冀北山地落葉松林分結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)研究

張 楠 ，郭賓良 ，黃永輝 ，肖志軍

（1.河北木蘭圍場國有林場管理局,河北 圍場 068450；2.保定市林木種苗管理站，河北 保定 071000）

國內(nèi)外對森林樹種組成以及林分結(jié)構(gòu)的研究開始較早，德國由于本國自身對林分樹種的需求變化，在這方面的研究始于中世紀(jì)左右，研究成果較多。中世紀(jì)左右的德國由于對木材的需求而廣泛營造針葉純林，然而近幾年由于人工純林生長、更新情況較差，結(jié)構(gòu)單一等弊端的制約，德國開始提出近自然經(jīng)營理論[1-3]。北溝林場分布著大量天然次生林和人工林，由于天然次生林的經(jīng)營管理困難，生長狀況與林分生態(tài)功能均日益下降，因此只有加強(qiáng)對天然次生林與人工林的經(jīng)營與管理，優(yōu)化林分空間結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)森林的可持續(xù)發(fā)展，使林分發(fā)揮最大的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益[4-5]。本文通過對河北省木蘭林管局北溝林場華北落葉松純林的研究，以期為林分的生產(chǎn)經(jīng)營提供理論支持與指導(dǎo)[6-7]。

1 研究區(qū)概況

北溝林場位于河北省北部承德境內(nèi)，北緯41°47＇-42°06＇N，東經(jīng) 116°51＇-117°45＇E。東、西、北 3 面分別與內(nèi)蒙古的喀喇沁旗、赤峰市、克什克騰旗、多倫縣接壤，西南和南面分別與豐寧滿族自治縣、隆化縣相連，是連接山區(qū)與壩上的過渡地帶。當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁卦?0.50～6.00℃之間，年平均最高氣溫在7.00～13.00℃之間，年平均最低氣溫在-8～4℃之間，年降水量為300～560mm，主要集中在夏季，年平均蒸發(fā)量為1491.10mm左右，冬季蒸發(fā)量最小，夏季最大。植物資源豐富，有苔蘚植物35科200余種，蕨類植物12科20余種，裸子植物3科15種，被子植物90余科800余種或變種[8-9]。

2 研究方法

結(jié)合森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和實(shí)地踏勘，遵循科學(xué)性和代表性原則，選擇河北省圍場縣國有林場管理局北溝林場為試驗(yàn)地，以華北落葉松人工純林為研究對象，分別設(shè)置6塊50m×50m樣地，所選樣地要求林齡、坡向、坡度、海拔及其他環(huán)境因子具有代表性，在每個(gè)樣地中分別設(shè)置5m×5m樣方2個(gè)，調(diào)查林內(nèi)灌木，每個(gè)樣地的四角及中心位置設(shè)置1m×1m樣方5個(gè)，調(diào)查林內(nèi)草本情況。林內(nèi)調(diào)查因子包括地理環(huán)境因子（海拔、坡度、坡向和坡位）、每木檢尺（樹種、胸徑、樹高、冠幅、枝下高、優(yōu)勢度和干形質(zhì)量）、草本調(diào)查和灌木調(diào)查[10]。

3 結(jié)果與分析

3.1 樹種組成

本文所得數(shù)據(jù)均為調(diào)查所有樣地?cái)?shù)據(jù)的平均值，為了研究林分的結(jié)構(gòu)及其基本屬性，本文對林分內(nèi)樹種的組成、優(yōu)勢種等進(jìn)行了調(diào)查研究，得出華北落葉松人工林的林木樹種結(jié)構(gòu)，如下表所示。

表1 落葉松種群林木結(jié)構(gòu)特征Tab.1 The forests structure characteristic

分析表1數(shù)據(jù)可以看出，調(diào)查的林分為華北落葉松人工純林，落葉松為林分樹種中的絕對優(yōu)勢樹種，數(shù)量與蓄積量較大，占據(jù)主要地位。林分中落葉松的密度為1396株/hm2,斷面積為35.4653m2/hm2,平均胸徑為18.8cm，平均樹高為14.4m。

3.2 落葉松林水平結(jié)構(gòu)特征

林分水平結(jié)構(gòu)又稱直徑結(jié)構(gòu)，是指在林分內(nèi)各種大小直徑林木按徑階的分配狀態(tài)。為了方便研究，將直徑的徑級(jí)確定為2 cm，采用上限排除法進(jìn)行分級(jí)[11]。整理所測林木胸徑數(shù)據(jù)得到落葉松直徑分布如圖1所示。

圖1 落葉松直徑分布特征Fig.1 Distribution characteristics of Larix

分析圖1可以看出，落葉松林的直徑分布主要集中在13～19cm，分布范圍較廣，大致從5cm到29cm范圍內(nèi)均有分布。從分布情況看，落葉松林的直徑分布呈明顯的峰狀，從5cm開始，每個(gè)徑階內(nèi)所含林木株樹逐漸增多，17～19cm境界內(nèi)分布株樹最多，達(dá)到峰值，之后每個(gè)徑階內(nèi)所含林木株樹開始逐漸減少。落葉松較大直徑的林木與較小直徑的林木分布均比較少，說明落葉松林下更新較差，處于不良的發(fā)育間斷。整體分析，落葉松人工林的直徑大致符合正態(tài)分布情況。

3.3 落葉松林垂直結(jié)構(gòu)特征

為了方便研究把1.3m處的胸高直徑作為起測胸徑，把大于1m的樹高作為起測樹高，把2m作為樹高等級(jí)的徑級(jí)，為了便于調(diào)查把樹高在19cm以上的林木劃為第10級(jí)。整理所測林木樹高及枝下高數(shù)據(jù)得到落葉松樹高分布如圖2所示。

圖2 落葉松樹高分布Fig.2 The height distribution of Larix

分析圖2可以得出，落葉松樹高分布主要集中在5m～17m之間，13m～15m之間樹高分布株樹最多。整體分析，落葉松樹高分布呈現(xiàn)雙峰分布情況，從1m～3m徑階開始，每個(gè)徑階樹高分布株樹逐漸增加，5m～7m徑階處達(dá)到第一個(gè)峰值，之后出現(xiàn)減少趨勢，在9m～11m徑階處樹高分布株樹又開始逐漸增加，13m～15m徑階處達(dá)到第二個(gè)峰值，之后每個(gè)徑階內(nèi)林木樹高分布株樹有出現(xiàn)減少趨勢。這種雙峰分布趨勢表明落葉松人工林在垂直結(jié)構(gòu)上存在林木分層現(xiàn)象，但林木主要集中在13m～15m之間，5m～7m徑階處作為第一個(gè)峰值，不太明顯，也就是說上層木占據(jù)空間較多，中下層木較少，落葉松上層分層較為明顯。

4 林分結(jié)構(gòu)優(yōu)化

4.1 林分樹種組成調(diào)整措施

由上述結(jié)果分析可知華北落葉松人工純林在樹種組成上結(jié)構(gòu)比較單一，單一樹種結(jié)構(gòu)帶來的生態(tài)問題較多，容易引起生物多樣性的銳減、森林地力的衰退以及抵御病蟲害能力的減弱等問題。健康的森林生態(tài)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的自我恢復(fù)和穩(wěn)定維持的能力，是多物種、多層次發(fā)展的，依據(jù)這個(gè)原則，在人工純林的經(jīng)營管理上應(yīng)混交加入適量闊葉樹種豐富林內(nèi)樹種組成及種類，促進(jìn)林分的更新以及林內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的完善，科學(xué)選擇造林密度并對成熟林實(shí)行塊狀擇伐，保留天然更新幼樹或補(bǔ)植與原有植被形成混交林實(shí)行塊狀擇伐，避免由于皆伐造成的森林環(huán)境的破壞，要保留天然更新幼樹，也可進(jìn)行補(bǔ)植其他樹種，使林分形成異齡復(fù)層混交林，最大限度地發(fā)揮森林的多種功能。

4.2 林分水平結(jié)構(gòu)調(diào)整措施

林分直徑分布的最佳狀態(tài)應(yīng)該是呈現(xiàn)倒“J”型分布，而人工林由于栽植時(shí)間的一致性，往往都是同齡林，這就導(dǎo)致了林分直徑分布的集中性。林分的直徑分布過于集中會(huì)增加林木個(gè)體之間對生存空間、養(yǎng)分等條件的競爭，從而嚴(yán)重影林木的生長發(fā)育及更新情況，以這個(gè)為原則，對林分進(jìn)行調(diào)整，盡量保留干形較好、生長較快的林木，適當(dāng)?shù)娜斯ひM(jìn)一些鄉(xiāng)土樹種以促進(jìn)林分的更新。

4.3 林分垂直結(jié)構(gòu)調(diào)整措施

為促進(jìn)落葉松人工純林的更新，對林分的垂直結(jié)構(gòu)也需要進(jìn)行一定的調(diào)整。包括對幼樹的撫育，對林分密度的修整等。幼樹未郁閉成林前，應(yīng)解放目的樹種給幼苗創(chuàng)造生長空間，對林內(nèi)灌木及草本進(jìn)行一定的伐除措施，促進(jìn)幼樹盡快成林郁閉。郁閉后，要根據(jù)林分生長情況，進(jìn)行一定的調(diào)整伐，使林分在垂直結(jié)構(gòu)上達(dá)到合理分層的效果。

5 結(jié)論

本文通過對華北落葉松人工純林空間結(jié)構(gòu)的分析，表明林分中落葉松為絕對優(yōu)勢樹種，林分的平均胸徑為18.8cm，平均樹高為14.4m，樹種結(jié)構(gòu)單一；落葉松人工林的直徑大致符合正態(tài)分布情況，林下更新較差，處于不良的發(fā)育階段；樹高分布呈現(xiàn)雙峰分布情況，上層木占據(jù)空間較多，中下層木較少，落葉松上層分層較為明顯。本文以林分樹種組成，直徑及樹高分布為依據(jù)，對落葉松人工純林的林分結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出建議。以直徑分布呈現(xiàn)倒“J”型為最終目標(biāo)，增加林分樹種類型、引進(jìn)鄉(xiāng)土樹種促進(jìn)更新、對林分進(jìn)行合理的密度調(diào)整促進(jìn)幼苗更新。對人工林實(shí)現(xiàn)近自然經(jīng)營，逐漸使其形成健康完善的森林生態(tài)系統(tǒng)。

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