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【编辑推荐】为探究树冠结构 - 次生生长关系如何受社会阶层和物种特异性行为调节，研究人员利用地面激光扫描（TLS）和树轮数据，对德、西两国 3 树种展开研究。发现冠形指标与年轮宽度显著相关，竞争和冠层空间填充影响关系，为气候适应性森林管理提供依据。
森林作为动态生态系统，树木间围绕光照、水分等资源的竞争从未停歇。在近自然森林中，不同社会阶层的树木（从被压制到占优）如何通过调整树冠形态应对竞争？树种间的生态策略差异又如何影响其生长动态？这些问题长期困扰着林学研究者。传统测量手段难以精准量化树冠结构与次生生长的关联，而地面激光扫描（TLS）技术的兴起为解开这一谜团提供了新可能。在此背景下，德国慕尼黑工业大学等机构的研究团队开展了一项跨国研究，相关成果发表于《Forest Ecology and Management》，为揭示森林生长策略的生态机制奠定了重要基础。
研究团队选取德国湿润区（巴伐利亚森林）和西班牙干旱区（拉诺德圣马鲁甘）的近自然森林为研究对象，聚焦挪威云杉（Picea abies）、欧洲冷杉（Abies alba）和西班牙石松（Pinus pinea）三种针叶树，覆盖从被压制到优势木的四个社会阶层（依据树冠在三维冠层中的位置划分）。通过地面激光扫描（TLS）获取高精度树冠点云数据，结合树轮宽度（TRW）、年轮变异系数（CVTRW）等生长指标，分析冠形参数（如冠幅变异系数 CVCR、冠长比 CRatio、顶重型 TH）与生长模式的关联，并引入 KKL 竞争指数和局部冠层空间填充率（LCSF）探讨竞争压力的调节作用。
一、冠形与生长模式的阶层特异性关联
通过主成分分析（PCA）和相关性矩阵分析发现，冠形指标与年轮变异系数（CVTRW）显著相关（p<0.05），且受物种和社会阶层调制。优势木和共优势木的冠形 - 生长关联更强，其冠幅投影面积（CPA）与年轮宽度呈正相关，而被压制木展现出更高的冠层可塑性，通过维持顶重型树冠（TH 值高）等待光照机会。例如，云杉和冷杉在压制条件下调整冠形，而石松冠形保持静态，显示出生长与结构的解耦。
二、竞争压力对冠形 - 生长关系的站点特异性影响
在湿润站点（德国），冠层空间填充率（LCSF）是主要调节因子，高密度冠层加剧光照竞争，导致冠幅投影面积（CPA）与年轮变异系数（CVTRW）正相关，而在干旱站点（西班牙），KKL 竞争指数主导生长模式，竞争加剧使冠幅变异系数（CVCR）与年轮不规则性显著关联（p<0.01）。这表明湿润环境中树木更需应对光照限制，而干旱区水分竞争成为关键压力源。
三、空间利用效率的阶层与物种差异
优势木占据更大冠层空间，但被压制木（尤其云杉和冷杉）表现出更高的空间利用效率，通过维持可塑性冠形优化资源捕获。尽管生物量投资相近，优势云杉和冷杉的空间利用效率（ESOC）较高，但生物量利用效率（EBI）较低，而被压制木的 EBI 更高，暗示其潜在生长能力。石松在干旱区表现出静态冠形和较低的空间利用可塑性，反映出对干旱环境的特化适应。
四、“生长或等待” 策略的生态意义
研究揭示，树冠可塑性的不对称性驱动了不同阶层树木的策略分化：优势木通过快速扩张冠幅抢占光照，采取 “生长” 策略；被压制木则以高冠层可塑性维持生存，等待干扰后的生长机遇，即 “等待” 策略。这种策略差异在物种间表现显著，耐荫树种（如云杉、冷杉）通过结构调整适应长期低光环境，而喜光树种（如石松）在压制下生长与冠形解耦，依赖间隙动态实现生长释放。
该研究首次整合激光扫描技术与树轮生态学，系统解析了近自然森林中树冠结构 - 生长关系的多维度调控机制，为精准林业干预提供了科学依据。例如，在湿润区通过适度疏伐降低冠层空间填充率（LCSF），可缓解光照竞争并促进被压制木生长；在干旱区则需关注树种混交模式，利用物种间竞争 - facilitation 权衡提升森林韧性。研究结果对气候变化下的森林管理具有重要指导意义，有助于设计更具适应性的林分结构，增强森林生态系统的稳定性与生产力。
