烏溪江源頭天然次生闊葉混交林空間結(jié)構(gòu)特征

廖北云，周紅敏，陳煥偉，彭 輝，連顯根，陳杏林，元妙華

(1.浙江省龍泉市住龍鎮(zhèn)林業(yè)工作站，浙江 龍泉 323700； 2.浙江省龍泉市林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 龍泉 323700； 3.浙江鳳陽山自然保護(hù)區(qū)管理處，浙江 龍泉 323700)

生態(tài)公益林是以保護(hù)和改善人類生存環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡、保存物種資源、科學(xué)試驗(yàn)、森林旅游、國土保安等為主要經(jīng)營目的的森林、林木和林地[1]。隨著社會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境要求的不斷提高，對(duì)生態(tài)公益林的生態(tài)效益要求也不斷提高，如何提高現(xiàn)有的生態(tài)公益林經(jīng)營管理水平，使林分能逐步回歸到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、物種豐富的天然原始狀態(tài)，是生態(tài)公益林經(jīng)營的重要方向。而林分空間結(jié)構(gòu)決定林木間的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)及其空間生態(tài)位，在很大程度上決定林分的穩(wěn)定性、發(fā)展的可能性和經(jīng)營空間的大小[2-4]，林木的分布格局、樹種隔離程度和林木的大小分化程度是構(gòu)成復(fù)雜林分結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，三者之間是不可分割的，它們的變化影響了林分結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響森林結(jié)構(gòu)和功能[5]。本文通過研究反映樹種空間隔離程度的混交度、林木個(gè)體之間大小分化程度的大小比和林木在水平面上分布情況的角尺度等空間結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)，旨在為龍泉市的生態(tài)公益林經(jīng)營管理提供一定的技術(shù)支持。

1 研究區(qū)概況

龍泉市位于浙江省西南部浙閩贛邊境，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)(118°43′—119°26′ E、27°42′—28°21′ N) ，四季分明，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，春早夏長，溫暖濕潤，年均降水量 1646.9 mm，年均氣溫17.7 ℃；森林植被屬于中亞熱帶常綠闊葉林，是烏溪江源頭之一。研究樣地位于龍泉市住龍鎮(zhèn)西井村165號(hào)小班，該林分是天然次生闊葉混交林，闊葉樹種豐富，林分中針葉樹種杉木和馬尾松在20世紀(jì)八九十年代初被人為采伐，之后一直進(jìn)行封育管理，2004年劃為國家級(jí)生態(tài)公益林。住龍鎮(zhèn)公益林有17533 hm2，該林分具有代表性。

2 研究方法

2.1 野外調(diào)查

通過對(duì)住龍鎮(zhèn)生態(tài)公益林的全面調(diào)查、了解，選定海拔 330 m，坡度30°，坡向東南的西井村165號(hào)小班為調(diào)查樣地，樣地面積為3200 m2(80 m×40 m)。采用相鄰格子法將樣地分32個(gè)10 m×10 m的小樣方。采用羅盤儀和皮尺對(duì)樣地內(nèi)DBH≥5 cm的喬木進(jìn)行每木檢尺，記錄其樹種、胸徑、樹號(hào)等。該林分郁閉度為 0.7，平均枝下高 1 m，平均樹高 9.5 m，平均胸徑10.5 cm。采用皮尺羅盤儀進(jìn)行樣地設(shè)置。

2.2 數(shù)據(jù)處理

通過空間結(jié)構(gòu)分析軟件Winkelmass計(jì)算林木結(jié)構(gòu)參數(shù)大小比數(shù)、角尺度和混交度。將緩沖區(qū)大小設(shè)置為5 m，以避免邊緣效應(yīng)對(duì)分析結(jié)果的影響，同時(shí)可以有更多的調(diào)查數(shù)據(jù)參與應(yīng)用。

2.2.1 混交度 樹種隔離程度指的是樹種在群落中的空間配置，它是林分空間結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是群落樹種混交狀況的表達(dá)方式，分離程度越大，表明同種個(gè)體聚生的可能性越小，林木對(duì)空間的利用程度也越大，同種之間的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)會(huì)減少，群落的穩(wěn)定性也會(huì)越大[6]。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分中樹種的隔離程度——混交度

圖1 烏溪江源頭天然次生闊葉混交林混交度分布頻率

由圖1可以看出，混交度的分布頻率隨著混交等級(jí)的增高而增大。從表1可以看出，全林分的平均混交度是0.7676，屬強(qiáng)度混交向極強(qiáng)混交過渡狀態(tài)，其中極強(qiáng)混交占48.4%，強(qiáng)度混交占24.4%，兩者合計(jì)占72.8%，處于零度混交和弱度混交的林木相對(duì)較少，兩者之和約10%，說明整體林分處于高度混交狀態(tài)。

由表1可以看出，楊桐、馬銀花、烏飯樹、薯豆、青岡平均混交度分別為0.8125、0.7500、0.7647、0.8750、0.7500，說明這些樹種在林分中處于高度混交狀態(tài)，且楊桐、烏飯樹、薯豆、青岡無林木處于零度混交狀態(tài)；潤楠處于極強(qiáng)度混交狀態(tài)的林木頻率為58.8%，強(qiáng)度混交的頻率為0，在零度混交、弱度混交和中庸?fàn)顟B(tài)的林木株數(shù)大體相等。檵木、杉木、東南石櫟和冬青在低度混交狀態(tài)的林木較少，主要分布在中高度混交狀態(tài)。

表1 各樹種混交度分布頻率及均值

3.2 林木個(gè)體的水平空間分布格局——角尺度(W)

圖2 天然次生闊葉混交林角尺度分布頻率

從圖2可知：角尺度的分布頻率右略大于左，角尺度分布頻率近似正態(tài)分布。林分的平均角尺度為0.5486，說明林分整體分布格局為聚集分布。林分中角尺度等于0.5所占的比例為 60.19%，說明林分中林木個(gè)體分布格局多為隨機(jī)分布，角尺度分布頻率為很均勻的林木為0株，均勻分布的林木所占比例為15.24%，聚集分布的林木所占比例14.47%，極強(qiáng)聚集分布的為10.09%。究其原因，林分中各樹種為天然更新，各樹種多為隨機(jī)分布，但因部分樹種更新時(shí)由根部團(tuán)狀萌發(fā)，或低分枝成聚集狀，因此林分整體分布格局表現(xiàn)為聚集分布。

由表2可以看出，烏飯樹占核心區(qū)株數(shù)的3.2%，角尺度在(0.475～0.517)內(nèi)，該樹種在林分內(nèi)為隨機(jī)分布，均勻分布和隨機(jī)分布占76.5%；東南石櫟占核心區(qū)株數(shù)的8.6%，角尺度在(0.475～0.517)內(nèi)，該樹種在林分內(nèi)為隨機(jī)分布，均勻分布和隨機(jī)分布占88.9%，說明天然次生闊葉林物種豐富，物種以隨機(jī)分布為主；其它8個(gè)樹種角尺度全部大于0.517，在林分內(nèi)成聚集分布，占核心區(qū)株數(shù)的68.7%。究其原因：杉木的平均角尺度0.5481，在林分中成聚集分布，W=0.5(即隨機(jī)分布)的株數(shù)占73.1%，均勻分布占7.7%，聚集和強(qiáng)聚集占19.2%，在天然次生闊葉混交林中，杉木為天然萌芽，所以隨機(jī)分布占比很大，但杉木又是團(tuán)狀萌芽，容易形成聚集；檵木平均角尺度為0.5548，在林分中成聚集分布，W=0.5的株數(shù)占56.1%，均勻分布占17.1%，聚集分布和極強(qiáng)聚集分布占36.8%，因該樹種為低分枝樹種；其余6個(gè)樹種W=0.5的株數(shù)占半數(shù)左右，說明天然次生闊葉林物種分布在隨機(jī)基礎(chǔ)上也有地域分布特性，從而形成聚集分布。

表2 株數(shù)前10位的各樹種角尺度分布頻率及均值

3.3 林木大小的差異程度——大小比數(shù)

林木的大小分化程度用大小比數(shù)來分析，大小比數(shù)的U值越低，說明比參照樹大的相鄰木愈少。從表3可知，整個(gè)調(diào)查林分的大小比數(shù)U=0.4933，處于中庸?fàn)顟B(tài)，且大小比數(shù)分布均勻。大小比數(shù)明確定義了被分析的參照樹在該結(jié)構(gòu)塊中所處的生態(tài)位，且其生態(tài)位的高低以中度級(jí)為嶺脊，生物意義十分明顯[7]。楊桐、馬銀花、潤楠等樹種的平均大小比數(shù)在0.5左右，均處于中庸?fàn)顟B(tài)。而且樹種在各等級(jí)的分布頻率也大致相等。

表3 調(diào)查林分各樹種大小比數(shù)分布頻率

4 結(jié)論與討論

烏溪江源頭天然次生闊葉林角尺度為0.5486，林分整體成聚集分布，其中烏飯和東南石櫟成隨機(jī)分布，楊桐、潤楠、杉木、冬青、青岡等成聚集分布，主要原因是林分部分樹種成團(tuán)狀萌發(fā)，低樹干分枝。林木的大小差異程度為中庸，分化不明顯，且同一樹種在各徑級(jí)分布相對(duì)較均勻。林木的混交度為0.7676，在強(qiáng)度混交與極強(qiáng)混交之間，各樹種的混交度基本一致，說明天然次生闊葉林樹種豐富，種群發(fā)展穩(wěn)定。

在優(yōu)化林分空間結(jié)構(gòu)的森林經(jīng)營措施當(dāng)中，可以根據(jù)林分平均角尺度和各樹種的角尺度、混交度和大小比數(shù)的取值和分布情況，分樹種來確定采伐木，使林分的分布格局趨于隨機(jī)分布[5，8-11]。對(duì)生態(tài)公益林中的天然次生闊葉林的經(jīng)營，可分成2種經(jīng)營方式：第一種，天然次生闊葉林在幼、中齡時(shí)，可對(duì)林分進(jìn)行封育和補(bǔ)植，在林中空地補(bǔ)植優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種和可形成復(fù)林的樹種 ，以充分利用林地和空間，從而促進(jìn)林分更快朝著天然林經(jīng)營方式發(fā)展；第二種，天然次生闊葉林在成、過熟齡時(shí)，可對(duì)林分進(jìn)行衛(wèi)生伐，對(duì)成團(tuán)狀萌發(fā)的樹種和低分枝樹種及不利于林分樹種進(jìn)行衛(wèi)生伐，去劣存優(yōu)，多保留優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種為目的樹種，同時(shí)兼顧到林分各樹種分布和空間利用，是林分朝著天然林經(jīng)營的方式發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)林分的可持續(xù)發(fā)展和發(fā)揮更大生態(tài)效益。