仇建習(xí), 湯孟平,2,*, 沈利芬, 婁明華, 龐春梅

1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院, 臨安 311300 2 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點實驗室, 臨安 311300 3 天目山國家級自然保護區(qū)管理局, 臨安 311300

天目山近自然毛竹林空間結(jié)構(gòu)與胸徑的關(guān)系

仇建習(xí)1, 湯孟平1,2,*, 沈利芬1, 婁明華1, 龐春梅3

1 浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院, 臨安 311300 2 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點實驗室, 臨安 311300 3 天目山國家級自然保護區(qū)管理局, 臨安 311300

以浙江省天目山國家級自然保護區(qū)內(nèi)的近自然毛竹林為研究對象，設(shè)置1塊100m×100m的固定標準地，采用相鄰網(wǎng)格調(diào)查法劃分為100個調(diào)查單元，通過全站儀精確定位毛竹基部的三維坐標(X,Y,Z)，利用角尺度、大小比數(shù)和年齡隔離度3個林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)，并按毛竹胸徑大小劃分為Ⅰ(DBH<7cm) 、Ⅱ(7cm≤DBH<13cm)、Ⅲ(DBH≥13cm)3個徑級，分析近自然毛竹林空間結(jié)構(gòu)與胸徑的關(guān)系。結(jié)果表明：毛竹林直徑結(jié)構(gòu)呈右偏近似正態(tài)分布，與喬木同齡林直徑結(jié)構(gòu)較接近；Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ徑級毛竹以及全林分的空間分布格局分別為聚集、隨機、隨機和隨機，毛竹林角尺度隨徑階的增加有減小的趨勢，且服從冪函數(shù)關(guān)系，決定系數(shù)R2=0.7793，各徑階角尺度無顯著性差異(P>0.05)；毛竹林整體處于中庸狀態(tài)，胸徑大小分化不明顯，各徑級毛竹優(yōu)勢度排序為Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，毛竹林大小比數(shù)隨徑階的增加而減小，與胸徑呈線性關(guān)系，決定系數(shù)R2=0.9233，各徑階大小比數(shù)差異極顯著(P<0.01)；毛竹林的平均年齡隔離度為0.8178，屬強度至極強度異齡，各徑級毛竹年齡隔離程度大小排序為Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，毛竹林年齡隔離度隨徑階的增大呈現(xiàn)逐漸遞增的趨勢，且服從冪函數(shù)關(guān)系，決定系數(shù)R2=0.6774，各徑階年齡隔離度差異極顯著(P<0.01)。

毛竹林; 空間結(jié)構(gòu); 胸徑; 角尺度; 大小比數(shù); 年齡隔離度

直徑結(jié)構(gòu)是最基本、最重要的林分結(jié)構(gòu)[1- 2]。由于直徑結(jié)構(gòu)比較容易精確測定且與林分密度[3]、年齡[4- 5]、樹高[6]、冠幅[7]以及生物多樣性[8]等因子存在密切關(guān)系，因此林分直徑結(jié)構(gòu)常用于直接反映林分結(jié)構(gòu)特征[8- 9]。直徑結(jié)構(gòu)屬于非空間結(jié)構(gòu)，多用于分析喬木林的結(jié)構(gòu)與生長的關(guān)系，如Rubin等[4]通過對闊葉林研究，認為直徑分布規(guī)律可揭示現(xiàn)有林分小徑級林木在末來是否可以取代當(dāng)前林分的大徑級林木，并評估林分永續(xù)性的潛力。近年來，森林空間結(jié)構(gòu)研究呈日益增長趨勢，直徑結(jié)構(gòu)作為反映生長的因子，常用于分析林分空間結(jié)構(gòu)與直徑結(jié)構(gòu)的關(guān)系。閆東峰等[10]將不同徑級代替齡級結(jié)構(gòu)，分析寶天曼國家級自然保護區(qū)櫟類天然林不同齡級林分空間特征。徐海等[11]采用大小比數(shù)、角尺度和混交度等3個指數(shù)，分析了不同徑階天然紅松闊葉混交林的空間結(jié)構(gòu)特征。同樣，對毛竹(Phyllostachysedulis)林而言，直徑結(jié)構(gòu)是反映生長的重要結(jié)構(gòu)[12]。毛竹胸徑大小直接影響立竹葉面積和根系面積數(shù)量，從而影響毛竹的生長[12]。學(xué)者們已在毛竹胸徑與竹高、竹枝下高、冠幅、立竹度、年齡組成等關(guān)系方面做了大量研究[3,5- 6]。但是，這些因子均屬于非空間結(jié)構(gòu)。近年的研究表明，與距離有關(guān)的空間結(jié)構(gòu)指數(shù)可以精確描述毛竹林的結(jié)構(gòu)特征，對分析和調(diào)控毛竹林結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系至關(guān)重要[13- 14]。然而，在毛竹林空間結(jié)構(gòu)與胸徑的關(guān)系方面的研究尚少見報道。

林分空間結(jié)構(gòu)主要通過混交度、大小分化度和空間分布格局3個方面進行分析[15- 16]。混交度是描述林分樹種相互隔離程度的指數(shù)[17- 18]；大小分化度是用于反映林木的生長優(yōu)勢(非均一性)[17]；空間分布格局是指林木個體在水平空間的分布形式[16,19]。本研究以浙江省天目山國家級自然保護區(qū)的近自然毛竹林為對象，采用混交度、大小分化度和空間分布格局3個空間結(jié)構(gòu)指數(shù)，通過將不同胸徑毛竹劃分為3個徑級，分析近自然毛竹林空間結(jié)構(gòu)與胸徑的關(guān)系，旨在為毛竹林可持續(xù)經(jīng)營提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

浙江省天目山國家級自然保護區(qū)素以“大樹華蓋聞九州”而聞名，該自然保護區(qū)位于浙江省西北部臨安市境內(nèi)(119°23′47″—119°28′27″E 30°18′30″—30°24′55″N)，總面積1050hm2，主峰海拔1506m。年平均氣溫8.8—14.8℃，≥10℃年積溫2500—5100℃。年降水量1390—1870mm，相對濕度76%—81%。溫潤多雨的氣候特點非常適合植物的生長繁衍，森林植被覆蓋率高達95%，天目山擁有世界罕見的柳杉群落。近自然毛竹林作為一種特殊的森林植被類型，主要分布于在海拔350—900m。毛竹林立地條件和林內(nèi)環(huán)境的相互作用，造成林下植被生物多樣性較低[20]。主要有豹皮樟(Litseacoreanavarsinensis)、短尾柯(Lithocarpusbrevicaudatus)、微毛柃(Euryahebeclados)、細葉青岡(Cyclobalanopsismyrsinaefolia)、連蕊茶(Cameliafraterna)、馬銀花(Rhododendronovatum)和牛鼻栓(Fortuneariasinensis)等。

2 研究方法

2.1 固定標準地調(diào)查

在浙江省天目山國家級自然保護區(qū)的近自然毛竹林設(shè)置1塊100m×100m的固定標準地，標準地中心海拔840m，主坡向南偏東30°。采用相鄰網(wǎng)格法，將固定標準地劃分為100個10m×10m的調(diào)查單元(圖1)。在每個調(diào)查單元中，對每棵活立竹進行每木檢尺，主要調(diào)查其胸徑、年齡、竹高、枝下高、冠幅、彎曲狀態(tài)等因子，用南方全站儀NTS355對樣地內(nèi)每棵毛竹進行精確定位，確定毛竹基部的三維坐標(X,Y,Z)位置(圖2)。采用觀桿法、枝痕法和號竹法判定毛竹年齡[12]。

圖1 標準地網(wǎng)格圖

圖2 標準地立竹定位

2.2 邊緣校正

為消除標準地邊緣效應(yīng)，使用距離緩沖區(qū)的方法進行邊緣校正。在標準地內(nèi)的四條邊界線的內(nèi)側(cè)設(shè)置寬度為5m的帶狀緩沖區(qū)。緩沖區(qū)以內(nèi)為90m×90m的矯正標準地(圖2)。在計算空間結(jié)構(gòu)指數(shù)時，僅將矯正標準地內(nèi)毛竹作為對象竹，競爭竹則為標準地中所有活立竹。

2.3 毛竹林空間結(jié)構(gòu)單元

空間結(jié)構(gòu)單元是分析毛竹林空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，它是由對象竹和最近的n株相鄰竹組成。確定空間結(jié)構(gòu)單元的關(guān)鍵在于選取相鄰竹的株數(shù)n?；輨傆萚21]研究指出，n=4可以構(gòu)成最佳空間結(jié)構(gòu)單元。因此，本研究采用“1對象竹+4相鄰竹”的空間結(jié)構(gòu)單元。

2.4 徑階和徑級劃分

采用上限排外法對毛竹胸徑按2cm徑階整化，并根據(jù)標準地內(nèi)毛竹徑階分布的實際情況，把毛竹劃分為3個徑級，即胸徑<7cm為Ⅰ徑級，7—12.9cm為Ⅱ徑級，≥13cm為Ⅲ徑級。

表1 毛竹林分胸徑分布Table 1 DBH distribution of Bamboo stand

2.5 角尺度

角尺度通過描述對象木周圍最近鄰木空間分布均勻性來判定林分空間分布格局。從對象木出發(fā)，任意2個最近相鄰木的夾角有2個，其中小角為a，大角為β，最近相鄰木均勻分布時夾角設(shè)為標準角a0(a0=72°)。角尺度是最近相鄰木角小于標準角a0的個數(shù)占相鄰木4株的比例，用公式表示為[22]

(1)

式中,Wi為第i株對象竹角尺度；當(dāng)?shù)趈個a角小于標準角a0時，aij=1，反之，aij=0。Wi取值有以下5種：0(絕對均勻)，0.25(均勻)，0.5(隨機)，0.75(不均勻)，1(聚集)。

2.6 大小比數(shù)

大小比數(shù)是大于對象木的最近相鄰木占所考察的4株最近相鄰木的比例[15]，所謂大小，可用胸徑、樹高和冠幅等因子表示。在本研究中采用胸徑大小比，公式為[15]

(2)

式中,Ui為第i株對象竹大小比數(shù)；相鄰竹j胸徑大于對象竹i時，Kij=1，反之，Kij=0；Ui的取值有以下5種：0(優(yōu)勢)，0.25(亞優(yōu)勢)，0.5(中庸)，0.75(劣勢)，1(絕對劣勢)。

2.7 年齡隔離度

混交度被定義為對象木i的4株最近鄰木中與對象木不屬同種個體所占比例[22]。本研究的對象是近自然毛竹純林，因此混交度不適用于毛竹純林的物種隔離度分析。然而，竹年齡是反映毛竹林更新生長的重要因子[12]，是毛竹林結(jié)構(gòu)的重要組成部分[23]。將不同竹齡視為不同種，則混交度可表示不同竹齡的相互隔離程度，簡稱年齡隔離度[18]。本文將采用Gaodow等[24]提出的混交度計算公式計算年齡隔離度：

(3)

式中,Mi為對象竹i的年齡隔離度；vij為離散變量，當(dāng)對象竹i與相鄰竹j同齡時，vij=0，反之，vij=1。Mi取值有以下5種：0.00(同齡)；0.25(弱度異齡)；0.50(中度異齡)；0.75(強度異齡)；1.00(極強度異齡)。

空間結(jié)構(gòu)指數(shù)的分析比較都采用均值，利用高級計算機程序設(shè)計語言C#編制計算角尺度、大小比數(shù)、年齡隔離度的計算程序。

3 結(jié)果與分析

3.1 毛竹林直徑結(jié)構(gòu)

圖3 毛竹林直徑分布

典型的喬木同齡林株數(shù)按胸徑的分布呈近似正態(tài)分布；而異齡林直徑結(jié)構(gòu)則呈現(xiàn)雙曲線形式的反J形或負指數(shù)分布[1,25]。近自然毛竹林為典型的異齡林，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ徑級毛竹分別占0.008%、86.7%、12.5%(表1)，毛竹林分平均直徑為11.29cm，毛竹林分直徑分布曲線與喬木同齡林接近，近似服從正態(tài)分布(圖3)。為進一步證明該結(jié)論，對標準地內(nèi)毛竹直徑數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布假設(shè)檢驗，結(jié)果表明：毛竹林直徑分布的偏度等于-0.284，說明毛竹林直徑結(jié)構(gòu)呈右偏分布；峰值(kurtosis)為0.430，說明毛竹林直徑分布曲線比正態(tài)分布曲線尖峭。偏度與峰值都接近于0，說明毛竹林直徑結(jié)構(gòu)呈右偏近似正態(tài)分布。

3.2 角尺度與毛竹胸徑的關(guān)系

圖4 角尺度與對象竹徑階的關(guān)系

角尺度可用于描述林分空間分布格局。根據(jù)角尺度判別標準[22]，林分空間分布格局有3種：平均角尺度W∈[0.475，0.517]，隨機分布；W<0.475，均勻分布；W>0.517，聚集分布。圖4為各徑階平均角尺度與其對應(yīng)徑階(d)的關(guān)系圖?？梢姡浅叨入S徑階的增加有減小的趨勢，且服從冪函數(shù)關(guān)系，冪函數(shù)擬合決定系數(shù)R2=0.7793。對不同徑階的角尺度進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，結(jié)果表明不同徑階毛竹之間的角尺度無顯著性差異(P>0.05)。

表2統(tǒng)計了林分和各徑級的角尺度平均值及其頻率分布，進一步反映了角尺度與胸徑的關(guān)系。毛竹林平均角尺度0.5131(表2)，說明毛竹林總體上呈隨機分布，但位于隨機分布狀態(tài)的下限臨界值附近，接近聚集分布。這個結(jié)果與蘭思仁[26]研究的武夷山天然毛竹林分布格局基本一致。

角尺度與徑級的關(guān)系：Ⅰ徑級毛竹平均角尺度值>0.517，毛竹呈輕度聚集分布；Ⅱ、Ⅲ徑級毛竹平均角尺度W∈[0.475，0.517]，毛竹均呈隨機分布，但接近聚集分布，與林分的總體分布格局基本一致。各徑級Wi=0和Wi=1上分布頻率都很低，即處于絕對均勻和聚集這兩種狀態(tài)的結(jié)構(gòu)單元很少；而Wi=0.5時的分布頻率最高，分別占各徑級結(jié)構(gòu)單元數(shù)的46%、59%、58%，其中Ⅱ、Ⅲ徑級毛竹中處于隨機狀態(tài)的結(jié)構(gòu)單元數(shù)明顯多于Ⅰ徑級毛竹；各徑級Wi=0.75的分布頻率分別為33%、17%、17%，即Ⅰ徑級毛竹所包含的不均勻結(jié)構(gòu)單元頻率明顯高于Ⅱ、Ⅲ徑級毛竹，這是導(dǎo)致Ⅰ徑級毛竹分布狀態(tài)區(qū)別于Ⅱ、Ⅲ的直接原因。

表2 各徑級毛竹角尺度及其頻率分布Table 2 Uniform angle and its distribution on each size class

3.3 大小比數(shù)與毛竹胸徑的關(guān)系

大小比數(shù)描述相鄰毛竹之間的差異，反映立竹在林分中的生長優(yōu)勢程度。對某一對象竹而言，大小比數(shù)越小，來自周圍相鄰竹的競爭壓力越小，在競爭中越處于有利地位。從表3可見，毛竹林的平均大小比數(shù)為0.495，表明林分胸徑大小分化不明顯，林分基本處于中庸狀態(tài)。毛竹林大小比數(shù)的頻率分布呈現(xiàn)出均衡分布的特征，在各狀態(tài)下的分布頻率均在20%左右。

根據(jù)各徑級毛竹大小比數(shù)值可知，各徑級優(yōu)勢度排序為Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，Ⅲ徑級毛竹明顯處于優(yōu)勢地位，Ⅱ徑級毛竹處于中庸地位，Ⅰ徑級毛竹受壓，處于劣態(tài)(表3)。Ⅲ徑級毛竹Ui=0和Ui=0.25的分布頻率較高，說明該徑級亞優(yōu)勢和優(yōu)勢的結(jié)構(gòu)單元較多；Ⅰ徑級毛竹Ui=1的分布頻率最高，達到了92%，因此Ⅰ徑級毛竹處于劣勢地位；Ⅱ徑級毛竹在各狀態(tài)下的分布頻率較為均勻，即Ⅱ徑級毛竹中優(yōu)勢、亞優(yōu)勢、中庸、劣勢和絕對劣勢的毛竹數(shù)量大致相當(dāng)。毛竹林大小比數(shù)隨徑階(d)的增大而減小，且符合線性關(guān)系，兩者之間的擬合決定系數(shù)高達0.9255(圖5)，這個結(jié)果與喬木林大小比數(shù)和胸徑的關(guān)系基本一致[11,27]。對不同徑階的大小比數(shù)進行單因素方差分析，結(jié)果表明不同徑階毛竹之間的大小比數(shù)有極顯著性差異(P<0.01)。

表3 各徑級毛竹大小比數(shù)及其頻率分布Table 3 Neighborhood comparison and its distribution on each size class

圖5 大小比數(shù)與對象竹徑階的關(guān)系

3.4 年齡隔離度與毛竹胸徑的關(guān)系

毛竹純林的年齡隔離度反映毛竹林內(nèi)竹齡多樣性及竹齡空間配置情況[14]。由圖6可知，毛竹林年齡隔離度隨徑階(d)的增大呈現(xiàn)逐漸遞增的趨勢，且服從冪函數(shù)關(guān)系，冪函數(shù)擬合決定系數(shù)R2=0.6774。對不同徑階的年齡隔離度進行單因素方差分析，結(jié)果表明不同徑階毛竹之間的年齡隔離度有極顯著差異(P<0.01)。

圖6 年齡隔離度與對象竹徑階的關(guān)系分布

由表4可知，毛竹林的平均年齡隔離度為0.8178，即對象竹的最近4竹相鄰竹中與其年齡相同的毛竹不超過1株，屬強度至極強度異齡。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ徑級毛竹處于強度異齡和極強度異齡狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)單元的頻率均為最高，并且各徑級平均年齡隔離度都在0.8左右，說明各徑級毛竹的年齡隔離程度較高。各徑級毛竹年齡隔離程度大小排序為Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，Ⅲ徑級毛竹極強度異齡的結(jié)構(gòu)單元所占比例明顯高于Ⅰ和Ⅱ徑級，是導(dǎo)致Ⅲ徑級毛竹平均年齡隔離度值高于Ⅰ和Ⅱ徑級的主要原因。各徑級毛竹同齡和弱度異齡的結(jié)構(gòu)單元所占比例極低，接近于0。這主要與近自然毛竹林的自然更新方式有關(guān)，毛竹具有通過竹鞭的無性繁殖且生長周期短的特點，在毛竹大年形成大量異齡性高的空間結(jié)構(gòu)單元。

4 結(jié)論與討論

(1) 天目山近自然毛竹林的直徑結(jié)構(gòu)呈右偏正態(tài)分布，與喬木同齡林的直徑分布特征相似。聶道平[6]通過對江西大崗山毛竹林的研究得出，毛竹林株數(shù)按徑階的分布大多服從weibull分布，但隨著林分密度和生產(chǎn)力的提高，會逐漸向正態(tài)分布過渡。

(2) 各徑級毛竹株數(shù)排序為：Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ。Ⅱ徑級毛竹在數(shù)量上占據(jù)絕對優(yōu)勢，約占總株數(shù)的86.69%，Ⅰ徑級毛竹僅占總株數(shù)的0.008%。毛竹林平均直徑為11.29cm。

(3) 毛竹林平均角尺度為0.513，林分總體上呈隨機分布狀態(tài)，接近聚集分布。這個結(jié)果與蘭思仁[26]通過采用Taylor冪法則、擴散系數(shù)檢驗、游程檢驗、中心點四分法檢驗、點到點距離比率法檢驗等方法研究的武夷山天然毛竹林分布格局基本一致。但是，本研究發(fā)現(xiàn)，不同徑級毛竹的空間分布格局存在差異，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ徑級毛竹的空間分布格局分別為聚集、隨機和隨機。各徑級毛竹絕對均勻分布和聚集分布的空間結(jié)果單元所占比例最低，隨機分布的空間結(jié)構(gòu)單元則為最高。毛竹林角尺度隨徑階的增加有減小的趨勢，且服從冪函數(shù)關(guān)系，冪函數(shù)擬合決定系數(shù)R2=0.7793。各徑階毛竹之間角尺度無顯著性差異。

(4) 毛竹林的平均大小比數(shù)為0.495，表明林分胸徑大小分化不明顯，林分基本處于中庸狀態(tài)。毛竹林大小比數(shù)的頻率分布呈現(xiàn)出均衡分布的特征，在各狀態(tài)下的分布頻率均在20%左右。根據(jù)各徑級毛竹大小比數(shù)取值可知，毛竹林各徑級優(yōu)勢度排序為Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ，Ⅲ徑級毛竹明顯處于優(yōu)勢地位，Ⅱ徑級毛竹處于中庸地位，Ⅰ徑級毛竹處于劣勢地位。隨著毛竹胸徑的增大，毛竹林的大小比數(shù)迅速減小。毛竹林胸徑與大小比數(shù)有線性關(guān)系，兩者的擬合決定系數(shù)高達0.9255，這個結(jié)果與喬木林大小比數(shù)和胸徑關(guān)系基本一致[11,27]。各徑階毛竹之間的大小比數(shù)有極顯著性差異。

表4 各徑級毛竹年齡隔離度及其頻率分布Table 4 Age mingling and its distribution on each size class

(5) 毛竹林分平均年齡隔離度為0.8178，說明毛竹林的年齡多樣性及年齡隔離程度較高。年齡隔離度隨徑級的增加而增大，各徑級均屬于強度至極強度異齡。近自然毛竹林無性繁殖方式和生長周期短的特點，促使毛竹林在毛竹大年形成大量的異齡空間結(jié)構(gòu)單元，這從各徑級毛竹以及全林分零度混交和弱度混交的結(jié)構(gòu)單元所占比例接近0得到證實。毛竹林年齡隔離度隨徑階的增大呈逐漸升高的趨勢，且服從冪函數(shù)關(guān)系，決定系數(shù)R2=0.6774。各徑階毛竹之間年齡隔離度有極顯著性差異。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定其功能。毛竹林的結(jié)構(gòu)在一定程度上決定了其穩(wěn)定性、發(fā)展的可能性與經(jīng)營空間的大小[28]。傳統(tǒng)的毛竹林經(jīng)營通過調(diào)整毛竹林的整齊度、立竹度以及年齡結(jié)構(gòu)等林分因子來改善林分結(jié)構(gòu)[12,23,29]，這些因子由于缺乏空間信息，很難對林分的整體特征作出準確判斷。本研究采用的角尺度、大小比數(shù)及年齡隔離度是與立竹空間位置有關(guān)的空間結(jié)構(gòu)指數(shù)，結(jié)合毛竹林的非空間因子直徑結(jié)構(gòu)，研究表明小徑級毛竹的聚集程度較高，年齡隔離程度最低，且競爭壓力最大，說明在毛竹林經(jīng)營管理過程中，可適當(dāng)?shù)膶π郊壝襁M行擇伐，但是如何擇伐，或許可通過建立類似于喬木林的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)控模型[29]，實現(xiàn)精確地選取擇伐對象竹的目標，這一問題有待進一步研究。

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The relationship between spatial structure and DBH of close-to-naturePhyllostachysedulisstands in Tianmu Mountain

QIU Jianxi1,TANG Mengping1,2,*, SHEN Lifen1,LOU Minghua1, PANG Chunmei3

1SchoolofEnvironmentandResource,ZhejiangAgricultureandForestryUniversity,Lin′an311300,China2ZhejiangProvincialKeyLaboratoryofCarbonCyclinginForestEcosystemsandCarbonSequestration,Lin′an311300,China3AuthorityinNationalNatureReserveofTianmuMountain,Lin′an311300,China

Tree diameter structure is an important and basic role in forest structure. For the reason that the diameter at breast height (DBH) can be easily and accurately measured. Because it has a close relationship with variables such as stand density, tree age, tree height, canopy, biodiversity and so on, diameter structure is often used as a direct-response stand structure characteristic. DBH belongs to a set of non-spatial forest structure factors, and is frequently used to analyze the relationship between stand structure and growth, e.g. Recently, studies of forest spatial structure have expanded, partly due to the fact that the DBH is an important factor in explaining the growth of trees, and in many cases because the diameter structure has been used to analyze the relationship between spatial structure and DBH. Similarly, DBH is also an important factor in reflecting the growth of moso bamboo (Phyllpstachysedulis) forests. The DBH of moso bamboo can directly influence leaf area and root area volume, which affects the growth of moso bamboo. Others have performed a number of research studies on the relationship between DBH and other bamboo forest structure factors, such as bamboo height, age composition, canopy structure, and so on. However, these factors are generally measures of non-spatial structure. Recently, research suggests that a distance-dependent spatial index can accurately describe the moso bamboo stand structure, and therefore it is important to analyze and control the relationship between moso bamboo stand structure and function. Previous studies rarely reported the relationship between moso bamboo stand spatial structure and diameter. Therefore, three spatial structure parameters, uniform angle index, neighborhood comparison and age mingling degree were used to analyze the relationship between moso bamboo spatial structure and diameter, and thus provide a theoretical basis for sustainable moso bamboo forest management. The study was established in a close-to nature moso bamboo stand in Tianmu Mountain National Nature Reserve, Zhejiang province. The study design involved a fixed plot of 1hm2(100 m×100 m), which was divided into 100 units by adjacent grid inventory. Each moso bamboo was located in terms ofx-,y-, andz-coordinates using a Total Station. Three spatial structure parameters, including neighborhood comparison, uniform angle index, age mingling degree were evaluated. The DBH was recorded into one of three classes: Ⅰclass (DBH < 7 cm), Ⅱ class (7 cm ≤ DBH < 13 cm), Ⅲ class (DBH ≥ 13 cm). These classes were used to analyzed the relationship between spatial structure and DBH of the close-to-nature moso bamboo stand. The results showed that the frequency distribution of DBH had a right-skewed normal distribution, which is the similar to even-aged arbor stands. The spatial pattern of class Ⅱand class Ⅲ was of random distribution, similar to the distribution of the whole stand, but the pattern of class Ⅰshowed an aggregation distribution pattern. The uniform angle indexes decreased with increasing diameter classes, and results showed that the uniform index had a powerful relationship with DBH, with the determination coefficient between DBH and uniform index being 0.7793. The uniform angle of different diameter classes showed no obvious significant difference (P>0.05). The neighborhood comparison showed that for stands in an intermediate status, the DBH differentiation was not significant. The neighborhood comparison values showed that the ranking of the dominant degree was: Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ. And the neighborhood comparisons decreased with increasing diameter classes, as well as had a significantly linear correlation with DBH (the determination coefficient was 0.9233). The neighborhood comparison of different diameter classes showed significant differences (P<0.01). The average age mingling of the stand was 0.8178, suggesting the age mingling intensity was intensive. The age mingling values showed the ranking of age segregation was: Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ. And age mingling increased with increasing diameter classes, as well as had a strong relationship with DBH, where the determination coefficient was 0.6774. The age mingling of different diameter classes was also significanly different (P<0.01).

Phyllostachysedulisstand; spatial structure; diameter at breast height; uniform angle index; neighborhood comparison; age mingling degree

國家自然科學(xué)基金(31170595); 國家“十二五”科技支撐計劃(2012BAD22B0503); 浙江省重點科技創(chuàng)新團隊(2010R50030); 教育部留學(xué)回國人員科研啟動金項目(20101561); 國家林業(yè)局造林司委托項目(SFA2130218- 2)

2013- 08- 25;

2014- 07- 02

10.5846/stxb201308252154

*通訊作者Corresponding author.E-mail: goodtmp@sohu.com

仇建習(xí), 湯孟平, 沈利芬, 婁明華, 龐春梅.天目山近自然毛竹林空間結(jié)構(gòu)與胸徑的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報,2015,35(12):4081- 4088.

Qiu J X,Tang M P, Shen L F,Lou M H, Pang C M.The relationship between spatial structure and DBH of close-to-naturePhyllostachysedulisstands in Tianmu Mountain.Acta Ecologica Sinica,2015,35(12):4081- 4088.