向博文，曾思齊，甘世書，龍時(shí)勝，劉 洵

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長沙 410004；2.國家林業(yè)局 中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，湖南 長沙 410014）

合理的林分空間結(jié)構(gòu)是充分發(fā)揮森林多種功能的基礎(chǔ)。林分結(jié)構(gòu)的研究對于森林經(jīng)營和優(yōu)化決策都具有重要的理論和實(shí)際意義。森林的空間結(jié)構(gòu)是森林的重要特征，反映了森林林分內(nèi)物種的空間關(guān)系，樹木之間的競爭優(yōu)勢及其空間生態(tài)位，在很大程度上決定了林分的穩(wěn)定性、發(fā)展的可能性和經(jīng)營空間的大小[1]。

計(jì)算空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)最重要的是確定參照樹的最鄰近木。最早Füldner[2]提出中心木的最鄰近木株數(shù)n的取值為3，惠剛盈等[3]指出鄰近木株數(shù)取4可以滿足林分空間結(jié)構(gòu)分析的要求。然而上述兩種都不能很好的將所有鄰近木納入到林木空間結(jié)構(gòu)單元中。湯孟平等在利用大小比數(shù)分析天目山優(yōu)勢樹種的競爭強(qiáng)度時(shí)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)Voronoi圖確定最近鄰木可以很容易的發(fā)現(xiàn)對象木和相鄰木之間的關(guān)系，且相鄰木的株數(shù)不再局限于4株，更能反映樣地中實(shí)際空間結(jié)構(gòu)特征。研究林分空間結(jié)構(gòu)，常用的指標(biāo)主要是惠剛盈等提出的混交度、大小比數(shù)和角尺度等空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)。湯孟平等[4]將基于林分混交度、競爭指數(shù)和聚集指數(shù)的空間結(jié)構(gòu)作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，提出了林分擇伐空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。郝月蘭[5]在Voronoi圖確定空間結(jié)構(gòu)單元的基礎(chǔ)上，提出了基于空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的間伐木選取方法。

依據(jù)結(jié)構(gòu)決定功能的理念，明確櫟類次生林林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)，本研究以湖南櫟類次生林為研究對象，選用全混交度、大小比數(shù)、競爭指數(shù)和角尺度4個(gè)空間結(jié)構(gòu)指數(shù)構(gòu)建綜合空間結(jié)構(gòu)作為目標(biāo)函數(shù)，用最優(yōu)斷面積作為間伐量的約束條件，優(yōu)化間伐量的確定和間伐木的選取。在優(yōu)化林分空間結(jié)構(gòu)的同時(shí)，確定了每個(gè)樣地具體的間伐量，將林分空間結(jié)構(gòu)調(diào)整到最優(yōu)的狀態(tài)，即結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時(shí)林分生長活力得到提高，達(dá)到提質(zhì)增量的目的。

1 研究區(qū)概況

湖南省位于長江中游，地處108°47′～114°15′E，24°38′～ 30°08′N，海拔最高 2 099 m，最低23 m。湖南省地貌類型多樣，有半高山、低山、丘陵、崗地、盆地和平原。湖南為大陸性亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，冬寒冷而夏酷熱，春溫多變，秋溫陡降，春夏多雨，秋冬干旱，年平均氣溫為16～19 ℃，年平均降水量為1 200～1 700 mm。

湖南櫟類資源豐富，其中常見常綠闊葉林主要有石櫟屬Lithocarpus，青岡屬Cyclobalanopsis，如湘中地區(qū)的枹櫟Quercus serrataThunb、細(xì)葉青岡Cyclobalanopsis myrsinaefolia(Blume) Oerst等；落葉闊葉林主要有櫟屬Q(mào)uercus、水青岡屬Fagus和栗屬Castanea，如湘西和湘北地區(qū)的錐栗Castaneahenryi(Skam) Rehd.et Wils和亮葉青岡Fagus lucidaRehd.et Wils。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

樣地林分起源為天然林，樣地調(diào)查時(shí)間是1989—2014年，調(diào)查間隔為5 a，但只有2004—2014年樣地?cái)?shù)據(jù)中有方位角和水平距，可以確定樣木位置，故選取的為樣地中的三期數(shù)據(jù)。樣地面積大小為25.82 m×25.82 m，調(diào)查時(shí)采用GPS定位與復(fù)位。樣地內(nèi)林木起測直徑為5 cm，達(dá)到起測直徑的林木采用鐵牌編號，主要在樣地內(nèi)進(jìn)行了每木檢尺工作，測定林木直徑（cm）、林下灌木、相對位置等。樣地以櫟類為優(yōu)勢樹種，主要樹種包括櫟類、杉木、馬尾松、樺木等。

本研究選取的數(shù)據(jù)來自以櫟類為優(yōu)勢樹種的國家一類連續(xù)清查樣地。選用樣地176塊，樣地情況見表1。

表1 樣地基本概況Table1 The basic information of sample plots

2.2 林分空間結(jié)構(gòu)單元的確定

本研究采用Voronoi圖來確定中心木的最鄰近木。Voronoi圖確定林木的最鄰近木時(shí)能確切地考慮到林木的位置關(guān)系型并且能明確地反映樣地中林木的實(shí)際空間結(jié)構(gòu)特征。

邊緣校正，在利用Voronoi圖確定鄰近木時(shí)，位于林地邊緣的林木生成的Voronoi多邊形是不完整的，必須進(jìn)行邊緣校正。本研究中采用距離緩沖區(qū)法消除邊緣的影響，將原樣地4條邊均向內(nèi)部水平縮進(jìn)2 m的區(qū)域作為緩沖區(qū)（圖1），以確保校正樣地內(nèi)的林木生成的Voronoi多邊形是完整的，樣地內(nèi)去除緩沖區(qū)的剩余部分為校正樣地，校正樣地內(nèi)地林木作為中心木計(jì)算各空間結(jié)構(gòu)指數(shù)，緩沖區(qū)內(nèi)的林木只作為鄰近木參與計(jì)算[6]。

以2277號樣地2014年國家一類連續(xù)清查數(shù)據(jù)得到的Voronoi圖見圖1。

圖1 2277號樣地邊緣校正后的VoronoiFig.1 Voronoi Map of 2277 Sample after Edge Correction

2.3 空間結(jié)構(gòu)指數(shù)的選取

對林分空間結(jié)構(gòu)的描述需要通過樹種，直徑結(jié)構(gòu)，林木的位置關(guān)系，林木之間的競爭壓力多方面綜合考慮。全混交度能描述林木之間的樹種差異與樹種隔離關(guān)系；大小比數(shù)可以描述林木之間的直徑關(guān)系；競爭指數(shù)描述了林木之間的競爭壓力；角尺度說明了林木的位置關(guān)系。故采用全混交度、大小比數(shù)、Hegyi競爭指數(shù)和角尺度4個(gè)空間指數(shù)來描述林分的空間結(jié)構(gòu)。4個(gè)空間結(jié)構(gòu)指數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式如下。

2.3.1 全混交度

式（1）中：ni為最近的鄰木株樹；Ci為對象木的最近鄰木中成對相鄰木非同種的個(gè)數(shù)。為最近鄰木樹種隔離度，Di為空間結(jié)構(gòu)單元的Simpson指數(shù)，它表示樹種分布的均勻度。Mi為簡單混交度[7]。

2.3.2 大小比數(shù)

大小比數(shù)量化了參照樹與其相鄰木的關(guān)系，其值(Ui)愈低，說明比參照樹大的相鄰木愈少[8]。

2.3.3 角尺度

角尺度（Wi）：是用來描述相鄰木圍繞參照數(shù)均勻性的指標(biāo)。首先確定標(biāo)準(zhǔn)角，然后以a角小于標(biāo)準(zhǔn)角a0的個(gè)數(shù)占所考察的最近相鄰木的比例表示角尺度。表達(dá)式為[8]：

2.3.4 Hegyi競爭指數(shù)

式（4）中，CIi為中心木i的競爭指數(shù)，di為鄰近木j的胸徑，Lij為中心木i與鄰近木j之間的距離，ni為中心木i所在結(jié)構(gòu)單元中鄰近木的株數(shù)[9]。

2.4 綜合空間結(jié)構(gòu)模型的建立

林分中各個(gè)空間結(jié)構(gòu)指數(shù)相互影響，使得多目標(biāo)規(guī)劃求出最優(yōu)解難以實(shí)現(xiàn)，因在林分結(jié)構(gòu)優(yōu)化經(jīng)營中，混交度越大，競爭指數(shù)和大小比數(shù)越小，林分越趨于均勻分布，則林分結(jié)構(gòu)越好。故采用乘除法的思想進(jìn)行模型構(gòu)建。

2.4.1 目標(biāo)函數(shù)的確定

乘除法的基本原理[10]x是決策變量向量，當(dāng)在m個(gè)目標(biāo)f1(x)，…，fm(x)中，其中k個(gè)目標(biāo)f1(x)，…，fk(x)要求實(shí)現(xiàn)最大，其余目標(biāo)fk+1(x)，…，fm(x)要求實(shí)現(xiàn)最小，且滿足f1(x)，…，fm(x)均大于零，則可采用評價(jià)函數(shù)Q(x)作為目標(biāo)函數(shù)：

1998年Heuserr[11]研究表明，結(jié)構(gòu)多樣性指數(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)差可以描述經(jīng)營活動后林分結(jié)構(gòu)和動態(tài)，因此在林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化經(jīng)營模型中利用上述4個(gè)空間結(jié)構(gòu)指數(shù)于其相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差來描述林分的動態(tài)結(jié)構(gòu)。李際平等[12]指出林分的平均角尺度在[0.327，0.357]之間屬于隨機(jī)分布。所以要使得角尺度越趨近于0.357，林分中的林木分布也就越合理。

并按照乘除法的原理，對以上4個(gè)子目標(biāo)進(jìn)行綜合，為了防止林木的某個(gè)空間結(jié)構(gòu)指數(shù)取值為零導(dǎo)致整個(gè)公式的值為零或者公式無意義，所以將每一個(gè)空間結(jié)構(gòu)指數(shù)取值均加1。其公式為：

2.4.2 約束條件的確定

同時(shí)，在林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)外，還需要一些約束條件[13]，包括：1）間伐前后直徑結(jié)構(gòu)不能改變，采用q值約束；2）間伐前后樹種數(shù)不變，保證樹種多樣性；3）在間伐強(qiáng)度的約束下，用最優(yōu)斷面積確定間伐量，即將林分?jǐn)嗝娣e與最優(yōu)斷面積之差作為間伐的斷面積，若差值為負(fù)數(shù)，則該林分不做調(diào)整。其用數(shù)學(xué)模型描述為：

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

1）

且前后q值趨于穩(wěn)定；

2）

3）

4）

式（8）至式（11）中，D(i)為林分間伐后的徑級個(gè)數(shù)，D0為林分間伐前的徑級個(gè)數(shù)，q為某一徑級的株樹與相鄰較大徑級株樹之比；s(i)為林分間伐后樹種個(gè)數(shù)，S0為林分間伐前的樹種個(gè)數(shù)；P為間伐強(qiáng)度，P0為規(guī)定的間伐強(qiáng)度，間伐強(qiáng)度不超過30%。G現(xiàn)實(shí)為該林分現(xiàn)實(shí)斷面積，G最優(yōu)為該林分最優(yōu)斷面積。

2.5 最優(yōu)斷面積的確定

確定林分最優(yōu)斷面積，需要運(yùn)用相容性林分生長模型對20～70 a齡段的斷面積進(jìn)行預(yù)測，分析一段時(shí)間內(nèi)的林分?jǐn)嗝娣e生長量，將生長量最大的斷面積作為最優(yōu)斷面積，表示當(dāng)前年齡下的林分保持該斷面積具有最旺盛的生長活力。

2.5.1 林分相容性生長收獲模型

林分生長量和收獲量具有相容性，可以反映異齡林的生長量變化規(guī)律。將林分現(xiàn)實(shí)生長量與收獲量用聯(lián)立方程組的形式建立相容性林分生長收獲模型，可以預(yù)估未來林分的生長和收獲量[14]。以176塊櫟類占主要優(yōu)勢的湖南省一類清查樣地6期數(shù)據(jù)建立林分相容性生長收獲模型，可得到以下聯(lián)立方程組：

式（12）中，M1G1分別為現(xiàn)在林分的蓄積量與斷面積，M2G2分別為未來林分的蓄積量與斷面積，t1為當(dāng)前林分的年齡，t2為未來林分年齡，SI為地位指數(shù)。通過相容性生長收獲模型可以預(yù)測林分階段性的生長量，從而得出預(yù)測年齡段的生長量預(yù)測曲線。

2.5.2 湖南次生櫟林?jǐn)嗝娣e生長規(guī)律

將176塊樣地中分成9、12、15三種地位指數(shù)級，分別找到3種不同地位指數(shù)級下湖南次生櫟林的斷面積最高與最低林分的生長狀況。對現(xiàn)實(shí)林分中不同立地條件下樣地生長最高的與最低的林分統(tǒng)計(jì)，可以得出湖南次生櫟林的斷面積區(qū)間，而最優(yōu)的斷面積就存在于這個(gè)斷面積區(qū)間內(nèi)，再利用相容性生長收獲模型，可以擬合出林分不同生長狀況下的斷面積生長曲線。

2.5.2.1 現(xiàn)實(shí)最大密度林分生長過程

在9地位指數(shù)級下選取斷面積最大的十塊樣地，確定現(xiàn)實(shí)林分的最大斷面積和年齡，然后用相容性生長收獲模型得到9地位指數(shù)級下20～70 a的林分最大密度時(shí)的斷面積生長過程。同理可以模擬出12和15地位指數(shù)級的現(xiàn)實(shí)最大密度林分生長過程（圖2）。隨著林分年齡的增加，林分?jǐn)嗝娣e不斷增大，斷面積最大，然而過密的林分競爭壓力增大，其生長活力不一定最優(yōu)。

圖2 現(xiàn)實(shí)林分最大斷面積生長過程模擬Fig.2 Simulation of maximum cross-sectional area growth process of actual stand

2.5.2.2 現(xiàn)實(shí)最小密度林分生長過程

在9地位指數(shù)級下選取斷面積最小的十塊樣地，確定現(xiàn)實(shí)林分的最小斷面積和年齡，然后用相容性生長收獲模型得到9地位指數(shù)級下20～70 a的林分最小密度時(shí)的斷面積生長過程。同理可以模擬出12和15地位指數(shù)級的現(xiàn)實(shí)最小密度林分生長過程（圖3）。現(xiàn)實(shí)林分的斷面積偏低，可能因?yàn)榱帜旧L環(huán)境受影響，林分活力沒有得到完全發(fā)揮。

2.5.3 林分最優(yōu)斷面積的確定

圖3 現(xiàn)實(shí)林分最小斷面積生長過程模擬Fig.3 Simulation of minimum cross-sectional area growth process of actual stand

將林分?jǐn)嗝娣e的定期生長量最大的斷面積作為林分最優(yōu)斷面積。將湖南次生櫟林能達(dá)到最大的斷面積為峰值，用林分相容性收獲模型可以推出20～70 a每個(gè)年齡段的最大斷面積，將每個(gè)年齡段最大的斷面積依次下調(diào)10%，用每次下調(diào)后的斷面積用相容性收獲模型預(yù)測5 a后的蓄積量，找到各個(gè)年齡段預(yù)測斷面積生長量最大的斷面積作為林分最優(yōu)的斷面積。林分最優(yōu)斷面積在40 a處于最大斷面積線，說明現(xiàn)有數(shù)據(jù)找到的最大斷面積模擬曲線不是林分完滿立木度時(shí)的最大斷面積曲線，在40 a之前，林分的最優(yōu)斷面積還有上升的可能性；在40 a后林木競爭壓力增大，最優(yōu)斷面積隨著林分年齡的增長開始下降，如圖4所示。讓林分保持在這種斷面積下生長，可以使得林分生長活力最大。

圖4 最優(yōu)斷面積的確定Fig.4 Determination of optimum section area

3 結(jié)果與分析

3.1 空間結(jié)構(gòu)指數(shù)變化

2277號樣地2014年數(shù)據(jù)中，主要有櫟類、樺木、漆樹、楊樹等樹種，其中櫟類為主要樹種，占76.7%，其它樹種占23.3%。林分平均直徑11.8 cm，櫟類平均直徑12.4 m，其中櫟類直徑最大的有22.3 cm。對林木徑階統(tǒng)計(jì)，從4 cm開始一直到24 cm，一共10個(gè)徑階。

2277號樣地2014年數(shù)據(jù)中，林分中全混交度平均為0.156 9，大小比數(shù)平均為0.508 6，角尺度平均0.370 2，競爭指數(shù)平均6.377 4，綜合空間指數(shù)平均5.485 5。

為了能更直觀地反映空間指數(shù)變化情況，在作圖時(shí)，統(tǒng)一將競爭指數(shù)與綜合空間指數(shù)縮小10倍（圖5），隨時(shí)間推移，林分內(nèi)幼樹增加，老樹枯死，林分的全混交度有所增加，大小比數(shù)上下波動，角尺度幾乎沒有變化，競爭指數(shù)有所降低，林分的綜合空間指數(shù)有減有增，表明林分結(jié)構(gòu)隨著時(shí)間的推移，林分結(jié)構(gòu)也有細(xì)微的變化，但是結(jié)構(gòu)變化較為隨機(jī)且結(jié)構(gòu)變化幅度不大。如果放任不管，讓其自己改變結(jié)構(gòu)，則在短時(shí)間內(nèi)林分結(jié)構(gòu)無法得到優(yōu)化，不利于林木生長。故需要進(jìn)行林分間伐，人為的選定間伐木調(diào)整林分結(jié)構(gòu)。

圖5 林分空間指數(shù)變化Fig.5 Changes of stand spatial index

3.2 間伐木的確定

3.2.1 間伐木的確定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的原則，調(diào)整角尺度由聚集分布向隨機(jī)分布發(fā)展，擴(kuò)大林分的樹種混交程度，減小林木間的競爭指數(shù)，保證樹種的生長空間。以2277號樣地2014年數(shù)據(jù)為例。通過Voronoi圖計(jì)算得出的全混交度平均為0.159 6，平均大小比數(shù)為0.508 6，平均角尺度0.370 2，平均競爭指數(shù)為6.377 4，平均空間綜合結(jié)構(gòu)指數(shù)為5.485 5。在角尺度調(diào)整林木趨于隨機(jī)分布的基礎(chǔ)上，將混交度＜0.159 6的樹優(yōu)先伐除，同時(shí)將空間結(jié)構(gòu)指數(shù)最低的林木作為預(yù)備間伐木。并且每確定一株間伐木后需要重新計(jì)算樣地的空間結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊块g伐一株林木數(shù)后，林分內(nèi)空間結(jié)構(gòu)都將改變。

3.2.2 間伐前后的空間結(jié)構(gòu)變化

9地位指數(shù)的2277號樣地2014年的林分年齡為44 a，樣地總面積為29.317 m2/hm2。此時(shí)9地位指數(shù)的最優(yōu)斷面積為27.174 m2/hm2，將高于斷面積生長曲線的斷面積作為最大間伐量，為2.143 m2/hm2。確定間伐木21株，間伐斷面積為2.126 m2/hm2，株數(shù)間伐強(qiáng)度為16.27%，間伐木信息如表2、表3所示。

樣地間伐前后空間指數(shù)對比通過表4和圖6可以看出，全混交度與間伐前比有所上升，因?yàn)闃拥貥浞N數(shù)較少，所以全混交度較伐前比提高不多。大小比數(shù)和角尺度的變化也不大，但也向著目標(biāo)要求靠近。將競爭強(qiáng)度大的林木間伐掉，可以改善林木之間的競爭壓力，剩下的林木生存空間得到改善，競爭指數(shù)大幅降低，綜合空間指數(shù)相應(yīng)得到增加，表明通過此次間伐能夠在一定程度上改善林分空間結(jié)構(gòu)。但是一次間伐不能夠滿足目的要求，需要經(jīng)過長時(shí)間的多次間伐才能使得林分空間結(jié)構(gòu)得到大幅改善。

表2 間伐木信息Table2 Thinning tree information

3.2.3 間伐前后的生長量變化

表5是用林分相容性生長收獲模型分別對2277號樣地2014年期間伐前和間伐后的斷面積進(jìn)行5 a和10 a的預(yù)測。表中G1，G2分別代表當(dāng)前斷面積和預(yù)測后的斷面積；M1，M2分別代表當(dāng)前蓄積和預(yù)測后的蓄積。從表5中可以直觀的看出，樣地經(jīng)過間伐后，斷面積和蓄積量減少了，但是在5 a和10 a的生長量比間伐前樣地的生長量要大。雖然樣地?cái)嗝娣e降低了，但是減少一部分?jǐn)嗝娣e的同時(shí)可以改善林分的空間結(jié)構(gòu)，同時(shí)也能使林分生長活力得到釋放，生長量得到提高。

表3 樣木間伐原因Table3 Reasons for thinning of sample trees

表4 間伐前后樣地空間指數(shù)變化Table4 Spatial index changes of sample plots before and after thinning

圖6 結(jié)構(gòu)調(diào)整后與未調(diào)整之前的空間結(jié)構(gòu)對比Fig.6 Comparison of spatial structure after structural adjustment and before structural adjustment

表5 間伐前后樣地生長量預(yù)測Table5 Prediction of sample plot growth before and after thinning

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

本研究以湖南省森林資源連續(xù)清查3期復(fù)測數(shù)據(jù)為研究對象，用林分相容性生長收獲模型模擬林分最優(yōu)斷面積，用最優(yōu)斷面積控制間伐量，將林分高于最優(yōu)斷面積的部分間伐，伐除間伐木調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，得出以下結(jié)論：以2277號樣地為例，此次結(jié)構(gòu)調(diào)整：1）確定的最大間伐量為2.143 m2/hm2，確定間伐木21株。結(jié)構(gòu)調(diào)整后全混交度增加3.70%，大小比數(shù)降低0.43%，角尺度降低0.46%，競爭指數(shù)降低31.74%，綜合空間結(jié)構(gòu)指數(shù)增加160.12%。間伐木被伐除，空間結(jié)構(gòu)得到改善，這與郝月蘭[5]學(xué)者的研究結(jié)論相似。2）在間伐了21株林木后，用林分相容性生長收獲模型分別預(yù)估間伐前后5 a和10 a的斷面積和蓄積生長量的變化，得出間伐后的斷面積和蓄積生長量比伐前大。表明經(jīng)過結(jié)構(gòu)調(diào)整后，保留木的生長空間得到改善，保留木的生長活力得到釋放，促進(jìn)林木生長。原本相互擠壓的林木被伐除后，有利于其干型生長，使得樹干更加通直，材質(zhì)也更好。3)用Voronoi圖確定林分的結(jié)構(gòu)單元。在2 277樣地的Voronoi圖中，樣地內(nèi)林木的相鄰木最多有10株，最少為3株，其中4～7株相鄰木最多，占86.7%。Voronoi圖能直觀的顯示出林木之間的空間位置關(guān)系，使得林分結(jié)構(gòu)單元不再單一，比傳統(tǒng)的4鄰木法[15]更符合林木的實(shí)際分布情況。

4.2 討 論

林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)確定后的關(guān)鍵任務(wù)是確定林分間伐空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的約束條件，設(shè)置約束條件時(shí)，應(yīng)將林分的非空間結(jié)構(gòu)約束和空間結(jié)構(gòu)約束結(jié)合起來考慮。林分經(jīng)過間伐后，應(yīng)保持林分的樹種個(gè)數(shù)不減少，林分林木的大小多樣性不降低，林分的混交度不降低，同時(shí)林分整體競爭強(qiáng)度降低，林分的水平分布格局趨向隨機(jī)分布狀態(tài)[16]。本研究以樹種多樣性和徑階、直徑結(jié)構(gòu)作為約束條件，用全混交度、大小比數(shù)、競爭指數(shù)、角尺度構(gòu)建綜合空間結(jié)構(gòu)目標(biāo)函數(shù)。在間伐強(qiáng)度的約束下，用斷面積最優(yōu)生長曲線確定間伐量，根據(jù)林分的年齡和地位指數(shù)確定最優(yōu)斷面積，將林分當(dāng)前高出最優(yōu)的斷面積作為間伐量。在間伐量的約束下，根據(jù)空間結(jié)構(gòu)綜合指數(shù)確定間伐木，伐除間伐木，使得林分結(jié)構(gòu)較伐前的更為優(yōu)化與其它學(xué)者得出的結(jié)果相符合。此次調(diào)整回答了間伐時(shí)間伐多少、間伐哪些樹的問題，達(dá)到了使林分質(zhì)量精準(zhǔn)提升的目的，這種將空間結(jié)構(gòu)目標(biāo)函數(shù)與林分生長緊密結(jié)合來調(diào)整林分結(jié)構(gòu)的方法鮮有人做。

對間伐前后生長量進(jìn)行預(yù)測分析，雖然斷面積與蓄積的生長量得到提高，但是增加的不多。是因?yàn)橄嗳菪粤址稚L收獲模型只能預(yù)測出斷面積與蓄積的生長規(guī)律，但是間伐后的林分空間結(jié)構(gòu)得到改善，林木生長活力提高，這些間伐效應(yīng)在相容性林分生長收獲模型里面無法體現(xiàn)出來。

林分的結(jié)構(gòu)越合理，穩(wěn)定性就越高，發(fā)揮的功能作用就越多。但是在結(jié)構(gòu)調(diào)整的同時(shí)需要考慮到林分的生長活力，使得林分在結(jié)構(gòu)改善的同時(shí)，生長活力也能夠得到提高。此次調(diào)整使得林木競爭強(qiáng)度明顯減弱，林木生長空間得到改善，但是全混交度提高不明顯，這與間伐木的選取方式有關(guān)，之后可以嘗試用Monte Carlo算法優(yōu)化采伐木的選取，許曉東等[17]用此算法選取的采伐木更為精確。而且林分空間結(jié)構(gòu)的改善與生長活力的提高，不是一次間伐就能夠達(dá)到目的，可能需要多次間伐，長久的經(jīng)營才能達(dá)到優(yōu)化的目的。改善間伐木的選取方式，分多次對林分間伐，可使得林分結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)化的可能性。