陜西華州天然次生林林分直徑結構研究

莊麗娟，高治中，秦媛，張奇，王林，周東輝，李會田

(1.渭南市林業工作站，陜西 渭南 714000；2.合陽縣林業科技推廣中心，陜西 渭南 715399;3.陜西省牛背梁國家級自然保護區管理局，陜西 西安 710100；4.渭南市華州區國有生態林場，陜西 渭南 714100)

在林分內不同直徑大小林木的分布狀態，稱為林分直徑結構[1]。林分直徑結構反映了各徑級林木的株數分布，是林分測量和開展森林經營活動最基礎的信息[2]。直徑的變化規律可作為制定、檢查經營技術措施的依據之一。以往對天然林的大量研究表明，異齡混交林的直徑結構常見的是小徑木數量多，隨著徑階增大林木株數減少，株數按徑階分布呈倒“J”形，并依常量q值遞減。同齡純林直徑結構形成一條以林分算數平均直徑為峰點，兩端徑階林木株數減少的單峰左右對稱的山狀曲線，近似正態分布曲線。本研究在華州區秦嶺南麓天然次生林區的櫟類林、闊葉混交林和松櫟混交林進行了典型樣地每木調查，得出相應林分類型的林木直徑分布規律，并提出了基于林木直徑分布的森林撫育措施建議。

1 研究區概況

華州區國有生態林區地處華州區境內秦嶺南麓的金堆林區，距離縣城58 km，地理坐標為34°12′27″—34°36′27″ N，109°36′—110°2′48″ E，屬亞熱帶氣候，北緣屬大陸性季風半濕潤氣候，四季冷暖分明，年平均氣溫9.1 ℃，1月平均氣溫-1.0 ℃，7月平均氣溫26.9 ℃，極端最高氣溫43.0 ℃，極端最低氣溫-16.5 ℃，≥10 ℃年積溫2 909.3 ℃，無霜期170～180 d，年最大降水量885.1 mm，年最小降水量473.7 mm，年平均降水量867.4 mm。

秦嶺華州區段是渭南市最大的天然林區，是區域重要的種質資源基因庫，樹種豐富的天然林承擔著重要的生態防護功能和木材儲備功能。

華州區國有生態林區總經營面積10 573.3 hm2，天然林面積8 813.3 hm2，人工林面積1 760 hm2。森林總蓄積量64.63萬m3，森林覆蓋率達到83%，郁閉度0.7以上。林區現有的大部分天然林主要是天然次生林，主要樹種有銳齒櫟、華山松、油松、椴樹、漆樹、千金榆等。

2 研究方法

根據華州區國有生態林區森林類型分布情況，在調研了解和充分踏查的基礎上，選擇該林區下岔和栗子溝的次生松櫟混交林作為研究對象，在立地條件基本一致的地塊設置了4個方形樣地，每個樣地面積0.09 hm2，1～3號樣地位于下岔，4號樣地位于栗子溝。調查的天然次生林林齡30～50年左右，均經歷過皆伐或不合理的擇伐，林分郁閉度在0.8以上。本研究采用2018年10月份進行的樣地每木調查數據。

設置30 m×30 m樣地4個，記錄調查樣地內所有胸徑大于5 cm的林木樹種、胸徑、樹高、健康狀況，并編號掛牌。用負指數函數對樣地所有林木直徑分布進行擬合，將各徑階林木株數帶入Meyer方程Y=k·e-ax(Y為株數，e為自然對數底，x為胸徑)，求得常量k和a，則相鄰徑階株數比q=eah(h為徑階距)便可得出。惠剛盈認為q值在1.2～1.7范圍之間徑階株數是合理的，否則不合理，本研究q值沿用惠剛盈理論。數據分析使用DPS統計軟件。

3 數據分析

3.1 林分徑階結構分析

為了掌握研究區域松櫟混交林林分直徑結構，對4個樣地調查數據按樹種進行了統計匯總，共有28個樹種，319株林木，直徑分布范圍從5～55.6 cm，總斷面積4.948 m2。個體數量排列前三位的樹種分別是銳齒櫟120株、華山松43株、油松36株，三個樹種數量占樣地林木總數的62.38%，三個樹種斷面積3.75 m2，相對顯著度75.79%，從個體數量和相對顯著度來看，銳齒櫟、華山松、油松為林分主要樹種，構成以銳齒櫟和松類為主要建群種的天然次生林。樣地樹種個體數量、胸徑及斷面積情況如表1所示。

表1 樣地樹種個體數量、胸徑及斷面積統計

研究對象林分林木平均胸徑14 cm，胸徑在5～10 cm的林木174株，占到樣地總株數的54.54%，胸徑在5～20 cm的林木283株，占到樣地總株數的88.71%，樣地中絕大部分林木為中小徑木。在46～54 cm徑階處出現林木缺失，應與原先的擇伐歷史有關。運用負指數函數對樣地所有林木直徑分布進行擬合，擬合方程為y=257.481 4e-0.176 1 x(R2=0.980 2)，研究對象林分具有典型的異齡林直徑結構特征，樣地林木直徑分布的q均值為1.422，落在了1.2～1.7之間，該林分直徑結構合理。

圖1 林木直徑分布和擬合曲線

3.2 主要組成樹種徑階結構分析

3.2.1 銳齒櫟徑階結構分析 在所調查的4個樣地中，銳齒櫟在每一個樣地中個體數量都居第一位，胸徑從5～55.6 cm，共有120株，樹種斷面積2.67 m2，平均直徑16.8 cm，相對顯著度為53.96%，是林分主要建群樹種和蓄積量的主要貢獻者。對銳齒櫟這一樹種的直徑結構進行分析，有利于掌握林分撫育質量和制定撫育措施。運用負指數函數對樣地內所有銳齒櫟直徑分布進行擬合，擬合方程為y=93.427 4e-0.183 x(R2=0.898 4)，該樹種具有異齡林直徑結構特征，樣地銳齒櫟直徑分布的q均值為1.441，落在了1.2～1.7之間，銳齒櫟株數按徑階分布結構合理。

圖2 銳齒櫟直徑分布和擬合曲線

3.2.2 華山松徑階結構分析 在4個調查樣地中，僅3號樣地無華山松出現，其他樣地均有分布。華山松個體總數43株，樹種斷面積0.542 m2，平均直徑12.6 cm，相對顯著度10.95%，是調查林分類型的第二大樹種。從華山松直徑結構分布來看，具有近似截尾正態分布的同齡林直徑結構特征，與調查中得到該區域經歷過皆伐或不合理擇伐的結論相對一致。

圖3 華山松直徑分布圖

3.2.3 油松徑階結構分析 油松在4個調查樣地中均有分布，個體總數36株，樹種斷面積0.538 m2，平均直徑14.8 cm，相對顯著度10.87%，是研究對象林分的第三大樹種。運用負指數函數對樣地所有油松直徑分布進行擬合，擬合方程為y=12.149 1e-0.093 6 x(R2=0.734 5)，油松直徑分布的q均值為1.206，落在了1.2～1.7之間。從擬合方程決定系數來看，油松直徑分布擬合效果不佳，但是林木株數按徑階分布仍具有異齡林林木直徑分布特征。

圖4 油松直徑分布圖

4 結論與建議

通過對華州區秦嶺南麓典型天然次生松櫟混交林的樣地調查分析，得到林分直徑結構和林分主要樹種銳齒櫟、華山松、油松的直徑結構分布信息。研究對象林分具有典型的混交異齡林直徑結構特征，林分林木直徑分布的q均值為1.422。銳齒櫟和油松的直徑結構也具有異齡林林木直徑結構特征，q均值分別為1.441和1.206。華山松直徑結構具有近似截尾正態分布，從數據分析上可以得出樣地內華山松基本為同齡林木，與經營歷史調查記錄相吻合。

從林木直徑結構分析數據可以得出，研究對象林分林木株數在直徑分布上是合理的，從銳齒櫟等主要樹種的直徑結構看，僅個別徑階林木株數值偏離合理區間范圍，對此可以采取補植或者撫育采伐的方式來調整徑階株數。