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5期 马履一，等：生长空间竞争指数及其在油松、侧柏种内竞争中的应用研究 387
要指标，较好地解决了竞争定量分析中树冠变化的问
题，并且生长空间竞争指数是树冠覆盖程度的无量纲
度量，受植物大小、年龄、株行距和其它因子的影响。
使用GSPI关键在于正确确定树冠冠型和合理的树冠
表面积计算公式。
2．2样地设置与调查
油松林、侧柏(Pk∽缸d淞。一en地风)林是北京市
山区两种重要的人工针叶林类型，油松林59，816．8hm2，
侧柏林60，106．1hm2，所占比例均约20％，是低山、丘
陵森林的主体，因此研究它们种内竞争对于科学地确定
经营方法以及提高森林的总体质量具有重要作用。
样地设置在密云县穆家峪水漳村林场位于密云县
穆家峪镇。密云县位于北京市东北部，地处东经
1160397～117031’，北纬400137～4 048’，由于该场植
被分布以人工林为主，主要分布在浅山丘陵和低山地
带，主要树种有油松、侧柏、刺槐和落叶松等，森林
覆盖率达到56％。由于研究林木的竞争和林木分级问
题，需要具有代表性并且未经抚育的林分。2002年10
月对北京市山区油松、侧柏林等进行了全面勘察，选
择了密云水漳村林场1970年营造的油松、侧柏林作为
研究对象，2003年进行设置样地并进行了调查，油松
样地面积15m×15m，侧柏样地面积10m×10m，共设
置样地11块，其中油松样地6块，侧柏样地5块，本
文应用样地材料6块，油松、侧柏各3块，基本特征
见表1。对每块样地首先确定每株树的位置，然后分
别测定胸径、树高、冠幅、枝下高等，具体方法参见
《森林资源调查手册》【26I。油松样地属低山阴坡厚土
油松林，侧柏样地属低山阳坡薄土侧柏林，样地材料
是不同树种在同一林龄并处于同一山体各自适宜生态
位条件下取得的，因此研究具有一定的说服力。
2．3反映林木个体竞争能力的参数及其确定
①生长空间指数(G∞wmspacei11dex，GsI)系树
表1油松、侧柏样地基本特征
。!塾垒!呈!堡堕堑竺塾璺塑!鲤坐垡堕垡!垫望璺!璺坐卫堡巳!壁垒
林分类型样地郁闭度 密度 平均胸径 平均高
(Class)号(施)(Callopy(Density(BHD，cm)(Average
Density)株mm2)Hei曲t，m)
冠体积与胸径之比，它不仅影响林木的地上部分生物
量，也影响林木个体各个部分生物量的分布，为与距
离无关的竞争指数，计算公式为：
GSI=cv：}D：
式中，CⅥ为树冠体积，Di为胸径。
油松、侧柏树冠体积计算公式为：
cy=音‘万‘积删‘凹训。乳f
②生长空间竞争指数GSCI。
③简单竞争指数(Competitionindex，CI)，Hegyi
提出的单木竞争指数模型来计算竞争指数，为与距离
有关的竞争指数，计算公式为：
c，2善c驯叫‘亩
式中， Dj为竞争木胸径：Di为对象木胸径：Lij
为对象木与竞争木之间的距离；n为竞争木的株数。
首先计算出每株竞争木对对象木的竞争指数，将n株
竞争木的竞争指数累加和平均即得出竞争木及其与对
象木间的竞争强度，这里关键是竞争木、竞争木的数
量(n)的确定和边缘木的处理问题。CI值越大，竞
争越激烈。我们在研究油松、侧柏人工林时发现1株
对象木周围与其存在树冠重叠关系的林木绝大多数不
超过4株，即n=4，因此一般将4株木分为4个象限
来挑选，个别的除外。为了对与距离有关的竞争指数
和与距离无关的竞争指数同时进行对比研究，样地边
缘的林木得到比较合理的考虑，我们将样地中再设置
一个样地，统计新设置样地的调查指标，其中油松为
10m×10m，侧柏为7m×7m，见图1，由于每株树都有
确定的坐标，通过距离公式计算出它们之间的距离，
这样就可以计算出简单竞争指数(CI)。
3结果与分析
1)本文研究的三个竞争指数的生态学意义不同。
生长空间指数是单位直径对营养空间的占有率或利用
状况，反映的是胸径每生长1cm并维持正常生命力所
需要的树冠体积。生长空间生长竞争指数是单位胸高
断面积对营养表面积的占有率或光的直接利用状况，
反映的是胸高断面积每增加1cm2并维持其正常生命
力所需要的树冠表面积。简单竞争指数是竞争木对对
象木的竞争指数，其值越大，所受的干扰程度大，在
竞争中处于劣势；其值越小，所受的干扰程度小，在
竞争中处于优势。由于油松、侧柏的3个样地分别属
于同1块林分，将其数据归并后对油松、侧柏竞争指
数随径级变化的结果进行整理，绘制简单竞争指数、
生长空间指数和生长空间竞争指数与径级变化对比
图，见图2—4。从图2—4可以看出，竞争指数随着胸径
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388 生态科学 25卷
0．0 2．S 5．O 7．5 10．O一
■
图l密云油松、侧柏样地树木个体位置定位水平田
童毡1．Ih增虹dividump帕i如nsofJ锄埘缸妇缸明啪暇缸蛐d川哟枷盘db甜蛔m泌s-mpkpm
的增大其变化有一定的规律性，对它们的变化规律进 型指数。从图3、4可以看出，虽然树种不同，但它们
行拟合可以得到：
简单竞争指数：CI油松-28．026D‘1‘0587R2卸．6007：
CI侧柏=23．822D。1_0191RP=0．7998；
生长空间指数：GSI油松卸．0889D1‘0378R2=0． 032：
’
GsI侧柏=0．236lDo·4495R2=0．2450：
生长空间竞争指数：
GSCI油松-1．2145D‘o·6喇R2=0．7994：
GSCI侧柏=2．3378D“’∞州R2=0．6369。
油松、侧柏的简单竞争指数、生长空间竞争指数
与径级变化拟合程度较高，而对于生长空间指数，油
松拟合程度较高，而侧柏较低。因此，研究油松、侧
柏个体竞争中宜选用简单竞争指数和生长空间竞争指
数竞争指数。
2)简单竞争指数是He盱i(1974)直接用林木间
的距离与胸径大小建立的直径．距离竞争指数，属于完
备型指数【2】，由于简单竞争指数在计算上简单，并且
所采用的直径和株距因子容易测定，因此广泛用于研
究林木的竞争。从图2可以看出，油松、侧柏简单竞
争指数与林木的胸径呈负相关，说明在同一林分中，
小径木竞争指数大，所受的干扰程度大，在竞争中处
于劣势；而大径木竞争指数小，所受的干扰程度小，
在竞争中处于优势；简单竞争指数随林木径级变化幅
度较大。油松、侧柏的简单竞争指数随林木胸径变化
具有一致性。
3)生长空间指数和生长空间竞争指数属于非完备
2
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◆油松
0
．
5 10 15 20
胸径(BHD，cm)
图2油松、侧柏林木胸径与简单竞争指数变化关系
蛋豫2Reh舶nk押咖B曲-ndCIof只刀埘胁6l‘胁舯招柚d
Pl瞰ycl口d啦ori荫talts
·油松
5 10 15
胸径(BHD，cm)
侧柏
图3油松、侧柏林木胸径与生长空间指数变化关系
li译Rehtionbe押∞nB皿andGSIofP拥扯，f口6“矗“岁2"铆括
锄dPj却旧肠dbor泐细m
的变化趋势具有二致性，即随着林木径级的增大而减
小，说明林木随着径级的增大而竞争能力增强。生长
空间指数反映光合物质及材积产量状况，其值随径级
的增加而递增，说明林木随着径级的增大而竞争能力
增强，并且随着径级增大，树冠体积变化明显，大径
∞∞∞∞∞
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生长空间竞争指数及其在油松、侧柏种内竞争中的应用研究
作者： 马履一， 王希群， MA Lu-yi， WANG Xi-qun
作者单位： 北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室,北京,100083
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGICAL SCIENCE
年，卷(期)： 2006,25(5)
被引用次数： 10次

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1. 黄家荣.HUANG Jiarong 马尾松人工林单木竞争指标及生长模型研究[期刊论文]-林业科技2001,26(3)
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引证文献(10条)
1.李清雪.李钢铁.王永胜.邹受益 浑善达克沙地不同立地类型榆树种内竞争分析[期刊论文]-内蒙古农业大学学报
（自然科学版） 2010(3)
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（自然科学版） 2010(3)
3.段劼.马履一.贾黎明.贾忠奎.公宁宁.车文瑞 抚育间伐对侧柏人工林及林下植被生长的影响[期刊论文]-生态学
报 2010(6)
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8.王铎.金永焕.李善龙 择伐干扰后长白山阔叶红松林乔木竞争强度变化[期刊论文]-生态科学 2009(3)
9.张成程.李凤日.赵颖慧 落叶松人工林空间结构优化的探讨[期刊论文]-植物研究 2008(5)
10.王希群.马履一 油松、侧柏林种内竞争特点的对比研究[期刊论文]-生态科学 2006(6)


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