葡萄牙Montado地区成年栓皮栎树皮直径生长的竞争指数与土壤气候变量预测模型研究

本研究针对地中海地区重要经济树种栓皮栎(Quercus suber L.)的生长预测难题，通过整合土壤气候变量与竞争指数，构建了成年树木直径生长的Richards模型。研究人员在葡萄牙75个样地采集1995-2019年数据，发现年降水量和Lang指数与片岩类土壤的组合模型预测效能最高(ef=0.98077)，8种空间显性竞争指数和1种非空间指数进一步提升了预测精度。该研究为地中海地区栓皮栎林的可持续管理提供了量化工具，成果发表于《European Journal of Forest Research》。

　　

在地中海地区独特的Montado农林复合生态系统中，栓皮栎(Quercus suber L.)不仅是软木产业的支柱，更是维持生物多样性和水土保持的关键物种。然而气候变化导致的干旱加剧，以及传统低密度管理模式下树木竞争的复杂影响，使得准确预测树木生长面临巨大挑战。现有生长模型多忽略土壤气候因子的空间异质性和邻体竞争效应，导致在制定可持续经营方案时缺乏可靠量化依据。

里斯本大学农学院森林研究中心的研究团队开展了为期24年的追踪研究，通过对葡萄牙全境75个样地4247株成年栓皮栎的重复测量，创新性地将土壤类型、气候参数与9种竞争指数整合进年龄无关的Richards差异方程。研究发现片岩类土壤与降水量的组合可解释98.08%的生长变异，而包含Alemdag距离依赖指数的模型(ef=0.98082)与基于相对大小的非空间指数模型表现相当。这项研究为理解地中海生态系统树木生长驱动机制提供了新视角，相关模型已整合至SUBER5.0生长模拟系统。

研究采用三项关键技术：1) 基于30米半径样地的长期定位观测(1995-2019)；2) 融合WRB土壤分类体系与1:100万数字地质图的立地特征提取；3) 开发包含18种距离依赖和5种距离独立竞争指数的评价体系，其中树木影响范围通过2.5倍冠幅半径的圆形区域界定。

【材料与方法】
研究团队建立覆盖葡萄牙栓皮栎主要分布区的75个永久样地网络，采用固定半径法(多数为30m)进行每9年间隔的重复测量。通过整合FAO土壤分类、数字地质图和最近气象站数据，构建包含23个竞争指数的评价体系，其中Alemdag指数和相对最大直径(Rdumax)分别代表空间显性和非空间指数的最佳表现者。

【结果】
土壤气候模型显示，年降水量(Prec)与片岩类土壤(Schist)的组合使建模效率提升至0.98078。距离依赖的Alemdag指数通过考虑邻体距离与大小关系，使预测精度提高0.00005。值得注意的是，尽管80%样地密度低于120株/ha，竞争效应仍通过8种空间指数和Rdumax指数得到显著体现。

【讨论】
这项研究首次证实了在低密度栓皮栎林中，土壤质地(特别是片岩的持水特性)比传统密度指标更能解释生长变异。竞争指数的边际贡献虽小但稳定，打破了"距离依赖指数必然优于简单指数"的认知定式。模型未能检测到地块水平的随机效应，暗示在区域尺度上环境过滤作用强于局部微环境变异。

该成果的实践意义在于：1) 为气候变化背景下栓皮栎林的适应性管理提供量化工具；2) 证明简化型竞争指数在稀疏林分中的适用性，降低数据采集成本；3) 通过SUBER5.0模型的在线共享，促进研究成果向经营实践的转化。未来研究可拓展到根系竞争监测和极端气候事件的弹性评估，以进一步完善模型预测体系。