長嶺崗林場日本落葉松人工林適宜經(jīng)營密度研究

孫擁康 湯景明 徐紅梅 林孝培

摘要：依據(jù)湖北省建始縣國營長嶺崗林場日本落葉松人工林標準地調(diào)查資料，研究了胸徑、樹冠面積、株數(shù)的相關關系及規(guī)律，結果表明：①日本落葉松人工林樹冠面積與胸徑最優(yōu)回歸方程為：Y = 2823-0129 4X+0014 9X2；②編制出日本落葉松不同徑階林分理論密度及郁閉度為07～09時的適宜經(jīng)營密度表；③確定郁閉度08時為研究區(qū)最適宜經(jīng)營密度，并計算出各標準地間伐強度。

關鍵詞：日本落葉松；經(jīng)營密度；長嶺崗林場

中圖分類號：S753.3；S791.223文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2014）03-0017-04

Study on the Suitable Management Density of Larix kaempferi in Changlinggang Forest Farm

Sun Yongkang（1）Tang Jingming（1）Xu Hongmei（1）Lin Xiaopei（2）

（1.Hubei Academy of ForestryWuhan430075； 2.Jianshi County National Changlinggang Forest FarmEnshi445300）

Abstract： Based on the stationary observations of Larix kaempferi plantation in Jianshi County national Changlinggang Forest Farm located in Hubei， the correlation and rule between the diameter at breast height， canopy area and number of trees was studied. The results showed that： ①The fittest model of the canopy area and diameter at breast height of Larix kaempferi plantation was Y = 2.823 0-0.129 4X+0.014 9X2； ②A suitable management density table of Larix kaempferi was charted when the theoretical density and canopy density of Larix kaempferi with different diameter class was between 0.7 and 0.9； ③We confirmed the optimal management density in the study area when the canopy density was 0.8， and calculated the thinning intensity for each sample plot.

Key words：Larix kaempferi；management density；Changlinggang forest farm

合理的林分經(jīng)營密度，不僅是提高林分質(zhì)量和生產(chǎn)力，維護森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要生態(tài)指標，也是確定合理撫育間伐方式和間伐強度，實現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營的關鍵技術 [1-2 ]。林分經(jīng)營過程中最優(yōu)密度管理問題一直都是林業(yè)科學研究的熱點問題 [3-4 ]。目前，我國學者對于林分合理經(jīng)營密度的研究，主要采用間伐試驗或密度試驗 [5-6 ]、遺傳算法 [7-8 ]、動態(tài)規(guī)劃法 [9 ]及最優(yōu)控制理論 [10-11 ]等。采用定性和定量相結合的方法確定林分不同生長階段合理經(jīng)營密度，對于指導林業(yè)生產(chǎn)實踐和科學經(jīng)營具有重要意義。建始縣國營長嶺崗林場是我國南方最大的日本落葉松基地 [12 ]。過去，該地區(qū)日本落葉松撫育間伐和采伐利用主要借鑒北方經(jīng)營經(jīng)驗，但南、北方生態(tài)環(huán)境差異較大，在具體應用中具有一定的局限性 [13 ]。為此，本文以湖北建始縣長嶺崗林場日本落葉松人工林為研究對象，通過設置并調(diào)查不同立地條件、不同年齡日本落葉松臨時標準地，利用胸徑、樹冠面積、株數(shù)三者相關關系及規(guī)律，推算出該地區(qū)日本落葉松人工林不同生長階段適宜經(jīng)營密度，以期為長嶺崗林場日本落葉松人工林不同生長階段的撫育間伐及森林可持續(xù)經(jīng)營管理提供理論依據(jù)和技術支撐。

1研究區(qū)概況

建始縣國營長嶺崗林場，地處鄂西山區(qū)巫山余脈南端，林場中心位置地理坐標為北緯30°48′ 、東經(jīng)110°03′，海拔高度1 600～1 900 m之間， 平均坡度25°；屬北亞熱帶季風氣候，林場年均氣溫117 ℃，極端最高氣溫29 ℃， 極端最低氣溫-172 ℃， 無霜期203天；年降水量1 8843 mm， 年蒸發(fā)量9333 mm， 相對濕度85%；年日照時數(shù)1 533 h；土壤主要為山地黃壤、黃棕壤，成土母質(zhì)主要為石灰?guī)r、硅質(zhì)頁巖等，土壤平均厚度為80 cm左右，pH值56～65，呈酸性，有機質(zhì)含量豐富，但氮磷含量較低。林場內(nèi)森林植被豐富，除日本落葉松Larix kaempferi外， 主要鄉(xiāng)土喬木樹種有水冬瓜Idesia polycarpa、檫木Sassafras tzumu、漆樹Toxicodendron delavayi、鵝掌楸、樺木、錐栗Castanea henryi等。

2研究方法

2.1樣地設置及調(diào)查

2013年7～8月，通過對長嶺崗林場進行實地踏查，并結合林場林相圖及經(jīng)營規(guī)劃方案，選取并設置有代表性的不同立地條件、不同年齡日本落葉松人工林樣地20塊，標準地面積為20 m×20 m，對各標準地內(nèi)喬木進行每木檢尺，詳細記錄胸徑、樹高、枝下高、冠幅（取南北方向和東西方向平均值）、經(jīng)緯度、海拔、坡度、坡向等樣地基本信息見表1。

2.2數(shù)據(jù)處理及分析

利用長嶺崗林場日本落葉松臨時標準地調(diào)查資料，以2 cm徑階對胸徑進行劃分和取整，統(tǒng)計各徑階日本落葉松株數(shù)，并計算各徑階林木對應的樹冠面積。在Excel和Spss 170軟件支持下，分析胸徑、樹冠面積、株數(shù)三者相關關系及規(guī)律，推算出日本落葉松不同徑階林分經(jīng)營理論密度（最大密度）和適宜經(jīng)營密度，并在此基礎上，計算出各調(diào)查樣地撫育間伐強度。

3結果與分析

3.1胸徑與樹冠面積相關關系模擬

胸徑與冠幅關系一般不受立地條件及林分年齡差異的影響，根據(jù)這一規(guī)律，在不考慮林 分郁閉度情況下，利用日本落葉松各立木胸徑及樹冠面積（樹冠垂直投影面積）對應值數(shù)據(jù)，進行回歸分析，經(jīng)反復擬合優(yōu)選發(fā)現(xiàn)，二次多項式函數(shù)能更好的反應胸徑與樹冠面積的相關關系，模擬回歸方程為：

Y = A+ BX + CX2（1）

式中：X 為胸徑；Y為樹冠面積（樹冠垂直投影面積理論值）；A、B、C為參數(shù)。在Spss 170軟件支持下，獲回歸方程為：

Y =2823 0-0129 4X+0014 9X2（2）

通過模型精度檢驗，R2 = 0979 7，p<0001，表明胸徑與樹冠面積的相關關系極為緊密，回歸效果十分顯著，可應用于該地區(qū)不同徑階日本落葉松樹冠營養(yǎng)面積的預測與計算。

3.2理論密度與適宜經(jīng)營密度的確定

林分的理論密度（即最大密度）為假定樹冠之間既不重疊也無空隙時單位面積上立木株數(shù)，要求林分中每株林木都有一個適宜生長空間。應用公式：

N0=10 000/Y（3）

式中：N0為理論密度，即單位面積上立木株數(shù)（株·hm-2）；Y為各徑階林木樹冠面積（樹冠垂直投影面積理論值）。

由式（2）和式（3）即可求得日本落葉松各徑階樹冠面積理論值和理論密度。根據(jù)研究區(qū)日本落葉松經(jīng)營實際情況，一般經(jīng)營郁閉度取值在07～09之間，由此推算出日本落葉松郁閉度分別為07，08，0.9時的適宜經(jīng)營密度，建立長嶺崗林場日本落葉松人工林不同徑階林分密度表見表2。

由表2可以看出：日本落葉松人工林成林過程中，隨著林木的生長，其所占有的生長空間也在相應的增加，徑階越大，樹冠面積也越大，所需營養(yǎng)空間也越大，根據(jù)日本落葉松的這一生長特性，利用胸徑、樹冠面積及株數(shù)的相關關系及規(guī)律來確定不同徑階林分適宜經(jīng)營密度是合理可行的。同時，由表2也可以準確判斷出現(xiàn)實中日本落葉松林分是否需要進行撫育間伐及間伐強度的大小，根據(jù)林分的平均胸徑及所要達到的郁閉度，就可得到該林分的適宜經(jīng)營密度。當現(xiàn)實林分密度大于適宜經(jīng)營密度時，即確定該林分屬于間伐對象，此時，現(xiàn)實林分密度與適宜經(jīng)營密度之差即為間伐量（間伐株數(shù)）。

另外，祁萬宜等 [14 ]對北亞熱帶高山區(qū)日本落葉松紙漿用材林初值密度研究時發(fā)現(xiàn)，高山地區(qū)日本落葉松人工林宜適當密植，初值密度每公頃可達到3 333株或4 050株，這也間接證明了表2適宜經(jīng)營密度的合理性。

3.3各調(diào)查標準地間伐強度的確定

根據(jù)長嶺崗林場日本落葉松人工林立地條件及生長狀況，在確保林下植物多樣性，有效促進林下植被更新前提下，確定郁閉度08時為日本落葉松人工林經(jīng)營的最適密度。因此，參照以上編制的日本落葉松人工林不同徑階林分密度表，即可根據(jù)各調(diào)查樣地的平均胸徑，得到各樣地郁閉度為08時的適宜經(jīng)營密度（即單位面積上應保留株數(shù)），林分現(xiàn)有密度與林分適宜經(jīng)營密度的差值即為間伐株數(shù)，間伐株數(shù)與林分現(xiàn)有株數(shù)的比值即為撫育間伐強度見表3。

從表3可以看出：大部分的調(diào)查樣地林分現(xiàn)有密度均超出林分適宜經(jīng)營密度，但各標準地間伐強度大小不一，在027%～2094%之間，反映出長嶺崗林場日本落葉松人工林現(xiàn)有林分密度較大的現(xiàn)狀，應進行適當撫育間伐，確保林分質(zhì)量和生產(chǎn)力的提高。另外，5號、7號、11號樣地間伐株數(shù)出現(xiàn)負值，主要是由于受2008年雪災影響，造成林分內(nèi)部分林木死亡，林分現(xiàn)有密度低于適宜經(jīng)營密度 [15-16 ]。這3塊樣地是否需要進行撫育間伐，應根據(jù)實際情況而定，對于受災較輕的林分，根據(jù)林分現(xiàn)狀選擇輕撫后適當補植或不間伐不補植，對于受災較重的林分，則應對其進行及時補植或更新改造。

4結論與討論

（1）通過對日本落葉松人工林胸徑、樹冠面積進行回歸分析，得出樹冠面積與胸徑關系最優(yōu)模擬回歸方程為：Y=2823 0-0129 4X+0014 9X2，模型精度符合對該地區(qū)日本落葉松樹冠面積預估要求。

（2）根據(jù)樹冠面積與胸徑的回歸方程，結合林分理論密度方程，推算出長嶺崗林場日本落葉松不同徑階林分理論密度（最大密度）及林分適宜經(jīng)營密度，編制了長嶺崗林場日本落葉松不同徑階林分密度表，根據(jù)該表可以準確判斷出林分是否需要進行撫育間伐及確定間伐強度大小。

（3）確定郁閉度08時為最適經(jīng)營密度，經(jīng)計算各調(diào)查標準地間伐株數(shù)和間伐強度，發(fā)現(xiàn)長嶺崗林場多數(shù)日本落葉松人工林存在密度較大的現(xiàn)狀，應及時開展撫育間伐作業(yè)；部分受雪災影響樣地，間伐株數(shù)出現(xiàn)負值，是否需要進行撫育間伐，應視具體情況而定。

（4）雖然編制的日本落葉松人工林不同徑階林分密度表為其林分撫育間伐提供了準確的判定標準，但如何確定采伐木，采取何種采伐方式；如何描述林分調(diào)控后的分布格局，判定林木分布規(guī)律及變化趨勢等，還有待從日本落葉松人工林空間細節(jié)特征等方面展開研究 [17-19 ]。

致謝：長嶺崗林場全永壽在調(diào)查選點上提供協(xié)助，特致謝意！

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（責任編輯：鄭京津）