落葉松中齡林林分空間結(jié)構(gòu)研究

劉曼麗

(遼寧省寬甸滿族自治縣林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，遼寧 丹東 118200)

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落葉松中齡林林分空間結(jié)構(gòu)研究

劉曼麗

(遼寧省寬甸滿族自治縣林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，遼寧 丹東 118200)

摘要在遼東山區(qū)結(jié)合實(shí)地調(diào)查，利用角尺度、混交度、大小比數(shù)等林分空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)分析了落葉松中齡林的空間結(jié)構(gòu)特征。結(jié)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差；平均大小比數(shù)0.482 5，分布呈均勻態(tài)勢(shì)，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(guān)鍵詞遼東山區(qū)；落葉松；中齡林；空間結(jié)構(gòu)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(dǎo)致不同功能，合理的森林結(jié)構(gòu)，使物種間相互作用平衡以及環(huán)境對(duì)種群影響的穩(wěn)定使得群落得以穩(wěn)定，健康穩(wěn)定的林分空間結(jié)構(gòu)能夠使森林多功能得以穩(wěn)定發(fā)揮[1]。林分空間結(jié)構(gòu)決定了樹木之間的競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)及其空間生態(tài)位，它在很大程度上決定了林分的穩(wěn)定性、發(fā)展的可能性和經(jīng)營(yíng)空間大小[2]。本文采用角尺度、混交度和大小比數(shù)3個(gè)林分空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)分析了遼東山區(qū)甘井子林場(chǎng)的落葉松中齡林的空間結(jié)構(gòu)特征，為制定科合理的營(yíng)林方案和技術(shù)措施提供依據(jù)。

1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于遼寧省東部山區(qū)甘井子林場(chǎng)。境內(nèi)山脈屬長(zhǎng)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?yàn)闇貛Ъ撅L(fēng)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(zhǎng)白植物區(qū)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(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)地設(shè)計(jì)

在落葉松中齡林試驗(yàn)區(qū)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(biāo)準(zhǔn)地，面積均為30 m×30 m。利用GPS對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行定位，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)地的坡向、坡位、海拔、坡度等立地因子，在標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行每木檢尺(起測(cè)胸徑≥5 cm的喬木)，記錄每株樹木的樹種、坐標(biāo)、胸徑、樹高、林分郁閉度、密度等。標(biāo)準(zhǔn)地基本情況見(jiàn)表1。為避免邊緣效應(yīng)的干擾，將標(biāo)準(zhǔn)地邊線內(nèi)距3 m以內(nèi)的范圍作為緩沖區(qū)，緩沖區(qū)內(nèi)林木只做相鄰木處理，不予統(tǒng)計(jì)。

表1　落葉松中齡林標(biāo)準(zhǔn)地概況

2.2林分空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)的計(jì)算

2.2.1樹種混交度(Mi)混交度表達(dá)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(gè)體所占的比例，用公式表示為：

式中：vij=1，當(dāng)參照樹i與第j株相鄰木非同種時(shí)0，否則平均混交度為：

式中：N為樣地內(nèi)林分或樹種參照木總株數(shù)。

2.2.2大小比數(shù)(Ui)表達(dá)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(shù)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(shù)為：

式中：N為樣地內(nèi)林分或樹種參照木總株數(shù)。

2.2.3角尺度(Wi)表達(dá)林木空間格局的分布狀況。定義為從參照樹出發(fā)，4株相鄰木中任意兩株最近相鄰木夾角小于標(biāo)準(zhǔn)角(=72°)的個(gè)數(shù)占所考察的4個(gè)角的比例，用公式表示為：

式中：Zij=0，當(dāng)?shù)趈個(gè)角小于標(biāo)準(zhǔn)角1，否則平均角尺度為：

式中：N為樣地內(nèi)林分或樹種參照木總株數(shù)。

3結(jié)果與分析

3.1落葉松中齡林的樹種組成結(jié)構(gòu)

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查，落葉松中齡林林分結(jié)構(gòu)特征見(jiàn)表2，結(jié)果表明，由于選擇的標(biāo)準(zhǔn)地為同一造林地，海拔、坡向、坡位等立地指標(biāo)基本相同相近，調(diào)查的樹種組成、平均胸徑、平均樹高、郁閉度和密度等指標(biāo)相近，差異不大；林分平均密度為1 035株hm-2，喬木層有4個(gè)樹種，分別為：落葉松、白樺、紫椴、遼東櫟。標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)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(tài)勢(shì)，占總林木的7.2%，林分內(nèi)針闊比為9∶1。從林分組成看落葉松占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，且林分存在樹種單一，林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，樹種多樣性較差，整體功能不強(qiáng)的缺陷。

表2　落葉松中齡林的林分結(jié)構(gòu)

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(dá)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(nèi)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)樹種，林分呈現(xiàn)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(xiàn)極強(qiáng)度混交態(tài)勢(shì)，闊葉樹密度分布占全林分7.2%，處于零星分布狀態(tài)；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(shuō)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(shù)，落葉松存在聚集現(xiàn)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(xiàn)為極強(qiáng)度混交，但這3個(gè)樹種在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)所占比例很低，對(duì)林分空間結(jié)構(gòu)影響亦很小，總的林分依然是結(jié)構(gòu)較單一，林分處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

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(qiáng)度混交和極強(qiáng)度混交

3.3林分大小比分析

進(jìn)行大小比數(shù)研究，采用林木的胸徑作為描述的參數(shù)。由表4可知，從整體林分大小比數(shù)大小可以看出，落葉松中齡林的平均大小比數(shù)為0.482 5，整體林分大小比數(shù)分布呈中庸態(tài)勢(shì)；從整體林分大小比分布頻率可以看出，中庸的比例數(shù)值最大，為29%。絕對(duì)劣勢(shì)比例最小，為15%，優(yōu)勢(shì)、亞優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)的比例分別為21%、15%和20%，從結(jié)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(jié)構(gòu)無(wú)明顯分化的態(tài)勢(shì)。落葉松的平均大小比數(shù)為0.462 5，呈中庸態(tài)勢(shì)，分布頻率與整體林分大小比分布規(guī)律基本一致?？紤]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(duì)優(yōu)勢(shì)，樹種優(yōu)勢(shì)度十分明顯。遼東櫟的平均大小比數(shù)為0.75，處于劣勢(shì)；白樺和紫椴的大小比數(shù)分別為0.9和1，處于絕對(duì)劣勢(shì)。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(zhǎng)在一起，而且，闊葉樹密度占整個(gè)林分的7.2%，林分樹種組成為9落1闊。從胸徑大小比數(shù)和數(shù)量分布2項(xiàng)指標(biāo)考慮，遼東櫟、白樺、紫椴處于劣勢(shì)和絕對(duì)劣勢(shì)，在林分分布數(shù)量很少，對(duì)整個(gè)林分結(jié)構(gòu)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(shù)與頻率分布

注：Ui=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00分別為參照樹優(yōu)勢(shì)、亞優(yōu)勢(shì)、中庸、劣勢(shì)、絕對(duì)劣勢(shì)

3.4林分角尺度分析

用角尺度描述林分中的林木個(gè)體分布格局時(shí)，關(guān)注林木個(gè)體之間的方位關(guān)系，不必像分析混交度和大小比數(shù)那樣分樹種統(tǒng)計(jì)，只要考慮整個(gè)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(duì)均勻、均勻、隨機(jī)、不均勻、絕對(duì)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(jī)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(shuō)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(xiàn)均勻分布態(tài)勢(shì)。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(jī)分布。得出這樣的結(jié)果，是因?yàn)槁淙~松中齡林為人工造林，造林時(shí)采用定點(diǎn)劃線造林，株行距規(guī)整，而造林后萌發(fā)了很少的遼東櫟、紫椴和白樺對(duì)整體林分角尺度影響不大，整體林分分布較均勻。

4結(jié)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(tài)勢(shì)，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(duì)優(yōu)勢(shì)，且林分存在樹種單一，林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，樹種多樣性較差，整體功能不強(qiáng)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(shuō)明林分混交狀況較差；落葉松混交度為0.047 5，且零混交達(dá)到81%，存在聚集現(xiàn)象；遼東櫟、紫椴和白樺混交度均為1，呈現(xiàn)極強(qiáng)度混交態(tài)勢(shì)，但其占比例很低，對(duì)林分影響不大，林分結(jié)構(gòu)較單一，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。林分平均大小比數(shù)為0.482 5，呈中庸態(tài)勢(shì)，林分結(jié)構(gòu)無(wú)明顯分化；落葉松平均大小比數(shù)為0.462 5，密度占92.8%，在林分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；遼東櫟、白樺、紫椴處于劣勢(shì)和絕對(duì)劣勢(shì)。林分平均角尺度為0.35，均勻分布(W=0.25)比例為69%，說(shuō)明整體林分以均勻分布為主。

結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，完善森林生態(tài)系統(tǒng)的功能，必須先優(yōu)化調(diào)控其內(nèi)在結(jié)構(gòu)，使之趨向合理最優(yōu)狀態(tài)。本文利用林分混交度、大小比數(shù)和角尺度指標(biāo)分析了林分空間結(jié)構(gòu)，目的在于客觀評(píng)價(jià)落葉松中齡林的林分空間結(jié)構(gòu)特征?；旖欢日{(diào)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(jìn)闊葉樹種增加物種多樣性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；大小比處于中庸?fàn)顟B(tài)，考慮落葉松密度占絕大多數(shù)，應(yīng)根據(jù)林齡適當(dāng)疏伐促進(jìn)生長(zhǎng)；角尺度調(diào)整，林分以平均分布為主，落葉松占絕對(duì)數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，作為調(diào)整對(duì)象，使林分向隨機(jī)分布轉(zhuǎn)變。林分空間結(jié)構(gòu)研究為目標(biāo)化優(yōu)化調(diào)控方案提供科學(xué)依據(jù)，便于更好地發(fā)揮森林整體功能，以及可持續(xù)的經(jīng)營(yíng)管護(hù)和合理的開(kāi)發(fā)利用。

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中圖分類號(hào)：S791.22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.02.023

文章編號(hào):1005-5215(2016)02-0061-03

作者簡(jiǎn)介：劉曼麗(1972-)，女，大學(xué)，工程師，從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作.

基金項(xiàng)目：國(guó)家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(200904064)

收稿日期：2015-12-01