林口林業(yè)局次生柞林資源現(xiàn)狀*

鐘兆華 孫楠 李亞洲 郭樹平

（1.黑龍江省佳木斯市孟家崗林場，佳木斯 154000；2.黑龍江省林業(yè)科學研究所，哈爾濱 150081）

林口林業(yè)局次生柞林資源現(xiàn)狀*

鐘兆華1孫楠2**李亞洲2郭樹平2

（1.黑龍江省佳木斯市孟家崗林場，佳木斯 154000；2.黑龍江省林業(yè)科學研究所，哈爾濱 150081）

采用樹種豐富度、樹種組成指數(shù)、樹種單調度、樹木均勻度等指標對林口林業(yè)局紅石林場的次生柞林的樹種組成做了詳細的分析，其結果表明：現(xiàn)有次生柞林樹種的多樣性較差，單調度高，且無針葉樹種；柞樹生長較慢，生長潛力不大；建議對林分進行適當?shù)娜斯嵊?，并輔以針葉樹種（紅松、云杉）林下更新，構建異齡復層針闊混交林，發(fā)揮森林的多種生態(tài)功能。

次生柞林；樹種組成；生物多樣性；生長曲線

柞樹（Quercus mongolica），又名蒙古櫟，為殼斗科櫟屬植物，是第三紀孑遺植物，是我國重要的闊葉用材樹種[1]。次生柞林在我國東北林區(qū)約占有林地面積的15%～20%[2-3]，林分土壤貧瘠，樹種組成單一，林木生長緩慢[4-5]。近年來，隨著近自然森林經營理念的提出，對現(xiàn)有次生柞林的撫育經營越來越重視[6]。本文對林口林業(yè)局紅石林場的次生柞林進行了調查，并對其林分結構及其生長情況進行了分析，以期為次生柞林的近自然經營提供理論基礎和數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)域概況

林口林業(yè)局地處黑龍江省東南部，屬于長白山系完達山脈（129°41′50″～130°34′20″E、45° 03′29″～45°58′30″N），總面積27.3025萬hm2，土壤為暗棕壤、沼澤土、白漿土、草甸土和泥炭土等。該區(qū)屬中溫帶大陸性氣候，年均溫度2.5℃，年均降雨量580 mm，無霜期110～130天。屬于中溫帶落葉闊葉和針葉混交林植被帶，植物種類繁多。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)收集

試驗地設置在林口林業(yè)局紅石林場86林班，該區(qū)為次生柞林近熟林典型分布區(qū)，面積大且集中，并進行過不同強度的撫育經營，2014年5月設置固定標準地10塊，每塊面積為20 m×30 m。對每塊標準地進行GPS定位，并對標準地內所有林木進行每木檢尺，分樹種記錄，共測得林木494株（表1和表2）。同時，根據(jù)計算得出柞樹的平均木和優(yōu)勢木數(shù)據(jù)，并各選出3株做樹干解析。

表1 各樹種胸徑統(tǒng)計特征

表2 各標準地胸徑基本信息

2.2 評價指標

在傳統(tǒng)森林經營中，樹種多樣性常用樹種組成表示，但無法定量描述林分的樹種多樣性，因此，本研究采用樹種豐富度、樹種組成指數(shù)、樹木均勻度和樹種單調度對紅石林場次生柞林的樹種組成進行定量描述。

樹種豐富度(R)采用Margalet指數(shù)，用以反映樹種的豐富程度。

式中：S——樹種數(shù)；N——個體總數(shù)。

樹種組成指數(shù)（z）采用shannon-wiener指數(shù)，主要用以反映樹種類型豐富的程度，是樹種豐富度和各樹種均勻度的綜合反映，是反映林分樹種多樣性的定量指標。

式中:n——樹種個數(shù);pi——第i樹種蓄積比例。

樹木均勻度（E）采用Pielou指數(shù)，用以反映次生柞林各樹種個體數(shù)量比例的均勻程度，其定義是實際多樣性與最大多樣化之比。

式中：Pi——第i個樹種的個體數(shù)占總個體數(shù)的比例；S——樹種數(shù)。

樹種單調度（M）采用Simpson指數(shù)，用以反映樹種組成的單調程度，該指標不僅與樹木均勻度有關，亦與樹種數(shù)有關，是從另一個角度評價樹種組成結構的。

式中：N——總個體數(shù)；ni-第i個樹種的個體數(shù)；S——樹種數(shù)[7-8]。

3 結果與分析

3.1 次生柞林的樹種組成結構

調查結果（表3）表明，紅石林場次生柞林共有樹種6種，即柞樹、黑樺、紫椴、楓樺、色木、山槐。2號樣地的樹種數(shù)最少，只有3種；7號樣地的樹種數(shù)最多，有5種。各林分中柞樹所占比例較大，均達到了5成以上，其中2號和5號樣地柞樹所占比例達到9成。所有林分的蓄積偏低，平均僅有61.06 m3/hm2，只有8號樣地達到91.23 m3/hm2，超過全國平均蓄積（89.79 m3/hm2）。

樹種豐富度與樹種數(shù)呈正相關，與個體總數(shù)呈負相關，但樹種數(shù)起決定性作用。所有樣地中，樹種豐富度最高的是7號樣地，樹種數(shù)為5種。最低的是2號樣地，樹種數(shù)為3種。其他樣地樹種數(shù)均為4種，其中樹種豐富度最高的是公頃株數(shù)為400株的3號樣地，最低的是公頃株數(shù)為1783株的10號樣地。

表3 次生柞林樹種組成結構

樹種組成指數(shù)能定量描述林分樹種多樣性，但并不能完全取代樹種組成式。樹種組成指數(shù)有隨著樹種數(shù)增加而增大的趨勢，7號樣地的樹種數(shù)最多，其樹種組成指數(shù)最高；2號樣地樹種數(shù)最少，其樹種組成指數(shù)也最小。

均勻度指數(shù)是與樣地內各樹種的株數(shù)相關的函數(shù)，由均勻度可以清晰的看出林分內各樹種個體數(shù)量的均勻程度。7號樣地的均勻度指數(shù)最大，這是由于該樣地樹種數(shù)最多，樹種組成式為5311，說明林分中各樹種株數(shù)所占比例差異較小，均勻度較高；5號樣地樹種數(shù)不是最少（4種），但由于該樣地中單一樹種（柞樹）株數(shù)所占比例太大（85.71%），而其他樹種比例太小，所以造成該樣地均勻度指數(shù)最小。

樹種單調度是樹種個體集中分布的程度，除與樹種數(shù)量有關，還能表示各樹種分布的均勻程度。7號樣地樹種數(shù)最多，樹種組成式為5311，在10塊樣地中各樹種的分布相對比較均勻，故單調度最低。2號和5號樣地的樹種組成式都是91，但由于2號樣地的樹種數(shù)只有3種，稍低于5號樣地的4種，所以單調度最高。

3.2 次生柞林的徑階結構

對紅石林場次生柞林的標準地數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，并經過邊緣校正后，其直徑按徑階分布的結果見表4。

由徑階分布圖(圖1)可以看出，次生柞林的直徑結構近似正態(tài)分布，方程為Y=-1.111 4X2+10.917X+29.909，相關系數(shù)R2=0.707 3。

表4 標準地徑階分布

由于整個林分徑階20 cm以內的林木株數(shù)較多、徑階大的株數(shù)較少（最大徑階為58 cm），導致平均直徑較小，只有16.9 cm，曲線尖削，偏度較大。用負指數(shù)分布進行模擬，得到k=2 319.252，a=0.140，相關系數(shù)r=0.965。

3.3 次生柞林的生長量

圖1 林木株數(shù)的徑階分布圖

對3株柞樹平均木的標準木做樹干解析，并對其胸徑、樹高和材積的總生長量、平均生長量、連年生長量和生長率進行分析的結果（圖2）表明，柞樹的胸徑生長比較緩慢，在14～16齡間，平均生長量超過0.2 cm；之后的50多年，平均生長量均保持在0.17 cm左右。胸徑連年生長量受當年氣候條件的影響較大，所以波動比較明顯。柞樹樹高平均生長量和連年生長量呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢，平均生長量由最初的0.26 m逐漸降到0.16 m。由于胸徑逐年增大，所以單株材積的增長呈指數(shù)上升趨勢，故材積的平均生長量和連年生長量呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。

圖2 柞樹各生長量指標

3.4 次生柞林的生長曲線擬合

根據(jù)次生柞林的柞樹解析木數(shù)據(jù)，判定本研究的次生柞林的林齡為68年，接近次生柞林的主伐年齡（81年），屬于近熟林階段。結合收集的相關柞樹樣木信息，用理查德（Richards）生長曲線對其胸徑、樹高、材積生長量進行模擬，得到相關參數(shù)和擬合曲線列于表5，圖3。

表5 次生柞林的胸徑、樹高、材積理查德方程參數(shù)

由理查德生長曲線的模擬結果可以看出，各生長指標擬合的相關系數(shù)均在0.97以上，效果良好。表明當前柞樹的各生長指標逐漸增大，材積的生長呈指數(shù)趨勢增長。

4 結論

林口林業(yè)局紅石林場現(xiàn)有次生柞林中只有柞樹、黑樺、紫椴、楓樺、色木、山槐6個樹種，柞樹與黑樺占了八成以上，林分的Pielou均勻度指數(shù)低、Simpson單調度指數(shù)高、樹種的多樣性較差，且無針葉樹種；林分的平均公頃株數(shù)及平均公頃蓄積較低（61.06 m3/hm2），較全國平均公頃蓄積（89.79 m3/hm2）低32.00%。林分中柞樹生長較慢，平均直徑較小，大徑級林木較少。林地土層較薄，不適宜大強度撫育，否則會造成環(huán)境條件惡化。隨著群落的不斷發(fā)展，該群落的多樣性、豐富度會逐漸降低，從而演變成柞樹黑樺林，雖然林分相對穩(wěn)定，但生物多樣性較差，土壤瘠薄。針對這些問題，建議對該次生柞林進行適當?shù)娜斯嵊?，并輔以針葉樹種（紅松、云杉）林下更新，構建異齡復層針闊混交林，充分發(fā)揮森林的多種生態(tài)功能，形成多樣化的森林景觀。

圖3 次生柞樹胸徑、樹高、單株材積擬合曲線

［1］呂偉偉，孫勇，程明杰，等.蒙古櫟天然次生林改培大徑級材技術研究［J］.防護林科技，2016（2）：1-3.

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［3］黃國偉，黃秦軍，李文文.不同種源蒙古櫟在3種生長條件下的綜合評價［J］.西南林業(yè)大學學報，2012,32（1）：4-10.

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［5］高東啟，鄧華鋒，程志楚，等.蒙古櫟間伐林分和未間伐林分生長模型研究［J］.中南林業(yè)科技大學學報，2014，34（2）：50-54.

［6］尤文忠，趙剛，張慧東，等.撫育間伐對蒙古櫟次生林生長的影響［J］.生態(tài)學報，2015，35（1）：56-64.

［7］孫楠，劉奇.水曲柳、胡桃楸、黃波羅硬闊葉混交林樹種組成調整技術研究［J］.西北林學院學報，2015，30（1）：120-125.

［8］吳金卓，馮亮，蔡小溪，等.森林生物多樣性評價指標選擇分析［J］.森林工程，2015，31（1）：30-33.

第1作者簡介：鐘兆華（1981-），男，本科，工程師，研究方向：森林培育學和森林經理學。

The Resources of Secondary Quercus mongolica Forest of Linkou Forestry Bureau

ZHONGZhaohua
（Meng Jiagang Forest Farm in Jiamusi City of Heilongjiang Province,Jiamusi154000）

Tree species composition with species richness,tree species The result showed that the species diversity of existing secondary Quercus mongolica forest is poor,single scheduling is high and no conifer;the stand had slowly growth and little potential;so we suggest to appropriate artificial forest tending,updated with Pinus koraiensis and Picea asperata,and builded different ages stratified needle broad-leaved mixed forest and give play to the multiple ecological functions of the forest.

Secondary Quercus mongolica forest;Tree species composition;Biological diversity; Growth Curve

S792.186,S718.54+5

A

孫楠（1981-），女，博士，副研究員，研究方向：森林經理學、森林培育學。

2017-05-03

（責任編輯：王岳）

1001-9499（2017）04-0051-04

*“十二五”國家科技支撐項目（2015BAD07B03）；黑龍江省森工總局推廣項目（sgzjt2014008）資助