从图1可知，黑松重要值为155.7%，大于其他树种占绝对优势；其次木荷重要值为49.4%；甜槠重要值居第3位，为36.7%；其他树种数量都较少，整体林分是以黑松为优势的针阔混交林。
2.1.2 胸径结构。为便于分析，结合林分林木胸径分布情况把胸径分成1.0～10.0 cm、10.1～20.0 cm、20.1～30.0 cm和30.0 cm以上4个区段。从表1可知，1～20 cm占了91.75%，是林分胸径结构中的绝对优势区段，20.1～30.0 cm只占7.53%，比30 cm以上的胸径高6.85个百分点。阔叶树的胸径分布在1～10 cm的多度合计25.33%，比黑松多6.84个百分点，在20.1～30.0 cm区段上除甜槠、杨梅有0.68%、1.37%的分布外，其余都为零分布；30 cm以上的阔叶树都为0。分析表明，林分胸径以1～20 cm的中小径木占绝对优势，1～10 cm小径木中阔叶树比例最大。
2.2 林分空间结构
2.2.1 林木水平空间分布格局。从图2可知，林分林木角尺度在取值0.5的单木分布频率最高占49.5%，其次是取值0.25和0.75的单木分布频率合计40%，取值0和1的单木分布频率很少，合计为10.5%，整体林分Wi=0.558属聚集分布。黑松单木分布频率在5种角尺度取值上都有分布，以取值0.5的最高占50%，且取值0.5左右两侧单木分布频率基本对称，而非优势树种的单木分布只在部分取值有分布。黑松、木荷、米槠、甜槠、硬斗石栎、马尾松的平均角尺度分别为0.531、0.574、0.600、0.625、0.750、0.625属聚集分布，杨梅平均角尺度为0.5，属随机分布。进一步对林分胸径分区段进行角尺度分析（表2）表明，各胸径区段的平均角尺度在1～0.539之间，且显现30.0 cm以上 Wi>20.1～30.0 cm Wi>10.1～20.0 cm Wi>1.0～10.0 cm Wi，即从大径木到小径木平均角尺度逐渐减小，其中小径木1～10 cm区段的平均角尺度最小Wi=0.539，很接近随机分布（0.475，0.517）区间。 2.2.2 种间隔离程度。从表3可知，林分中单木有26.3%的处于零度混交，有28.4%的处于弱度混交，林分平均混交度为0.421，属于中度以下混交。黑松单木以零度、弱度混交的频率最高，即有35.7%个体与其相邻最近4株树都是同树种，有35.7%个体与其相邻最近4株树只有1株不是同树种，黑松在林分中以同树种或只与一种不同树种混交的块状分布占71.4%；木荷、甜槠没有零度混交，即它们在林分中没有块状纯林分布；米槠100%为零度，即其所有单木的相邻最近4株树都是同树种，说明米槠在林分中以块状纯林分布且与其他树种相隔较远；马尾松、杨梅的强度、极强度混交频率都各占50%；硬斗石栎100%为极强度，即其所有单木的相邻最近4株树都是不同树种。因马尾松和阔叶树的数量相对较少，综合整体林分混交程度处于中度以下混交，树种间隔离程度较小。
2.2.3 个体大小比分化程度。从表4可知，林分平均大小比数为0.516，属中庸状态，除马尾松处于劣势与绝对劣势间、杨梅处于优势与中庸间外，其他树种都处于中庸地位，整体分化差异不大，不同竞争地位的林木个体数量基本相同，这与林木集中分布在1～20 cm区段一致。黑松的大小比数在Ui=0.5左右的分布频率合计分别为38.6%、36.8%，说明黑松的竞争优势树与受压树相对平衡。对比各树种单木竞争处于劣势与绝对劣势即大小比数分布在取傎0.75和1.00的频率合计表现为：马尾松100%>木荷50.1%>米槠40.0%>甜槠37.5%>黑松36.8%>硬斗石栎33.3%>杨梅25.0%，表明各树种都有一定个体的生长竞争受到相邻木的压制，但不同树种受制比例差异明显，阔叶树被压制的个体相对比例最大。
3 结论与讨论
（1）研究的林分是以黑松为优势的针阔混交林，胸径分布以1～20 cm的中小径木占绝对优势，其中阔叶树小径木比例最大。通过角尺度、混交度、大小比数3种空间结构参数进行空间格局研究表明：林分水平空间分布格局为聚集分布，林分单木大多分布在角尺度取值0.5上，单树种除杨梅属随机分布外，其他树种都属聚集分布；整体林分混交程度为中度以下，树种间隔离程度较小，黑松在林分中以同树种或只与1种不同树种混交的块状分布占71.4%；林分林木生长竞争处于中庸状态，个体大小分化差异不大，处于不同竞争地位的林木个体数量基本相同。但各树种都有一定个体生长竞争受到相邻木的压制，不同树种受制比例差异明显，阔叶树被压制的个体相对比例最大，这与阔叶树喜阴的生物学特性有关，与阔叶树主要分布在1～10 cm一致。
（2）在长期的自然演替中，局部郁闭度较大的黑松林出现适宜阔叶树生长的生境，促进了阔叶树的更新发展，提高了林分混交程度，使林分向更加稳定的针阔混交型发展。在林分中所占比例大的径木可以决定林分格局的分布，研究林分从大径木到小径木平均角尺度逐渐减小，小径木1～10 cm区段的平均角尺度为0.539，很接近随机分布（0.475，0.517）区间，林分格局由聚集分布趋向随机分布发展。
（3）研究的林分分布在较高海拔的山脊上部，在森林经营中应尽量保持林分原始的空间结构，优先择伐聚集分布的不良木或大径木，以促进林分格局由聚集分布向随机分布发展。在稀疏的黑松林木间人工种植乡土阔叶树种和适当施肥，促进林分郁闭度加大，改善阔叶树的生长环境，提高林分混交程度，形成隔离程度较高的稳定型林分。
4 参考文献
[1] 惠刚盈，GADOW K V，胡艳波，等.结构化森林经营[M].北京：中国林业出版社，2007.
[2] 惠刚盈，GADW K V，胡艳波.林分空间结构参数角尺度的标准角选择[J].林业科学研究，2004，17（6）：687-692.
[3] 唐万鹏，潘磊，崔鸿侠，等.三峡库区马尾松天然林林分结构特征分析[J].林业科学研究，2015，28（5）：681-685.
[4] 郑丽凤，周新年，江希钿，等.松阔混交林林分空间结构分析[J].热带亚热带植物学报，2006，14（4）：275-280.
[5] 王蕾，张春雨，赵秀海.等.长白山阔叶红松林的空间分布格局[J].林业科学，2009，45（5）：54-59.
关键词 黑松；针阔混交林；空间结构；角尺度；混交度；大小比数；福建连城
中图分类号 S791.256 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）12-0171-02
黑松（Pinus thunbergii Parl）原产于日本、韩国，耐干旱盐碱。20世纪70年代末连城县在赖源乡的廖天山一带山脊上部荒山飞播引种黑松，目前演替为针阔混交林。空间结构是影响林木生长、林分稳定性和经营发展可能性的重要因素，研究林分空间结构对森林经营有十分重要意义。进行黑松针阔混交林空间结构特征研究，以为其经营提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
样地位于福建省连城县赖源乡下村，地理坐标：东经117°03′，北纬25°33′，海拔1 242 m，年均气温18.6 ℃，相对湿度为75%，属中亚热带海洋季风气候，主要土壤类型为黄壤。黑松的主要伴生树种有马尾松、木荷、米槠、甜槠、硬斗石栎、杨梅等，灌木层有肿节少穗竹、杜鹃花等。林分株数2 190株/hm2，郁闭度0.7，灌木盖度66%。
1.2 试验方法
1.2.1 样地调查设置。选择有代表性的林分设置面积为30 m×30 m的样地3块，每个样地划成36个5 m×5 m的样方，每个样方内设置1个1 m×1 m小样方。采用全站仪测边、每木定位，样方内调查记录乔木DBH≥1 cm样木的种名、胸径、树高和位置X、Y坐标值，及林分生长状况、郁闭度等因子。小样方调查记录灌木层物种名称、株数和盖度。
1.2.2 分析方法。具体分析方法如下：
（1）树种与胸径结构分析。用J.T.Curtis和R.P.McIntosh提出的重要值公式计算林分树种重要值，计算公式如下：
重要值：Iv（%）=Ra Rf Rs（1）
式中，Iv为重要值；Ra为相对多度（%），Ra=某种个体数/所有种个体总数×100；Rf为相对频度（%），Rf=某种的频度/所有种的频度之和×100，频度=某种出现的样方数/样方总数；Rs为相对优势度（%），Rs（%）=某种胸高断面积/所有种胸高断面积之和×100。
（2）林分空间结构分析。依据惠刚盈等[1-2]的研究方法，以林分内任一株树（参照树）为核心与其最近4株相邻树组成空间结构基本单元，通过角尺度、混交度、大小比数3种空间结构参数分析林分空间结构。计算公式如下：
式中，当参照树i与第j株相邻木非同树种时Vij=1，反之Vij=0。Mi是参照树与周围相邻木是否相同的概率，描述了混交林的树种空间隔离程度，Mi取值为0、0.25、0.50、0.75、1.00对应的混交度分别是零度、弱度、中度、强度、极强度。
式中，参照树i大于相邻木j时Kij=0，反之Kij=1。Ui=0 时参照树处于绝对竞争优势，Ui=1时参照树处于绝对竞争劣势，Ui量化了参照树与相邻木的关系，反映林分树种的生长竞争优势程度[5]。
1.3 数据处理
采用Winkelmass软件分析林分空间结构，样地边界木按第4邻体距离判定法处理。
2 结果与分析
2.1 林分树种和胸径结构分析
2.1.1 树种组成。从图1可知，黑松重要值为155.7%，大于其他树种占绝对优势；其次木荷重要值为49.4%；甜槠重要值居第3位，为36.7%；其他树种数量都较少，整体林分是以黑松为优势的针阔混交林。
2.1.2 胸径结构。为便于分析，结合林分林木胸径分布情况把胸径分成1.0～10.0 cm、10.1～20.0 cm、20.1～30.0 cm和30.0 cm以上4个区段。从表1可知，1～20 cm占了91.75%，是林分胸径结构中的绝对优势区段，20.1～30.0 cm只占7.53%，比30 cm以上的胸径高6.85个百分点。阔叶树的胸径分布在1～10 cm的多度合计25.33%，比黑松多6.84个百分点，在20.1～30.0 cm区段上除甜槠、杨梅有0.68%、1.37%的分布外，其余都为零分布；30 cm以上的阔叶树都为0。分析表明，林分胸径以1～20 cm的中小径木占绝对优势，1～10 cm小径木中阔叶树比例最大。
2.2 林分空间结构
2.2.1 林木水平空间分布格局。从图2可知，林分林木角尺度在取值0.5的单木分布频率最高占49.5%，其次是取值0.25和0.75的单木分布频率合计40%，取值0和1的单木分布频率很少，合计为10.5%，整体林分Wi=0.558属聚集分布。黑松单木分布频率在5种角尺度取值上都有分布，以取值0.5的最高占50%，且取值0.5左右两侧单木分布频率基本对称，而非优势树种的单木分布只在部分取值有分布。黑松、木荷、米槠、甜槠、硬斗石栎、马尾松的平均角尺度分别为0.531、0.574、0.600、0.625、0.750、0.625属聚集分布，杨梅平均角尺度为0.5，属随机分布。进一步对林分胸径分区段进行角尺度分析（表2）表明，各胸径区段的平均角尺度在1～0.539之间，且显现30.0 cm以上 Wi>20.1～30.0 cm Wi>10.1～20.0 cm Wi>1.0～10.0 cm Wi，即从大径木到小径木平均角尺度逐渐减小，其中小径木1～10 cm区段的平均角尺度最小Wi=0.539，很接近随机分布（0.475，0.517）区间。 2.2.2 种间隔离程度。从表3可知，林分中单木有26.3%的处于零度混交，有28.4%的处于弱度混交，林分平均混交度为0.421，属于中度以下混交。黑松单木以零度、弱度混交的频率最高，即有35.7%个体与其相邻最近4株树都是同树种，有35.7%个体与其相邻最近4株树只有1株不是同树种，黑松在林分中以同树种或只与一种不同树种混交的块状分布占71.4%；木荷、甜槠没有零度混交，即它们在林分中没有块状纯林分布；米槠100%为零度，即其所有单木的相邻最近4株树都是同树种，说明米槠在林分中以块状纯林分布且与其他树种相隔较远；马尾松、杨梅的强度、极强度混交频率都各占50%；硬斗石栎100%为极强度，即其所有单木的相邻最近4株树都是不同树种。因马尾松和阔叶树的数量相对较少，综合整体林分混交程度处于中度以下混交，树种间隔离程度较小。
2.2.3 个体大小比分化程度。从表4可知，林分平均大小比数为0.516，属中庸状态，除马尾松处于劣势与绝对劣势间、杨梅处于优势与中庸间外，其他树种都处于中庸地位，整体分化差异不大，不同竞争地位的林木个体数量基本相同，这与林木集中分布在1～20 cm区段一致。黑松的大小比数在Ui=0.5左右的分布频率合计分别为38.6%、36.8%，说明黑松的竞争优势树与受压树相对平衡。对比各树种单木竞争处于劣势与绝对劣势即大小比数分布在取傎0.75和1.00的频率合计表现为：马尾松100%>木荷50.1%>米槠40.0%>甜槠37.5%>黑松36.8%>硬斗石栎33.3%>杨梅25.0%，表明各树种都有一定个体的生长竞争受到相邻木的压制，但不同树种受制比例差异明显，阔叶树被压制的个体相对比例最大。
3 结论与讨论
（1）研究的林分是以黑松为优势的针阔混交林，胸径分布以1～20 cm的中小径木占绝对优势，其中阔叶树小径木比例最大。通过角尺度、混交度、大小比数3种空间结构参数进行空间格局研究表明：林分水平空间分布格局为聚集分布，林分单木大多分布在角尺度取值0.5上，单树种除杨梅属随机分布外，其他树种都属聚集分布；整体林分混交程度为中度以下，树种间隔离程度较小，黑松在林分中以同树种或只与1种不同树种混交的块状分布占71.4%；林分林木生长竞争处于中庸状态，个体大小分化差异不大，处于不同竞争地位的林木个体数量基本相同。但各树种都有一定个体生长竞争受到相邻木的压制，不同树种受制比例差异明显，阔叶树被压制的个体相对比例最大，这与阔叶树喜阴的生物学特性有关，与阔叶树主要分布在1～10 cm一致。
（2）在长期的自然演替中，局部郁闭度较大的黑松林出现适宜阔叶树生长的生境，促进了阔叶树的更新发展，提高了林分混交程度，使林分向更加稳定的针阔混交型发展。在林分中所占比例大的径木可以决定林分格局的分布，研究林分从大径木到小径木平均角尺度逐渐减小，小径木1～10 cm区段的平均角尺度为0.539，很接近随机分布（0.475，0.517）区间，林分格局由聚集分布趋向随机分布发展。
（3）研究的林分分布在较高海拔的山脊上部，在森林经营中应尽量保持林分原始的空间结构，优先择伐聚集分布的不良木或大径木，以促进林分格局由聚集分布向随机分布发展。在稀疏的黑松林木间人工种植乡土阔叶树种和适当施肥，促进林分郁闭度加大，改善阔叶树的生长环境，提高林分混交程度，形成隔离程度较高的稳定型林分。
4 参考文献
[1] 惠刚盈，GADOW K V，胡艳波，等.结构化森林经营[M].北京：中国林业出版社，2007.
[2] 惠刚盈，GADW K V，胡艳波.林分空间结构参数角尺度的标准角选择[J].林业科学研究，2004，17（6）：687-692.
[3] 唐万鹏，潘磊，崔鸿侠，等.三峡库区马尾松天然林林分结构特征分析[J].林业科学研究，2015，28（5）：681-685.
[4] 郑丽凤，周新年，江希钿，等.松阔混交林林分空间结构分析[J].热带亚热带植物学报，2006，14（4）：275-280.
[5] 王蕾，张春雨，赵秀海.等.长白山阔叶红松林的空间分布格局[J].林业科学，2009，45（5）：54-59.