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林分结构对林下植被生物量有着显著的影响,对于天然林,其复杂的林分结构如何影响林下植被生物量仍是森林生态经营研究中的热点。本文以湖南栎类次生林为研究对象,利用k-means聚类分析划分林分类型,比较不同林分类型下的林分结构与林下植被生物量的特征,利用Pearson相关分析与多元逐步回归分析研究在不同林分类型下林分结构对林下植被生物量的影响规律,并建立基于林分结构的林下植被生物量预测模型,以期为森林的科学经营提供理论依据,研究结果如下:(1)K-means聚类分析将林分划分为5种林分类型,分别是CR:甜槠鹿角杜鹃混交林、FF:亮叶水青冈箭竹混交林、LDC:石栎虎刺山茶混交林、CQR:甜槠袍栎鹿角杜鹃混交林以及CCR:青冈栎油茶杜鹃混交林。(2)湖南栎类次生林的林分结构尤其是林分的空间结构存在着一定的调整空间。各林分类型除林分角尺度、聚集指数、大小比数外都存在着显著的差异(P<0.05)。其中,林分的郁闭度基本在0.7以上,各样地林分基本郁闭。各林分类型的株数密度以LDC林分类型的林分株数密度最大,为其他林分类型的两倍。同时,在各样地中,高、中、低林分密度的林分都有存在,但总体上林分密度偏大。各林分类型的平均胸径整体上呈“3段式”分布,其中CR、FF林分类型的平均胸径为18cm,CQR、CCR林分类型为15cm而LDC林分类型最小,不到10cm。从胸径按径阶分布来看,除LDC的径阶为偏正态分布外,其余4种林分类型均为倒“J”形分布,同时,可以明显的看到,各林分类型的林木胸径集中在中、小径阶,湖南栎类次生林的平均胸径偏低。林分的平均高除FF林分类型较高,为18m外,其余4个林分类型的平均高都在15m左右。而在树高阶分布上,5种林分类型都为偏正态分布,同时,在各林分类型中,8—12m区间的树高单木分布最多。林分的年龄在20-80年之间。其中CR、FF、CQR林分类型多为中龄林;而LDC全为幼龄林,CCR林分类型仅有少部分中龄林,其他均为幼龄林。除LDC林分类型外,各林分类型的年龄均存在着一定的变化幅度。各林分类型从水平分布格局来看,基本都为聚集分布,在角尺度方面,仅有CR林分类型中有一块样地为随机分布,而在聚集指数方面,有7块样地为聚集分布。总体上,湖南栎类次生林的林分水平分布较为聚集,有很大的调整空间。各林分类型的大小比数在单木分布上,绝对优势、优势、中庸、劣势以及绝对劣势的分布概率相近,而在林分的整体上,5种林分类型平均大小比数都在0.5左右,林分大小分化适中,样地内各单木之间的竞争趋向稳定。林分的混交度变化较大,其中CR、FF林分类型的强度混交样地与极强混交样地占比较大,林分的混交程度较高,而LDC与CQR林分类型的中度混交与强度混交占比较大,混交度适中。CCR林分类型则以低度混交与中度混交为主,混交程度较差。从总体上看湖南栎类次生林的林分混交情况较好。各林分类型的开敞度低,基本都在0.3以下,其中LDC林分类型的光照条件最差,严重不足,而CQR林分类型的光照条件较其他4种林分类型好,但从总体上来看林分的光照不充足,林分内的植被获得的光照资源少。(3)湖南栎类次生林的林下植被生物量的水平较低,林下植被生物量均在2.3 t·hm-2以下,其中,CR林分类型的林下植被生物量在1.5 t·hm-2以下,而其他4种林分类型:FF、LDC、CQR、CCR的林下植被生物量在2.0 t·hm-2左右。另外,在FF、LDC、CQR、CCR林分类型中,灌木层与草本层的生物量占比相差不大,但总体上是草本层略占优势。同时,CR林分类型的林下草本生物量与总体生物量明显的低于其他四种林分类型。(4)Pearson相关分析结果表明:林分的平均胸径、平均高、林分年龄以及大小比数和林下植被生物量没有显著的相关关系。其中郁闭度对CR林分类型的草本层、FF林分类型的灌木层的生物量有显著影响;株数密度对CQR林分类型的草本层生物量有显著影响;角尺度对CR林分类型的草本层生物量有显著影响;混交度对FF林分类型草本层、林下植被总体以及CQR林分类型的灌木层生物量有显著影响:聚集指数对LDC林分类型的灌木层生物量有显著影响;开敞度对CR林分类型的林下植被总体生物量有显著影响。而逐步回归分析结果与Pearson相关分析结果相类似,仅在FF林分类型中,灌木层的林下植被生物量回归方程更进一步的选择了角尺度作为显著影响因子。(5)林下灌木的最佳生物量预测模型为Ws=0.4791+0.0873Hs+0.0104Gs,其R2为0.5381,在将林分的聚集指数作为固定效应加入的情况下,林下灌木生物量预测模型的精度提升最大,R2提升至0.71,提高了 32.6%,其次是株数密度,提升至0.6997,提升了 30.0%;而最小的是郁闭度,R2仅提升了 5.7%。林下草本生物量的最佳预测模型为Wh=0.7054+0.4708Dh+0.9062Hh,其R2为0.3307,在将林分的聚集指数作为固定效应加入的情况下,林下草本生物量的预测模型精度提升最大,R2提升至0.5591,提高了 69.1%,其次是郁闭度,提升至0.5507,提升了 66.5%;而最小的是开敞度度,R2仅提升了 20.8%。综上所述,欲调整湖南栎类次生林的林下植被生物量,应该以调整林分的水平分布格局为主,综合考虑林分的遮盖程度与树种结构。