近日，农林科学类国际期刊Forest Ecology and Management在线发表了林家元教授课题组“Exploratory quantification of 3D spatial competition in ecotone of trees and bamboos using terrestrial laser scanner”的研究成果。

  竹子具有生长速度快、繁殖力强、形态多样、集团协同等内禀优势，威胁原生森林群落的结构和功能。竹子空间入侵是树木与竹子之间不平衡空间竞争的结果。目前缺少空间竞争指数用来对树竹之间的三维空间竞争进行定量分析。研究选取重庆北碚青木关典型马尾松和毛竹混交林作为样方（图1），使用地基激光扫描仪（Terrestrial Laser Scanner, TLS）获取了样方的点云数据。在对树竹点云聚类和单木分割后，分别提取了单株马尾松和毛竹的结构参数，包括株高、胸径、冠层参数及空间位置分布等（图2）。

图1 （a）研究点的空间位置；（b）树竹混交林样方

图2 （a）树竹混交林样方中单木点云分割结果；（b） 单株马尾松（T）和毛竹（B）的冠层宽度和冠顶位置。

  根据马尾松和毛竹之间不同的相对高度可以形成2种交角，结合树竹胸径比值，构建交角指数（Survival intersection angle index, SAI）来反应树竹间的空间遮蔽作用大小。根据马尾松与毛竹的距离与两者冠层半径和之间的大小关系，判断两者冠层是否相交以及毛竹竹秆是否侵入马尾松树冠，构建冠层距离指数（Crown distance index, CDI）来衡量竹秆对树冠造成的机械损伤程度。综合SAI和CDI构建对象木的生存指数（Survive Index, SI），并通过对象木周围四个方向（D1-D4）上的SI加权计算得到最终SI，用于度量对象木受到的周围竞争竹的集团协同竞争压力作用大小。混交林样方内的马尾松最终SI范围为0.48-1.0，这表明大部分马尾松的生存状态已受到毛竹入侵的损害。马尾松最小的最终SI是由周围的毛竹通过集团协同施加压力造成的。根据地面调查，样方内除了一些喜阴的小灌木和杂草，几乎看不到马尾松幼苗或小树的存在，可以推断混交林中马尾松种群的正常演替过程受到毛竹的入侵已经被破坏。因此，基于TLS点云计算的生存指数可用于评价树竹交错带中树木当前的生存状态，并有助于分析竹子空间入侵的趋势和入侵模式。

  研究得到国家自然科学基金面上项目（32071678）、四川省区域创新合作项目（2022YFQ0035）的支持。林家元教授为论文的第一和通讯作者，2020级硕士研究生陈炀宇为论文共同第一作者。

论文链接https://authors.elsevier.com/a/1h5Ep1L%7EGwYYSx。

供稿 林家元 审核 李勇 胡孜 唐强