黃劍堅(jiān)，韓維棟，李際平，劉素青，劉沛奇，羅 杰

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.廣東海洋大學(xué)，廣東 湛江524088）

基于抗風(fēng)性的湛江湖光巖風(fēng)景區(qū)天然林群落空間結(jié)構(gòu)分析

黃劍堅(jiān)1,2，韓維棟2，李際平1，劉素青2，劉沛奇2，羅 杰2

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.廣東海洋大學(xué)，廣東 湛江524088）

開(kāi)展基于群落空間結(jié)構(gòu)抗風(fēng)性研究，對(duì)于雷州半島沿海防護(hù)林的構(gòu)建具有重要的意義。以湛江湖光巖風(fēng)景區(qū)天然林為研究對(duì)象，應(yīng)用傳統(tǒng)林分結(jié)構(gòu)因子，結(jié)合混交度、角尺度、大小比數(shù)3個(gè)林分結(jié)構(gòu)空間參數(shù)，開(kāi)展抗風(fēng)性天然林空間結(jié)構(gòu)調(diào)查。結(jié)果表明：湖光巖風(fēng)景區(qū)天然林內(nèi)植物種類豐富度高，樣方共30種喬木樹(shù)種，林分水平結(jié)構(gòu)分布均衡，空間分配合理，垂直結(jié)構(gòu)層次明顯，以9 m、15 m為界點(diǎn)可分為三林層；林分平均混交度為0.605，屬中強(qiáng)度混交林，樹(shù)種隔離程度較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；林分平均角度尺為0.582，為弱度團(tuán)狀分布；平均大小比數(shù)為0.491，屬大小分化均衡。因此，湛江湖光巖風(fēng)景區(qū)天然林的空間結(jié)構(gòu)林分處于抗風(fēng)性穩(wěn)定演替狀態(tài)。

天然林；群落空間結(jié)構(gòu)；湖光巖風(fēng)景區(qū)；混交度；角尺度；大小比數(shù)；抗風(fēng)性

廣東雷州半島地處中國(guó)熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，是臺(tái)風(fēng)影響最嚴(yán)重的地區(qū)之一，平均每10年有6次以上12級(jí)臺(tái)風(fēng)襲過(guò)，是我國(guó)臺(tái)風(fēng)登陸最集中區(qū)域之一。臺(tái)風(fēng)的襲擊成為雷州半島各種自然災(zāi)害之首。無(wú)論從防災(zāi)減災(zāi)還是從改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境來(lái)看，加強(qiáng)雷州半島沿海人工或者天然防護(hù)林的抗風(fēng)性經(jīng)營(yíng)尤為重要。國(guó)內(nèi)林木抗風(fēng)性研究眾多，從不同株行距、林分密度、造林密度、行間走向、林帶結(jié)構(gòu)、高徑比等方面進(jìn)行了樹(shù)種的抗風(fēng)性研究[1-6]，而樹(shù)高、胸徑和木材密度與風(fēng)害率最為密切[6]，其次是和抗風(fēng)性狀相關(guān)的林木類型、冠幅、冠形、干形通直度、氣干密度、葉層狀況、根系狀況等[7-9]。從空間結(jié)構(gòu)研究抗風(fēng)性方面，林分空間結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致抗風(fēng)功能轉(zhuǎn)變或者提高等問(wèn)題已經(jīng)得到初步解決[10]。目前，雷州半島天然林空間結(jié)構(gòu)處于抗風(fēng)性的何種狀態(tài)，成為了空間結(jié)構(gòu)抗風(fēng)性研究必須要解決的首要基礎(chǔ)問(wèn)題。因此，基于群落空間結(jié)構(gòu)開(kāi)展抗風(fēng)性研究，恢復(fù)和增強(qiáng)森林生態(tài)系統(tǒng)的功能，發(fā)揮減災(zāi)防災(zāi)效益，對(duì)于雷州半島沿海防護(hù)林的構(gòu)建與改造具有重要的意義。因此，筆者應(yīng)用傳統(tǒng)林分結(jié)構(gòu)因子，配合混交度、角度尺和大小比數(shù)等3個(gè)林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)，以湛江湖光巖風(fēng)景區(qū)的天然林為代表，開(kāi)展空間結(jié)構(gòu)調(diào)查，旨在了解其空間結(jié)構(gòu)風(fēng)性狀態(tài)的特征。

1 研究地概況

湛江湖光巖風(fēng)景區(qū)天然林位于廣東省湛江市西南部（東經(jīng) 109°31′～ 110°55′，北緯 20°30′～21°35′），地勢(shì)北高南低，海拔在50～250 m之間。屬亞熱帶氣候，受海洋氣候調(diào)節(jié)，冬暖夏熱，暑長(zhǎng)寒短，溫差不大，氣溫年平均23.2℃，降雨充沛，年降水量達(dá)1 700～1 800 mm。湖光巖風(fēng)景區(qū)內(nèi)，天然林林地環(huán)湖而成圓帶狀，南北方向最長(zhǎng)1.5 km，東西方向最長(zhǎng)1.8 km，帶寬平均為150 m。調(diào)查樣地均勻分布于圓帶狀林分各點(diǎn)，立地條件好，土層及枯落物層較厚，裸巖率及含石率較低，調(diào)查樣地內(nèi)主要樹(shù)種包括：鴨腳木Scheff l era octophylla、銀合歡Leucaena glauca、臺(tái)灣相思Acacia confusa、 木 麻 黃 Casuarina equisetifolia、海南蘿芙木Rauvolf i a verticillata var. hainanensis、南洋楹Albizia falcataria、黃花夾竹桃Thevetia peruviana、樸樹(shù)Celtis sinensis、九節(jié)Psychotria rubra、大蕉Musa sapientum、假柿木姜子Litsea monopetala、苦楝Melia azedarach、對(duì)葉榕Ficus hispida、紅花羊蹄甲Bauhinia blakeana、陰香Cinnamomum burmannii等。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

在整個(gè)環(huán)狀林帶內(nèi)，精選10個(gè)分布均勻、林相完整、具有代表性的20 m×20 m典型樣地，樣地內(nèi)四角設(shè)置2 m×2 m小樣方。記錄樣地群落類型、海拔、坡度、土壤等立地條件因子，然后對(duì)樣地內(nèi)進(jìn)行常規(guī)的每木檢尺調(diào)查。同時(shí)，調(diào)查因子還包括參照木的胸徑、4 棵相鄰木的胸徑以及參照木與4棵相鄰木的距離、角尺度、健康序等。

2.2 分析方法

2.2.1 混交度分析

樹(shù)種混交度（mingling intensity）[10-15]用公式表示為：

式（1）中：Mi是參照樹(shù)i的混交度；Vij是離散變量，當(dāng)參照樹(shù)i與第j株相鄰木非同種時(shí)，Vij=1，反之，Vij=0。混交度的取值有0、0.25、0.5、0.75、1.00，其對(duì)應(yīng)的樹(shù)種隔離程度分別是零度混交、弱度混交、中度混交、強(qiáng)度混交、極強(qiáng)度混交。對(duì)林分而言，常用林分混交度均值（）來(lái)表征林分樹(shù)種的隔離程度，即

式（2）中：N是觀測(cè)林分的總株數(shù)。

2.2.2 角度尺分析

角度尺（unifonm angle index）[10-15]用來(lái)描述4株相鄰木圍繞參照樹(shù)的均勻性，被定義為a角小于標(biāo)準(zhǔn)角a0的個(gè)數(shù)占所考察4個(gè)夾角的比例，a0=72°，用公式表示為：

式（3）中：Wi為參照樹(shù)i的角度尺；Zij為離散變量。林分中全部Wi的平均值（）則反映了一個(gè)林分內(nèi)林木的整體分布格局，即

2.2.3 大小比數(shù)分析

大小比數(shù)（neighborhood comparison）[10-16]描述林木大小分化程度，指胸徑、樹(shù)高或冠幅等大于參照樹(shù)的相鄰木數(shù)占4株最近相鄰木的比例，用公式表示為：

式（5）中：Ui為參照樹(shù)i的大小比數(shù)；Kij為離散變量，若參照樹(shù)i比相鄰木j小，則Kij=1，否則，Kij=0。

3 結(jié)果與分析

3.1 群落林分基本分析

樣地內(nèi)群落喬木層有30個(gè)樹(shù)種，主要樹(shù)種的林分密度為765株· hm-2（見(jiàn)表1），占總株數(shù)的91.62%。數(shù)量最多的樹(shù)種為鴨腳木（150株），占全林分的17.96%；銀合歡與臺(tái)灣相思各占16.77%、13.77%，余下樹(shù)種所占比例2%～7%不等。群落主要樹(shù)種斷面積為22.50 m2·hm-2，占93.75%，其中臺(tái)灣相思的斷面積占較大優(yōu)勢(shì)，115株的斷面積為9.58 m2·hm-2。臺(tái)灣相思的平均胸徑居于主要樹(shù)種之首，為30.35 cm，其次為苦楝、大蕉和假柿木姜子。該群落主要分為大于15、15～9、小于9 m等3個(gè)林層，數(shù)量最多的鴨腳木、銀合歡以及臺(tái)灣相思的樹(shù)高平均值分別為7.21、7.56、11.5 m，處于中下層；中上層林木為苦楝、木麻黃、厚皮樹(shù)Lannea coromandelica、銀合歡和臺(tái)灣相思等大株喬木。

表1 群落主要樹(shù)種基本分析Table 1 Basic analysis of main tree species in community

3.2 混交度分析

鴨腳木和臺(tái)灣相思超過(guò)80%以上為中度、強(qiáng)度和極強(qiáng)度混交（見(jiàn)表2），說(shuō)明其伴生樹(shù)種有一半以上為異種；銀合歡80%以上處于零度、弱度和中度混交區(qū)間，說(shuō)明該樹(shù)種空間結(jié)構(gòu)為同種伴生為主。全林分各個(gè)區(qū)間的混交度頻度差異小，頻度最大的極強(qiáng)度混交僅占25.7%，平均混交度為0.65，屬?gòu)?qiáng)度混交。在所有喬木樹(shù)種中，只有銀合歡、木麻黃以及黃花夾竹桃3個(gè)樹(shù)種為弱度混交，其余樹(shù)種均為強(qiáng)度混交。綜上表明，湛江湖光巖風(fēng)景區(qū)天然林屬中強(qiáng)度混交林。

3.3 角度尺分析

調(diào)查樣地內(nèi)角尺度分布很不均勻和很均勻所占比例較?。ㄒ?jiàn)表3），分別為1.5%和7.8%，均勻和不均勻的比例稍大，隨機(jī)比例最大，高達(dá)46.7%。角度尺分布呈現(xiàn)出較為對(duì)稱的分布特征，團(tuán)狀分布略大于均勻分布。全林分平均角度尺為0.582，屬弱度團(tuán)狀分布。九成以上的樹(shù)種角度尺大于0.517，其中銀合歡、對(duì)葉榕、羊蹄甲和苦楝4個(gè)樹(shù)種的角度尺超過(guò)0.6；屬于均勻分布的樹(shù)種只有大蕉，其平均角度尺為0.425，且數(shù)量?jī)H占全林分的3%。因此，該群落大部分樹(shù)種為團(tuán)狀分布，但團(tuán)狀程度不高。

表2 不同樹(shù)種混交度頻度分布?Table 2 Frequency distribution of mixed forest mingling of different tree species

表3 湛江湖光巖風(fēng)景區(qū)林分角度尺統(tǒng)計(jì)?Table 3 Statistics of stand’s neighborhood pattern frequency of Huguangyan scenic spot, Zhanjiang city

3.4 大小比數(shù)分析

各個(gè)區(qū)間的分布頻度較為均衡（見(jiàn)表4），全林分大小比數(shù)均值為0.491，各樹(shù)種總體生長(zhǎng)狀態(tài)為中庸?fàn)顟B(tài)，生長(zhǎng)空間分配均勻，林木個(gè)體水平分布格局較為合理。其中，臺(tái)灣相思大小比數(shù)平均值最小，為0.185，表明其生長(zhǎng)環(huán)境為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；數(shù)量較少的假柿木姜子和苦楝的大小比數(shù)分別為0.282和0.188，為林分中的亞優(yōu)勢(shì)種。株數(shù)總和超過(guò)全林分40%的鴨腳木、銀合歡以及木麻黃3個(gè)樹(shù)種，大小比數(shù)均在0.5左右，生長(zhǎng)狀態(tài)中庸，海南蘿芙木、九節(jié)、羊蹄甲和陰香等樹(shù)種大小比數(shù)超過(guò)0.75，屬于劣勢(shì)樹(shù)種。

表4 湛江湖光巖風(fēng)景區(qū)林分大小比數(shù)統(tǒng)計(jì)?Table 4 Statistics of stand’s neighborhood comparison frequency of Huguangyan scenic spot,Zhanjiang city

3.5 樣方群落對(duì)比分析

混交度大于0.75以上的樣方有樣方1、樣方2和樣方4（見(jiàn)表5），樣方內(nèi)樹(shù)種豐富，隔離程度高，競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)良好，屬于極強(qiáng)度混交群落，說(shuō)明鴨腳木以及臺(tái)灣相思等樹(shù)種具有良好的林分調(diào)節(jié)功能，伴生樹(shù)種豐富，種間競(jìng)爭(zhēng)不激烈?；旖欢茸钚〉氖菢臃?，該樣方所代表群落內(nèi)樹(shù)種單一，木麻黃占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。角度尺最大的是樣方10，達(dá)到0.708，表明該群落水平方向分布不均勻，為團(tuán)狀分布，而其余各樣方所代表群落均為隨機(jī)分布，水平方向上空間結(jié)構(gòu)合理。大小比數(shù)最大是樣方6，最小是樣方9。

表5 不同樣方空間結(jié)構(gòu)分析Table 5 Analysis on spatial structure of different quadrats

4 討論與結(jié)論

新時(shí)代森林經(jīng)營(yíng)的主要目標(biāo)是培育健康穩(wěn)定的森林，即維護(hù)森林多樣性、功能性，優(yōu)化林分空間結(jié)構(gòu)，使其處于自然健康的生長(zhǎng)狀態(tài)。臺(tái)風(fēng)是雷州半島人工林或者天然林的主要自然影響因子之一，對(duì)林分空間結(jié)構(gòu)的變化起著重要的作用。利用以空間結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)的樹(shù)種混交度、角度尺以及大小比數(shù)等參數(shù)分析抗風(fēng)性強(qiáng)的林分空間結(jié)構(gòu)，是建立抗風(fēng)性強(qiáng)的林分空間優(yōu)化模式和抗風(fēng)性空間結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)。湛江湖光巖風(fēng)景區(qū)林分喬木樹(shù)種多達(dá)30種，為典型復(fù)林層結(jié)構(gòu)特征。林分平均混交度屬中強(qiáng)度混交林，樹(shù)種隔離程度較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；林分平均角度尺為弱度團(tuán)狀分布；林分平均大小比數(shù)為中庸生長(zhǎng)狀態(tài)，大小分化均衡，結(jié)構(gòu)也較為合理。以鴨腳木和臺(tái)灣相思為優(yōu)勢(shì)種的群落，群落內(nèi)樹(shù)種豐富，隔離程度高，競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)良好；以木麻黃為優(yōu)勢(shì)種的群落，則物種豐富度低，伴生樹(shù)種單一，屬較為典型的單樹(shù)種群落。群落無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)種，數(shù)量多的樹(shù)種均處于林分中層，樹(shù)高及冠幅優(yōu)勢(shì)明顯的樹(shù)種并沒(méi)有對(duì)其他樹(shù)種造成明顯的生長(zhǎng)壓迫，胸徑優(yōu)勢(shì)明顯的臺(tái)灣相思在隔離程度上和分布程度上也處于合理結(jié)構(gòu)水平。因此，湖光巖風(fēng)景區(qū)林分水平結(jié)構(gòu)分布合理，垂直結(jié)構(gòu)層次分明，水平生長(zhǎng)空間分配均衡，屬良性競(jìng)爭(zhēng)，處于抗風(fēng)性穩(wěn)定演替狀態(tài)和較高水平的抗風(fēng)性演替階段。由于調(diào)查樣方較少，分析方法只用了基礎(chǔ)的3個(gè)指標(biāo)，只對(duì)目標(biāo)林分的空間結(jié)構(gòu)特征做出了基礎(chǔ)描述及分析。以后還需要增加更多的天然林和人工林的抗風(fēng)性空間結(jié)構(gòu)調(diào)查，并進(jìn)行多種指標(biāo)的分析和多種林分的空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)的比較?？偟膩?lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)空間結(jié)構(gòu)各種指標(biāo)的分析與應(yīng)用，可以調(diào)整林分水平分布格局，改善林木競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，優(yōu)化林分空間結(jié)構(gòu)，從而加速林分向功能更強(qiáng)、穩(wěn)定性更好的抗風(fēng)性態(tài)勢(shì)發(fā)展。

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Analyses on natural community spatial structure based on wind resistance in Huguangyan scenic spot, Zhanjiang city

HUANG Jian-jian1,2, HAN Wei-dong2, LI Ji-ping1, LIU Su-qing2, LIU Pei-qi2, LUO Jie2
(1.Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Huann, China; 2. Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, Guangdong, China)

The study based on wind resistance of community spatial structure has great important signif i cance for the construction of coastal shelterbelt in Leizhou Peninsula. By taking the forests of Huguangyan scenic spot in Zhanjiang city as the studied objects, and applying three traditional forest structure factors, combined with mingling, neighborhood pattern and neighborhood comparison, the investigations on natural spatial structure’s wind resistance were carried out. The results show that the plant species richness in the natural forest was high in Zhanjiang Huguangyan scenic plot; There were 30 kinds of tree species in the survey sample, the natural communities’ stand structure distribution were in balanced state, the space allocation was reasonable, the vertical structure was obvious and can be divided into three layers when with the 9th meter and 15th meter points as the boundary points; The average mingling of the stand was 0.605, belonging to medium strength mixed forest, its species isolation was high and the structure was stability; Average neighborhood pattern of the stand was 0.582, with weak degree slug distribution; The average neighborhood comparison was 0.491,belonging to Size differentiation balanced. So, the spatial structure of natural forest succession is in a steady wind resistance state in Huguangyan scenic spot, Zhanjiang city.

natural forest; community spatial structure characteristic; Huguangyan scenic spot; mingling; neighborhood pattern;neighborhood comparison; wind resistance

S718.54+2

A

1673-923X(2014)07-0050-05

2013-12-10

國(guó)家自然科學(xué)基金(31170511)；廣東自然科學(xué)基金（S2013020012779）；廣東海洋漁業(yè)局項(xiàng)目（A201201I02-3）；國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目

黃劍堅(jiān)（1981-），男，廣東清遠(yuǎn)人，講師，博士研究生，主要從事林業(yè)系統(tǒng)方面的研究

韓維棟（1963-），男,江西會(huì)昌人,教授,博士,主要從事林學(xué)教學(xué)與研究工作

[本文編校：謝榮秀]