混交模式对杉木-木荷混交林三维光分布的影响：LESS模拟

摘要

【目的】长期纯林经营导致杉木人工林土壤肥力和林分生产力下降，混交改造是提升林分质量的关键措施。然而，混交模式对冠层光截获能力及空间异质性的定量影响机制尚不明确。本研究基于三维辐射传输模型LESS（可精确模拟光辐射在冠层内的传输过程），旨在解析混交林三维空间光分布规律，为杉木人工林光环境优化配置提供科学依据。【方法】基于LESS模型，构建4种混交格局（株间混交、行带混交、块状混交和不规则混交）和5种混交比例（杉木比例50%～90%）的杉木-木荷混交林三维场景，并以纯杉木林为对照，定量模拟与分析不同混交模式下林分冠层光截获特征、水平与垂直方向的光空间分布特征，以探究杉木-木荷混交林的三维空间光分布规律。【结果】（1）混交比例与混交格局共同影响林分冠层光截获能力。随杉木占比从50%升至90%，整体的光合有效辐射吸收比例（FPAR）均值由0.748降至0.624，下降16.6%；株间混交的整体光截获能力相对较高。（2）杉木与木荷的光竞争呈明显不对称性，杉木在行带和块状混交中光获取优势显著，而木荷在株间与不规则混交格局中更易维持较高的FPAR水平。（3）林分光分布表现出明显的空间异质性。水平方向上，杉木比例为50%时光环境异质性最高，随杉木比例升高逐渐趋于均匀；垂直方向上，FPAR峰值主要在12～14 m的主冠层。在混交场景中，杉木比例为80%时垂直光分布最为均匀。【结论】本研究定量解析了杉木-木荷混交林的三维空间光分布规律，表明混交比例与混交格局共同调控冠层光截获能力与空间异质性，为杉木人工林光环境混交改造的空间配置优化与森林质量精准提升提供了理论依据与技术支撑。

关键词

杉木-木荷混交林 / 非对称光截获 / 光合有效辐射吸收比例(FPAR) / 三维空间异质性 / 三维辐射传输模型LESS / 冠层光分布模拟 / 人工林质量精准提升