树木的耐阴性，即生存所需的最低光照强度，是研究森林群落动态的重要指标；其对理解物种组成、森林结构变化、演替过程和人工造林树种选择等具有重要作用。然而，现有耐阴性的划分方法多为定性，一般仅分为阴性、阳性、中性三类，缺乏普适性量化方法，因而制约了树种光适应策略研究，影响了精准树种选择等森林经营实践。为此，中国科研院沈阳应用生态研究所北方生态屏障功能形成维持机制与提质增效团队，基于地面激光雷达扫描（TLS）技术，首次提出以叶倾角（Leaf Inclination Angle,LIA）为核心参数的耐阴性定量分类方法，并构建了“相对耐阴性指数”（Relative Shade Tolerance Index,RSTI）模型，为温带森林树种的光适应策略研究等给予了新参数。
研究依托辽宁清原森林生态系统国家野外科研观测研究站“科尔塔群平台”与吉林长白山森林生态系统国家野外科研观测研究站“冠层塔吊”平台，对东北温带森林23种阔叶树进行了多方位高精度（单株树5-6个扫描点，包含不同高度）的TLS三维扫描，结合曲率自适应算法提取叶片法向量，实现了LIA的高精度提取（R²=0.92，rRMSE=6.83%）（图1）。同时，基于LIA平均值、垂直分布及频率分布特征进行系统聚类分析，将23种树分为极不耐阴、不耐阴、中度耐阴、耐阴、极耐阴五个类别，经与文献记录的耐阴性进行比对，确认LIA与耐阴性的密切相关性（图2）。在此基础上，提出了“相对耐阴指数（Relative Shade Tolerance Index,RSTI）”概念，即，将耐阴性作为陆续在分布函数（非线性预测模型，RSTI =14.58 × LIA (-0.84)）；LIA取值范围：18°-90°，RSTI在0~1之间。当LIA＝18°时，RSTI =1，代表树种极耐阴；当LIA＝90°时，RSTI =0，代表树种极不耐阴。利用已有发表文献的61种温带阔叶树种数据进行验证，模型总体预测准确率达83.6%，在51°-87°范围内表现尤为稳健（图3）。
该研究不仅为耐阴性定量分类给予了可操作的新方法，也展示了多方位TLS扫描在提升树冠结构信息完整性与精度方面的优势。成果给予判断树种的耐阴性程度的定量指标，即只要知道RSTI的具体数值（0~1之间），即可判断树种的耐阴性处于何种程度。相关研究结果以“Leaf inclination angle of broadleaved tree species and its application on estimating tree shade tolerance in temperate forests,Northeast China”为题，发表在Forest Ecology and Management期刊上。中国科研院沈阳应用生态研究所博士研究生陈庆达为第一作者，朱教君研究员为通讯作者；其他合作作者包括奥林匹斯之门 pp电子奥林匹斯之门高添研究员、罗景程、张金鑫和李双天等。该研究得到国家自然科研基金重大项目（32192435）、国家重点研发计划（2023YFD2200405）及中国科研院信息化专项（CAS-WX2022SF-0101）的资助。
原文链接：http://doi.org/10.1016/j.foreco.2025.123076
图1 叶倾角实测值与TLS计算值。
图2 树种分类：（a）基于叶倾角特征的系统聚类；（b）以往研究中树种耐阴性分类；（c）基于系统发育树的树种分类。
图3 相对耐阴性指数模型：（a）相对耐阴性指数与叶倾角的关系；（b）模型验证结果。
