落葉松中齡林林分空間結構研究

劉曼麗

(遼寧省寬甸滿族自治縣林業調查規劃院，遼寧 丹東 118200)

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落葉松中齡林林分空間結構研究

劉曼麗

(遼寧省寬甸滿族自治縣林業調查規劃院，遼寧 丹東 118200)

摘要在遼東山區結合實地調查，利用角尺度、混交度、大小比數等林分空間結構指標分析了落葉松中齡林的空間結構特征。結果表明：林分平均混交度為0.112 5，林分混交程度很低，林分結構穩定性較差；平均大小比數0.482 5，分布呈均勻態勢，胸徑差異不顯著；林分平均角尺度為0.35，林分分布格局基本上以均勻分布為主。

關鍵詞遼東山區；落葉松；中齡林；空間結構特征

Stand Spatial Structure of Half-Mature Forest ofLarixgmelinii

Liu Manli

(Forest Inventory and Planning Institute,Kuandian Manchu Autonomous County,Liaoning Prov.,Dandong 118200,China)

AbstractSpatial structure characters of half-mature forest ofLarixgmeliniiby using stand spatial structure index (angular scale, mixture ratio, size ratio) were analyzed combined with field surveys in eastern Liaoning mountainous areas. Result shows that: the average mixture ratio of stand is 0.112 5; the level of mixed stand is very low and the stand structural stability is poor; the average size ratio is 0.482 5; the distribution is uniform trend; diameter difference is not significant; the average angle scale for stand is 0.35, stand distribution pattern is mainly even distribution.

Key wordseastern Liaoning mountainous areas;Larixgmelinii;half-mature forest ;spatial structure characters

不同的物種組成及其在空間分布的不同格局形成物種間相互作用導致不同功能，合理的森林結構，使物種間相互作用平衡以及環境對種群影響的穩定使得群落得以穩定，健康穩定的林分空間結構能夠使森林多功能得以穩定發揮[1]。林分空間結構決定了樹木之間的競爭勢及其空間生態位，它在很大程度上決定了林分的穩定性、發展的可能性和經營空間大小[2]。本文采用角尺度、混交度和大小比數3個林分空間結構指標分析了遼東山區甘井子林場的落葉松中齡林的空間結構特征，為制定科合理的營林方案和技術措施提供依據。

1試驗地概況

試驗地位于遼寧省東部山區甘井子林場。境內山脈屬長白山系余脈，地形以山地為主，屬低山緩丘地貌。位于125°05′—125°24′ E，41°58′—42°12′ N。氣候為溫帶季風氣候，年均氣溫5.3 ℃，年降水量為700~1 000 mm。土壤多為中性棕色森林土。屬長白植物區系，地帶性植被為紅松(Pinuskoraiensis)闊葉混交林，森林植被以天然次生落葉林和人工針葉林為主，主要林型有蒙古櫟(Quercusmongolica)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、胡桃楸(Juglansmandshurica)、黃波羅(Phellodendronamurense)、花曲柳(Fraxinusrhynchophylla)等組成的硬闊葉林，樺木(Betulaspp.)等組成的軟闊葉林，槭類(Acerspp.)等組成的雜木林，長白落葉松(Larixolgensis)、紅松(Pinuskoraiensis)、油松(Pinustabulaeformis)組成的人工針葉林[3]。

2研究方法

2.1標準地設計

在落葉松中齡林試驗區選取有代表性地段在同一造林地選擇3塊立地條件相似的標準地，面積均為30 m×30 m。利用GPS對標準地進行定位，測定標準地的坡向、坡位、海拔、坡度等立地因子，在標準地進行每木檢尺(起測胸徑≥5 cm的喬木)，記錄每株樹木的樹種、坐標、胸徑、樹高、林分郁閉度、密度等。標準地基本情況見表1。為避免邊緣效應的干擾，將標準地邊線內距3 m以內的范圍作為緩沖區，緩沖區內林木只做相鄰木處理，不予統計。

表1　落葉松中齡林標準地概況

2.2林分空間結構指標的計算

2.2.1樹種混交度(Mi)混交度表達混交林中樹種空間的隔離程度[4]。定義為參照樹i的4株最近相鄰木中與參照樹不屬同種的個體所占的比例，用公式表示為：

式中：vij=1，當參照樹i與第j株相鄰木非同種時0，否則平均混交度為：

式中：N為樣地內林分或樹種參照木總株數。

2.2.2大小比數(Ui)表達林木(胸徑、樹高或者冠幅)大小的差異程度。定義為大于參照樹的相鄰木數占所考察的4株最近相鄰木的比例，用公式表示為：

式中：kij=0,如果相鄰木j比參照木i小1，否則平均大小比數為：

式中：N為樣地內林分或樹種參照木總株數。

2.2.3角尺度(Wi)表達林木空間格局的分布狀況。定義為從參照樹出發，4株相鄰木中任意兩株最近相鄰木夾角小于標準角(=72°)的個數占所考察的4個角的比例，用公式表示為：

式中：Zij=0，當第j個角小于標準角1，否則平均角尺度為：

式中：N為樣地內林分或樹種參照木總株數。

3結果與分析

3.1落葉松中齡林的樹種組成結構

通過標準地調查，落葉松中齡林林分結構特征見表2，結果表明，由于選擇的標準地為同一造林地，海拔、坡向、坡位等立地指標基本相同相近，調查的樹種組成、平均胸徑、平均樹高、郁閉度和密度等指標相近，差異不大；林分平均密度為1 035株hm-2，喬木層有4個樹種，分別為：落葉松、白樺、紫椴、遼東櫟。標準地內針葉樹種為落葉松，占總林木的92.8%；闊葉樹為落葉松造林地萌生的樹種，呈零星分布態勢，占總林木的7.2%，林分內針闊比為9∶1。從林分組成看落葉松占絕對優勢，且林分存在樹種單一，林分結構簡單，樹種多樣性較差，整體功能不強的缺陷。

表2　落葉松中齡林的林分結構

3.2混交度分析

表3表明:落葉松平均混交度為0.047 5，且混交度分布頻率達到0.81，且林分樹種組成為9落1闊，落葉松密度分布占全林分92.8%，得出落葉松為林分內絕對優勢樹種，林分呈現落葉松樹種單一狀況；遼東櫟、紫椴和白樺混交度均為1，呈現極強度混交態勢，闊葉樹密度分布占全林分7.2%，處于零星分布狀態；林分平均混交度為0.112 5，處于零混交(M=0)和弱度混交(M=0.25)之間，說明林分混交狀況較差，處于零度、弱度混交的比例占絕大多數，落葉松存在聚集現象。林分中其余3種樹種遼東櫟、白樺和紫椴混交度均為1.00，表現為極強度混交，但這3個樹種在標準地內所占比例很低，對林分空間結構影響亦很小，總的林分依然是結構較單一，林分處于不穩定狀態。

表3　落葉松中齡林及其各樹種混交度與頻率分布

注：Mi=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00分別為零混交、弱度混交、中度混交、強度混交和極強度混交

3.3林分大小比分析

進行大小比數研究，采用林木的胸徑作為描述的參數。由表4可知，從整體林分大小比數大小可以看出，落葉松中齡林的平均大小比數為0.482 5，整體林分大小比數分布呈中庸態勢；從整體林分大小比分布頻率可以看出，中庸的比例數值最大，為29%。絕對劣勢比例最小，為15%，優勢、亞優勢和劣勢的比例分別為21%、15%和20%，從結果可以得出落葉松中齡林整體林分胸徑大小比差異不顯著，林分結構無明顯分化的態勢。落葉松的平均大小比數為0.462 5，呈中庸態勢，分布頻率與整體林分大小比分布規律基本一致。考慮落葉松密度占整體林分的92.8%，林分樹種組成為9落1闊，落葉松在林分占絕對優勢，樹種優勢度十分明顯。遼東櫟的平均大小比數為0.75，處于劣勢；白樺和紫椴的大小比數分別為0.9和1，處于絕對劣勢。闊葉樹為落葉松造林地后萌生樹種，被周圍胸徑較大的落葉松包圍生長在一起，而且，闊葉樹密度占整個林分的7.2%，林分樹種組成為9落1闊。從胸徑大小比數和數量分布2項指標考慮，遼東櫟、白樺、紫椴處于劣勢和絕對劣勢，在林分分布數量很少，對整個林分結構功能的影響亦較小。

表4　落葉松中齡林及其各樹種胸徑大小比數與頻率分布

注：Ui=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00分別為參照樹優勢、亞優勢、中庸、劣勢、絕對劣勢

3.4林分角尺度分析

用角尺度描述林分中的林木個體分布格局時，關注林木個體之間的方位關系，不必像分析混交度和大小比數那樣分樹種統計，只要考慮整個樣地的取值情況即可[5]。

表5　落葉松中齡林及其各樹種角尺度與頻率分布

注：Wi=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00分別為絕對均勻、均勻、隨機、不均勻、絕對不均勻

從表5可以看出，落葉松整體林分的平均角尺度為0.35，處于均勻分布和隨機分布之間，略偏向于均勻分布；整體林分均勻分布比例為69%，說明整體林分以均勻分布為主。落葉松的平均角尺度為0.36，其分布頻率接近整體林分，也呈現均勻分布態勢。遼東櫟平均角尺度為0.25，為均勻分布。白樺和紫椴平均角尺度為0.5，都呈隨機分布。得出這樣的結果，是因為落葉松中齡林為人工造林，造林時采用定點劃線造林，株行距規整，而造林后萌發了很少的遼東櫟、紫椴和白樺對整體林分角尺度影響不大，整體林分分布較均勻。

4結論及討論

落葉松占總林木的92.8%，遼東櫟、白樺和紫椴為造林后萌生的樹種，呈零星分布態勢，占總林木的7.2%，林分樹種組成為9落1闊。從林分組成看落葉松占絕對優勢，且林分存在樹種單一，林分結構簡單，樹種多樣性較差，整體功能不強的特征。

林分平均混交度為0.112 5，處于零混交(M=0)和弱度混交(M=0.25)之間，說明林分混交狀況較差；落葉松混交度為0.047 5，且零混交達到81%，存在聚集現象；遼東櫟、紫椴和白樺混交度均為1，呈現極強度混交態勢，但其占比例很低，對林分影響不大，林分結構較單一，處于不穩定狀態。林分平均大小比數為0.482 5，呈中庸態勢，林分結構無明顯分化；落葉松平均大小比數為0.462 5，密度占92.8%，在林分占絕對優勢；遼東櫟、白樺、紫椴處于劣勢和絕對劣勢。林分平均角尺度為0.35，均勻分布(W=0.25)比例為69%，說明整體林分以均勻分布為主。

結構是功能的基礎，完善森林生態系統的功能，必須先優化調控其內在結構，使之趨向合理最優狀態。本文利用林分混交度、大小比數和角尺度指標分析了林分空間結構，目的在于客觀評價落葉松中齡林的林分空間結構特征。混交度調整零度混交和弱度混交的落葉松林木作為潛在采伐木，引進闊葉樹種增加物種多樣性和結構穩定性；大小比處于中庸狀態，考慮落葉松密度占絕大多數，應根據林齡適當疏伐促進生長；角尺度調整，林分以平均分布為主，落葉松占絕對數量優勢，作為調整對象，使林分向隨機分布轉變。林分空間結構研究為目標化優化調控方案提供科學依據，便于更好地發揮森林整體功能，以及可持續的經營管護和合理的開發利用。

參考文獻：

[1] 余新曉，岳永杰，王小平，等.森林生態系統結構及空間結構[M].北京：科技出版社，2010

[2] 惠剛盈，胡艷波.混交林樹種空間隔離程度表達方式的研究[J].林業科學研究，2001，14(1)：177-181

[3] 韓友志，邢兆凱，顧宇書，等. 渾河上游白樺冷杉等9 種林分枯落物儲量及持水特性[J].東北林業大學學報，2011，39(11)：15-18

[4] 惠剛盈，Klaus von Gadow，胡艷波，等.結構化森林經營[M].北京：中國林業出版社，2007：29-34

[5] 胡艷波，惠剛盈，戚繼忠，等.吉林蛟河天然紅松闊葉林的空間結構分析[J].林業科學研究，2003,16(5)：523-530

中圖分類號：S791.22

文獻標識碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.02.023

文章編號:1005-5215(2016)02-0061-03

作者簡介：劉曼麗(1972-)，女，大學，工程師，從事林業調查規劃設計工作.

基金項目：國家林業公益性行業科研專項(200904064)

收稿日期：2015-12-01