曾思齊，黃炎俊，肖化順，張 敏，甘靜靜，彭其龍

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙410004）

木荷次生林閩楠導(dǎo)入初期生長(zhǎng)影響因素研究

曾思齊，黃炎俊，肖化順，張 敏，甘靜靜，彭其龍

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙410004）

通過(guò)在木荷次生林中導(dǎo)入閩楠后，研究其導(dǎo)入所在地的林窗面積及影響圈內(nèi)所有影響木對(duì)其的壓迫力與其地徑初期生長(zhǎng)情況的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在木荷次生林中導(dǎo)入閩楠，其初期生長(zhǎng)受到所在林窗面積的影響較為顯著，在林窗面積較小時(shí)，隨著林窗面積的增大，導(dǎo)入楠木初期的生長(zhǎng)越好，當(dāng)林窗面積超過(guò)一個(gè)極值點(diǎn)后，則隨著林窗面積的增加，導(dǎo)入楠木的初期生長(zhǎng)開(kāi)始下降，甚至出現(xiàn)死亡；當(dāng)林窗面積相同時(shí)，其影響圈內(nèi)的壓迫力也會(huì)對(duì)其初期生長(zhǎng)有一定的影響，當(dāng)林窗面積較小時(shí)，導(dǎo)入苗木的生長(zhǎng)隨著其所受壓迫力的增大而減小，且隨著林窗面積的增大，其相關(guān)性逐漸降低，當(dāng)林窗面積大于臨界值時(shí)，導(dǎo)入苗木的生長(zhǎng)受其所受壓迫力的影響則不顯著。

木荷次生林；地徑初期生長(zhǎng)；閩楠；導(dǎo)入；影響木；壓迫力

閩楠Phoebe bournei (Hemsl.) Yang是我國(guó)Ⅱ級(jí)保護(hù)漸危種，也是我國(guó)的特產(chǎn)樹(shù)種，其材質(zhì)優(yōu)良，馳名中外，楠木的生長(zhǎng)速度較慢，經(jīng)營(yíng)周期較長(zhǎng)，但是由于以往人類的過(guò)度砍伐利用，該樹(shù)種的天然群落分布已經(jīng)較為少見(jiàn)。在研究地較為常見(jiàn)的木荷次生林中導(dǎo)入珍貴樹(shù)種楠木是否具有可行性，以及對(duì)其導(dǎo)入效果主要的影響因素有哪些，是否能為次生林的改造以及珍貴樹(shù)種的培育提供一種新的經(jīng)營(yíng)模式具有現(xiàn)實(shí)意義。

通過(guò)在木荷次生林中導(dǎo)入閩楠后，研究導(dǎo)入的林窗面積、林窗內(nèi)影響木的壓迫力等因素對(duì)于導(dǎo)入苗木初期生長(zhǎng)的影響，找到在木荷次生林中導(dǎo)入楠木的主要影響因子，為將來(lái)的經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)提供參考。

1 研究區(qū)概況

研究林分位于湖南省炎陵縣青石岡林場(chǎng)，113°47′19″E， 26°22′30″N， 海 拔 1 200 m， 毗 鄰106國(guó)道。該地位于羅霄山脈中段，井岡山西麓，為南嶺山地向相中丘陵過(guò)渡的邊緣地帶，屬中山地貌。氣候?qū)儆谥衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均氣溫17.3℃，大于10℃的積溫為5 405℃；年平均降雨量1 496.7 mm，相對(duì)濕度86%，無(wú)霜期266 d。土壤類型為黃棕壤，pH值5.5[1]。

2 研究方法

2.1 楠木的導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)

楠木雖然為喜陰樹(shù)種，但是其生長(zhǎng)過(guò)程中任需要一定量的陽(yáng)光[2]，所以本次研究中，主要選擇木荷次生林中的林窗內(nèi)導(dǎo)入楠木。在研究地選擇土壤條件較好的木荷次生林中選取面積、形狀、結(jié)構(gòu)（周邊影響木的樹(shù)種、位置、胸徑、樹(shù)高、距離、冠幅等因素）不同的林窗作為導(dǎo)入的選擇地[3-6]。

2.2 研究數(shù)據(jù)的收集

2.2.1 影響木及影響圈的確定

本文在確定影響木時(shí)，主要考慮的是冠幅的影響。因?yàn)橛绊懩九c對(duì)象苗木間的距離通常都大于影響木冠幅與對(duì)象苗木間的距離，所以本研究選取冠幅距離對(duì)象苗木（以下稱冠幅距）3 m以內(nèi)的所有林木，作為對(duì)苗木導(dǎo)入效果有影響的影響木，由這些林木共同構(gòu)成對(duì)于苗木導(dǎo)入效果有影響的影響圈。

2.2.2 數(shù)據(jù)調(diào)查

在導(dǎo)入苗木種植后，進(jìn)行第一次調(diào)查，本次調(diào)查時(shí)間為2012年4月12日。主要收集導(dǎo)入苗木的初始情況，以及其影響圈的基本情況。本次調(diào)查的主要內(nèi)容包括：①導(dǎo)入苗木的地徑、苗高以及發(fā)葉數(shù)3個(gè)因子；②影響圈內(nèi)各影響木的各項(xiàng)因子，包括其樹(shù)種、方向、距離、胸徑、樹(shù)高、冠幅、冠幅最大處高度等因子。

在導(dǎo)入苗木后3個(gè)月進(jìn)行調(diào)查。主要收集導(dǎo)入苗木在第一個(gè)調(diào)查間隔期的變化情況，即為春季的生長(zhǎng)情況。本次調(diào)查的主要內(nèi)容包括：①苗木的存活情況，即是否存活，是否有病蟲害等；②導(dǎo)入苗木此時(shí)的地徑、苗高以及發(fā)葉數(shù)3個(gè)因子；③導(dǎo)入苗木所在林窗結(jié)構(gòu)單元是否發(fā)生了重大變化，如有重大變化則需調(diào)查其所在結(jié)構(gòu)單元。

在導(dǎo)入苗木后6個(gè)月進(jìn)行調(diào)查。主要收集導(dǎo)入苗木在第二個(gè)調(diào)查間隔期的變化情況，即為夏季的生長(zhǎng)情況。本次調(diào)查的主要內(nèi)容包括：①苗木的存活情況，即是否存活，是否有病蟲害等；②導(dǎo)入苗木此時(shí)的地徑、苗高以及發(fā)葉數(shù)3個(gè)因子；③導(dǎo)入苗木所在林窗結(jié)構(gòu)單元是否發(fā)生了重大變化，如有重大變化則需調(diào)查其所在結(jié)構(gòu)單元。

2.2.3 林窗面積的計(jì)算

以往，對(duì)于林窗面積的計(jì)算，最初采用橢圓法，但是其精度較差；之后則出現(xiàn)了等角多邊形法，提高了精度；之后又有人提出了等角橢圓扇形法，進(jìn)一步提高了林窗面積計(jì)算的精度[7]。

但是現(xiàn)實(shí)情況下，林窗形狀往往變化多端，采用等角橢圓扇形法依舊不能很精確的反應(yīng)林窗的面積。所以本研究對(duì)其計(jì)算方法進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，即橢圓扇形法，其具體方法如下：

每株影響木與導(dǎo)入苗木的連線將整個(gè)林窗分割為影響木株數(shù)個(gè)的扇形區(qū)域；扇形的兩條邊上，導(dǎo)入苗木與林冠的兩個(gè)距離中，較大的一邊為橢圓的長(zhǎng)邊，較小的一邊則落在橢圓的弧上，由此構(gòu)成一個(gè)橢圓扇形面積；所有橢圓扇形面積的和則近似認(rèn)為是該林窗的面積。

2.3 分析方法

2.3.1 壓迫力的計(jì)算

在研究周邊樹(shù)木組成的結(jié)構(gòu)單元各因子對(duì)導(dǎo)入苗木的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，影響木的冠幅與導(dǎo)入苗木的距離、影響木與導(dǎo)入苗木的距離與苗木地徑的生長(zhǎng)率基本呈負(fù)相關(guān)；影響木的胸徑和樹(shù)高則和導(dǎo)入苗木地徑的生長(zhǎng)率基本呈正相關(guān)。所以在本文中，提出一個(gè)新的技術(shù)指標(biāo)來(lái)研究其和導(dǎo)入苗木地徑生長(zhǎng)的關(guān)系，將該指標(biāo)命名為壓迫指數(shù)（IO）[8]。單株影響木的壓迫指數(shù)計(jì)算公式為：

式（1）中，D為影響木的胸徑，h為影響木的樹(shù)高，d’為影響木冠幅與導(dǎo)入苗木的距離，d為影響木中心與導(dǎo)入苗木的距離。

導(dǎo)入苗木受到的總壓迫力（FTO）則為其影響木壓迫指數(shù)之和，其計(jì)算公式為：

當(dāng)FTO越大時(shí)，反映導(dǎo)入苗木受到周邊影響木的壓迫越大；反之亦然。

2.3.2 林窗面積、壓迫力與導(dǎo)入苗木地徑生長(zhǎng)關(guān)系分析方法

運(yùn)用DPS7.05分析軟件，分別就導(dǎo)入苗木所在的林窗面積以及其所受到的壓迫力，與其地徑在研究期內(nèi)的生長(zhǎng)量及生長(zhǎng)率分別擬合，尋找其之間的關(guān)系及最優(yōu)關(guān)系方程。

3 結(jié)果與分析

3.1 林窗面積與導(dǎo)入苗木地徑生長(zhǎng)關(guān)系分析

林窗面積和地徑的生長(zhǎng)率及生長(zhǎng)量具有一定的相關(guān)性，但是相關(guān)系數(shù)并不高，通過(guò)二項(xiàng)式擬合的方程，R2分別只達(dá)到了0.5789和0.5877。

在對(duì)其進(jìn)行聚類分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其明顯的聚集為4個(gè)集群，生長(zhǎng)量聚類中心分別為（0.42，0.18）、（1.74，0.77）、（3.44，0.86）、（4.99，0.58），生長(zhǎng)率聚類中心分別為（0.62，4.50%）、（2.11，31.33%）、（2.87，23.21%）、（3.27，14.61%），見(jiàn)圖1。

圖1 林窗面積與地徑生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)率的關(guān)系聚類Fig. 1 Clustering of gap size, diameter growth and growth rate

可以發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)入苗木所在林窗的面積對(duì)其地徑的生長(zhǎng)有較為明顯的影響。當(dāng)林窗面積較小時(shí)，苗木地徑的生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)率都很小，生長(zhǎng)較差；隨著林窗面積的增大，其生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)率都在上升；當(dāng)林窗面積在區(qū)間[1.6，3.7 m2]時(shí)，導(dǎo)入苗木地徑的生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)率均達(dá)到較大值；當(dāng)林窗面積繼續(xù)增大時(shí)，其生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)率有所降低，但是其下降的幅度較小。研究還發(fā)現(xiàn)，有2株位于林窗面積分別為8.15 m2和9.96 m2的苗木，地徑的生長(zhǎng)率分別只有10.84%和9.16%，說(shuō)明林窗面積過(guò)大，導(dǎo)入楠木苗的生長(zhǎng)反而不好。

3.2 壓迫力與導(dǎo)入苗木地徑生長(zhǎng)關(guān)系分析

3.2.1 壓迫力與地徑生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)率關(guān)系分析

從圖2左發(fā)現(xiàn)，當(dāng)研究主體為所有導(dǎo)入苗木時(shí)，導(dǎo)入苗木地徑的生長(zhǎng)率與其所受到壓迫力并沒(méi)有顯著的線性關(guān)系，但是發(fā)現(xiàn)其整體為下降趨勢(shì)。同時(shí)在研究壓迫力與地徑生長(zhǎng)量關(guān)系時(shí)，也發(fā)現(xiàn)同樣的特點(diǎn)，見(jiàn)圖2右。

圖2 壓迫力與地徑生長(zhǎng)率、地徑生長(zhǎng)量的關(guān)系Fig. 2 Relations between pressure and diameter growth rate, diameter growth

3.2.2 不同林窗面積壓迫力與苗木生長(zhǎng)關(guān)系分析

聯(lián)系到3.1中的研究所知，林窗面積在一定區(qū)域時(shí)，導(dǎo)入苗木地徑的生長(zhǎng)可能受到林窗結(jié)構(gòu)單元的影響更為顯著，故而進(jìn)一步研究當(dāng)林窗面積類似時(shí)，壓迫力與苗木地徑生長(zhǎng)的關(guān)系。本文對(duì)林窗面積小于5.5 m2的58株樣本所在的林窗面積聚類后得到5個(gè)類別，分別針對(duì)這5個(gè)類別研究分析壓迫力與地徑生長(zhǎng)率和生長(zhǎng)量之間的關(guān)系。

第一個(gè)類別林窗面積位于區(qū)間（0.0，0.8 m2]，該類中的樣本數(shù)量共計(jì)16株。在該類中，地徑生長(zhǎng)率位于區(qū)間[1.13%，14.05%]，生長(zhǎng)量則位于區(qū)間[0.04，0.44 mm]。生長(zhǎng)率、生長(zhǎng)量與壓迫力之間都有較為顯著的相關(guān)性，并發(fā)現(xiàn)二次多項(xiàng)式是相關(guān)性較高的模型，其R2分別達(dá)到了0.7389和0.7551。見(jiàn)圖3。

第二個(gè)類別林窗面積位于區(qū)間（0.8，1.6 m2]，該類中的樣本數(shù)量共計(jì)11株。在該類中，地徑生長(zhǎng)率位于區(qū)間[4.24%，33.06%]，生長(zhǎng)量則位于區(qū)間[0.11，0.82 mm]。生長(zhǎng)率、生長(zhǎng)量與壓迫力之間的相關(guān)性較上一類別有所降低，二次多項(xiàng)式也是相關(guān)性較高的模型，其R2分別達(dá)到了0.6238和0.5158。見(jiàn)圖4。

圖3 第一類林窗面積壓迫力與地徑生長(zhǎng)率、地徑生長(zhǎng)量的關(guān)系Fig. 3 Relations between pressure of frst gap size and diameter growth rate, diameter growth

圖4 第二類林窗面積壓迫力與地徑生長(zhǎng)率、地徑生長(zhǎng)量的關(guān)系Fig. 4 Relations between pressure of second gap size and diameter growth rate, diameter growth

第三個(gè)類別林窗面積位于區(qū)間（1.6，2.7 m2]，該類中的樣本數(shù)量共計(jì)13株。在該類中，地徑生長(zhǎng)率位于區(qū)間[20.25%，36.18%]，生長(zhǎng)量則位于區(qū)間[0.75，1.46 mm]。生長(zhǎng)率、生長(zhǎng)量與壓迫力之間的相關(guān)性繼續(xù)下降，二次多項(xiàng)式是依舊是相關(guān)性較高的模型，其R2分別只達(dá)到了0.3312和0.4934。見(jiàn)圖5。

圖5 第三類林窗面積壓迫力與地徑生長(zhǎng)率、地徑生長(zhǎng)量的關(guān)系Fig. 5 Relations between pressure of third gap size and diameter growth rate, diameter growth

第四個(gè)類別林窗面積位于區(qū)間（2.7，4.2 m2]，該類中的樣本數(shù)量共計(jì)11株。在該類中，地徑生長(zhǎng)率位于區(qū)間[13.08%，31.45%]，生長(zhǎng)量則位于區(qū)間[0.48，1.41 mm]。生長(zhǎng)率、生長(zhǎng)量與壓迫力之間沒(méi)有顯著的相關(guān)性，以二次多項(xiàng)式為模型時(shí)，其R2分別只有0.0114和0.0012。

第五個(gè)類別林窗面積位于區(qū)間（4.2，5.5 m2]，該類中的樣本數(shù)量共計(jì)7株。在該類中，地徑生長(zhǎng)率位于區(qū)間[9.47%，17.33%]，生長(zhǎng)量則位于區(qū)間[0.36，0.55 mm]。生長(zhǎng)率與壓迫力之間有顯著的相關(guān)性，二次多項(xiàng)式同樣為最優(yōu)模型，其R2達(dá)到了0.9098；但是生長(zhǎng)量與壓迫力之間，以二次多項(xiàng)式為模型時(shí)，雖然其R2只有0.1705，但是仍然呈現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定趨于上升的趨勢(shì)。見(jiàn)圖6。

4 結(jié)論與討論

因?yàn)殚臼窍碴帢?shù)種，所以在林窗較大，遮蔽較差的環(huán)境下，生長(zhǎng)并不是很好。但是當(dāng)林窗面積過(guò)小，楠木能受到的光照強(qiáng)度過(guò)弱時(shí)，生長(zhǎng)狀況同樣很差，甚至比在光照強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)的情況下的更差。同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)，其地徑生長(zhǎng)量及生長(zhǎng)率與林窗面積的線性相關(guān)性并不強(qiáng)，而是聚集為一個(gè)有較明顯變化趨勢(shì)的團(tuán)簇，說(shuō)明林窗面積一定時(shí)，導(dǎo)入苗木地徑的生長(zhǎng)依舊有好有差?？赡苁且?yàn)槊娣e相等的林窗的結(jié)構(gòu)不同，以及導(dǎo)入苗木在該結(jié)構(gòu)單元中位置的不同所導(dǎo)致的。

圖6 第五類林窗面積壓迫力與地徑生長(zhǎng)率、地徑生長(zhǎng)量的關(guān)系Fig.6 Relations between pressure of ffth gap size and diameter growth rate, diameter growth

在第一類、第二類、第三類林窗面積時(shí)，地徑的生長(zhǎng)率及生長(zhǎng)量均隨著苗木所受到的壓迫力增大而減少；隨著林窗面積的增大，其下降的趨勢(shì)逐步放緩；同時(shí)也發(fā)現(xiàn)其相關(guān)系數(shù)逐漸降低，也證明了其生長(zhǎng)變化受到壓迫力的影響逐步減小。在第四類林窗面積時(shí)，生長(zhǎng)變化與壓迫力之間的關(guān)系基本不收斂，說(shuō)明在該區(qū)間樣本生長(zhǎng)變化基本不受壓迫力變化的影響。在第五類林窗面積時(shí)，地徑生長(zhǎng)率卻反常的出現(xiàn)了與壓迫力之間較為顯著的相關(guān)性，但是地徑生長(zhǎng)量與壓迫力之間的相關(guān)性依舊不顯著，出現(xiàn)這種情況可能是因?yàn)樵谠擃愔械臉颖緮?shù)量較少而出現(xiàn)的特殊情況。

由此可見(jiàn)，在木荷次生林中導(dǎo)入閩楠，在其生長(zhǎng)初期，林窗面積的大小對(duì)于其地徑生長(zhǎng)的影響較為明顯。在林窗面積較小時(shí)，隨著林窗面積的增大，導(dǎo)入楠木初期的生長(zhǎng)越好；當(dāng)林窗面積超過(guò)一個(gè)極值點(diǎn)后，則隨著林窗面積的增加，導(dǎo)入楠木的初期生長(zhǎng)開(kāi)始下降，甚至出現(xiàn)死亡。當(dāng)林窗面積較小時(shí)，導(dǎo)入苗木的地徑生長(zhǎng)量及生長(zhǎng)率隨著其所受壓迫力的增大而減小，隨著林窗面積的增大，其相關(guān)系數(shù)逐漸降低；當(dāng)林窗面積較大時(shí)，導(dǎo)入苗木的地徑生長(zhǎng)量及生長(zhǎng)率受其所受壓迫力的影響不顯著。

在木荷次生林中導(dǎo)入閩楠的林木生產(chǎn)中，可以選擇面積在區(qū)間[1.6，3.7 m2]的林窗作為最佳的選擇地；當(dāng)林窗面積小于2.7 m2時(shí)，則選擇林窗內(nèi)所受壓迫力較小的位置作為導(dǎo)入位置；當(dāng)林窗面積大于2.7 m2時(shí)，則可以選擇林窗內(nèi)所受壓迫力較大的位置作為導(dǎo)入位置。

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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

國(guó)家林業(yè)局林業(yè)公益性行業(yè)項(xiàng)目“南方集體林區(qū)次生林撫育間伐與高效利用技術(shù)研究”（201004032）

曾思齊（1957-），男，湖南新化人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事林學(xué)、林業(yè)生態(tài)工程方面的教學(xué)與研究；E-mail：zengsiqi@21cn.com

[本文編校：吳 彬]