全 文 ：林 业 科 学 研 究
FO R E S T R ESE A R CH
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1 9 9 4
期月第 7 卷 第 3
L 9 9 4 年 6
一个新的单木竞争指标—相对有效冠幅比
王迪生 宋新 民
关锐词 阳性有效冠幅 、单木竞争指标 、林分密度
单木与距离无关的竞争指标 , 通常使用各种优势度 , 如相对冠幅 (Cw ‘/ 石面 ) 、相对胸径
(D
‘
/ 万)等[l. 2]l ’表示 , 这些指标只能反映个体在林分中所占优势情况 , 而不能与其生长空间联
系起来 , 故不能较为客观地反映单木实际竞争水平 。 根据河北省塞罕坝机械林场华北落叶松
(加‘x Pri nc iP l’s 一侧妙rec ht “ May r )人工林实际资料 , 通过分析阳性有效冠幅及其动态预测方
法 , 将个体阳性有效冠幅与相同胸径疏开木的有效冠幅之比—相对有效冠幅 比 (R E C R )作为一个能反映林分中单木受周围林木竞争程度 、描述单木生长受影响情况的单木竞争指标 。
1 阳性有效冠幅的概念及其特性
阳性冠是指四周与近邻木接触点最高处枝条基部 (即阳性冠底 )以上的树冠部分2 , 。 它不
受挤压 、遮挡 , 直接外露 , 可以接受阳光照射 ;而以下的阴性冠通常受上部枝条和周围树木树冠
的遮挡 , 不能直接照射阳光 , 仅能靠微弱的散射或透射光维持生理活动 。 阳性冠的冠幅大小即
称作阳性冠幅 。
日本 T ada ki 等, ,认为 , 阳性冠幅部分光合效率最高 , 是树木体内光合有机产物的主要来
源 , 而下部的枝条净光合效率低 , 对树木机体生长贡献很小 。 他通过从树梢到树干基部不同部
位断面积生长量分析 , 发现从树梢开始随高度降低 , 断面积生长量增加 , 当达到阳性冠底位置
后 ,其生长量趋于稳定。 表 1 是 5 株来自不同林分的华北落叶松不同位置树干断面积连年生长
量 ,从表中可见 , 阳性冠是树木生长的有效冠 , 其冠幅称阳性有效冠幅 , 而该部位以下断面积生
长量趋于一致 , 因此在研究林木冠幅空间大小时 , 可以不考虑这部分树冠 。
2 华北落叶松不同密度 (C CF )林分阳性有效冠幅直径与胸径关系
华北落叶松阳性有效冠幅直径与胸径之间呈线性关系 , 可用一元线性模型 (S un CW ‘一A A
+ B B
·
D
‘
)描述 , 56 块不同 CC F 的临时标准地资料分别进行拟合 , 其结果通过 F 检验均达极
显著相关 。 由参数 A A 和 B B 与 CC F 的散点图 (图 1 , 2) 知 , A A 随 C C F 变化具有一定规律性 ,
而 B B 与 〔℃F 没有明显相关关系 , 可见阳性有效冠幅直径与胸径关系受林分密度影响 , 这个
结论与另外一些学者的研究结果一致 , 如 C盯tis [s. ‘〕研究疏开木和各种不同密度林分冠幅直径
1 9 9 3一 1 1一 2 5 收稿 。
王迪生助理工程师 (林业部调查规划设计院 北京 10 0 7 1 4 ) ;宋新民(北京林业大学林业资源学院) 。
l) 谢守盒. 华北落叶松人工林单木模型的研究(北京林业大学硕士学位论文 ). 1 9 91 .
2) 韩兴吉. 油松人 工林生长的数学模拟(北京林业大学硕士学位论文 ) . 19 85 .
3 3 8 林 业 科 学 研 究 7 卷
关系时发现 : 密度不同 , 冠幅直径和胸径线性关系不同 , 而且这种回归直线在平面坐标系上通
常位于疏开木和最大密度林分冠幅直径—胸径直线之 间 ;吴志德等”研究杉木冠幅直径与胸径关系时也发现 , 相同胸径的立木冠幅直径存在着随林分郁闭度增大而减小的规律 。主要原
因是 , 当密度 (如 CCF 、郁闭度 )不同时 , 林木树冠平均受挤压状况不同 , 导致树冠发育不一致 。
可见这种规律带有普遍性 , 利用这种规律可以得到不同密度 (CC F )林分的阳性冠幅直径与胸
径回归关系 , 预测不同林分或同一林分不同年龄时各林木的限性有效冠幅 。
表 1 5 株解析木各部位断面积连年生长t
1 2 3 4 5
1 (m ) △G (e m Z ) H (m )
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8 9 5
注 : . 为外业调查时侧定的 阳性冠底部位 。
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3《)心、 1弓川
图 I A A 随 以 厂 变化散点图 图 Z B B 随 CC F 变化散点图
采用参数预估技术 , 得到华北落叶松人工林不同密度 (C℃F )的阳性有效冠幅直径与胸径
回归模型 :
S u n C甲‘= 1 . 0 4 0 6 3 6 ( l一 0 . 1 7 7 Z 1 8 e o ·0 0 6 ”7 0 ~ ) + 0
.
1 6 7 8 6 8 D ‘ ( l )
式中 S un CW ‘、D , 分别表示林木阳性有效冠幅直径和胸径 。 模型通过 2 I n 株样木的回检以及
4 2 株未参加建模样木的实际检验 , 绝大多数误差在士 15 % 以内 。
( i )式中 , 树冠竞争因子 C C户, (C r o w n C o m p e t it io n Fa e t o r ) c, ·5 ·‘]是一个全林分密度指标 ,
”骆期帮. 南岭 山地森林立地分类 、评价研究 (论文集 ) . 林业部中南林业调查规划设计院“七五 ”攻关子专翅 . 19 9 0.
3 期 王迪生等 : 一个新的单木竞争指标—相对有效冠幅比
反映林木总体平均竞争水平 。 关于 CCF 的特性 , K ra jice k[ 6] 已有过详细的描述 , 对于华北落叶
松人工林来说 , 其特性据另外的研究得知 , CCF 最小值和最大值分别为 78 . 5 和 39 0 , 虽然不受
立地 、年龄的直接影响 , 但因为林分结构随年龄 、立地而变化 , 对于某林分 CCF 随年龄变化是
近似于 S 型动态变化的 。 当 CCF = 78 . 5 时 , (l) 式则变为疏开状态下最大有效冠幅直径与胸径
回归模型 , 其值比最大活冠幅直径为小 , 说明疏开木最大活冠幅并非对树木生长均是有效的 。
从表 2 中可得出 , 一般疏开木最大冠幅直径的 70 %为有效冠幅直径 。 由于此原因 , 林分中当树
木树冠在一定范围内受挤压时 , 只要其阳性有效冠幅不受影响 , 则对林木生长所受影响不大 ,
反而有利于提高木材质量以及改善林内卫生状况 。
表 2 硫开木不同直径的 . 大冠幅和阳性有效冠幅比较
脚径
(em ) 最大 (m )
冠幅直径
有效(m ) 比率 (% ) 最大(m . )
冠幅面积
有效(m . ) 比率 (写)
2
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3 9
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1.1月性n石,曰79口..⋯0119曰3‘叹670甘0,ig‘4山,几1工二,且,二,曰曰
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8
01835269一
3 单木竞争指标 R E C R 及计算方法
林木生长空间压力的大小 , 即林木生长受影响的程度 , 不仅与树木 自身大小 、优劣 (优势
度 )有关 , 而且受周围竞争木大小 、生长状况等的影响 。竞争效应可以通过树木的生长现状或生
林 业 科 学 研 究 7 卷
活空间的拥挤程度综合描述 。前面的讨论得出 , 对疏开木来说 , 仅上部树冠 (冠幅为最大冠幅的
70 %左右)对生长是有效的 。 . 如将有效冠幅看成是树木生长的有效空间 , 则相同胸径琉开木的
有效冠幅成为树木生长的最大有效生活空间 。这种空间随树木大小而变 , 当树木实际占有空间
超过其最大生长空间时 , 树木之间过于稀疏 ,林地利用率低 , 造成生长空间的浪费 ; 而当实际占
有空间低于其最大生活空间时 , 树木生长必然会受到影响 , 并且随着生长空间的减小 , 影响愈
明显 , 当达到致死空间时树木生长停止直至死亡 。因此利用林分中林木实际拥有的阳性有效冠
幅直径与其疏开状态下充分得到生长时最大有效冠幅直径之 比即阳性有效冠幅 比(双E C双) ,
可以反映林木在林分中的地位 , 反映林木实际生长空间与所需的最大生长空间的差距 ,从而反
映了林木所受竞争程度 。 这样 , R E C R 不仅考虑了不同大小林木所需的生长空间不同 , 而且将
其与充分发挥潜力时的潜在有效生长空间联系起来 。
林分中某胸径 i 的林木其相对有效冠幅比 R E C R ‘可计算如下 :
h 。。 。 林分中 D ‘林木的阳性有效冠幅直径才、刀‘七止、 ‘ 二二二 下二飞二厂箭二1 二- 二二- 1 艺下二二二二吮」二,二己1 二 :二共万二; 二芬下二相 !可洞侄 幼 田叽井不有双厄甲目且侄 (2 )
因此 , 只要知道了林木实际阳性有效冠幅直径和疏开状态时有效冠幅直径 ,就可以计算具
体林木的 R E C R , 同时 , 由于阳性有效冠幅直径与胸径之间线性关系显著 , 也可以通过预估各
种密度下林木阳性有效冠幅直径及琉开时有效冠幅直径来计算 , 如华北落叶松单木 R E C R 的
计算经验式为 :
R E C尺 = 1
.
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.
1 6 7 8 6 8 D
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4 单木竞争指标 (R E C R )的分析与应用
单木竞争指标 (R E CR )是一个相对指标 , 反映了林木实际具有的阳性有效生长空间与疏
开时充分生长所应有的生长空间差距 。以单株林木为测算对象 , 同时考虑到了周围一定范围内
林木对对象木所产生的综合竟争影响 , 但又避免 了直接通过确定竞争圈 、通过竞争圈内竞争木
状况而去计算竞争压力 。 R E C R 取值于 [o , lj, 当值等于 。时 , 表示某林木已经严重被压 , 濒临
枯死 ;随着 R E C R 值的增大 , 林木竟争程度愈低 , 生长影响愈小 , 当值等于 1 时 , 表示林木处于
疏开状态 , 不受周围林木竞争影响 , 与疏开状态
下林木生长情况相同。
由图 3 可见 , R E CR 、值愈大 , 林木受竞争
程度愈低 ; 不同密度 C C F 林分 , 随 CCF 增大 ,
相同胸径的林木 R E C R 值愈小 ; 而 同一密度
CCF 的林分 , 随胸径 D ‘增大 , R E C R ‘亦增大 ,
并趋于稳定 , 可见 R E CR ‘的描述与华北落叶松
生物学特性相符 。
与距离无关的单木竞争指标 R E C R 计算
简便 , 动态预测能力强 , 应 用方便 , 能够较客观
地评价单株林木遭受竞争挤 压的状况 , 描述林
‘’ “阵食际丁幸二
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图 3 华北落叶松不同 CC F 下 R 艺CR 随脚径 D , 、3变
化曲线
3 期 王迪生等 :一个新的单木竞争指标—相对有效冠幅比 3 4 1
木生长受影响程度 , 具有良好的数学逻辑和生物学意义 。适用于同龄尤其是阳性树种组成的单
层林 , 具有多方面用途 , 如 : (l) 用于生态学中进行种群个体动态消长变化分析与研究 ; (2 )用于
森林经营中调整林分密度 ,提高林地生产力 , 指导抚育间伐选择间伐木 ; (3 )用于建立林分或单
木生长收获模型 , 枯死率模型 , 掌握单木或林分生长动态变化 ,提供森林经理决策的依据等 。
参 考 文 献
关玉秀 , 张守攻 . 竞争指标的分类与评价 . 北京林业大学学报 , 19 92 , 14 (4) : l~ 8.
唐继林 . 山杨中赞林林木竞争指数的研究( I ) . 北京林业大学学报 , 1 98 8 , 一0 (l ) : 8 6‘ 9 1 .
Clu tt e r J L
,
Fo r t s o n J C
,
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T im be r ma na g
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1 9 8 3
.
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. ,
1 9 7 0
,
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40 3 ~ 4 1 4
.
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K r a沁e k J E , Br ink ma n K A , G 运g r ie h 5 F . C r o w n e o m 碑t it io n fa er o r— a m ea s u re o f d e n sity . FO r . 段 1. , 1 96 1 , 7 : 3 5
~ 4 2
.
A N e w S in g le
一tr e e C o m Pe titio n M e a s u r e— R e la tiv eE ffe c tiv e C r o w n R a tio
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A bs tra c t In this p a p e r
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一t re e e o m Pe tit io n m e a s u r e— R ela t iv e E ffe e t iv e
C r o w n R a t io (R E C R )
,
w hie h 15 in d e p e n d e n t o f d is ta n e e
,
15 p u t fo rw a r d
,
b a s e d o n th e s u n n e d
e ffe e t iv e e ro w n a n d th e r e la t io n s hiP b e tw e e n the s u n n e d e ffe e t iv e c r o w n d ia m e t e r a n d th e
D BH o f t r e e s in 加ri x Pri 肛iP is 一邝户户rec h ii s ta n d s o f d iffe r e n t d e n s it ie s in Sa iha n b a Fo re s t
Fa r m
,
H eibe i Pro
v in e e
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T his m e a s u r e
,
w h ieh 15 the r a tio o f th e s u n n ed effe e t iv e e r o w n d ia m
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e t e r o f the t re in the s t a n d to tha t o f the o Pe n
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g r o w n t r e e w ith the s a m e D BH
,
m a y b e u s e d
in m a n y a s p e e t s in e v e n
一a g e d s t a n d s
, s u eh a s th e s t a n d g r o w th d yn am ie p r o g n o s is
, s ta n d d e n
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sity e o n tro l a n d m a n a g e m e n t e t e
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K e y 贾 o rd s s u n n e d e ffe e tiv e e r o w n d ia m e t e r , s in g le 一 tr e e e o m p e tit io n m e a s u r e , s t a n d
d e n s ity
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fo r es t m a n a g e m e n t
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10 0 7 1一) . So n ‘ X i”D公n (F o re s t R e s o u r e e s Co lle g e o fBe ij运9 F o re s tr y U n iv e r s ity )
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