辽东山区次生蒙古栎成熟林空间结构及个体竞争特征

doi:10.13287/j.1001-9332.202409.004

应用生态学报 ›› 2024, Vol. 35 ›› Issue (9): 2492-2500.doi: 10.13287/j.1001-9332.202409.004

辽东山区次生蒙古栎成熟林空间结构及个体竞争特征

张慧东^1,2, 毛沂新^1,2, 王睿照^1,2, 朱健^1,2, 夏杭³, 于大炮⁴, 尤文忠^5*

¹辽宁省林业科学研究院, 沈阳 110032;
²辽宁冰砬山森林生态系统国家定位观测研究站, 辽宁西丰 112400;
³沈阳农业大学林学院, 沈阳 110866;
⁴中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110016;
⁵辽宁省农业科学院, 沈阳 110161

收稿日期:2024-02-04 接受日期:2024-05-09 出版日期:2024-09-18 发布日期:2025-03-18
通讯作者: * E-mail: wzhyou2002@163.com
作者简介:张慧东, 男, 1981年生, 博士, 正高级工程师。主要从事森林生态系统长期定位观测研究。E-mail: zhanghuidong00@163.com
基金资助:
国家重点研发计划项目(2022YFD2201004-05)、辽宁省“兴辽英才计划”项目(XLYC1902015)、辽宁省农业科学院基本科研业务费计划项目(2021HQ1910)和辽宁省林业和草原局项目(LLC[2022]13)

Spatial structure and individual competition characteristics of secondary Mongolian oak mature forests in the mountainous area of eastern Liaoning Province, China

ZHANG Huidong^1,2, MAO Yixin^1,2, WANG Ruizhao^1,2, ZHU Jian^1,2, XIA Hang³, YU Dapao⁴, YOU Wenzhong^5*

¹Liaoning Academy of Forestry Sciences, Shenyang 110032, China;
²Liaoning Bingla Mountain Forest Ecosystem National Positioning Observation Station, Xifeng 112400, Liaoning, China;
³College of Forestry, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China;
⁴Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China;
⁵Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161, China

Received:2024-02-04 Accepted:2024-05-09 Online:2024-09-18 Published:2025-03-18

摘要/Abstract

摘要： 天然成熟林的群落结构是森林长期演替的结果,具有合理的结构、丰富的生物多样性和较高的生态功能。揭示成熟林的空间结构及其形成机制是科学开展森林经营活动的基本前提。本研究基于林分的径阶结构、角尺度、大小比数、混交度4个结构参数和Hegyi单木竞争指数,分析了辽东山区次生蒙古栎成熟林的结构特征和竞争关系。结果表明: 在乔木层蒙古栎占显著优势;在演替层蒙古栎、紫椴和色木槭占优势;在更新层则以假色槭、紫椴和色木槭为主,蒙古栎更新幼苗极少。林分整体径级分布呈倒“J”型,优势树种蒙古栎的径级结构呈正态分布;林分水平空间结构整体呈随机分布,以蒙古栎为对象木的平均角尺度为0.505,大小比数为0.219,混交度为0.670。从空间结构二元分布看,随机分布的蒙古栎个体较其他分布类型具有更大的生长优势和较高的混交度,随机分布的优势、亚优势个体占林分全部个体的近一半,与周边的树木个体具有高度的混交;林分单木竞争指数随径级的增大而减小,当胸径达到20 cm以上时竞争指数趋于稳定(ΔCI<2)。蒙古栎单木邻域竞争半径为8 m,且竞争压力主要来源于种内,非蒙古栎个体所受竞争压力则主要来源于种间。本研究揭示了群落个体竞争对次生蒙古栎成熟林空间结构形成的重要作用。

关键词: 蒙古栎, 空间结构, 二元分布, 竞争

Abstract: The community structure of natural mature forests is determined by long-term forest succession, characterized by rational structure, rich biodiversity, and high ecological function. Understanding the spatial structure and formation mechanisms of mature forests is a fundamental prerequisite for forest management. We analyzed four structure parameters, including diameter structure, angular scale, size ratio, and mixture degree, as well as the Hegyi competition index, of secondary Quercus mongolica (Mongolian oak) mature forests in the mountainous area of eastern Liaoning Province. The results showed that Q. mongolica predominated the tree layer. In the sapling layer, Q. mongolica, Tilia amurensis, and Acer pictum were the dominant species. In the seedling layer, Acer pseudosieboldianum, T. amurensis, and A. amurensis dominated, with very few Q. mongolica seedlings. The overall diameter distribution of the stand showed an inverse “J” shape, while the diameter distribution of Q. mongolica, the dominant tree species, followed a normal distribution. The horizontal spatial structure of the stand was generally randomly distributed, with an average angle scale of 0.505, size ratio of 0.219, and mixture degree of 0.670 for Q. mongolica. From the perspective of spatial structure binary distribution, Q. mongolica individuals which had a random distribution exhibited greater growth advantages and higher levels of mixing, in comparison to other distribution types. Randomly distributed dominant and subdominant individuals made up nearly half individuals in the stand, and showed a high degree of mixing with surrounding trees. The stand-level individual tree competition index decreased with increasing diameter classes. When the diameter at breast height exceeded 20 cm, the competition index tended to stabilize (ΔCI<2). The competitive radius of individual Q. mongolica trees was 8 m, with intraspecific competition as the main pressure. Other species experienced competition pressure primarily from interspecific sources. Our results suggested that competition played an important role in shaping the spatial structure of secondary Q. mongolica mature forests.

Key words: Quercus mongolica, spatial structure, bivariate distribution, competition

张慧东, 毛沂新, 王睿照, 朱健, 夏杭, 于大炮, 尤文忠. 辽东山区次生蒙古栎成熟林空间结构及个体竞争特征[J]. 应用生态学报, 2024, 35(9): 2492-2500.

ZHANG Huidong, MAO Yixin, WANG Ruizhao, ZHU Jian, XIA Hang, YU Dapao, YOU Wenzhong. Spatial structure and individual competition characteristics of secondary Mongolian oak mature forests in the mountainous area of eastern Liaoning Province, China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2024, 35(9): 2492-2500.

参考文献

[1] 赵中华, 惠刚盈. 林分结构多样性研究进展. 林业科学, 2020, 56(9): 143-152
[2] 和敬渊, 王新杰, 王开, 等. 杨桦次生林林分空间结构参数多元分布研究. 北京林业大学学报, 2021, 43(2): 22-33
[3] 惠刚盈, Gadow K. 结构化森林经营原理. 北京: 中国林业出版社, 2016
[4] 惠刚盈, Gadow KV, Albert M. 角尺度: 一个描述林木个体分布格局的结构参数. 林业科学, 1999, 35(1): 37-42
[5] 惠刚盈, Gadow KV, Albert M. 一个新的林分空间结构参数: 大小比数. 林业科学研究, 1999, 12(1): 1-6
[6] 惠刚盈, 胡艳波. 混交林树种空间隔离程度表达方式的研究. 林业科学研究, 2001, 14(1): 23-27
[7] Baskent EZ, Keles S. Spatial forest planning: A review. Ecological Modelling, 2005, 188: 145-173
[8] Jensen A, Löf M. Effects of interspecific competition from surrounding vegetation on mortality, growth and stem development in young oaks (Quercus robur). Forest Ecology and Management, 2017, 392: 176-183
[9] 张忠华, 胡刚, 秦川, 等. 青秀山风景区优势种大叶栎种内与种间的竞争关系. 中南林业科技大学学报, 2016, 36(1): 67-71
[10] Burton P. Some limitations to static indices of plant competition. Canadian Journal of Forest Research, 2011, 23: 2141-2152
[11] 陈科屹, 张会儒, 雷相东. 天然次生林蒙古栎种群空间格局. 生态学报, 2018, 38(10): 3462-3470
[12] 胡雪凡. 蒙古栎次生林抚育间伐效果及生长模型研究. 博士论文. 北京: 中国林业科学研究院, 2020
[13] 国家林业和草原局. 中国森林资源报告. 北京: 中国林业出版社, 2019
[14] 许忠志, 张莹. 辽宁省栎树资源现状与发展对策. 防护林科技, 2018, 182(11): 73-75
[15] 张晓红, 张会儒, 卢军, 等. 长白山蒙古栎次生林群落结构特征及优势树种空间分布格局. 应用生态学报, 2019, 30(5): 1571-1579
[16] 张慧东, 王睿照, 毛沂新, 等. 辽东山区天然次生林退化特征及数量分类. 生态环境学报, 2020, 29(10): 1953-1960
[17] 辽宁省林业厅. 森林经营技术规程(DB21/T 706—2013) [EB/OL]. (2013-09-18) [2013-10-18]. https: //www.lnsi.org:8081/StdSearch/PublicSearch.aspx
[18] Hui GY, Wang Y, Zhang GQ, et al. A novel approach for assessing the neighborhood competition in two different aged forests. Forest Ecology and Management, 2018, 422: 49-58
[19] 李远发. 林分空间结构参数二元分布的研究. 博士论文. 北京: 中国林业科学研究院, 2013
[20] Fraver S, Anthony A, John B, et al. Tree growth and competition in an old-growth Picea abies forest of boreal Sweden: Influence of tree spatial patterning. Journal of Vegetation Science, 2014, 25: 374-385
[21] 唐杨, 童跃伟, 韩艳刚, 等. 邻域竞争对长白山阔叶红松林关键树种生长的影响. 应用生态学报, 2019, 30(5): 1479-1486
[22] Long S, Zeng S, Liu F, et al. Influence of slope, aspect and competition index on the height-diameter relationship of Cyclobalanopsis glauca trees for improving prediction of height in mixed forests. Silva Fennica, 2020, 54: 1-15
[23] 吕寻, 杨双宝, 刘文桢, 等. 小陇山锐齿栎原始群落林木径级空间结构特征. 北京林业大学学报, 2015, 37(5): 11-18
[24] 肖欣, 丁松, 欧阳勋志. 井冈山国家自然保护区典型常绿阔叶林林分空间结构分析. 西北农林科技大学学报: 自然科学版, 2016, 44(3): 133-140
[25] 张赟, 张春雨, 赵秀海, 等. 长白山次生林乔木树种空间分布格局. 生态学杂志, 2008, 27(10): 1639-1646
[26] 胡艳波, 惠刚盈, 王宏翔, 等. 随机分布的角尺度置信区间及其应用. 林业科学研究, 2014, 27(3): 302-308
[27] 董莉莉, 刘红民, 赵济川, 等. 林分结构对辽东山区蒙古栎林天然更新的影响. 林业科学研究, 2021, 34(5): 104-110
[28] 王睿照, 毛沂新, 张慧东, 等. 辽东山区蒙古栎次生林结构及生态因子分析. 辽宁林业科技, 2021(4): 1-4
[29] 毛沂新, 张慧东, 王睿照, 等. 辽东山区原始阔叶红松林主要树种空间结构特征. 应用生态学报, 2019, 30(9): 2933-2940
[30] Pommerening A, Uria-Diez J. Do large forest trees tend towards high species mingling? Ecological Informatics, 2017, 42: 139-147
[31] 蒋孟多, 马映栋, 蒋睿, 等. 小陇山蒙古栎林群落结构与稳定性评价. 林业资源管理, 2022(4): 36-44
[32] 赵静漪, 魏江生, 周梅, 等. 大兴安岭中段针阔混交林林分空间结构研究. 林业资源管理, 2016, 4: 59-64
[33] 董莉莉, 汪成成, 赵济川, 等. 辽东山区蒙古栎近熟林林分结构特征及优化调控. 辽宁林业科技, 2022(5): 1-6
[34] 何熙祥, 玉米提·哈力克, 董宗炜, 等. 水分梯度下胡杨荒漠河岸林种内竞争及空间格局变化特征. 生态学报, 2023, 43(18): 7497-7506
[35] 汤孟平, 陈永刚, 徐文兵. 森林空间结构分析. 北京: 科学出版社, 2013
[36] 韩大校, 金光泽. 地形和竞争对典型阔叶红松林不同生长阶段树木胸径生长的影响. 北京林业大学学报, 2017, 39(1): 9-19
[37] 韩路, 王海珍, 周正立, 等. 塔里木荒漠优势植物: 胡杨种内、种间竞争研究. 西北植物学报, 2006, 26(12): 2547-2552
[38] 刘万生, 李想, 陈福元, 等. 蒙古栎林种内和种间竞争研究. 植物研究, 2020, 40(4): 552-558
[39] 沈琛琛, 雷相东, 王福有, 等. 金苍林场蒙古栎天然中龄林竞争关系研究. 林业科学研究, 2012, 25(3): 339-345
[40] 巢林, 刘艳艳, 张伟东, 等. 沼泽交错带白桦个体生长动态及径级结构与种内种间竞争. 生态学杂志, 2017, 36(3): 577-583
[41] 唐杨, 陈红, 童跃伟, 等. 长白山阔叶红松林不同强度择伐后关键树种的竞争关系. 应用生态学报, 2019, 30(5): 1469-1478
[42] 金则新, 朱小燕, 林恒琴. 浙江天台山甜槠种内与种间竞争研究. 生态学杂志, 2004, 23(2): 22-25
[43] 罗梅, 陈绍志. 不同龄组长白落叶松种内及种间竞争研究. 北京林业大学学报, 2018, 40(9): 33-44
[44] 陶岩, 殷秀琴, 田育红, 等. 长白山红松针阔混交林种内、种间竞争关系研究. 北京师范大学学报: 自然科学版, 2011, 47(4): 428-431
[45] 高浩杰, 高平仕, 王国明. 舟山群岛红楠林种内和种间竞争研究. 植物研究, 2017, 37(3): 440-446

辽东山区次生蒙古栎成熟林空间结构及个体竞争特征

Spatial structure and individual competition characteristics of secondary Mongolian oak mature forests in the mountainous area of eastern Liaoning Province, China

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王意, 董灵波, 史景宁. 竞争对兴安落叶松天然林单木生物量模型预估精度的影响 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(6): 1474-1482.
[2]	张晓龙, 李娜, 钟浚锋, 张晨洁, 于超, 张启翔, 罗乐. 单叶蔷薇种群结构与结实能力 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(6): 1534-1542.
[3]	刘明伟, 赵常明, 陈聪琳, 徐凯, 徐文婷, 熊高明, 谢宗强. 神农架小叶青冈种群的空间分布格局及种内种间空间关联 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(4): 1033-1043.
[4]	王剑武, 徐森, 季碧勇, 杜群. 地形和林分空间结构对浙江省天然阔叶混交林主要先锋树种胸径生长的影响 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(2): 298-306.
[5]	赵怡, 李福明, 朱景康, 常晨隆, 冯泳翰, 梁文俊, 魏曦. 华北落叶松人工林林隙大小对其更新的影响 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(8): 2039-2046.
[6]	马云辉, 马长明, 冯淑瑶, 郭延朋, 刘炳响. 河北省蒙古栎次生林林下可燃物负荷量及其影响因素 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(8): 2082-2090.
[7]	高倩, 陈广艳, 孙楷杰, 金太花, 王振南, 魏明吉. “观众效应”对动物配偶选择的影响研究进展 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(6): 1721-1728.
[8]	王怡婧, 丁启东, 张俊华, 陈睿华, 贾科利, 李小林. 基于无人机高光谱遥感和机器学习的土壤水盐信息反演 [J]. 应用生态学报, 2023, 34(11): 3045-3052.
[9]	崔成乘, 查同刚, 张晓霞, 陈瑜佳, 高连炜, 白凌然, 马子澳, 于洋. 北京通州平原生态林空间结构特征 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(8): 2088-2096.
[10]	谢龙飞, 李凤日, 董利虎. 基于贝叶斯似乎不相关回归方法的天然蒙古栎生物量模型构建 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(7): 1937-1947.
[11]	胡延辰, 张晓林, 韩晓义, 万小亮, 梁泰铭, 陆秀君. 蒙古栎次生林的生长更新与林下植被多样性对林分密度的响应 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(3): 727-732.
[12]	沈鸿坤, 赵博义, 陈铭洋, 黄荣永, 余克服, 梁文. 1995—2019年广西山口红树林国家级自然保护区互花米草和红树林面积变化 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(2): 397-404.
[13]	马成祥, 周广胜, 宋兴阳, 吕晓敏. 增温、光照时间和氮添加对蒙古栎主要物候期的影响 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(12): 3220-3228.
[14]	郭伟, 郝汉, 张伟浩, 胡增辉, 冷平生. 外生菌根真菌通过调节离子平衡提高蒙古栎耐盐性 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(12): 3303-3311.
[15]	窦啸文, 汤孟平. 基于引力模型的林木竞争分析 [J]. 应用生态学报, 2022, 33(10): 2695-2704.