２０１７年１２月增刊

林业资源管理

ＦＯＲＥＳＴＲＥＳＯＵＲＣＥＳＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１７

Ｓｕｐ

蒙古栎次生林林木冠幅比数特征初探

吕飞舟，徐奇刚，胡　晟，王　汪，吕　勇（中南林业科技大学 林学院，长沙４１０００４）

摘要：从冠幅出发研究林木竞争状态，提出了林木冠幅比数的新概念，构建了一个新的林木竞争指标。以汪清林

业局蒙古栎次生林为例，从取值范围、变动幅度、累积分布等方面探讨了林木冠幅比数的特征：林木 ＣＣＩ分布

曲线近似于正态分布曲线，相对冠幅比数位于 ［０５～０７，１３～１５］；林分平均冠幅比数在其株数累计分布曲

线上所对应的株数累计分布百分数在５２％!

５８％，一般近于５５％。

关键词：冠幅比数；蒙古栎次生林；自由树

中图分类号：Ｓ７５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２－６６２２（２０１７）Ｓ０－００１６－０６

ＤＯＩ：１０．１３４６６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｌｙｚｙｇｌ．２０１７．Ｓ０．００３

ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＣＩｏｆｔｈｅＳｅｃｏｎｄａｒｙＦｏｒｅｓｔｏｆＱｕｅｒｃｕｓｍｏｎｇｏｌｉｃａ

ＬＦｅｉｚｈｏｕ，ＸＵＱｉｇａｎｇ，ＨＵＳｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＷａｎｇ，ＬＹｏｎｇ（ＦｏｒｅｓｔｒｙＣｏｌｌｅｇｅ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００１４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｆｏｒｅｓｔｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｆｒｏｍｃｒｏｗｎ，ａｎｅｗｃｏｎｃｅｐｔｃａｌｌｅｄＣｒｏｗｎＣｏｍ

ｐａｒｉｓｏｎＩｎｄｅｘ（ＣＣＩ）ｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄａｎｅｗｆｏｒｅｓｔｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎｉｎｄｅｘｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄＴａｋｉｎｇｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙ

ｆｏｒｅｓｔｏｆＱｕｅｒｃｕｓｍｏｎｇｏｌｉｃａｏｆＷａｎｇｑｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＢｕｒｅａｕａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｆｅａｔｕｒｅ

ｏｆＣＣＩｆｒｏｍｒａｎｇｅｏｆｖａｌｕｅｓ，ｒａｎｇｅｏｆｖａｒｉａｔｉｏｎａｎｄｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＴｈｅｍａｊｏｒｆｅａｔｕｒｅｓａｒｅａｓｆｏｌ

ｌｏｗｓ：（１）ＴｈｅｆｏｒｅｓｔＣＣＩｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｉｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｎｏｒｍａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｃｒｏｗｎ

ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｉｎｄｅｘｌｉｅｓｉｎ［０５～０７，１３～１５］；（２）Ｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｔｒｅｅｎｕｍｂｅｒｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｏｒｅｓｔａｖｅｒａｇｅｃｒｏｗｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｉｎｄｅｘｉｓ５２％～５８％，ｇｅｎｅｒａｌｌｙｃｌｏｓｅｔｏ

５５％

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｒｏｗｎｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｉｎｄｅｘ，ｓｅｃｏｎｄａｒｙｆｏｒｅｓｔｏｆＱｕｅｒｃｕｓｍｏｎｇｏｌｉｃａ，ｆｒｅｅｔｒｅｅ

收稿日期：２０１７－０６－０１；修回日期：２０１７－１０－０１基金项目：湖南省研究生科研创新基金项目（ＣＸ２０１５Ｂ２９３）；中南林业科技大学研究生创新基金项目（ＣＸ２０１５Ｂ１３）作者简介：吕飞舟（１９９１－），男，湖南长沙人，在读硕士，研究方向：森林资源经营管理。Ｅｍａｉｌ：３１７４７６７５８＠ｑｑｃｏｍ通讯作者：吕勇（１９６５－），男，湖北崇阳人，教授，博导，主要从事森林资源经营管理的教学和研究工作。

Ｅｍａｉｌ：７２７０６５５７２＠ｑｑｃｏｍ

　增刊 吕飞舟等：蒙古栎次生林林木冠幅比数特征初探

　　冠幅是树冠结构的重要特征因子之一，在树木的生长过程中具有重要的作用，它不仅是能量积累

的主要场所，是反映树木的长期竞争水平、体现林

分健康性的重要标志，也是用来计算林木的竞争指

数的重要因子［１－２］。竞争因子种类很多，研究竞争

关系选取适当的竞争因子十分重要［３－６］，基于蒙古

栎自由树的冠幅模型，将林木的实际冠幅与其自由

树冠幅进行比较，提出一个新的林木竞争因子，即

林木冠幅比数 ＣＣＩ（ＣｒｏｗｎＣｏｍｐａｒｉｓｏｎＩｎｄｅｘ），为研究蒙古栎次生林单木竞争、林分结构优化和抚育间

伐技术提供理论依据。

１　研究区概况汪清林业局位于吉林省延边朝鲜族自治州东

部的汪清县，地理坐标为北纬４３°０５′～４３°４０′，东经１２９°５６′～１３１°０４′。属于长白山系中低山丘陵区，海拔在３６０～１４７７ｍ，土壤类型主要为暗棕色土。气候属温带季风型气候，年平均气温约为４℃，年降水量为６００～７００ｍｍ，且多集中在７月份。植物区系属长白山植物区系，植物种类多，其中森林植被以

针阔叶混交林为主，其中天然林占森林面积的

７０％，结构相对复杂。主要树种有蒙蒙古栎（Ｑｕｅｒｃｕｓｍｏｎｇｏｌｉｃａ）、臭松（ＳｙｍｐｌｏｃａｒｐｕｓＳａｌｉｓｂ）、长白落叶松（ＬａｒｉｘｏｌｇｅｎｓｉｓＨｅｎｒｙ）、红松（ＰｉｎｕｓｋｏｒａｉｅｎｓｉｓＳｉｅｂｅｔＺｕｃｃ）、红皮云杉（ＰｉｃｅａｋｏｒａｉｅｎｓｉｓＮａｋａｉ）、水曲柳（ＦｒａｘｉｎｕｓｍａｎｄｓｈｕｒｉｃａＲｕｐｒ）等［７－８］。

２　材料与方法２１　材料来源

在吉林省汪清林业局金沟岭林场的蒙古栎次

生林中，设置了 １６块面积为 ８００ｍ２圆形固定标准地。分别１６块标准地，以标准地中心林木为原点，实测林分内所有林木的距离与方位角，每木检尺、

测树高、东西和南北方向的冠幅以及其他林分调查

因子。样地基本信息见表１。２２　研究方法

基于汪清林业局蒙古栎自由树的胸径与冠幅

的相关模型［１，８］，提出一个新的林木竞争因子，即林

木冠幅比数 ＣＣＩ，从取值范围、变动幅度、累积分布

等方面探讨了林木冠幅比数的特征。

表１　蒙古栎次生林样地概况Ｔａｂ１ＳａｍｐｌｉｎｇｐｌｏｔｓｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆＭｏｎｇｏｌｉａｎ

ｏａｋｔｒｅｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｆｏｒｅｓｔｓ

样地 郁闭度 坡向坡度

／（°）海拔

／ｍ平均胸径

／ｃｍ平均高

／ｍ

Ｉ－１ ０９０ 东南 ２０ ７６１ ９３ ８２

Ｉ－２ ０８２ 南 １５ ７７０ ９５ ８１

Ｉ－３ ０７５ 东南 １０ ７８６ １２７ １０６

Ｉ－４ ０８５ 东南 １６ ７８５ １００ ９６

ＩＩ－１ ０７８ 东南 ２０ ７５８ １２７ １０４

ＩＩ－２ ０８５ 东北 ２５ ７６０ １０７ ９６

ＩＩ－３ ０８６ 西 ２５ ７６３ １１４ ９４

ＩＩ－４ ０８０ 西北 ２２ ７５３ １０５ ８６

ＩＩＩ－１ ０８０ 西 ２０ ７７２ １２６ ８７

ＩＩＩ－２ ０８５ 南 ２０ ７６２ １６２ １１５

ＩＩＩ－３ ０８３ 西北 ２３ ７６７ １５１ １３５

ＩＩＩ－４ ０８０ 西北 ２３ ７７３ １４９ １３３

ＩＶ－１ ０７０ 西南 １６ ７６２ １５４ １１４

ＩＶ－２ ０７５ 东南 ２５ ７５７ １５７ １１７

ＩＶ－３ ０７０ 东北 ２１ ７７２ １５４ １００

ＩＶ－４ ０７８ 南 １６ ７８２ １７８ １２９

３　结果与分析３１　林木冠幅比数的提出

林木冠幅比数ＣＣＩ（ＣｒｏｗｎＣｏｍｐａｒｉｓｏｎＩｎｄｅｘ）是一个新的林木竞争因子，是指林木的实际冠幅与其

在疏开状态下充分生长的自由树冠幅之比。该因

子可以表示林分中任意对象木的实际生长空间与

其最大生长空间之间的差距，从而体现出该林木在

林分中所受到的竞争压力。

林木冠幅比数定义为：

ＣＣＩｉ＝ＣＷａＣＷｔ

（１）

式（１）中：ＣＣＩｉ为林分中第ｉ株对象木的冠幅比数，ＣＷａ为该株林木的实际冠幅（ｍ），ＣＷｔ为该株林木的理论冠幅（ｍ），即其自由树的冠幅。

林木冠幅比数ＣＣＩ是一个相对指标，反映林木的实际冠幅生长空间与其疏开时充分生长应有的

生长空间差距。ＣＣＩ取值（０，１］，指数值越大，表明树冠生长的越好，所承受的竞争压力越小；当值等

于１时，表示林木完全处于疏开状态，不受周围树木

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的竞争影响；但随着 ＣＣＩ的下降，林木所受到周围树木的竞争增大，直至树木严重被压，濒临死亡。

ＣＣＩ可以表示林木在林分中所处在的竞争态势。冠幅与直径之间有着显著的关系，直径是最常

用的预测变量，每株树木潜在的最大冠幅面积可根

据其自由树的胸径与冠幅线性关系推算出来［１］。

自由树是指其周围没有竞争木与其争夺生长

空间，可以充分生长的林木。将冠幅看成是树木生

长的有效空间，则相同胸径的自由树冠幅是树木生

长的最大有效生长空间［１］。自由树的冠幅可以达

到理论上的最大化，以下称为理论冠幅。

基于１６块样地中的１０８株蒙古栎优势木冠幅和胸径的实测数据，所构建的汪清林业局蒙古栎单

木自由树冠幅模型［８］为：

ＣＷ＝０１０９４＋０２９９８×Ｄ （２）式（２）中：ＣＷ为自由树冠幅（ｍ），Ｄ为自由树

胸径（ｃｍ）。３２　蒙古栎林木冠幅比数的特征

从总样地中选取出了 ４块样地（Ⅰ －１，Ⅲ －１，Ⅲ －２和Ⅳ －１），其中Ⅰ －１样地中共１５４株蒙古栎，Ⅲ －１样地中共 １１５株蒙古栎，Ⅲ －２样地中共１１７株蒙古栎，Ⅳ －１样地中共７２株蒙古栎，计算出每块样地中蒙古栎的 ＣＣＩ值。计算结果如图１。Ⅰ－１样地１５４株蒙古栎 ＣＣＩ平均值为０７３１４，

ＣＣＩ最大值为第４７株样木０９８９６，ＣＣＩ最小值为第１株样木０４１０４；蒙古栎ＣＣＩ值标准差为０１２２３，方差为００１５０。

图１　Ⅰ－１号样地ＣＣＩ值计算结果Ｆｉｇ１ＣｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎＳｔｒｅｓｓＩｎｄｅｘｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ

ｒｅｓｕｌｔｓｏｆＣＣＩｐｌｏｔⅠ－１

　　Ⅲ－１样地（图２）１１５株蒙古栎 ＣＣＩ平均值为０７３０５，ＣＣＩ最大值为第 １０６株样木 ０９８３２，ＣＣＩ最小值为第１２１株样木０４７５６；蒙古栎ＣＣＩ值标准差为０１２７０，方差为００１６１。

Ⅲ－２样地（图３）１１７株蒙古栎 ＣＣＩ平均值为０６３７９，ＣＣＩ最大值为第 １２９株样木 ０９３９９，ＣＣＩ最小值为第２４株样木０３２６２；蒙古栎 ＣＣＩ值标准差为０１２５２，方差为００１５７。

图２　Ⅲ－１号样地ＣＣＩ值计算结果Ｆｉｇ２ＣｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎＳｔｒｅｓｓＩｎｄｅｘｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ

ｒｅｓｕｌｔｓｏｆＣＣＩｉｎＳａｍｐｌｅｐｌｏｔⅢ－１

图３　Ⅲ－２号样地ＣＣＩ值计算结果

Ｆｉｇ３ＣｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎＳｔｒｅｓｓＩｎｄｅｘｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ

ｒｅｓｕｌｔｓｏｆＣＣＩｉｎＳａｍｐｌｅｐｌｏｔⅢ－２

Ⅳ－１样地（图４）７２株蒙古栎 ＣＣＩ平均值为０７２５１，ＣＣＩ最大值为第９２株样木０９５５８，ＣＣＩ最小值为第２１株样木０４８３５；蒙古栎 ＣＣＩ值标准差为０１０８８，方差为００１１８。

通过对蒙古栎样地 ＣＣＩ的计算，得知汪清林业局金沟岭林场蒙古栎样地 ＣＣＩ值波动较小，基本处于平均值左右。进一步可以推断出金沟岭林场蒙

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古栎生长较好，竞争压力不大。样地中每株林木由

于遗传性及在林分中所处的竞争压力程度不同，林

木的树高，冠幅等产生了一些不同，导致了 ＣＣＩ值的差异。本研究将在林分内各株林木按 ＣＣＩ值的分布状态，称作林分 ＣＣＩ结构，林分 ＣＣＩ结构将会稳定的遵循一定规律。

图４　Ⅳ－１号样地ＣＣＩ值计算结果Ｆｉｇ４ＣｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎＳｔｒｅｓｓＩｎｄｅｘｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ

ｒｅｓｕｌｔｓｏｆＣＣＩｉｎＳａｍｐｌｅⅣ－１

３２１　蒙古栎林木冠幅比数的近似正态分布林分的ＣＣＩ值分布曲线的具体形状虽有不同，

但就其林分 ＣＣＩ结构规律来说都形成了一条以林分算数平均ＣＣＩ值为峰点，向其两端 ＣＣＩ值的林木株数逐渐减少的单峰左右相似的对称的山状曲线，

这条曲线近似于正态分布曲线。

由图 ５可知，株数最多的处于 ＣＣＩ值为［０６，０７），株数最少的处于林分内ＣＣＩ最小值；峰点右侧林木株数明显多于峰点左侧林木株数，说明林分内林木

长势较好，竞争压力不大。其中Ⅲ－１样地（图６）优势木（ＣＣＩ值大于０７）所占比例最大的，达到了５５％。

图５　Ⅰ－１样地ＣＣＩ值分布Ｆｉｇ５ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣＣＩｉｎｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅠ－１

图６　Ⅲ－１样地ＣＣＩ值分布Ｆｉｇ６ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣＣＩｉｎｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅢ－１

林木ＣＣＩ分布曲线的形状随着年龄的增长而变化，正态分布曲线的偏度为左偏，其峰度为正值。

随着年龄的正价，林分算术平均 ＣＣＩ值逐渐增大，ＣＣＩ正态分布曲线的偏度由变小，逐渐接近于正态分布曲线。由此可见，由于长期自然生长与林木竞

争，林木ＣＣＩ分布曲线最终都会趋于正态分布（图７—图８）。

图７　Ⅲ－２样地ＣＣＩ值分布Ｆｉｇ７ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣＣＩｉｎｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅢ－２

图８　Ⅳ－１样地ＣＣＩ值分布Ｆｉｇ８ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣＣＩｉｎｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅣ－１

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３２２　蒙古栎林木冠幅比数变动幅度林分中各株林木的冠幅比数（ＣＣＩｉ）与林分平

均冠幅比数（ＣＣＩａ）的比值，称作相对冠幅比数（Ｒｉ），即

Ｒｉ＝ＣＣＩｉＣＣＩａ

（３）

图９　Ⅰ－１样地相对冠幅比数Ｆｉｇ９ＲｅｌａｔｉｖｅＣＣＩｏｆｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅠ－１

林分平均冠幅比数（ＣＣＩａ）的Ｒ＝１，而林分中距离自由树冠幅最接近的林木冠幅比数一般为平均冠

幅比数的１３～１５倍，生长竞争压力最大的被压木为０５～０７倍。林分冠幅比数变动幅度与林龄相关，根据这一规律，在林木调查的过程中，可目测选择

出林分内长势最好与最差的林木，然后根据实测值，

运用其与林分平均冠幅比数之间的关系，估算出林分

平均冠幅比数；此外，也可依据目测的林分平均冠幅

比数，利用０６ＣＣＩａ或１４ＣＣＩａ，大致确定林分内最小与最大的冠幅比数，进而确定此林分大致的生长情

况，为林分的经营管理提供依据（图９—图１２）。

图１０　Ⅲ－１样地相对冠幅比数Ｆｉｇ１０ＲｅｌａｔｉｖｅＣＣＩｏｆｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅢ－１

图１１　Ⅲ－２样地相对冠幅比数Ｆｉｇ１１ＲｅｌａｔｉｖｅＣＣＩｏｆｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅢ－２

图１２　Ⅳ－１样地相对冠幅比数Ｆｉｇ１２ＲｅｌａｔｉｖｅＣＣＩｏｆｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅣ－１

３２３　蒙古栎林木冠幅比数累积分布曲线把林木株数换算为相对值，并计算出株数累积

百分数，这样，便于将不同林分平均冠幅比数，不同

林分株数的林分置于相同尺度上进行分析比较。

经过对不同条件的林分分析得出，不论年龄、

密度和立地条件如何，其林分平均冠幅比数（ＣＣＩａ）在株数累计分布曲线上所对应的株数累计分布百

分率在５２％～５８％，一般近于５５％。这种分布的规律，仅在某种程度上随着林分年龄而改变，很大程

度上随着抚育采伐的特点而改变（图１３—图１６）。

图１３　Ⅰ－１样地冠幅比数累积分布曲线Ｆｉｇ１３ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅＣＣＩｏｆｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅠ－１

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　增刊 吕飞舟等：蒙古栎次生林林木冠幅比数特征初探

图１４　Ⅲ－１样地冠幅比数累积分布曲线Ｆｉｇ１４ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅＣＣＩｏｆｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅢ－１

图１５　Ⅲ－２样地冠幅比数累积分布曲线Ｆｉｇ１５ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅＣＣＩｏｆｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅢ－２

图１６　Ⅳ－１样地冠幅比数累积分布曲线Ｆｉｇ１６ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅＣＣＩｏｆｓａｍｐｌｅｐｌｏｔⅣ－１

４　结论与讨论１）基于自由树的冠幅与其胸径之间呈显著的

线性正相关，并且这种线性关系不随树木的年龄及

立地条件的变化而改变的特征，提出了一个新的林

木竞争因子，即林木冠幅比数 ＣＣＩ（ＣｒｏｗｎＣｏｍｐａｒｉｓｏｎＩｎｄｅｘ）。林木冠幅比数就是指林分中任意对象木的实际冠幅与其相同直径的自由树冠幅（理论冠

幅）之比。

２）基于汪清林业局蒙古栎单木自由树冠幅模型ＣＷ＝０１０９４＋０２９９８×Ｄ，随机选用４块固定样地的实测资料，从取值范围、变动幅度、累积分布等

方面探讨了林木冠幅比数的特征，得出林木 ＣＣＩ分布曲线近似于正态分布曲线，相对冠幅比数位于

［０５～０７，１３～１５］；林分平均冠幅比数在其株数累计分布曲线上所对应的株数累计分布百分数

在５２％～５８％，一般近于５５％。

参考文献：

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