合理的林分空间结构和种内竞争关系决定着林分功能的发挥和林木生长的整体态势,对杉木人工林的林分结构进行研究,并对其结构进行优化和调整,可有效提高林分质量,为科学经营和管理杉木人工提供理论依据。本研究以湖南会同不同林龄阶段的杉木人工林为研究对象,通过每木调查,对林分的直径分布特征、林分的空间结构特征、林木种内竞争关系等进行了全面的分析。在此基础上,基于乘除法思想构建林分空间结构综合指数,进行采伐木的合理选择,以实现人工林空间结构的优化调整,并对采伐前后的空间结构进行比较分析。主要取得以下研究结果:(1)幼龄林和中龄林中4年生、6年生以及14年生林分偏度系数均小于0,直径分布为右偏,大径级的林木占多数;5年生、10年生和18年生林分偏度系数大于0,直径分布为左偏,小径级的林木占优势。近熟林偏度系数大于0,林分以小径阶林木为主。成熟林偏度系数小于0,林分以大径阶林木为主。中龄林的峰度系数大于0,林分的直径分布相对集中,直径分布曲线呈尖峰状态,其他龄组的林分峰度系数小于0,直径分布较为分散,呈低峰态。随着林木年龄的增长,林分平均直径和标准差均呈增大的趋势。(2)随着林龄的增长,林木径阶的分布范围逐渐扩大,各林分径阶分布规律表现为以中间径阶的林木为峰值向两端逐步递减的变化趋势。林分中林木的相对直径随株数分布百分比变化曲线呈“S”型分布,分别采用三次函数、二次函数、线性函数、对数函数、倒数函数等方程对其关系进行拟合,结果表明三次函数方程的拟合效果最好。正态分布概率密度函数可以对不同林龄杉木直径分布进行较好的拟合,林分直径正态分布的接受率达到了 77.78%。(3)以对象木和4株相邻木作为空间结构分析的结构单元,不同林龄下杉木的空间结构特征为:各林分的结构单元中距离尺度分布均为单峰状分布;各林分林木的平均大小比数在0.5范围内的分布居多,表明对象木大多位于中庸状态,林分分化不明显。林分水平空间分布格局整体表现为随机分布和均匀分布,但在具体相关尺度上有聚集分布格局。各林分的垂直结构较为简单,分上中下3个林层时,上层林木占绝对优势,下层林木极少。林分林层指数均在0.5以下,林分分层结构不明显。各林分的平均密度集分布范围在0.4785-0.8609之间,4年生林分密度集最小,其余各林分密度集均在0.6以上,处于较为密集和很密集状态的林木居多。各林分的平均开敞度均在0.5以下,幼林龄开敞度最高,成熟林最低,林木的生长空间严重不足。(4)对象木的胸径与Hegyi竞争指数(CIHg)和基于冠幅的竞争指数(CIw)之间的最佳拟合方程均为幂函数方程,与基于交角的竞争指数(CIH与CID)之间的最佳拟合方程为三次函数。不同林龄对象木的胸径与各竞争指数间的相关性表现为CID>CIH>CIw>CIHg,均达到显著水平,即基于交角的竞争指数CID与胸径间的拟合效果最好,因此选定CID作为最佳竞争指数分析林分内对象木的竞争强度。(5)不同林龄内随对象木胸径的增大,受到的侧方挤压随之增大,上方遮盖则随之减小,总竞争强度呈下降趋势。不同林龄对象木小径阶和大径阶间的竞争强度均存在显著差异,同一年龄阶段的相邻各径阶之间竞争强度差异不显著。(6)采用空间结构综合指数选择采伐木对林分空间结构进行优化,优化调整后的林分分布保持随机和均匀分布。林分的大小比数、密度集以及竞争强度均得到了明显的降低,林分的开敞度显著提高,林木的生长空间得到增加。优化后林分的空间结构综合指数、空间异质性评价指标均值IA VE、指标优度IPVE均显著提高。研究结果不仅可以了解到不同林龄下杉木人工林的空间结构特征和种内竞争概况,发现林分结构不合理的方面,提出针对性的改良措施,而且能够指导优化杉木人工林的空间结构、改善林木间的竞争关系、提高林木的质量,为科学经营和管理杉木人工林林分生态系统提供理论依据。