近自然毛竹純林主要栽培技術(shù)

布局空間是指樹木的空間分布結(jié)構(gòu)、樹種的混合和樹木的競(jìng)爭(zhēng)（或樹木大小的空間排列）。林木空間分布格局描述樹木在空間的分布形式。樹種混交描述不同樹種相互隔離狀況。林木競(jìng)爭(zhēng)描述不同大小樹木的競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài),它不僅決定了林木之間的競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)及其空間生態(tài)位,還決定了林分的穩(wěn)定性、發(fā)展的可能性和經(jīng)營(yíng)空間大小。目前,涉及單木之間空間關(guān)系的林分空間結(jié)構(gòu)及其空間關(guān)系的描述和解釋已成為森林結(jié)構(gòu)研究的焦點(diǎn),主要包括角尺度、大小比數(shù)、混交度在林分空間結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用研究等。目前,對(duì)于毛竹Phyllostachyspubescens林結(jié)構(gòu)的研究大多集中在生物多樣性結(jié)構(gòu)、直徑結(jié)構(gòu)、稈齡結(jié)構(gòu)和生物量結(jié)構(gòu)等非空間的結(jié)構(gòu)方面;事實(shí)上與距離有關(guān)的空間結(jié)構(gòu)指數(shù)可以精確定量描述林分的結(jié)構(gòu)特征,對(duì)分析和調(diào)控林分結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系具有重要作用。大多毛竹林空間結(jié)構(gòu)的研究采用與距離無關(guān)的分析方法如:擴(kuò)散系數(shù)C檢驗(yàn)法和Taylor冪法則等方法,方差均值比(V/m)(t檢驗(yàn))、莫里西塔指數(shù)(Iσ)(F檢驗(yàn))等方法。由于傳統(tǒng)的分析方法沒有考慮空間的位置信息,因而林分空間結(jié)構(gòu)的可解析性較差。以相鄰木關(guān)系為基礎(chǔ)的空間結(jié)構(gòu)分析方法充分考慮了點(diǎn)的空間位置,能獲取種群數(shù)量分布的空間信息,分析林木在空間結(jié)構(gòu)單元中的空間關(guān)系,林分空間結(jié)構(gòu)的可解析性較高?；谙噜從窘Y(jié)構(gòu)單元法對(duì)近自然毛竹純林的研究少見報(bào)道。為此,筆者選擇近自然狀態(tài)的毛竹純林作為研究對(duì)象,利用角尺度、大小比數(shù)、混交度3個(gè)空間結(jié)構(gòu)指數(shù),研究近自然毛竹純林自然干擾的格局,種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)狀況和稈齡的混交情況,旨在揭示近自然毛竹純林的空間結(jié)構(gòu)特征,為毛竹林經(jīng)營(yíng)及保護(hù)提供依據(jù)。1毛竹林空間結(jié)構(gòu)分析的理論基礎(chǔ)1.1密度單元?jiǎng)澐置窳謨?nèi)任意單株毛竹和距離它最近的n株相鄰毛竹構(gòu)成毛竹林空間結(jié)構(gòu)單元。位于空間結(jié)構(gòu)單元中心的毛竹稱為參照竹,而最近的n株相鄰毛竹則被稱為相鄰竹。確定空間結(jié)構(gòu)單元的關(guān)鍵是選取相鄰竹的株數(shù)n。本研究采用惠剛盈等的研究結(jié)果,選取n=4。1.2林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)的計(jì)算1.2.2相鄰竹生長(zhǎng)值加標(biāo)c大小比數(shù)是表征單木之間競(jìng)爭(zhēng)的一種計(jì)算方法。大小比數(shù)是大小分化度基礎(chǔ)上的改進(jìn),它是指胸徑大于參照樹的相鄰木占4株最近相鄰木的比例。本研究調(diào)整大小比的判定順序,計(jì)算公式為:式(3)中:Ui為參照竹i的大小比數(shù),當(dāng)?shù)趇株參照竹比第j株相鄰竹大時(shí)kij=1,反之,kij=0。同角尺度一樣,大小比數(shù)的取值也有5種可能:0(絕對(duì)劣勢(shì))、0.25(劣勢(shì))、0.50(中)、0.75(亞優(yōu)勢(shì))、1.00(優(yōu)勢(shì))?？梢?大小比數(shù)量化了參照竹與其相鄰竹的關(guān)系,其值(Ui)愈低,說明比參照竹大的相鄰竹愈多。本研究采用胸徑大小比?；盍⒅竦钠骄笮”鹊挠?jì)算公式為:式(4)中:L為所觀察毛竹的參照樹數(shù)量;Ui為毛竹的第i個(gè)大小比數(shù)值。1.2.3毛竹林混交度、混交度的計(jì)算式(5)中:Mi為參照竹i的稈齡混交度,當(dāng)?shù)趇株參照竹與最近第j株相鄰竹屬不同稈齡時(shí),vij=1,反之,vij=0。同樣,混交度也有5種取值:0(0度混交),0.25(弱度混交),0.50(中度混交),0.75(強(qiáng)度混交),1.00(極強(qiáng)度混交)。林分平均混交度的計(jì)算公式:式(6)中:為竹林平均混交度;N為竹林總株數(shù)。角尺度、大小比數(shù)、混交度的取值范圍均為,而且整個(gè)毛竹林的角尺度、大小比數(shù)、混交度的計(jì)算都采用均值。這3個(gè)參數(shù)均采用VisualBasic軟件編程進(jìn)行計(jì)算。1.3結(jié)果不同的算法為排除樣地界外毛竹可能是樣地內(nèi)毛竹的最近鄰竹的情況,需要進(jìn)行樣地邊緣校正。周紅敏等認(rèn)為,8鄰域平移式和其他校正方法在角尺度和混交度得出的結(jié)果差異不大,而且這種方法不會(huì)造成信息的丟失。所以,本研究采用8鄰域平移式進(jìn)行邊緣校正,即分別在原樣地的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下等8個(gè)方向平移原樣地,形成由9個(gè)相同樣地組成的大樣地(圖1),再計(jì)算以原樣地的毛竹為參照竹的角尺度、大小比數(shù)和混交度。這樣每個(gè)目標(biāo)竹都有一個(gè)相對(duì)完整的結(jié)構(gòu)單元,減少理論值與實(shí)際值之間的偏差,消除邊緣影響。2研究領(lǐng)域的總結(jié)和研究方法2.1森林植被分布特點(diǎn)浙江省天目山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于浙江省西北部臨安市境內(nèi)的西天目山,距浙江省人民政府所在地杭州94km,地理坐標(biāo)為30°18′30″~30°21′37″N,119°24′11″~119°27′11″E。年平均氣溫為14.8~8.8℃;≥10℃積溫為2500~5100℃;年降水量為1390~1870mm,年平均相對(duì)濕度為76%~71%。自然保護(hù)區(qū)受海洋暖濕氣候影響較大,具有中亞熱帶向北亞熱帶過渡特征,森林植被十分茂盛。由于區(qū)內(nèi)地勢(shì)較為陡峭,海拔上升快,氣候差異大。植被的分布有著明顯的垂直界限,自山麓到山頂垂直帶譜為:海拔850m以下為常綠闊葉林,870~1100m為常綠落葉闊葉混交林,1100~1380m為落葉闊葉林,1380~1506m為落葉矮林。毛竹林主要分布在海拔350~900m,鑲嵌分布于其他森林類型之間,面積為77hm2。林下植被稀少,主要種類有豹皮樟Litseacoreanavar.sinensis,連蕊茶Camelliafraterna,細(xì)葉青岡Cyclobalanopsismyrsinaefolia,微毛柃Euryahebeclados和短尾柯Lithocarpusbrevicaudatus等。長(zhǎng)期以來,從保護(hù)生物多樣性角度,近自然毛竹林并不是保護(hù)重點(diǎn),但由于它有固碳功能,已引起人們關(guān)注近自然毛竹林的研究。2.2調(diào)查和測(cè)定指標(biāo)1956年以來,浙江天目山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的毛竹純林未進(jìn)行過人為干擾,為近自然毛竹純林。2008年,浙江天目山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)的毛竹純林遭受雪災(zāi)的影響,但雪災(zāi)屬于自然干擾,因此并不影響把天目山毛竹純林作為近自然林的調(diào)查與研究對(duì)象。2009年7月,在毛竹林內(nèi)設(shè)置1個(gè)面積為100m×100m的固定調(diào)查樣地。用相鄰網(wǎng)格調(diào)查方法,把樣地劃分為100個(gè)10m×10m的調(diào)查單元(圖2)。在每個(gè)調(diào)查單元內(nèi),測(cè)定每株毛竹的胸徑、樹高、稈齡、活枝下高、冠幅、胸徑處節(jié)長(zhǎng)和彎曲的狀態(tài)等因子,主要平均調(diào)查因子如下:立竹度為5488株·hm-2,平均胸徑為10.6cm,平均竹高為14.3m,平均斷面積為93.8m2·hm-2。采用激光對(duì)中全站儀測(cè)定每株毛竹的三維坐標(biāo)(x,y,z)位置(圖3),其中:x,y是平面直角坐標(biāo),z是海拔高度。共測(cè)定活立竹5488株,枯死竹1032株。同時(shí),在樣地網(wǎng)格每行的10個(gè)單元中,隨機(jī)抽取1個(gè)單元,在被抽中單元的中心設(shè)置2m×2m樣方,調(diào)查植物種類、蓋度和多度。3結(jié)果分析3.1分布結(jié)構(gòu)分析3.2種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度由于枯死竹處在死亡狀態(tài),胸徑大小已無法準(zhǔn)確表達(dá)毛竹的優(yōu)勢(shì)程度,故本研究只分析活立竹的大小比。結(jié)果表明:活立竹各大小比數(shù)在5種取值上的分布比較均勻,相對(duì)頻率隨大小比數(shù)增大略有上升趨勢(shì),說明處于相對(duì)優(yōu)勢(shì)的毛竹的比例略大于處于劣勢(shì)的比例(圖5)。這一結(jié)果和人工經(jīng)營(yíng)的毛竹純林的研究不太相符。活立竹平均大小比數(shù)為0.511,說明總體上,參照竹和相鄰竹的優(yōu)勢(shì)不明顯,依靠胸徑競(jìng)爭(zhēng),能力相當(dāng)。原因是新竹長(zhǎng)成,抽枝展葉后,高生長(zhǎng)與粗生長(zhǎng)停止,也就是竹子的體積不再隨著稈齡的增加而增大。所以單個(gè)活立竹的胸徑大小差異不大,集中在5~15cm。在此范圍內(nèi),毛竹種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度有隨胸徑增大略有增加的趨勢(shì)(圖6)。從整體上看,毛竹依靠增大胸徑來提高競(jìng)爭(zhēng)力的現(xiàn)象并不明顯。3.3下地殼下濕地權(quán)的稈齡稈齡混交度反映毛竹林的稈齡多樣性和稈齡空間配置情況。由于枯死竹在年齡分辨方面較困難,所以本研究只分析了各年齡活立竹的混交度。從各稈齡的平均混交度及其頻率分布(表1)可以看出,屬于極強(qiáng)度混交的稈齡為7,9和14a,介于強(qiáng)度混交和極強(qiáng)度混交之間的稈齡為1,2,3,4,8和10a。稈齡為4,6和12a的平均混交度相對(duì)較小,且混交度各取值都有分布。各稈齡混交度>0.5的比例遠(yuǎn)大于混交度<0.5的比例。整個(gè)毛竹林中,混交度為1的比例占32%,混交度為0比例僅占2%。說明相鄰4株毛竹中,與參照竹稈齡完全不同的比例遠(yuǎn)大于稈齡完全相同的比例。毛竹林分的平均混交度為0.713,接近于強(qiáng)度混交,表明毛竹林具有較高的稈齡多樣性和稈齡相互隔離程度,原因是竹林每年都有竹筍萌發(fā)長(zhǎng)成新的立竹,形成不同稈齡立竹所組成的異齡林。4森林稈齡分布和結(jié)構(gòu)對(duì)浙江天目山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的近自然毛竹純林竹稈空間結(jié)構(gòu)特征研究表明:近自然毛竹純林的活立竹、枯死竹和整個(gè)毛竹林的角尺度均值分別為0.554,0.556和0.553,說明均為聚集分布。活立竹的平均大小比數(shù)為0.511,表明毛竹竹稈的大小分化程度差異不大,整個(gè)毛竹林在胸徑這一指標(biāo)上優(yōu)勢(shì)不明顯。稈齡混交度均值為0.713,且各稈齡平均混交度均大于0.5,表明毛竹林具有稈齡多樣性和較高的稈齡隔離程度,林分為異齡林。林分的空間結(jié)構(gòu)對(duì)林分的穩(wěn)定性和功能的發(fā)揮具有重要影響。本研究采用100m×100m大樣地的一次性調(diào)查數(shù)據(jù),分析了近自然毛竹純林現(xiàn)有的空間結(jié)構(gòu)特征。有必要建立長(zhǎng)期的固定樣地,與人工經(jīng)營(yíng)的毛竹林的分布格局、競(jìng)爭(zhēng)狀況和稈齡的混交度進(jìn)行對(duì)比分析,深入研究并揭示空間結(jié)構(gòu)形成機(jī)制以及與毛竹林生長(zhǎng)、生態(tài)功能和生物多樣性之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,預(yù)測(cè)毛竹林的空間結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì),以便采取措施優(yōu)化和調(diào)控毛竹林的空間結(jié)構(gòu),發(fā)揮毛竹林的多種功能。1.2.1尺度取值角尺度(Wi)用來描述相鄰木圍繞參照樹i的均勻性。從參照樹出發(fā),任意2個(gè)最近相鄰木的夾角有2個(gè),小角為a,最近相鄰木均勻分布時(shí)的夾角設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)角α0,角尺度被定義為a角小于標(biāo)準(zhǔn)角a0的個(gè)數(shù)占所考察的相鄰最近樹n的比例。計(jì)算公式為:式(1)中:Wi為參照竹i的角尺度,當(dāng)?shù)趈個(gè)a角小于a0時(shí),aij=1,反之,aij=0。角尺度取值有下列5種情況:0(絕對(duì)均勻)、0.25(均勻)、0.50(隨機(jī))、0.75(不均勻)、1.00(聚集)。整個(gè)毛竹林平均角尺度的計(jì)算公式為:式(2)中:Wi是第i株參照竹的角尺度;N為參照竹的總株數(shù)。混交度是Gadow等提出,用來說明林分不同樹種之間相互隔離的程度的指數(shù)。本研究中,混交度表示毛竹的不同稈齡相互隔離程度。計(jì)算公式為:角尺度可以反映毛竹分布格局的3種情形:隨機(jī)、均勻和聚集分布。根據(jù)毛竹的生長(zhǎng)狀態(tài)把毛竹分為活立竹和枯死竹,分別計(jì)算其角尺度。結(jié)果表明:活立竹、枯死竹和整個(gè)毛竹林的角尺