陳立新,哈雪梅,段文標(biāo),韓冬薈,李常準(zhǔn),劉玉萍,沈海龍,張 鵬

東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院, 哈爾濱 150040

競(jìng)爭(zhēng)是森林生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在的一種現(xiàn)象,其結(jié)果是一個(gè)有機(jī)體阻礙另一個(gè)有機(jī)體的正常生長(zhǎng)和發(fā)育[1]。樹木之間普遍存在的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系影響著樹木的存活、生長(zhǎng)和發(fā)育,決定樹種的分布并推動(dòng)著群落的演替,是森林動(dòng)態(tài)變化的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)因子,樹木生長(zhǎng)存在種間差異且受到內(nèi)在和外在因素的影響[2]。樹種的生長(zhǎng)差異不僅表現(xiàn)在年季生長(zhǎng)速率的不同[3],而且不同樹種樹木的生長(zhǎng)對(duì)各影響因子的響應(yīng)機(jī)制也有差異[4]。影響樹木生長(zhǎng)的主要因素包括樹木自身特征和外界環(huán)境因子[5],如初始胸徑[7]、年齡[8]、氣候[9]、土壤營(yíng)養(yǎng)水平[10]、鄰體競(jìng)爭(zhēng)等[11]。研究植物的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系不僅有助于掌握森林結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)的演變趨勢(shì),揭示群落的發(fā)育與演替進(jìn)程,對(duì)森林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)、林分的改造以及退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建具有重要指導(dǎo)意義。

林木競(jìng)爭(zhēng)是林木生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)其所需空間資源的競(jìng)爭(zhēng),目前國(guó)內(nèi)外的研究中主要用競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)來(lái)描述林木之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。隨著對(duì)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的長(zhǎng)期研究,林木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)也有了一定的改進(jìn)[12],國(guó)內(nèi)外對(duì)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的研究也有了一定的進(jìn)步[13]。林木在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)主要有以下幾個(gè)原因:林木競(jìng)爭(zhēng)的范圍[14]、林木競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度、林木個(gè)體在競(jìng)爭(zhēng)中的反應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生的結(jié)果等[15]。目前對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的研究主要使用以下3個(gè)模型:(1)Hegyi單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)模型[16]；(2)單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的改進(jìn)模型[17]；(3)Latka-volterra競(jìng)爭(zhēng)模型[18]。其中,Hegyi單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)模型包括了樹木大小、距離和空間分布等多方面的信息,并且簡(jiǎn)單直觀,測(cè)算容易[19],而且此模型能有效地描述林木生長(zhǎng)與生存空間的關(guān)系,并得到了廣泛的應(yīng)用[20]。因此,本文用Hegyi單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)模型來(lái)研究紅松優(yōu)勢(shì)木與立地條件的關(guān)系,旨在充分了解紅松優(yōu)勢(shì)樹種生長(zhǎng)的適宜條件,為紅松優(yōu)質(zhì)大徑材的培育技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于中國(guó)溫帶濕潤(rùn)氣候區(qū)東段,北與吉林毗連,南與白山市隔鴨綠江相望,地理坐標(biāo)為 125°17′—127°51′E,41°20′—42°12′N,位于長(zhǎng)白山腹地,是紅松自然生長(zhǎng)的原生地,屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候,氣溫-38.7—36.1℃,海拔310—1220m,冬季積雪厚度可達(dá)50cm,降水量可達(dá)1120 mm,最大日降水量105 mm,每年7—8月份雨量較為集中,約占全年的45%,土壤以暗棕壤為主,土層厚度42 cm以上,轄區(qū)內(nèi)森林資源豐富。主要樹種有紅松(Pinuskoraiensis)、云杉(Piceaasperata)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與林分調(diào)查

通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)厣仲Y源檔案的查證和實(shí)地考查,決定該項(xiàng)研究在吉林省通化市三棚林場(chǎng)和臨江市鬧枝林場(chǎng)進(jìn)行。首先在以上兩個(gè)林場(chǎng)的典型地段分別設(shè)置面積為600 m2(20 m×30 m)的矩形樣地各33塊和37塊,共計(jì)70塊。確定好樣地的位置后,用GPS測(cè)量其海拔、經(jīng)度和緯度,用羅盤儀測(cè)量樣地坡度和坡向,用抬頭法測(cè)定郁閉度,用超聲測(cè)高器測(cè)量樣地中每一株林木的高度和第一活枝高,用胸徑尺測(cè)定林木的胸徑,用卷尺測(cè)定每棵樹的坐標(biāo)、東西冠幅和南北冠幅,優(yōu)勢(shì)木是樣地中樹高最高且長(zhǎng)勢(shì)較好的樹木,選取5顆優(yōu)勢(shì)木作為本次研究的對(duì)象木。樣地基本概況見表1。

表1 樣地基本概況

2.2 樣品采集

在樣地內(nèi)的典型地段,挖掘深度約1m的土壤剖面,深至底層土位置,記錄土壤類型、各層厚度以及土壤質(zhì)地并拍照。采用烘干法測(cè)定土壤含水率,環(huán)刀法測(cè)定土壤容重,并采集土壤樣品,同一地形的取樣點(diǎn)至少重復(fù)三次,采集部分樣品帶回實(shí)驗(yàn)室,待樣地的各層土壤風(fēng)干后,按實(shí)驗(yàn)所需土樣數(shù)量,將研磨后的土樣分別過(guò)孔徑為0.149mm和2mm的土壤篩,然后對(duì)過(guò)篩后的樣品進(jìn)行土壤化學(xué)指標(biāo)的測(cè)定。本項(xiàng)研究測(cè)定的土壤化學(xué)指標(biāo)有:土壤pH值、全磷、全氮、全鉀、總有機(jī)碳、有效磷、水解氮和速效鉀等的含量。

2.3 優(yōu)勢(shì)木選擇

依據(jù)紅松人工林林木的胸徑、樹高、單株材積為生長(zhǎng)指標(biāo),在每個(gè)樣地內(nèi),選取5棵優(yōu)勢(shì)木作為對(duì)象木,其余林木只選作競(jìng)爭(zhēng)木。本項(xiàng)研究設(shè)置了70塊樣地,一共選擇350株優(yōu)勢(shì)木。

2.4 確定優(yōu)勢(shì)木的競(jìng)爭(zhēng)木

2.4.1樣地邊緣矯正

用Excel 2010對(duì)研究數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理,根據(jù)樣地內(nèi)各樹木的相對(duì)坐標(biāo),分別將樹木遷移到8個(gè)鄰近區(qū)域,并確定遷移后樹木的坐標(biāo),最后將所有樹木信息數(shù)據(jù)導(dǎo)入Arcgis 10.2中, 根據(jù)樹木的相對(duì)坐標(biāo)信息,形成點(diǎn)層,即樹木的空間分布(圖1),并根據(jù)每個(gè)樣地點(diǎn)的坐標(biāo)形成泰森多邊形,根據(jù)泰森多邊形的競(jìng)爭(zhēng)單元及其邊數(shù)確定相應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)樹(圖2)。

圖1 樣地邊緣矯正示意圖

圖2 林木Voronoi多邊形示意圖

2.4.2邊界木的處理

為了保證樣地邊緣優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的研究,用偏移法即八鄰域平移法消除邊緣效應(yīng),以原樣地為中心,把樣地向上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八個(gè)方向偏移,偏移后的樣地視為與原樣地一致,偏移后共形成9個(gè)區(qū)域,樣地內(nèi)的所有優(yōu)勢(shì)木作為對(duì)象木[21]。

2.4.3競(jìng)爭(zhēng)木的確定

根據(jù)泰森多邊形的競(jìng)爭(zhēng)單元及其邊數(shù),確定了相應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)木[22](圖3)。

圖3 Voronoi 競(jìng)爭(zhēng)單元圖

2.4.4對(duì)象木與競(jìng)爭(zhēng)木之間距離的確定

使用Arc-gis10.2歐氏距離分析工具[23],測(cè)得對(duì)象木與競(jìng)爭(zhēng)木之間的距離。歐式距離的算法為:求得每個(gè)源像元到每個(gè)像元之間的距離,然后取源像元到像元之間的最短距離。

2.5 競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)模型的構(gòu)建

選取 Hegyi的單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)模型,表征研究區(qū)森林樣地的競(jìng)爭(zhēng)狀況,公式如下[24]:

式中,i表示對(duì)象木(優(yōu)勢(shì)木),j表示競(jìng)爭(zhēng)木,CIi為優(yōu)勢(shì)木i的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)；Di、Dj分別為優(yōu)勢(shì)木i和競(jìng)爭(zhēng)木j的胸徑；Lij表示優(yōu)勢(shì)木與競(jìng)爭(zhēng)木之間距離；n為競(jìng)爭(zhēng)木數(shù)量。競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)大小代表著競(jìng)爭(zhēng)的激烈程度,競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)越大,競(jìng)爭(zhēng)越激烈,樣地內(nèi)所有優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的總和,即為樣地競(jìng)爭(zhēng)指數(shù):

式中,CI為樣地內(nèi)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的總和;n為優(yōu)勢(shì)木個(gè)數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分生長(zhǎng)因子對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響

3.1.1優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與林分生長(zhǎng)因子關(guān)系的擬合

由圖4、圖5可知,本研究中優(yōu)勢(shì)木的胸徑大小主要為30—40cm,樹高主要為15—25m,隨著優(yōu)勢(shì)樹木的增長(zhǎng),胸徑變大,樹高變高,對(duì)樣地內(nèi)空間資源的需求增大,導(dǎo)致其競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)急劇變大,因此,優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與其胸徑和樹高均呈極顯著的相關(guān)關(guān)系(R2=0.73,R2=0.82,P<0.05)。由圖6和圖7可知,優(yōu)勢(shì)樹種的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)隨樹冠大小的增加而出現(xiàn)減小的趨勢(shì),當(dāng)林木的冠幅大于10m時(shí),林木之間的競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)減弱,競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)下降速度趨于平緩。

圖4 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和胸徑的擬合結(jié)果

圖5 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和樹高的擬合結(jié)果

圖6 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和南北冠幅的擬合結(jié)果

圖7 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和東西冠幅的擬合結(jié)果

3.1.2優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與林分生長(zhǎng)因子的相關(guān)性分析

由表2可知,優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與胸徑、樹高、東西冠幅和南北冠幅均呈極顯著的相關(guān)關(guān)系。其中優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與樹高之間的關(guān)系最為顯著(r=-0.806**,P<0.01),其次是胸徑對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響(r=-0.685**,P<0.01)僅次于樹高,胸徑和樹高對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響均大于冠幅,東西冠幅對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響(r=-0.573**,P<0.01)略高于南北冠幅對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響(r=-0.454**,P<0.01)。

表2 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與林分因子的相關(guān)性分析

3.2 地形因子對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響

3.2.1優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與地形因子關(guān)系的擬合

將優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)、坡向、坡位三個(gè)因素放到三維空間進(jìn)行分析,得到優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和坡向、坡位的三維空間分布圖(圖8)。由圖8可知,在優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和坡向、坡位的關(guān)系中,上坡的優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)明顯高于中坡和下坡,陽(yáng)坡和陰坡的優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)高于半陰坡和半陽(yáng)坡,由此看來(lái),陽(yáng)坡和陰坡上坡的優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)尤為激烈,陰坡上坡、陽(yáng)坡上坡的優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)明顯高于半陽(yáng)坡、半陰坡下坡。由圖9可知,優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)隨著海拔的升高而增大,林木主要集中分布在海拔為500—800m范圍內(nèi)。隨著海拔的升高,競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)也隨之增大,當(dāng)海拔>800m后,林木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)增大的速度趨于平緩。

圖8 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與坡向、坡位的三維空間分布圖

圖9 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和海拔的擬合結(jié)果圖

3.2.2優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與地形因子的相關(guān)性分析

從不同坡向的分析(表1)可知,在半陽(yáng)坡和半陰坡的紅松優(yōu)勢(shì)木生長(zhǎng)較好,其平均樹高、平均胸徑均高于陰坡和陽(yáng)坡,紅松冠幅與坡向不存在顯著差異,陽(yáng)坡、陰坡競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)高于半陽(yáng)坡、半陰坡,平均值為2.5—2.7。紅松人工林優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與海拔、坡位、坡向3個(gè)地形因子變量的Spearman 相關(guān)分析(表3)表明,坡向、坡位與優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)均呈顯著相關(guān)(r=0.521**,r=0.681**,P<0.01),紅松人工林優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與海拔呈極顯著相關(guān)(r=0.955**,P<0.01),綜上,地形因子對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響的大小依次為海拔>坡位>坡向。

表3 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與地形因子的相關(guān)性分析

3.3 土壤養(yǎng)分因子對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響

3.3.1優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與土壤養(yǎng)分因子關(guān)系的擬合

由圖10、11、12和13可以看出,全氮、全磷、全鉀和總有機(jī)碳含量與優(yōu)勢(shì)樹種競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,優(yōu)勢(shì)樹種競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)隨著全氮、全磷、全鉀和總有機(jī)碳含量的增大而減小,但是當(dāng)增大到一定的值之后都會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn),動(dòng)態(tài)變化服從二次函數(shù)的變化規(guī)律。由圖14、15、16、17可以看出,水解氮、有效磷、速效鉀含量隨著競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的增大而減小,但是減小到一定的值之后又會(huì)出現(xiàn)上升的趨勢(shì),說(shuō)明優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與土壤氮磷鉀含量之間存在周期性的變化規(guī)律,pH與優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)沒(méi)有顯著的相關(guān)關(guān)系。

圖10 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與土壤全氮含量的擬合結(jié)果

圖11 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與土壤全磷含量的擬合結(jié)果

圖12 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與全鉀含量的擬合結(jié)果

圖13 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與總有機(jī)碳含量的擬合結(jié)果

圖14 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與水解氮含量的擬合結(jié)果

3.3.2優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與土壤養(yǎng)分因子的相關(guān)性分析

優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與土壤養(yǎng)分因子的相關(guān)性分析(表4)表明,土壤中全氮、全磷、全鉀、總有機(jī)碳、水解氮、有效磷和速效鉀的含量與優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)均呈顯著相關(guān)關(guān)系(r=-0.829**,r=-0.831**,r=-0.361**,r=-0.680**,r=-0.529**,r=-0.500**,r=-0.460**,P<0.01),pH與競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)沒(méi)有相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)的大小表明,全氮、全磷、總有機(jī)碳含量對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響最為顯著其次是水解氮、有效磷和速效鉀對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響較為顯著。

圖15 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與有效磷含量的擬合結(jié)果

圖16 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與速效鉀含量的擬合結(jié)果

圖17 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與pH的擬合結(jié)果

表4 優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與土壤因子相關(guān)性分析

4 討論與結(jié)論

4.1 林分生長(zhǎng)因子與優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的關(guān)系

通過(guò)對(duì)紅松人工林優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的特征及影響因素的分析發(fā)現(xiàn),目標(biāo)樹越小,競(jìng)爭(zhēng)壓力越大。直徑20—45 cm的幼樹容易受到環(huán)境的影響,其獲取資源的能力取決于環(huán)境的供給,立地條件好競(jìng)爭(zhēng)壓力小的林分生長(zhǎng)最優(yōu)[25]。紅松胸徑小于 25 cm 時(shí),所承受的競(jìng)爭(zhēng)壓力較大; 胸徑大于 25 cm 以后,競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)變化不大,并維持較低的水平。胸徑為40—50cm樹木的樹冠和樹根發(fā)育的較為成熟,競(jìng)爭(zhēng)力趨于穩(wěn)定,受到環(huán)境的影響并不顯著,這與項(xiàng)小燕等對(duì)大別山五針?biāo)傻姆N內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)和李際平等對(duì)福壽山林場(chǎng)杉木林的競(jìng)爭(zhēng)狀況的研究結(jié)果比較相似[26]。相關(guān)分析表明,優(yōu)勢(shì)木胸徑與競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān),絕對(duì)值大于0.5,胸徑對(duì)優(yōu)勢(shì)樹種的競(jìng)爭(zhēng)有較大影響,其次,從對(duì)林分因子的相關(guān)性分析中可知,林木的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與胸徑、樹高、冠幅均呈顯著的相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明林木的胸徑越大,樹高越高,其冠幅也越大,樹木對(duì)土壤養(yǎng)分、水分的吸收能力越強(qiáng)[27],能夠進(jìn)行更多的光合作用,所以較大的樹木擁有較強(qiáng)的生存能力,較小的樹木擁有較弱的生存能力,當(dāng)小樹的競(jìng)爭(zhēng)能力減弱到一定程度,并且吸收的養(yǎng)分不能夠維持自身生存時(shí)會(huì)發(fā)生自然稀疏現(xiàn)象。

4.2 地形因子與優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的關(guān)系

通過(guò)對(duì)不同坡位優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的大小分析可知,由于重力侵蝕的作用,紅松林上坡土壤中養(yǎng)分容易流失,下坡中土壤的養(yǎng)分含量高于上坡,林木的生長(zhǎng)條件自上而下得到改善,優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)自下而上也呈現(xiàn)出遞增趨勢(shì)。坡向和坡位對(duì)優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)影響極顯著,結(jié)論和天目山常綠闊葉林空間結(jié)構(gòu)與地形因子關(guān)系的結(jié)論一致[28],由于紅松喜光性強(qiáng),對(duì)土壤水分要求較高,導(dǎo)致其在陰坡的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)無(wú)論上坡還是下坡都較大,紅松林的生長(zhǎng)狀況由上而下逐漸轉(zhuǎn)好,生長(zhǎng)在陰坡和陽(yáng)坡上坡的紅松林之間的競(jìng)爭(zhēng)較為激烈,在半陰半陽(yáng)坡生長(zhǎng)較好[29],紅松優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與海拔呈顯著的正相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明海拔較低時(shí)有利于紅松的生長(zhǎng)[30]。紅松人工林優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的大小往往是地理分布、地形、氣候、土壤、林分、外界干擾及其他隨機(jī)性因素共同作用的結(jié)果。此次研究發(fā)現(xiàn),地形因子可在一定程度上解釋紅松人工林優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)大小與空間分布的關(guān)系,但還有一部分紅松優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)特性未被解釋,今后可以增加其他與優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)有關(guān)的因子進(jìn)行分析,例如氣溫、郁閉度、生物量、降水及林分密度等,以進(jìn)一步提高結(jié)果的解釋程度[31]。

4.3 土壤因子與優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的關(guān)系

紅松人工林優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與氮磷鉀都呈極顯著的關(guān)系,其與土壤速效礦質(zhì)元素的供應(yīng)情況存在明顯關(guān)聯(lián),速效礦質(zhì)養(yǎng)分可以通過(guò)參與紅松的生理生化活動(dòng),間接對(duì)紅松競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生影響。競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與土壤養(yǎng)分因子存在顯著相關(guān)或者極顯著相關(guān)[32]。林木競(jìng)爭(zhēng)越大,對(duì)全鉀和全磷吸收加大。土壤pH值對(duì)優(yōu)勢(shì)木的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)并無(wú)顯著影響,這一結(jié)果與韓大校的環(huán)境和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)典型闊葉紅松林不同生長(zhǎng)階段樹木胸徑生長(zhǎng)的影響不一致[33],由于研究區(qū)樣地的pH值并無(wú)太大波動(dòng),導(dǎo)致了pH值對(duì)優(yōu)勢(shì)木的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)并無(wú)顯著影響,說(shuō)明該地區(qū)土壤酸堿性適宜紅松的生長(zhǎng)。

紅松人工林優(yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的強(qiáng)弱往往是地理分布、地形、氣候、土壤、林分、外界干擾及其他隨機(jī)性因素共同作用的結(jié)果。培育大徑材的紅松人工林應(yīng)栽植于陰坡或半陰半陽(yáng)坡、坡度較小、土層厚度較大、土壤肥沃和通透性良好的地區(qū),為防止生理干旱發(fā)生,應(yīng)避開風(fēng)口栽植。此外,本研究過(guò)程中雖考慮了林分生長(zhǎng)因子、地形因子以及土壤養(yǎng)分因子對(duì)單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的影響,但由于林分水平的競(jìng)爭(zhēng)難以量化,故評(píng)價(jià)效果有限。未來(lái)可以通過(guò)研究林分空間結(jié)構(gòu),量化林分競(jìng)爭(zhēng),從而更近一步的研究?jī)?yōu)勢(shì)木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與影響因子的關(guān)系。