摘要
冠层是树木进行光合作用的主要场所，其结构决定林木的生产力，树冠的大小与形状受其相邻林木大小及分布的影响，研究不同栽植方式对林木冠层结构的影响具有重要意义。本研究以北京市房山区速生杨(欧美杨107)幼龄人工林为研究对象，比较分析了4种控位栽植模式和一种对照（满栽模式）共5种栽植模式，其林分中包含角尺度值W取值不同的4种结构体亚型，8种不同结构体形式。基于每木定位，林木生长因子调查（胸径、各向冠幅、树高、枝下高），冠层结构参数测定（光截获、叶面积指数、林隙分数）的数据基础，运用统计学的方法对林木生长空间利用状况、林分冠层结构、树冠形状指标及生长状况进行定量计算与分析，从林分整体和单木两个层次研究了林分冠层结构特征、单木树冠特征、林木生长及它们之间的关系，以期为筛选和优化人工控位造林模式提供借鉴。主要研究结论如下: (1)冠层光截获中，直射辐射为主要的光截获形式，约占总辐射的73％，散射辐射约占27％。不同栽植模式间光截获有显著的差异，表明林木在林分中的排列方式影响冠层光截获。杨树幼龄林林分平均叶面积指数的约范围为3.0～3.9，D栽植模式林分叶面积指数最大，比对照高24.3％。 (2)4种控位栽植模式生长空间利用与对照有明显差异，在幼林阶段，随着林龄增长，这种差异不断扩大，从2017年到2019年林分营养面积对照(CK)最大，A最小，4种控位栽植模式之间2017、2018年营养面积大小为C＞D＞B＞A，表现为密度越大的林分，越早出现林分拥挤，林木生长空间不足的现象。2019年D达到与C一样大;潜在生长空间2017-2019年都是CK最小，A最大，C与D潜在生长空间之差逐渐缩小，综合来看D栽植模式林木生长空间的利用能力较强。 (3)林分总断面积对照最大，明显大于4种控位栽植模式，说明幼林阶段林分断面积主要受密度影响。不同栽植模式对树高的生长没有显著的影响，对胸径和冠幅生长有较大影响，特别是冠幅对不同栽植模式的响应更加灵敏。 (4)对林分冠层结构特征与林木平均生长状况的相关性分析发现:在欧美杨107幼龄林中，截获光合有效散射辐射与树高呈显著负相关，截获光合有效直射辐射与冠幅显著正相关，且相关性都较强。 (5)林木分布格局影响中心木树冠的大小、形状及其生长竞争能力，不同结构体类型冠形及生长竞争能力有显著差异，同种分布格局下不同结构体形式之间冠形及生长竞争能力差异不大。随机体和聚集体对空间的利用率较均匀体更好。 (6)林木分布格局影响树冠水平扩展和胸径的生长，胸径和冠幅生长结构体类型之间有差异，相同分布格局不同结构体形式之间没有显著差异。 (7)冠长、树冠投影面积、相对冠面积、树冠表面积、树冠体积与林木胸径之间呈较强的正相关性，树冠横向伸展，纵向生长对林木直径生长均有正面的影响;树冠投影比、树冠拥挤度、生长空间竞争指数与林木胸径之间呈较强负相关性。 综合来看，随机体和聚集体更有利于其中心木树冠在水平方向的扩展，进而影响林木直径生长;控位造林模式与对照相比林冠对生长空间的相对充足，林分生长潜力较大，林木生长更快;4种控位栽植模式之间，D栽植模式林冠对生长空间的利用更好。
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