東折棱河地區不同類型天然紅松林林分結構比較

魏 鵬，高東啟

（四川省涼山州武警涼山州森林支隊，四川 涼山615000）

1 引言

闊葉紅松林是分布在北溫帶的多物種、多層次、多價值、多效益的一種森林類型，具有物種豐富、結構復雜、生物量高、自我維持能力強的特點，是被普遍認同的高價值、高產量的森林資源。前蘇聯林業專家于20世紀30年代，我國學者于建國初期50年代就開始對闊葉紅松林進行了大量研究［8］。至此已有關于闊葉紅松林的林型分類、結構、動態、物種間的關系、個體生態、采伐更新、經營技術以及闊葉紅松林人工造林等方面的數百篇研究論文，分別從不同的角度闡述對紅松及闊葉紅松林的研究結果，對指導闊葉紅松林的研究起到了重要作用。

紅松林在我國東北分布較多，存在著多種混交類型。筆者選取了柞樹紅松林、楓樺紅松林和紫椴紅松林等3種典型的闊葉紅松林進行標準地調查，分析比較其林分結構（林分密度、林分胸徑、平均樹高、林分平均胸高斷面積、林分蓄積、樹種組成、各層優勢種）、林分穩定性和更新情況的不同，以有利于進一步了解不同闊葉紅松林林分結構的差異，了解天然紅松林在其不同發育階段的林分結構狀況和更新演替狀況，從而預測其未來可能出現的發展趨勢，為制定林業經營管理措施提供依據。

2 地理位置及自然概況

東折棱河森林經營所位于郎鄉林區版圖的中部，西鄰西折棱河林場，南與頭道溝森林經營所、二道溝森林經營所接壤，東北與大西北岔相依，地理坐標位于東經129°02′33.4″，緯度46°4′39.7″。

施業區面積7039hm2，氣候屬北溫帶大陸性濕潤季風氣候區，冬季寒冷、干燥，延續時間場，夏季濕潤涼爽短促，年平均氣溫為10℃。最熱月（7月）平均氣溫在20～22℃，極端最高氣溫可達38℃。最冷月氣溫為－28～－23℃。極端最低氣溫可達－45℃，氣溫年較差大，約為43～50℃，最大年較差可達70～80℃。該地區年積溫2250℃，霜凍嚴重，無霜期由從前的60d增加到目前的90～100d。

本地區年降水約610mm。從降水的季節分配來看，暖季（6～8月）降水量占全年的80%～90%。冷季（10月至次年4月），初雪至終雪的日數雖長達180～210d，但雪量少，只占年降水量的10%～20%。本地區平均相對濕度65%～70%，夏季最高可達80%～85%，冬季為60%～70%。

該地區主要以低山緩坡為主，海拔最高1180m，最低30m。全施業區共劃分為22個林班，林業用地面積6718hm2，天然紅松種子林面積1641hm2，天然云杉種子林面積37hm2，人工專營型種子林（主要包括紅松、云杉、落葉松、青楊等）面積502hm2，整個有林地擁有蓄積總量125.98萬 m3。

3 調查研究方法

在調查目的地選取具有代表性、避開林緣、無林窗的林分，設置了4個30m×30m的標準地進行每木調查。為了確保標準地位置和面積的準確性，采用GPS定位，羅盤儀測角，測繩量水平距，同時進行了坡度較正（當坡度＞5°時），保證標準地有明確的邊界。然后將每個標準地用樣線劃分成25個6m×6m的小樣方，在每個小樣方內分別設置1個2m×2m的樣方調查灌木和更新情況，1個1m×1m的草本調查樣方，同時確保所有灌木樣方、草本樣方是等距的（位于小樣方的同一角）。

在標準地內分別樹種、活立木、枯立木用圍尺測定每株樹木的胸徑，用測高器測定樹高，并記錄枝下高、冠幅等。調查各樣方內的灌木、草本的種類、株數、均高、蓋度和幼樹的更新情況，最后填寫標準地調查簿。并用Excel處理數據。本次采用的是分樹種整化徑階查一元材積表法計算林分蓄積［1］。其他相關計算公式如下：

其中j為樣方里出現的第j種植物，25為總的樣方數，j植物種出現的樣方數占總樣方數的比例即為其頻度。

4 結果與分析

4.1 標準地概況比較分析

由表1可看出，4塊標準地調查了3種闊葉紅松林，它們的平均胸徑為13.6cm，平均樹高為9.6m，每公頃斷面積為39.2097m2，活立木蓄積每公頃357.3434m3。在4塊標準地中蓄積最大的都是紅松，而且占絕對優勢，說明紅松為整個林分的優勢種，主要的伴生樹種有蒙古櫟、椴樹、裂葉榆和楓樺。其中紫椴紅松林的蓄積（454.7889m3／hm2）最大，楓樺紅松林的蓄積（212.0778m3／hm2）最小，而且與其他林分的蓄積相差較大，主要與其林分平均胸徑和平均樹高相關。在整個林分中紅松占了絕對優勢，對比表1和表2可知，林分蓄積主要取決于紅松的蓄積，紅松的生長狀況直接影響著林分的胸徑和樹高等特征，而由表3可知楓樺紅松林中紅松的平均胸徑最小，也就決定了林分蓄積最小。

表1 各標準地統計比較結果

4.2 垂直分布結構比較分析

對朗鄉林業局東折棱河林場闊葉紅松林結構分析發現，東折棱河林場的闊葉紅松林可以明顯的分為喬木層、灌木層和草本層，其中喬木層又可分為主林層和次林層［2］，其垂直分布結構如表2所示。

表2 標準地垂直結構比較分析

經分析計算可知，紅松作為高大喬木占據著主林層，次林層則主要是闊葉樹種和一些更新起來的針葉樹種。主林層的紅松分布最廣，同時還有臭冷杉和云杉等伴生樹種；次林層生長著各種闊葉樹種，如蒙古櫟、椴樹、裂葉榆和楓樺等等。優勢樹種紅松占據最大的生存空間，接受陽光照射的面積最多。闊葉樹種在次林層爭奪生存空間，從表2中看，取得優勢的分別為蒙古櫟、蒙古櫟、楓樺和裂葉榆。

在紫椴紅松林次林層中，雖然椴樹的蓄積小于裂葉榆，但從林分整體情況來看，其活立木株數和更新都要好于裂葉榆，椴樹有可能取代裂葉榆成為次林層的優勢種。在楓樺紅松林紅松中，次林層中生長著楓樺、紫椴和花楷槭，其蓄積相差不大，三者競爭激烈。而在柞樹紅松林次林層中，蒙古櫟占據了絕對優勢。

比較灌木層和草本層可知：柞樹紅松林中繡線菊和苔草為相應層的優勢種；而楓樺紅松林和紫椴紅松林中則是溲疏和粗莖鱗毛蕨占據了優勢。

林分內空間分布格局比較：從林相、坡度、海拔三個度量空間分布看，紅松分布寬度最大，這再一次說明紅松是整個林分的建群種，而不同的林型則有其相應的伴生種。柞樹紅松林主要是蒙古櫟，楓樺紅松林主要是云冷衫和楓樺，紫椴紅松林主要是云冷衫和椴樹，說明了它們對該區域的生態位空間具有較大的適應性。

4.3 林分更新演替分析

4.3.1 林分結構穩定性分析

在調查的三種紅松林中，紅松占絕對的優勢，林分的年齡主要由紅松的年齡決定。有研究表明，林分的生長量與其年齡成正相關趨勢，但當林木年齡達到老齡時，生長有所減緩［4］。又有研究表明，影響闊葉紅松林林分生產力的主導因子是林木的平均胸徑［8］。因此紅松的年齡與其胸徑有正相關的趨勢。通過樹干解析的過程，已有人研究了紅松的生長過程，并建立紅松胸徑生長量與其年齡的相關曲線圖［5］，如圖1所示。

圖1 胸徑的生長過程

由表3可知，4個標準地的優勢種（紅松）平均胸徑達到了35.2cm，根據圖1中所示的胸徑平均生長量與年齡的關系可知，該區域天然紅松林已生長了100多年。其中楓樺紅松林的年齡最小，大約120年；紫椴紅松林的年齡最大，大約280年；而柞樹紅松林也有150年左右。

表3 林分更新演替比較

由于紅松屬于生長緩慢的樹種，有資料表明紅松的成熟齡為130～150年［5］。照次劃分，上述林分中，楓樺紅松林為中年林（120年左右），柞樹紅松林為成熟林（150年左右），而紫椴紅松林則為過熟林（280年左右）。再結合各林分的株數密度來看，紫椴紅松林（過熟林）的株數密度最小為733株／hm2，楓樺紅松林（中年林）的株數密度最大為2278株／hm2，柞樹紅松林（成熟林）居中，林分密度與林分年齡充分相適應。這說明隨著紅松林的不斷生長，年齡的不斷增加，其林分密度會相應的減小。

根據林分年齡結構的劃分可知［10］，楓樺紅松林（中年林）為增長型種群，柞樹紅松林（成熟林）為穩定型種群，而紫椴紅松林（過熟林）則為衰退型種群。

在此次調查的三種闊葉紅松林中，林分密度與林分年齡充分適應，林分結構比較穩定。有關闊葉紅松林的研究表明，在闊葉紅松林中，樹種的高度混交是群落穩定的重要因素［3］。三種林分相較而言，楓樺紅松林和紫椴紅松林混交程度更高，其穩定性要好于柞樹紅松林。

4.3.2 林分更新分析

由表3比較4個標準地的更新情況可知，柞樹紅松林中蒙古櫟更新較好（有12株），它們將會進入次林層，但不會使林分的樹種組成發生太大的變化。相關研究表明，森林天然更新受到海拔的制約，隨海拔上升紅松、云杉、冷杉等針葉樹的幼苗幼樹數量明顯增多［6］。該林分位于山體上部，這顯然與針葉樹種的生態學特性相適應，針葉樹的更新也不會太差。

楓樺紅松林中臭冷杉更新較好，有152株，卻分配相對均勻，既有幼樹又有幼苗。它們將會進入主林層從而改變樹種結構，而楓樺雖然也有更新，但有研究表明楓樺更新主要靠年齡大的母樹［4］，其林分正處于中年齡，母樹較少。臭冷杉進入次林層后，將會與其他闊葉樹強烈競爭，最終進入主林層。

在紫椴紅松林中，花楷槭更新最好（9株），將進入次林層。其他如云杉、紫椴也有更新，它們都是耐陰樹種，將會不斷生長并進入林層。因為林分屬于過熟林，樹冠大而林隙也大。有關研究說明：成樹樹冠的遮蔽作用所導致的光照減少是制約幼樹生長和存活的關鍵因素［9］，林冠的存在對于出現耐蔭樹種的幼苗更新顯然是有正面的作用。所以該林分的結構狀況很適宜其更新演替，幼苗有強大樹冠的遮擋而生長的更好，林隙的存在而使林內幼樹不至因光照太弱而受制約。

查其他相關資料有，紅松幼苗是比較典型的聚集分布；成木有隨機分布的趨勢［7］。總之，三種林分的更新情況都較好，在將來其優勢種不會改變，紅松仍占優勢地位，林分的樹種結構可能會有微小的變動，但對林分穩定性的影響不大。

5 結語

（1）闊葉紅松林可以明顯的分為喬木層、灌木層和草本層，其中喬木層又可分為主林層和次林層。在整個林分中蓄積最大的是紅松，為優勢種。主林層的紅松分布最廣，占據最大的生存空間，同時還有臭冷杉和云杉等伴生樹種；闊葉樹種在次林層爭奪生存空間，上述三種林分中取得優勢的分別為蒙古櫟、楓樺和裂葉榆，其灌木層和草本層的優勢種也不盡相同。這主要與林地的自然狀況有關，柞樹紅松林位于山體上部，坡度＞20°，土層厚度相對較薄，闊葉樹種類較其他林分單一，以蒙古櫟為主。而楓樺紅松林和紫椴紅松林則為于山體中下部，屬于緩坡，土層厚度＞50cm，林分樹種組成復雜。

（2）三種林分分別處于紅松林的不同發育階段，楓樺紅松林為中年林（120年左右），柞樹紅松林為成熟林（150年左右），紫椴紅松林則為過熟林（280年左右）。其林分密度與林分年齡充分適應，林分結構較優。三種林分相較而言，楓樺紅松林和紫椴紅松林混交程度更高，其穩定性要好于柞樹紅松林。隨著紅松林年齡的不斷增加，其林分密度會相應的減小。因為在林分不同的發育階段中，各株成木所需的生長空間不同。隨著林分的不斷成熟，各株木所需的生長空間不斷增大，為了競爭陽光、空氣、水分、營養等生存空間，林分內部必然會出現自然稀疏現象，使每公頃的株數減少，使林分結構趨于優化。

（3）三種林分的更新情況都較好，在將來其優勢種不會改變，林分的樹種結構會有微小的變動，但對林分穩定性的影響不大。從整個調查結果看，紅松幼苗是比較典型的聚集分布；成木有隨機分布的趨勢。這種分布特征是紅松天然更新特點與其在競爭中自我維持、自我調節、相互制約，與環境達到最大協調的必然結果。

［1］ 北京林業大學資源與環境學院.森林經營管理學綜合教學實習指導書［R］.北京：北京林業大學資源與環境學院，2004.

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