龍王山區(qū)落葉闊葉林林分結(jié)構(gòu)特征研究

汪賢挺韋新良徐建

（1浙江省安吉縣龍王山自然保護(hù)區(qū)管理處 浙江安吉 313300；2浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江臨安 311300；3浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 浙江臨安 311300）

龍王山區(qū)落葉闊葉林林分結(jié)構(gòu)特征研究

汪賢挺1韋新良2,3徐建2,3

（1浙江省安吉縣龍王山自然保護(hù)區(qū)管理處 浙江安吉 313300；2浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江臨安 311300；3浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 浙江臨安 311300）

為全面掌握龍王山自然保護(hù)區(qū)落葉闊葉林的林分結(jié)構(gòu)特征，設(shè)置了3個(gè)100m×100m樣地，對(duì)其中的6個(gè)30m×30m樣方，進(jìn)行群落和林分調(diào)查。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明龍王山落葉闊葉林中樹(shù)種種類(lèi)多，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為小葉白辛樹(shù)和銳齒槲櫟，林分樹(shù)種組成具有一定的復(fù)雜性和多樣性。林分株數(shù)密度平均為1511株/hm2，林分樣地間差異不明顯。胸徑分布呈典型的倒“J”型；樹(shù)高主要集中在4-9m的樹(shù)高級(jí)，分布則呈偏左的正態(tài)分布。林分結(jié)構(gòu)總體上具有多樹(shù)種復(fù)層異齡的基本特征，具有良好的生物多樣性保護(hù)和植物種質(zhì)資源保存作用。

落葉闊葉林；林分結(jié)構(gòu)；龍王山

林分結(jié)構(gòu)是指樹(shù)木在林分中的組成、生長(zhǎng)和分布狀態(tài)。林分結(jié)構(gòu)是在林分生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中逐漸形成的，其內(nèi)部存在著比較穩(wěn)定的規(guī)律和特定的性狀。對(duì)于林分結(jié)構(gòu)，主要采用樹(shù)種組成、年齡、直徑、樹(shù)高、形數(shù)、林層、密度和蓄積等指標(biāo)描述[1]。林分結(jié)構(gòu)包涵著林分所有的信息，它是森林經(jīng)營(yíng)和分析中的一個(gè)重要因子[2]，了解和掌握森林的林分結(jié)構(gòu)對(duì)森林的經(jīng)營(yíng)和保護(hù)有著重要的指示意義。

落葉闊葉林是我國(guó)重要的森林植被類(lèi)型，蘊(yùn)藏著豐富的野生生物資源，不僅對(duì)野生動(dòng)植物的保護(hù)和種質(zhì)資源保存具有十分重要的意義，在水土保持、釋氧固碳、景觀(guān)美化等生態(tài)建設(shè)方面也有著重要的意義。

龍王山自然保護(hù)區(qū)地處中熱帶北緣—暖溫帶南緣的過(guò)渡性氣候類(lèi)型，其地理位置特殊，地形復(fù)雜，生境多變，孕育了豐富的植物資源，是浙江省植物種類(lèi)最豐富的地區(qū)之一。其中，分布在海拔900-1500m左右的落葉闊葉林是龍王山森林植被的主體和核心，分布面積大，林相保存完整，種類(lèi)組成復(fù)雜，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種多，群系類(lèi)型多具典型性和獨(dú)特性[3]。研究和掌握龍王山落葉闊葉林林分結(jié)構(gòu)特征，能夠?yàn)樵摰貐^(qū)落葉闊葉林的保護(hù)及可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究地概況

龍王山自然保護(hù)區(qū)位于安吉縣，其東南與本省臨安市天目山區(qū)的西天目鄉(xiāng)接壤，西南與安徽寧國(guó)縣相鄰，北連本縣章村鎮(zhèn)，東北接本縣報(bào)福鎮(zhèn)。區(qū)域地理位置為E119°22′30″～119° 26′15″、N30°22′30″～30°27′30″，主峰海拔1587.4m，是浙北最高峰。山體坡度較大，巖石垂直節(jié)理發(fā)育，多懸崖陡壁，河谷深切，峰谷交錯(cuò)，地形極為復(fù)雜。小氣候類(lèi)型復(fù)雜，氣候垂直變化明顯。山麓年均溫15.5℃，無(wú)霜期225d，年降水量約1640mm，集中在6、7月份，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候。龍王山巖石以凝灰?guī)r為主，另有少量流紋巖。主要的土壤類(lèi)型有紅壤、山地黃壤、山地黃棕壤、山地草甸土，以及高位沼澤。土壤腐殖質(zhì)層較厚，肥力較高。適宜的氣候，豐富的小氣候類(lèi)型，復(fù)雜的地形和肥沃的土壤，為植物生長(zhǎng)提供了優(yōu)越的自然條件。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

在龍王山海拔900-1500m左右的落葉闊葉林地段，采用典型選樣法選取具有代表性的林分，在林分內(nèi)采用全站儀測(cè)設(shè)3個(gè)100m×100m的樣地，在每個(gè)樣地的西南角和東北角各選設(shè)1個(gè)、共6個(gè)30m×30m樣方。對(duì)每個(gè)樣方進(jìn)行群落調(diào)查和林分調(diào)查，對(duì)胸徑≥5cm的木本植物個(gè)體進(jìn)行種類(lèi)識(shí)別、掛牌、定位，并每木檢尺測(cè)定其胸徑、樹(shù)高、枝下高、南北冠幅和東西冠幅。

2.2 優(yōu)勢(shì)種確定

樹(shù)種組成是最基本的林分結(jié)構(gòu)因子[4]。優(yōu)勢(shì)樹(shù)種對(duì)群落形成和群落結(jié)構(gòu)有明顯的抑制作用[5]，對(duì)林分樹(shù)種結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究要首先確定林分中的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種。森林群落優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的確定采用常規(guī)的重要值法。重要值是一個(gè)比較客觀(guān)的數(shù)值,能較充分地顯示出不同植物種群在群落中的地位和作用[6]。重要值計(jì)算公式為：

樹(shù)種重要值=（相對(duì)多度+相對(duì)頻度+相對(duì)顯著度）/3

2.3 株數(shù)密度

株樹(shù)密度是進(jìn)行林業(yè)調(diào)查時(shí)常用的一個(gè)指標(biāo)[7]。采用統(tǒng)計(jì)方法，用單位面積林木株數(shù)表達(dá)。用變動(dòng)系數(shù)反映樣方間的株數(shù)密度差異情況。株數(shù)密度變動(dòng)系數(shù)計(jì)算公式為：

式中，CV為樣方間的株數(shù)密度變動(dòng)系數(shù)

σ為樣方間的株數(shù)密度標(biāo)準(zhǔn)差

μ為樣方間的株數(shù)密度平均值

2.4 胸徑、樹(shù)高結(jié)構(gòu)

胸徑結(jié)構(gòu)是林分內(nèi)各種大小直徑林木按徑階的分配狀態(tài)，是最重要、最基本的林分結(jié)構(gòu)因子之一，它直接影響著林木的樹(shù)高、干形、材積材種及樹(shù)冠等因子的變化[1]。樹(shù)高結(jié)構(gòu)是林分內(nèi)各種林木高度在垂直層次上按樹(shù)高級(jí)的分配狀態(tài)，是反映林木對(duì)垂直生長(zhǎng)空間利用程度的主要特征指標(biāo)。

對(duì)于林分中林木的胸徑結(jié)構(gòu)和樹(shù)高結(jié)構(gòu)的研究，采用適用性最為普遍的Weibull分布模型來(lái)模擬林分的胸徑結(jié)構(gòu)、樹(shù)高分布規(guī)律。三參數(shù)Weibull分布的概率密度函數(shù)為：

式中，a、b、c分別稱(chēng)為位置參數(shù)、尺度參數(shù)及形狀參數(shù)，e為自然對(duì)數(shù)的底，文中x分別對(duì)應(yīng)徑階、樹(shù)高級(jí)的頻數(shù)，f(x)分別對(duì)應(yīng)各徑階、樹(shù)高級(jí)數(shù)百分?jǐn)?shù)。

在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)比林分胸徑、樹(shù)高實(shí)際分布曲線(xiàn)與擬合曲線(xiàn)進(jìn)行分析探討。

3.1 樹(shù)種結(jié)構(gòu)

經(jīng)過(guò)對(duì)樣方調(diào)查數(shù)據(jù)的整理和統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示6個(gè)樣方內(nèi)胸徑5cm 以上喬木層物種共有65種、計(jì)816株。從樹(shù)種的重要值來(lái)看（見(jiàn)表1），小葉白辛樹(shù)的重要值為0.2033，相對(duì)頻度、相對(duì)多度、相對(duì)顯著度分別為0.1533、0.1998、0.2570，在四個(gè)指標(biāo)上均位列所有樹(shù)種第一且優(yōu)勢(shì)明顯，表明小葉白辛樹(shù)是落葉闊葉林中的首要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種。其次是銳齒槲櫟，其重要值為0.1630，相對(duì)頻度、相對(duì)多度、相對(duì)顯著度分別為0.1176、0.1255、0.2460，為第二優(yōu)勢(shì)樹(shù)種。重要值在0.0200～0.1000的樹(shù)種有小葉白辛樹(shù)、銳齒槲櫟、錐栗、四照花、杜梨、燈臺(tái)樹(shù)、長(zhǎng)柱紫荊、玉鈴花、華東椴、青錢(qián)柳等10種。結(jié)果表明龍王山落葉闊葉林的樹(shù)種種類(lèi)多，生物多樣性豐富，林分樹(shù)種組成具有一定的復(fù)雜性。

表1 優(yōu)勢(shì)樹(shù)種組成Table 1 The dominant tree species of community

3 結(jié)果與分析

3.2 林分密度

林分樣方間平均株樹(shù)密度為1511株/hm2、變動(dòng)系數(shù)CV為0.225。各樣方間株樹(shù)密度相對(duì)較均衡，表明龍王山落葉闊葉林株樹(shù)密度地段差異性不大。

3.3 胸徑結(jié)構(gòu)

林分中林木胸徑分布范圍為5-43.07cm，分布范圍較大。林木胸徑以2cm為一個(gè)徑階，統(tǒng)計(jì)林分中各徑階的林木數(shù)，見(jiàn)表4。從各徑階株數(shù)分布來(lái)看，林木中每個(gè)徑階均有一定的株數(shù)。林分內(nèi)以6cm徑階的林木最多，隨著徑階的增大，林木株數(shù)逐漸減少。小徑級(jí)林木（徑階≤14cm）占林分總株數(shù)的63.6％，中徑級(jí)林木（16cm≤徑階≤26cm）占31.4％，大徑級(jí)林木（≥28cm）占5.0％，表明龍王山落葉闊葉林總體處于異齡林結(jié)構(gòu)，從另一個(gè)側(cè)面也反映出龍王山落葉闊葉林林分生長(zhǎng)發(fā)育狀況良好。

表3 株樹(shù)徑階分布Table 3 Distribution of plant number in different diameter class

對(duì)胸徑實(shí)際分布用Weibull函數(shù)擬合，見(jiàn)表4和圖1。結(jié)果表明：用Weibull函數(shù)擬合的曲線(xiàn)呈明顯的倒“J”型，擬合相關(guān)指數(shù)R2達(dá)0.9467，表明總體擬合效果優(yōu)。擬合曲線(xiàn)中，徑階10-20cm之間的林木偏差較大，而擬合大徑階的林木較準(zhǔn)確。直徑實(shí)際分布曲線(xiàn)在5-10cm徑階之間急劇下滑，而在10-20cm徑階之間較平穩(wěn)。

表4 Weibull分布函數(shù)擬合的參數(shù)值Table 4 Values of parametric fitting of Weibull distribution

圖1 直徑實(shí)際分布與Weibull分布對(duì)比Figure.1 The actual distribution in contrast with Weibull distribution

3.4 樹(shù)高結(jié)構(gòu)

林分中林木樹(shù)高分布范圍為1-16.8m，分布范圍較大，其中，最低樹(shù)高為0.8m，平均樹(shù)高為7.93m。林木樹(shù)高以1m為一個(gè)樹(shù)高級(jí)，統(tǒng)計(jì)林分中各樹(shù)高級(jí)的林木數(shù)，見(jiàn)表4。從各樹(shù)高級(jí)株數(shù)分布來(lái)看，林木中每個(gè)樹(shù)高級(jí)均有一定的株數(shù)。林分內(nèi)以5-6m樹(shù)高級(jí)的林木最多，主要集中在4-9m的樹(shù)高級(jí)，4m以下和12m以上的林木較少?？傮w來(lái)說(shuō)，以中級(jí)樹(shù)高林木為主。

對(duì)樹(shù)高實(shí)際分布用Weibull函數(shù)擬合，見(jiàn)表5和圖2。結(jié)果表明：用Weibull函數(shù)擬合的曲線(xiàn)呈明顯的偏左正態(tài)分布，擬合相關(guān)指數(shù)R2達(dá)0.9833，表明總體擬合效果優(yōu)。擬合曲線(xiàn)中，Weibull函數(shù)在擬合1-3m樹(shù)高級(jí)時(shí)誤差較大，對(duì)其余樹(shù)高級(jí)的林木分布有較好的擬合。

表5 樹(shù)高分布Table 5 Distribution of plant number in different height class

圖2 樹(shù)高實(shí)際分布與Weibull分布Figure.2 The actual distribution in contrast with Weibull distribution

4 結(jié)論與討論

龍王山落葉闊葉林中樹(shù)種種類(lèi)多，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為小葉白辛樹(shù)和銳齒槲櫟，林分樹(shù)種組成具有一定的復(fù)雜性和多樣性。林分株數(shù)密度平均為1511株/hm2，林分樣地間差異不明顯。胸徑分布呈典型的倒“J”型；樹(shù)高主要集中在4-9m的樹(shù)高級(jí)，分布則呈偏左的正態(tài)分布。林分結(jié)構(gòu)總體上具有多樹(shù)種復(fù)層異齡的基本特征，森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能很好地發(fā)揮生物多樣性保護(hù)和植物種質(zhì)資源保存作用。

龍王山落葉闊葉林經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的保護(hù)，依靠自然力生長(zhǎng)，林木胸徑和樹(shù)高分布范圍較廣，林木水平分布比較均勻，樹(shù)冠垂直分布層次相對(duì)分散，林木個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育分化有序，同一樹(shù)種不同林木間和不同樹(shù)種間的自然競(jìng)爭(zhēng)適當(dāng)，對(duì)森林群落生長(zhǎng)空間有著較好的自然利用，這種自然生長(zhǎng)模式林分對(duì)落葉闊葉林的營(yíng)造有一定的實(shí)際參考和應(yīng)用價(jià)值。

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Research on Structural Characteristic of deciduous broad-leaved forest in Longwang Mountain

To realize the structure characteristic of deciduous broad-leaved forest well，3 sample plots of 100m×100m were set in Longwang Mountain Natural Reserve and 6 sample plots of 30m×30m were surveyed. The structure rules mainly include tree species、density、DBH and height were studied, and made fitting of the structure by the application of Weibull distribution function. The research shows that the deciduous broad-leaved forest in this area had rich plant species. The composition of tree species was complicated and diversified and the dominant tree species were Pterostyrax corymbosus andQuerus aliena var. acuteserrata.The distribution of trees were relatively balanced ,and the region differences of the deciduous broad-leaved forest were small，with the stand density averaging 1511 strain/hm2.The DBH distribution presented a typical type of “J”. And the tree height distribution was a left normal distribution，which concentrated in 4-9m. Generally，stand structure had the basic characteristics of multi-species and uneven aged，which possessed the biodiversity conservation and plant species resources.

deciduous broad-leaved forest；stand structural；Longwang Mountain

S758.5+3

A

1004-7743（2014）02-0032-04

2014-02-26