现代森林经理以培育健康稳定的森林为目标，强调创建或维持最佳的森林空间结构。目前，我国人工林面积666.7万hm²，其中92.2%为纯林，林分生产力低下、地力下降、生态系统不稳定、自然灾害频发。因此，人工纯林改造已成为现代近自然森林经营研究的首要内容。近自然森林经营是指充分利用森林生态系统内部的自然生长发育规律，从森林自然更新到稳定的顶极群落这一完整森林生命过程的时间跨度来计划和设计各项经营活动，优化森林的结构和功能，永续充分利用与森林相关的各种自然力，不断优化森林经营过程，从而使生态与经济需求达到最佳结合的一种真正接近自然的森林经营模式(Sturm, 1984；1989;陆元昌等, 2002)。森林的空间结构反映了森林内物种的空间关系，即林木在水平地面上的分布格局及其属性在空间上的排列方式(惠刚盈等, 2003)；决定着林分中光、温的分布以及气体运动，对林木生长和经营的可能性等都有着重要的影响。因此，分析和重建林分空间结构是森林经营向近自然方式转变的必要条件，也是制定近自然森林经营规划方案的前提。现代近自然森林经营理论也是建立在空间结构与功能的基础上，通过空间优化经营寻求合理的空间结构。

崇州林场从近自然林经营理念出发，对现有人工柳杉(Cryptomeria fortunei)林实施了林分间伐抚育改造，通过调整林分的水平分布格局、树种组成及竞争关系，来促进林分空间结构向针阔混交林方向发展，并为探索森林可持续经营和改造的有效技术措施提供信息。本研究运用混交度(Füldner, 1995; 惠刚盈等, 2001)、大小比数(Gadow et al., 1998b;惠刚盈等, 1999a)、角尺度(Gadow et al., 1998a; 惠刚盈等, 1999b; 2004)和开敞度参数对即将改造的柳杉林空间结构的变化进行预测分析；评述了此次间伐抚育在结构调整上的成功与不足之处，从而有利于形成有效、完整的森林恢复和恒续经营技术体系。

1 研究区自然概况

崇州国营林场地处四川省崇州市西北部山区(103°07′—103°27′ E，30°42′—30°53 ′ N)。东邻崇州市三郎镇、万家乡，西南及南部与大邑县交界，西北及北部接汶川县，东北与都江堰市接壤。林场地处盆地西缘峡谷，属邛崃山脉东南支脉龙门山中段，龙门山褶皱带，西高东低。火烧营3 868 m为境内最高海拔，最低海拔960 m，山体相对高差1 200~2 200 m，地形破碎，山坡陡峭，下切强烈，多呈“V”型，坡度30~45 °。场部设在苟家乡，经营总面积2 038.2 hm²。

中亚热带湿润季风气候区山地气候类型。雨量充沛，雨期长，云雾多，日照少，湿度大，风速小。年均气温12.3 ℃，1月气温最低-8 ℃；7月气温最高32.7 ℃。全年降雨天数180 d左右，年均降水量1 300~1 450 mm，6—9月降水量占全年降水量的70%。年均湿度86%，年均日照641.6 h，无霜期200~230 d。

2 研究方法 2.1 作业设计

试验地为1970年在杉木(Cunninghamia lanceolata)皆伐迹地上营造的人工柳杉纯林，密度800~1 500株·hm^-2，其间参杂一些杉木萌生株；林木平均胸径22.8 cm，平均树高16.1 m，林地海拔1 200~1 600 m。选择有代表性的地段，采用罗盘仪闭合导线测量法(导线闭合差≤0.005)，设置50 m×50 m的固定标准样地4个(样方编号分别为1、2、3、6)。调查记录地形、地貌、海拔、坡度、坡向及土壤等基本因子。对标准样地内的活立木逐株编号，并用罗盘仪射点测量方法确定每株活立木的位置，每木调查测定胸径、树高、枝下高、冠幅。根据罗盘仪射点测量结果，得出各个标准地单株立木的坐标位置。参照每木调查数据，选择长势较好、可长期保留、在达到目标直径并有足够的第二代下层更新幼树时才择伐利用的树木作为目标树，标记为“Z”；影响“Z”生长的周围立木作为干扰树，标记为“B”，是此次抚育间伐对象(主要是较小径级的柳杉)。可增加混交树种、保持林分结构或生物多样性的树木(包括所有杉木)作为“生态目标树”一律保留，并标记为“S”(陆元昌等，2004)。林分改造将于2005年3月实施，基本方法是保留目标树和生态目标树，采伐干扰树，间伐强度约40%。试验的基本原则是保留大径级林木，利用次级林木改善林下更新, 促进目标树生长及林分混交和异龄化，加速森林向顶级稳定的状态发展，同时兼顾一定的经济效益。测算时，把将要采伐的单木“B”剔除，通过专业软件计算出间伐前后林分的混交度、大小比数和角尺度数据，并与改造前的林分空间结构进行比较分析。各样地中林分因子概况见表 1和表 2。

2.2 分析方法

1) 树种混交度(M)定义为参照树i的4株最近相邻木中与对照树不为同一种的个体所占的比例，用公式表示为：

即：4株相邻木与参照树都为同种时，混交度为零度混交(0)；而都与参照树不同种时，为极强度混交(1.0)；其他依次类推为：弱度混交(0.25)、中度混交(0.5)、强度混交(0.75)。

2) 大小比数(U)是指胸径大于对照树的相邻木占4株最近相邻木的比例，过去判定中居优势的树木大小比数取值为0，而居绝对劣势的树木取值为1(惠刚盈等, 1999a)，这不太符合人们通常的习惯。因此，在此次研究中我们将其大小判定的顺序颠倒，公式为：

即：4株相邻木胸径都大于参照树时，大小比数为绝对劣势(0)；胸径都小于参照树时则为优势(1.0)；其他依次类推为：劣势(0.25)、中庸(0.5)、亚优势(0.75)。

3)角尺度(W)用以描述相邻树木围绕参照树i的均匀性。任意2个最近相邻木的夹角(小角)为a，角尺度指a角小于标准角a₀(72°)的个数占4个夹角的比例(Hui et al., 2003)。

即：相邻木之间所组成的夹角a(小角)都小于标准角a₀时，角尺度为聚集(1.0)；反之，夹角a都大于标准角a₀时，角尺度取值为绝对均匀(0)；其他依次类推为：均匀(0.25)、随机(0.5)、不均匀(0.75)。

4) 开敞度是一个与随机样点相对应的光环境测试指数(罗耀华等, 1984)。在此将开敞度定义为：林内任意一株立木到最近的4株树木水平距离与它们各自高度比值之和。式中，K_i为第i株树木的开敞度，d_ij为样点到第j株树的距离，h_ij为第j株树的高度。

3 结果与分析 3.1 间伐前后混交度变化

树种的混交程度是构建合理林分的首要前提。混交度清楚地描述了林分中任意一株树的最近相邻木为其他树种的概率(Füldner, 1995)，表征了树种空间隔离程度。柳杉在林分中占有绝对的个体优势，其个体比例都在90%以上。如图 1，柳杉的混交度缺乏极强度混交(1.0)。即没有任何一棵柳杉是被4株相邻的杉木包围，而零度混交占到了总数的79.785%。在间伐后，杉木的相对数量有所增加，柳杉的零度混交减少至63.602%，而在弱度混交(0.25)、中度混交(0.5)、强度混交(0.75)3个等级上的个体数比例都有不同程度的增加，从而使柳杉的平均混交度从伐前的0.057增加到伐后的0.111。

杉木混交度则呈相反的变化，如图 2，伐前杉木处于极强度混交(1)的个体数占到其总数的50.0%，一则表明杉木相对数量极少；二则说明杉木为零星散布其中而非聚集成团，大多数个体被柳杉所包围。间伐后其极强度混交比例降至45.455%，而零度混交(0)从伐前的2.38%增至伐后的9.09%。杉木平均混交度也由伐前的0.815下降为伐后的0.773。

3.2 间伐前后大小比数变化

大小比数是用来分析林木个体大小分化程度的有效参数。如图 3，柳杉在采伐前后各级的大小比数变化不大，平均大小比数由0.543升至0.558，即柳杉的大小比数略有增加。由于这次林分改造多是以间伐干扰树(B)为主，一些处于相对劣势的小径级柳杉被伐除(位于绝对劣势的个体数从17.89%下降到14.94%)，保留的多是大径级、长势良好的个体。

而杉木则是在原伐兜上生出的萌生株，其径级普遍较柳杉小，多数处于绝对劣势状态。但改造后，一方面杉木大多作为生态目标树种(S)而被保留下来，只极少部分由于是完全的被压木已无保留价值而被伐除。另一方面，改造后密度减小，原本处在柳杉包围中的杉木也逐步互为相邻木。如图 4，杉木在劣势(0.25)和绝对劣势(0)2个等级上所占比例有所下降；而中庸(0.5)等级上有所增加，甚至有3.03 %的个体出现在亚优势(0.75)的地位上。杉木平均大小比数也由伐前的0.113增至伐后的0.144，其各样地中大小比数变化见表 3。

3.3 间伐前后角尺度变化

角尺度是一种用于描述林木个体水平地面上分布形式的空间格局参数，具有很强的解析能力(Albert, 1999)；也为模拟林分水平分布格局的改造提供了有效参照。这关注的是林木个体之间的方位关系，因而不必象分析混交度和大小比数那样分树种统计(胡艳波等，2003)。如图 5，由于在此次调整进程中，目标树(Z)和干扰树(B)主要参照其长势的优劣情况来确定，并未考虑其间角度关系。因此，在采伐后整个林分各级角尺度上的变化不大。如图 5，在0.75和1级上，分别由伐前的12.646和0.666增加到伐后的13.605和1.020，但在0.5级上有所减少；0.25级上有所增长，使得平均角尺度略有下降(0.452 2降至0.450 7)。由于随机分布的角尺度取值范围是0.475~0.517(Gadow et al., 2002)，平均角尺度大于0.517就为集聚分布，小于0.475则为均匀分布。各样地中角尺度变化从表 3可见，柳杉林在采伐后依然保持均匀分布的格局。

3.4 间伐前后开敞度变化分析

开敞度参数表征的是林木发展的可能性和经营空间的大小。在林分改造后，树木个体间的距离(d_ij)加大，林木的平均开敞度都有明显的增长(见表 3)。如图 6，柳杉的平均开敞度由0.968增至1.209，杉木由0.887增至1.005；林分的平均开敞度也由伐前的0.960提升到1.176。这使林木个体能够得到更多的资源，有利于培养大径级用材树。特别是杉木在间伐前被四周高大的柳杉所包围，开敞度很低，间伐后光照条件、资源空间得到极大改善。这有助于加速杉木的生长，促进林分的混交比例。另外，开敞度的提高也开创了许多空缺的生态位，有助于乡土阔叶树种的侵入，促使林分结构向异龄混交林方向发展。

4 讨论

传统的森林经营体系往往只注重林木的树高、径级分布、生长量等指标，而忽视了林分的空间结构信息。原有的群落学调查，则注重群落生态因子的测定，很难有效指导近自然森林经理技术。采用混交度、大小比数、角尺度和开敞度参数来描述林分空间结构的计测方法，是以林分内任意一株单木和距它最近的4株相邻木作为林分空间结构基本单元，真实地描述了林分空间结构组成，有利于通过已知的空间结构参数来指导森林的恢复与合理经营。

柳杉林间伐作业通过间伐混交度较低的柳杉，保留混交度高的杉木，提升了林分的混交度，也提高了杉木在林分中的作用。较小径级单木的伐除也使大小比数在一定程度上得以优化，但角尺度并无改观。可见在人工择伐作业时，往往多考虑单木的优势地位、树种的空间隔离程度，以及所占生存空间的大小。但极少顾及林木分布格局。因此，柳杉林在调整后依然保持着人工林的典型特征——均匀分布格局。在今后的近自然森林经营中，应利用稳定群落的特征来进行林木水平分布格局的调整。可首先分析林木的角尺度是否呈正态分布，尽可能保留取值为0.5的立木。其他不符合正态分布的林木，特别是一些居于0级和0.25级的树木，原则上可优先定为干扰树予以间伐。也可以角尺度为参照，按其角度关系补植一些树木(最好不同种)从而使群落分布格局由均匀分布向随机分布转变。通过这一系列的空间结构优化调整，逐步实现森林最佳结构目标。当然，在近自然改造过程中要考虑林木分布格局的变化，势必增加经营的难度和成本，如何提高其可操作性还需在今后的研究中进一步探索。

此次林分改造仅仅是一系列近自然森林经营措施的第一步，随着林下透光条件的改善，下步将考虑人工引入诸如楠木(Phoebe zhennan)、峨嵋含笑(Michelia wilsonii)等地带性顶极树种，从而增加林分的混交程度和层次结构，加速其向良性森林进展演替的步伐。