泗水縣黃山林場刺槐林空間結構分析

韓文芹，毛士海，楊志軍，張 芬，王一辰，譚緒泉*

（1.泗水縣自然資源和規(guī)劃局,山東泗水273200;2.泗水縣高峪鎮(zhèn)政府,山東泗水273200;3.山東省林業(yè)監(jiān)測規(guī)劃院,山東濟南250014）

刺槐，因其耐瘠薄、耐旱，適應性強，成為山東省低山丘陵地區(qū)水土保持林的主要造林樹種之一，曾經廣泛栽植于山東省的各大國有林場和集體林場，經過半個多世紀的經營，山東省現有刺槐林16.15萬hm2，林齡最大的達到79年。

林分空間結構是指林木在林地上的分布格局及其屬性在空間上的排列方式[1]，反映了森林群落內物種的空間關系。林分空間結構決定了樹木之間的競爭優(yōu)勢及其空間生態(tài)位，在很大程度上決定了林分的穩(wěn)定性、發(fā)展方向和經營措施[2-4]。

空間結構決定了林分中光照、溫度的分布以及氣體運動，對林木的生長和穩(wěn)定性以及經營的可能性等都產生十分重要的影響。大小比數、角尺度和混交度這3個參數，分別從個體分化程度、空間分布格局和樹種隔離程度3個方面進行了描述，一定程度上反映了林分的現實生長狀態(tài)和未來發(fā)展方向[5-6]。

1 研究地概況

泗水縣位于山東省中南部，泰沂山區(qū)南麓，這里地勢南北高，中部低，由東向西傾斜，南北低山丘陵有738.5km2，占總面積67%，中部是河谷平地，有353.2km2，屬暖溫帶季風氣候區(qū)，年均溫13.4℃，無霜期180d～220d，常年降水量平均755mm。泗水縣最高處鳳仙山海拔608m。

泗水縣黃山林場位于泗水縣南端，與鄒城市接壤，屬國有林場，經營面積301.66ha，森林覆蓋率為95.88%，林種全部為生態(tài)林，樹種主要以刺槐、側柏等為主，刺槐林面積占到49.7%，刺槐林平均林齡為49年。

所選樣地位于黃山林場的狼洞溝西側，屬于低山地區(qū)，坡向東南，坡度26°，人工植苗造林，林齡50年，單層闊葉純林，無災害發(fā)生。樣地大小設置為667m2，方形樣地，對樣地內的每株立木進行檢尺，獲取樹種、胸徑、樹高和其在樣地內的相對坐標等主要信息，從而進行林分空間結構分析。

2 研究方法

2.1 林分空間結構參數指標

由于是刺槐純林，此次分析僅選取了大小比數和角尺度兩個空間結構參數，通過林分空間聚集狀態(tài)和優(yōu)勢木及被壓木的比例來說明該林分目前的結構狀態(tài)，進而對森林經營提供指導參考。

2.1.1 大小比數

大小比數，被定義為大于參照木的相鄰木數占所考察的全部最近相鄰木的比例，其公式為：

式中：Ui— 大小比數，n— 最近相鄰木數量，i— 參照木，j— 相鄰木，

大小比數量化了參照樹與其最近相鄰木的關系，其取值范圍為[0,1]，Ui值越小，說明比中心木大的相鄰木越少，中心木處于競爭優(yōu)勢。

2.1.2 角尺度

角尺度，被定義為最近相鄰木間夾角小于標準角的個數占所考察的最近相鄰木的比例。其公式為：

其中：Wi—角尺度，n—最近相鄰木數量，i—參照木，j—相鄰木，標準角

角尺度取值范圍為[0,1]，Wi=0表示4株相鄰木之間構成的夾角均不小于標準角，中心木分布均勻；Wi=1表示4株相鄰木之間構成的夾角均小于標準角，中心木分布極度不均勻。

2.2 邊界木處理方法

參考文獻[7]中的邊界木確定方法，采用第4鄰體距離判定法確定樣地內的邊界木，邊界木僅作為其它立木的相鄰木參與單木結構參數的計算，不作為參與林分空間結構平均參數計算的中心木。

3 結果與分析

所選樣地內共有刺槐立木67株，無枯立木，林分郁閉度0.7，林齡50年，林分平均胸徑16.2cm，徑階范圍8cm～26cm，平均樹高9.6m，如圖1中所示。經過計算確定邊界木有15株，其余52株立木可以作為中心木參與林分空間結構平均參數的計算。

圖1 樣地立木徑階分布圖Figure1 Distribution of Tree Diameter Grade

從圖2中可以看出，處于競爭絕對優(yōu)勢 Ui=0和競爭絕對劣勢Ui=1的立木共有22株，占42.3%，處于競爭中等水平 Ui=0.5的立木共有8株，占15.4%，說明樣地內立木開始出現兩極分化現象，但目前分化狀況尚不顯著。

圖2 樣地立木大小比數分布圖Figure2 Distribution of Neighbourhood Comparison

從圖3中可以看出，參與計算平均林分結構參數的52株立木中，角尺度Wi=0.5的立木占到75%，即林分中有75%的單株立木空間分布格局為隨機分布狀態(tài)，而角尺度Wi=0.75的立木則占到25%，其單株立木空間分布格局為不均勻分布狀態(tài)。

圖3 樣地立木角尺度分布圖Figure3 Distribution of Uniform Angle Index

計算52株立木的結構參數平均數得到，林分的平均大小比數為0.5096，平均角尺度為0.5625，結合林分內單株立木的空間結構參數分布狀態(tài)，可以初步判斷所選刺槐樣地林分內立木開始出現兩極分化，即在相鄰的立木中，競爭優(yōu)勢木和競爭劣勢木相鄰較近，而在空間分布格局上，林分整體分布則偏向于聚集分布，但聚集程度不顯著，林分內出現較大面積林窗的概率仍較小。從圖4中也可以看出，在樣地中心點的東南方向和正北方向，存在兩個小面積的林窗。

圖4 樣地立木空間分布模擬圖Figure4 Distribution of Spatial Simulation in the Plot

4 結論與討論

通過此次分析，建議重點關注林分內聚集分布結構中的老齡被壓木，如果后期生長趨于緩慢或停止，可以考慮通過定點撫育采伐的方式，制造適度面積的林窗，結合人工促進更新措施，優(yōu)化林分結構，提高林分健康質量。

所研究樣地的空間結構分布狀態(tài)，僅為某個時間點的分布狀態(tài)，若要對林分未來發(fā)展狀態(tài)進行更深入的研究，還需要通過不同時間跨度（比如五年、十年或更長時期）的空間結構分布狀態(tài)進行對比分析，研究林木競爭態(tài)勢變化和空間分布格局態(tài)勢變化，結合立木生長模型以及森林經營模擬軟件，有針對性的改造林分結構，在保證生態(tài)林長期存續(xù)的前提下，最大限度發(fā)揮生態(tài)林的防護作用。