全 文 ：突脉青冈天然林树冠结构分析研究
陈希英
（宁德市林业局，福建 宁德 352100）
摘要：以支提山上的突脉青冈天然林群落调查资料为基础，对突脉青冈天然林树冠结构及其与胸径和树
高的相关性进行探讨和分析.结果表明：随着林分径阶的增大，冠长的整体变化趋势是显增大，相对冠长是显现
增加的趋势，但增加幅度不大，树冠系数的变化趋势也相似，但生长潜力在后期较大；根据拟合方程的斜率，说
明了胸径对突脉青冈树冠发育的影响小于树高对其的影响.这些研究，为科学地经营管理突脉青冈天然林、寻
求合理有效的经营管理模式提供理论依据.
关键词：突脉青冈；天然林；树冠结构；冠长；相对冠长；树冠系数
中图分类号：S 718.5 文献标识码：A 文章编号：2095-2481（2014）04-0380-05
突脉青冈（Cyclobalanopsis elevaticostata）是福建省特有的壳斗科阔叶树种，属于常绿乔木，长势优
良，叶枝茂盛，树冠庞大，主干通直高大，特别是其木材，具有耐水湿、耐腐、耐磨、坚硬等特点；由于突脉
青冈叶枝茂盛，落叶量大，易于腐烂，所以能较好地提高林地肥力，是改善立地条件的优良树种.目前，突
脉青冈以天然林为主，自然整枝较差，从而影响到林木质量.当前有关起源为天然、优势树种的突脉青冈
的林分的冠层结构规律、树冠生长规律以及优化方面的研究尚未见报导，所以如何更好地经营管理突脉
青冈天然林，以及寻求合理有效的经营管理模式来培育人工突脉青冈林，成为保护福建省特有的壳斗科
植物迫切需要解决的问题.
本文选用冠长（树冠长度）、冠幅、树冠系数、相对冠长来描述突脉青冈天然林树冠的结构规律，通过
探讨突脉青冈天然林树冠发育动态及其与胸径和树高的关系，不仅为进一步研究突脉青冈的动态发展规
律提供依据，还可以为适宜栽培突脉青冈人工林密度提供理论基础.
1 研究区概况
支提山位于福建省宁德市，东经 119°22′，北纬 26°48′，属于低山丘陵地带，海拔范围为 650~1200m，
四面环山，平均坡度范围约为 12~28°，属于亚热带季风气候，全年雨量充沛，年降雨量为 1 750~1 800mm；
气候温暖，平均气温为 18.1~18.8℃；光照充足，日照时数平均可达 1 450h；土壤类型为黄壤，土层厚度为
60~120cm，其腐殖质层较丰富，厚度为 10~25cm，水肥条件较好.该地区有成片大面积的突脉青冈林，虽
为天然起源，但经过长期的自然演替，劣势树种被淘汰，形成了以突脉青冈为主要树种的生境，树种较单
一，长势较好，人为干扰较少，利于待研究数据的采集.
2 材料与方法
2.1 样地设置与资料收集
在研究区中布设了 20块典型样地，样地面积规格为 25m×25m，调查并记录各样地的坡向、坡度、坡
位、海拔、群落类型、土壤条件等生态因子.各样地中布置规格为 5m×5m的小样方，对每个样方中林木进
收稿日期：2014-09-12
通讯作者：陈希英（1969-），女，高级工程师. E-mail: 1253215593@qq.com
宁德师范学院学报(自然科学版)
JournalofNingdeNormalUniversity(NaturalScience)
第26卷第4期
2014 年11月
Vol.26№.4
Nov.2014
行检尺，记录胸径大于等于 4cm的树种名、胸径（D）、树高（H）、枝下高（HB）、冠幅（CW）、盖度等调查因
子；对于胸径小于 4cm的树种，记录其株数.测量每棵乔木的胸径（D）、树高（H）、冠幅（CW）、枝下高（HB）.
通过采集林木各调查因子，并分析调查因子之间的相关关系，进而分析乔木树种的树冠结构规律.而本
文选取的用于描述突脉青冈树冠结构规律的有冠长、冠幅、枝下高、树冠系数、相对冠长等 5个指标，其
中冠长为林木树高与枝下高的差值，相对冠长为冠长与树高的比值，树冠系数为冠幅与树高的比值.收
集和处理突脉青冈各样地数据，具体结果见表 1.
表 1 林分相关因子特征值
径阶/cm 树高/m 冠幅/m 枝下高/m 冠长/m 相对冠长 树冠系数
6 7.8 1.8 4.1 3.7 0.474 0.231
8 9.1 2.5 4.6 4.5 0.492 0.275
10 10.4 2.8 5.2 5.2 0.502 0.268
12 11.9 3.5 5.4 6.5 0.546 0.294
14 12.5 4.1 6.1 6.4 0.512 0.328
16 13.8 4.6 6.5 7.3 0.531 0.332
18 14.8 5.3 6.4 8.4 0.568 0.358
20 15.8 6.1 6.8 9.0 0.571 0.385
22 16.6 6.5 7.9 8.7 0.524 0.392
24 17.4 6.8 7.6 9.8 0.563 0.391
26 18.4 7.3 7.1 11.3 0.614 0.397
28 19.6 7.1 7.4 12.2 0.622 0.362
30 20.0 8.9 8.1 11.9 0.595 0.445
32 21.0 9.6 7.4 13.6 0.648 0.457
34 22.3 10.4 8 14.3 0.641 0.466
36 23.6 10.7 8.3 15.3 0.648 0.453
38 24.3 10.9 9.6 14.7 0.605 0.449
2.2 研究方法
收集突脉青冈林分冠幅、冠长、枝下高等相关数据，利用 excel对数据进行处理，计算相对冠长（CR）、
树冠系数（CP），并利用柱形图分析树冠长度与径阶的变化规律、相对冠长与径阶的变化规律、树冠系数
与径阶的变化规律.对比分析冠幅与树高和胸径、冠长与树高和胸径变化趋势，选取如下方程来描述冠
幅与树高、冠幅与胸径、冠长与树高、冠长与胸径的变化趋势.
CW=a+bH （1）
CW=a+bD （2）
CL=a+bH （3）
CL=a+bD （4）
式中：CW为冠幅；CL为冠长；D为胸径；H为树冠；a、b为待求参数.式（1）、式（2）、式（3）、式（4）均为线性
方程，可直接使用最小二乘法求解方程参数.
3 结果与分析
3.1 冠长结构的变化规律
冠长（即树冠长度）作为树冠的主要因子之一，其在森林中具有特殊的意义，因为冠长直接影响到森
林生态系统中群落结构的稳定性，它通过影响林木的干形来影响树木材质，而且要维持森林生态系统稳
陈希英：突脉青冈天然林树冠结构分析研究第4期 381· ·
定性或者正常运作，就需定量的树冠长度[1~3].树冠长度为树高与枝下高的差值，以径阶为横坐标、树冠长
为纵坐标，分析树冠随径阶大小的变化规律，具体见图 1.
从表 1和图 1中看出，收集的 20块
突脉青冈天然林样地数据，其冠长的整体
变化趋势是随径阶的增大而增大，当径阶
为 36cm 时，其冠长为 15.3m，达到最大
值；此后，随着径阶的增大，冠长开始下
降，当径阶为 38cm时，其冠长为 14.7m.
说明林分径阶为 36cm是树冠生长量达
到最佳水平的时候，且乔木层群落的竞争
力也达到最强.
3.1.1 相对冠长的变化规律 相对冠长是树冠长度与林木树高的比值.该指标可用来间接说明突脉青冈
林抵御病虫害及防灾能力[4].同样，以径阶为横坐标、相对冠长为纵坐标分析相对冠长随径阶大小的变化
规律，具体见图 2.
由图 2可知，不同径阶下，相对冠长
的变化趋势较有规律.从整体来说，随着
径阶的增大，相对冠长显现增加的趋势，
但增加幅度不大.林分径阶从 6cm增大到
16cm的生长过程，最大变动幅度为 0.044，
其平均值为 0.518；径阶从 18cm增大到 26
cm时，最大变动幅度是 0.046，平均值为
0.568；径阶从 28cm 增大到 38cm，最大
变动幅度是 0.032，平均值为 0.627.所以
从三个阶段的平均值来看，相对冠长显增加趋势，林分径阶从 18cm增大到 26cm时，增长量最大.
3.1.2 树冠系数的变化规律 将冠幅与树高相比，得到树冠系数.该系数是反映林木冠层结构的变化状
况[5].以径阶为横坐标、树冠系数为纵坐标分析树冠系数随径阶大小的变化规律，具体见图 3.
从图 3看出，不同径阶下突脉青冈树
冠系数的变化趋势与不同径阶下相对冠
长的变化趋势相似，即整体来说，随
着径阶的增大，相对冠长显现增加的趋
势，但增加幅度不大.径阶从 6cm增长到
16cm，突脉青冈树天然林的树冠系数是
0.288；当林分径阶为 18cm时，树冠系数
增到 0.385，说明树冠生长较快，此后，随
着径阶增大，树冠进入较稳定的状态；但
径阶达到 30cm时，树冠系数较快增大，最
高值达到 0.454，林分又进入较快速的增
长.从这一指标可说明突脉青冈天然林的生长潜力在后期也较大.
3.2 突脉青冈树冠发育规律与林木生长的关系
3.2.1 突脉青冈天然林冠幅与胸径和树高的关系 查阅相关文献获悉，前人的研究都指出树木的冠幅和
树高、冠幅和胸径都存在相关关系，且为线性关系[6~12]，即随着树高或者胸径地增大，冠幅按一定的斜率
增大.本文通过收集相关数据，对比分析冠幅与树高和胸径变化趋势，选取了式（1）、式（2）来描述冠幅与
树高、冠幅与胸径的变化.根据收集的数据，利用最小二乘法求解方程参数，得到冠幅与树高、冠幅与胸
径阶/cm
图 2 不同径阶下突脉青冈相对冠长的变化趋势
图 3 不同径阶下突脉青冈树冠系数的变化趋势
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
径阶/cm
冠
长
/m
图 1 不同径阶下的突脉青冈冠长的变化趋势
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
相
对
冠
长
0.700
0.600
0.500
0.400
0.300
0.200
0.100
0.000
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38
径阶/cm
树
冠
系
数
0.500
0.450
0.400
0.350
0.300
0.250
0.200
0.150
0.100
0.050
0.000
宁德师范学院学报（自然科学版） 2014年11月382· ·
径的关系式为：
CW=-3.1593+0.5819H R2=0.987 （5）
CW=-0.0027+0.2913D R2=0.979 （6）
由式（5）、式（6）可知，式（5）的斜率大于式（6）的斜率，说明胸径对突脉青冈的冠幅的影响小于树高
对其增大的影响.由相关指数可看出，冠幅与树高、冠幅与胸径的拟合效果较好.利用未参加建模的数据
进行适用性检验，其平均相对误差绝对值分别为 8.773%、9.166%，平均系统误差分别为 3.295%、3.483%，
说明该模型预测精度较高，可用于描述树冠的发育规律与林木生长的关系.
3.2.2 突脉青冈天然林冠长与胸径和树高的关系 冠幅描述的是林木树冠在纵向空间上的生长规律，而
描述林木树冠在横向空间的生长规律如何，就应选取冠长这一指标.当然这两指标都是反映林分自我保
护的能力.同样，根据收集的相关数据，选取了式（3）、式（4）来描述冠长与树高、冠长与胸径的变化趋势.
根据收集的数据，利用最小二乘法求解方程参数，得到冠长与树高、冠长与胸径的关系式为：
CL=-2.3929+0.7287H R2=0.985 （7）
CL=1.5817+0.3635D R2=0.967 （8）
由式（7）、式（8）可知，式（7）的斜率大于式（8）的斜率，说明胸径对突脉青冈的冠长的影响小于树高
对其增大的影响.由相关指数可看出，冠长与树高、冠长与胸径的拟合效果较好.利用未参加建模的数据
进行适用性检验，其平均相对误差绝对值分别为 8.944%、9.012%，平均系统误差分别为 3.682%、3.875%，
说明该模型预测精度较高，可用于描述树长的发育规律与林木生长的关系.
4 结论与讨论
分析不同径阶下突脉青冈林分结构的变化规律，说明了在生长过程中，径阶不仅描述了林木本身的
生长规律，同时也在影响着林分结构.对林分结构规律性的分析，为林分结构的稳定性的研究及科学优
化提供了重要依据和理论基础.
根据柱形图分析树冠长度与径阶的变化规律，得到冠长的整体变化趋势是随径阶的增大而增大，径
阶为 36cm是树冠生长量达到最佳水平的时候，且乔木层群落的竞争力也达到最强.分析相对冠长与径
阶的变化规律，发现随着径阶的增大，相对冠长显现增加的趋势，但增加幅度不大.分析树冠系数与径阶
的变化规律，说明了突脉青冈天然林的生长潜力在后期也较大.
利用收集的相关数据，对比分析冠幅与树高和胸径、冠长与树高和胸径变化趋势，选取线性来描述
突脉青冈树冠发育规律与林木生长的关系.利用最小二乘法求解方程参数，得到冠幅与树高、冠幅与胸
径、冠长与树高、冠长与胸径的关系式，根据线性方程的斜率，说明了胸径对突脉青冈树冠发育的影响小
于树高对其的影响.这些模型的构建及参数的分析，为今后了解不同阶段的树冠结构提供科学依据.
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Study on the canopy structure of natural forest
of Cyclobalanopsis elevaticostata
CHEN Xi-ying
( Forestry Bureau of Ningde City, Ningde, Fujian 352100, China )
Abstract: Based on the investigation of the Cyclobalanopsis elevaticostata forest in the mountain of
Zhiti, we studied the canopy structure and its relationship with the height of stand and the diameter
stand. The results showed that, with the increase of the stand diameter, the overall trend of crown
length was significantly increased. The relative crown length showed a tendency of marginal increase,
and the canopy coefficient trends were similar. Whereas, the latter growth potential was larger.
According to the slope of the regression equation, the paper illustrated that the effects of diameter
breast height of Cyclobalanopsis elevaticostata crown development was less than the height. Hence, the
paper provided the theoretical basis for the scientific management of natural Cyclobalanopsis
elevaticostata forest for seeking a rational and effective business management mode.
Key words: Cyclobalanopsis elevaticostata; natural forest; canopy structure; crown length; relative crown
length; crown coefficient
宁德师范学院学报（自然科学版） 2014年11月384· ·