金溝嶺林場(chǎng)兩種天然起源的楊樺次生林空間結(jié)構(gòu)特征1)

和敬淵 王新杰 郭韋韋 劉麗 柴雷 王福增

(北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083) (汪清林業(yè)局金溝嶺林場(chǎng))

林分空間結(jié)構(gòu)是林木及其屬性在空間的分布。隨著森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)對(duì)精確信息需求的增加，空間結(jié)構(gòu)信息與特征日益重要，同時(shí)也是林分經(jīng)營(yíng)中結(jié)構(gòu)優(yōu)化與調(diào)整的基礎(chǔ)[1]。近年來(lái)，許多學(xué)者運(yùn)用角尺度、大小比數(shù)、混交度等空間結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)林分空間分布格局、林木個(gè)體大小分化程度和樹種隔離等開展了大量研究。于亦彤等[2]采用混交度、大小比數(shù)、聚集指數(shù)、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和空間密度指數(shù)分析了金溝嶺林場(chǎng)云冷杉次生林的結(jié)構(gòu)特征；毛沂新等[3]探究遼東原始闊葉紅松林內(nèi)優(yōu)勢(shì)喬木的空間結(jié)構(gòu)特征；李語(yǔ)晨等[4]分析了九華山林場(chǎng)不同樹種配置的杉闊混交防護(hù)林的空間結(jié)構(gòu)特征；董靈波等[5]運(yùn)用林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)和林分空間結(jié)構(gòu)距離，量化了林分空間結(jié)構(gòu)的狀態(tài)與變化。周夢(mèng)麗等[6]通過(guò)比較不同演替階段森林群落的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，評(píng)價(jià)了各個(gè)演替階段的穩(wěn)定性。李杰等[7]采用層次分析法和專家咨詢法構(gòu)建金溝嶺林場(chǎng)楊樺次生林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。杜志等[8]采用點(diǎn)格局O-ring統(tǒng)計(jì)分析了不同林層下主要樹種的空間分布格局和空間關(guān)聯(lián)性。

以金溝嶺林場(chǎng)不同起源的楊樺次生林為對(duì)象，采用重要值和5種空間結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其樹種結(jié)構(gòu)及空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述與分析，旨在調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，促進(jìn)森林演替，以期為該林場(chǎng)的森林經(jīng)營(yíng)管理提出科學(xué)有效的建議。

1 研究區(qū)概況

吉林省汪清林業(yè)局金溝嶺林場(chǎng)，始建于1964年，地理坐標(biāo)為43°17′～43°25′N，130°5′～130°20′E，地處汪清河長(zhǎng)白山西北坡圖們江上游，總面積16 286 hm2。該區(qū)域?qū)俚蜕角鹆甑孛?，坡?0°～25°，陽(yáng)坡較陡，陰坡平緩，海拔550～1 100 m。該地區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫3.9 ℃，年降水量500～600 mm，年均日照時(shí)間為2 358 h，年無(wú)霜期110～130 d，積雪日數(shù)80～100 d，≥10 ℃活動(dòng)積溫為2 473 ℃。風(fēng)向季節(jié)性變化明顯，風(fēng)速為2～5 m/s。林區(qū)地帶性土壤為暗棕壤，平緩臺(tái)地多分布白漿土，河漫灘地主要分布草甸土和泥炭沼澤土[9-11]。金溝嶺林場(chǎng)的植物分區(qū)屬泛北極植物區(qū)，中國(guó)-日本森林植物亞區(qū)的東北地區(qū)[12]。區(qū)域地帶性植被為針闊混交林。試驗(yàn)地因受干擾，形成了以山楊和白樺為主要樹種的楊樺次生林，其它喬木包括水曲柳(Fraxinusmandshurica)、魚鱗云杉(Piceajezoensisvar.microsperma)、楓樺(Betulacostata)、紫椴(Tiliaamurensis)、紅松(Pinuskoraiensis)和色木槭(Acermono)等，灌木包括山梅花(Philadelphusincanus)、土莊繡線菊(Spiraeapubescens)、花楷槭(A.ukurunduense)、青楷槭(A.tegmentosum)、忍冬(Lonicerajaponica)和毛榛(Corylusmandshurica)等，草本包括大葉章(Deyeuxialangsdorffii)、東北羊角芹(Aegopodiumalpestre)、蕁麻(Urticafissa)和酢漿草(Oxaliscorniculata)等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

2019年8月，經(jīng)資料查閱及全面踏查，在兩種天然起源的(造林失敗地天然更新(Ⅰ)和火災(zāi)跡地天然更新(Ⅱ))楊樺次生林森林群落中，分別布設(shè)3塊規(guī)格為30 m×30 m的方形標(biāo)準(zhǔn)地。記錄每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的中心地理坐標(biāo)、樣地方向、坡向、坡位、坡度、海拔和郁閉度，并進(jìn)行每木調(diào)查和空間定位。每木調(diào)查中，對(duì)胸徑≥5 cm的所有喬木進(jìn)行測(cè)量，記錄樹種、胸徑、樹高、冠幅等。空間定位中，將各標(biāo)準(zhǔn)地劃分為4個(gè)15 m×15 m的樣方，以各樣方西南角為坐標(biāo)原點(diǎn)，東西方向?yàn)閤軸，南北方向?yàn)閥軸，用測(cè)距儀測(cè)量各林木在小樣方內(nèi)的坐標(biāo)(x，y)，將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)地的相對(duì)坐標(biāo)。各標(biāo)準(zhǔn)地基本情況及林分特征見表1、表2。

表1 兩種天然起源林分樣地的基本概況

表2 兩種天然起源的林分基本特征

2.2 喬木樹種的重要值

喬木樹種的重要值是描述群落中喬木的物種結(jié)構(gòu)，綜合反映某一物種在該群落中的地位和作用[13]。喬木樹種的重要值得計(jì)算公式為：IV=(Dr+Fr+Pr)/3。式中，IV為喬木樹種重要值；Dr為喬木樹種的相對(duì)密度，Dr=(某種喬木個(gè)體數(shù)/全部喬木個(gè)體數(shù))×100%；Fr為喬木樹種的相對(duì)高度，F(xiàn)r=(某種喬木個(gè)體的高度和/全部喬木個(gè)體的高度和)×100%；Pr為喬木樹種的相對(duì)顯著度，Pr=(某種喬木個(gè)體的胸高斷面積和/全部喬木個(gè)體的胸高斷面積和)×100%。

2.3 空間結(jié)構(gòu)分析單元大小的確定

以空間結(jié)構(gòu)分析單元為對(duì)象進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)分析，不僅關(guān)注林木本身的特性，還充分考慮了林木與相鄰木之間的關(guān)系，有助于對(duì)林分群落空間結(jié)構(gòu)的全面認(rèn)識(shí)[14]?？臻g結(jié)構(gòu)單元的大小主要是由與參照樹相鄰的林木株數(shù)n來(lái)決定的[15]。

有研究表明，由參照樹與另外4株最近相鄰木共同構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)分析單元較適宜于描述林分的空間結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵诖藛卧校?株最近相鄰木與參照樹構(gòu)成5種結(jié)構(gòu)關(guān)系(零度、弱度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度)，過(guò)渡階段完整，生物學(xué)意義明顯，空間結(jié)構(gòu)信息比較齊全，且這種結(jié)構(gòu)單元的可釋性和可操作性都比較強(qiáng)[16-18]。因此，本研究取n=4作為最佳空間結(jié)構(gòu)分析單元。

2.4 邊緣效應(yīng)的消除

位于樣地邊緣的邊界木，其相鄰木可能不在樣地內(nèi)，這種情況會(huì)導(dǎo)致邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生，因此要進(jìn)行邊緣矯正以消除這種邊界木的系統(tǒng)影響[14]。常用的矯正處理方法主要有距離緩沖區(qū)法、8鄰域?qū)ΨQ式法、8鄰域平移式法和第4鄰體距離判定法等[19]。在消除邊界木的系統(tǒng)影響的同時(shí)，為了充分利用樣地內(nèi)的調(diào)查數(shù)據(jù)，本研究采用距離緩沖區(qū)法，設(shè)置5 m寬的帶狀緩沖區(qū)。

2.5 空間結(jié)構(gòu)分析參數(shù)的選擇

本研究選取角尺度、大小比數(shù)、混交度、林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)和林分空間結(jié)構(gòu)距離這5個(gè)指標(biāo)進(jìn)行林分空間結(jié)構(gòu)的分析與評(píng)價(jià)。

角尺度：角尺度是表達(dá)林木空間分布格局的參數(shù)，被定義為小于標(biāo)準(zhǔn)角α0的α角個(gè)數(shù)占所考察的n個(gè)夾角的比例，通過(guò)將參照木和其周圍2株相距最近的相鄰木構(gòu)成的交角(αi)與均勻分布時(shí)的期望夾角(α0)(n=4時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)角α0=72°)進(jìn)行比較，分析林木的分布狀況[20]。計(jì)算公式如下[21]：

當(dāng)Wi取值為0、0.25、0.50、0.75、1.00時(shí)，分別表示絕對(duì)均勻、均勻、隨機(jī)、不均勻、團(tuán)狀分布。

大小比數(shù)：大小比數(shù)是n株最近相鄰木與參照樹i的大小關(guān)系的量化指標(biāo)，能夠反映林分中林木大小分化程度以及林木間的優(yōu)勢(shì)程度，被定義為大于參照樹的相鄰木占所考察的全部相鄰木的比例[22]。計(jì)算公式如下[21]：

當(dāng)Ui取值為0、0.25、0.50、0.75、1.00時(shí)，分別表示該參照樹的優(yōu)勢(shì)、亞優(yōu)勢(shì)、中庸、劣勢(shì)、極劣勢(shì)地位。Ui的值越大，說(shuō)明相鄰木中胸徑比參照樹大的林木株數(shù)越多，該參照樹就越處于生長(zhǎng)不利的狀況。U的取值范圍0～1，U越小，說(shuō)明該林分越有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)。

混交度：混交度是描述林木空間隔離程度，定義是為參照樹i的n株相鄰木中，與參照樹樹種不同的個(gè)體所占的比例[23]。計(jì)算公式如下[21]：

當(dāng)Mi取值為0、0.25、0.50、0.75、1.00時(shí)，分別表示該參照樹處于零度、弱度、中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)度混交狀況。M的取值0～1，M的值越大，說(shuō)明該林分的混交程度越高。

空間結(jié)構(gòu)指數(shù)：空間結(jié)構(gòu)指數(shù)是林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的投入與林分整體空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)出之間的數(shù)學(xué)函數(shù)。被用于定量化研究、分析和綜合評(píng)價(jià)天然林林分空間結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和變化動(dòng)態(tài)。在計(jì)算林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)時(shí)，需要計(jì)算林分內(nèi)所有結(jié)構(gòu)單元的參數(shù)平均值，將其作為林分空間結(jié)構(gòu)綜合定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)。計(jì)算公式如下[5]：

林分平均混交度(M)來(lái)表征林分中樹種的空間配置情況(0≤M≤1)；林分平均大小比數(shù)(U)表示林分內(nèi)樹木的生長(zhǎng)狀況(0≤U≤1)；林分平均角尺度(W)反映林木的水平分布格局(0≤W≤1)；IF越大，林分結(jié)構(gòu)越優(yōu)。

林分平均混交度(M)來(lái)表征林分中樹種的空間配置情況(0≤M≤1)；林分平均大小比數(shù)(U)表示林分內(nèi)樹木的生長(zhǎng)狀況(0≤U≤1)；林分平均角尺度(W)反映林木的水平分布格局(0≤W≤1)；DF越大，表明林分結(jié)構(gòu)越接近理想結(jié)構(gòu)。

2.6 數(shù)據(jù)處理

采用WPS 2019計(jì)算兩種天然起源各樹種的重要值。利用RStudio 1.1.456計(jì)算各起源和各株林木的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)[24]，并通過(guò)WPS 2019統(tǒng)計(jì)其頻率分布。

3 結(jié)果與分析

3.1 兩種天然起源的林分喬木層物種結(jié)構(gòu)

由表3可知，天然起源Ⅰ的優(yōu)勢(shì)樹種為水曲柳、山楊和白樺，重要值依次為21.79、21.70和19.14，天然起源Ⅱ的優(yōu)勢(shì)樹種為白樺、山楊、紫椴，對(duì)應(yīng)的重要值分別為30.90、25.92和25.20，此外，色木槭也有一定優(yōu)勢(shì)，重要值為13.20。

表3 兩種天然起源林分的喬木層重要值

3.2 兩種天然起源林分空間結(jié)構(gòu)

3.2.1 林木空間分布格局

由于在用角尺度描述林木的空間分布格局時(shí)，主要關(guān)注的是各樹木間的位置關(guān)系[25]，本文只考慮整個(gè)樣地的角尺度取值，而不進(jìn)行樹種尺度上的角尺度計(jì)算。

由表4可知，兩種天然起源的林木的空間分布格局較為相似。主要表現(xiàn)為：兩者均在Wi=0.50時(shí)頻率最高，分別為0.555 6和0.573 9，在Wi=0時(shí)頻率最低，等于或近似為0，說(shuō)明兩種不同起源的林木的分布格局均以隨機(jī)分布為主，不存在或極少存在絕對(duì)均勻分布的情況；兩種天然起源的林木分別在Wi=0.25和Wi=1.00時(shí)的頻率相近，分別為0.153 4、0.147 7和0.111 1和0.119 3，在Wi=0.75時(shí)的頻率分別為0.179 9和0.153 4，說(shuō)明兩種天然起源的林木在各樣地內(nèi)均存在較少的均勻分布和團(tuán)狀分布。

表4 兩種天然起源林分的角尺度頻率分布

惠剛盈等[21]認(rèn)為，當(dāng)W<0.457時(shí)，為均勻分布；當(dāng)0.457≤W≤0.517時(shí)，為隨機(jī)分布；當(dāng)W>0.517時(shí)，為聚集分布。由表5可知，起源Ⅰ和起源Ⅱ的林木空間分布格局均為聚集分布。

表5 兩種天然起源林分的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)平均值

3.2.2 林木大小分化程度

由表5、表6可知，兩種天然起源林木的大小比數(shù)頻率分布比較均勻，樹木間胸徑大小差異明顯。起源Ⅰ中，處于優(yōu)勢(shì)(優(yōu)勢(shì)和亞優(yōu)勢(shì))和受壓(劣勢(shì)和極劣勢(shì))生長(zhǎng)狀態(tài)的林木比例相近，比例分別為0.391 5和0.391 6；起源Ⅱ中，處于優(yōu)勢(shì)(優(yōu)勢(shì)和亞優(yōu)勢(shì))和受壓(劣勢(shì)和極劣勢(shì))生長(zhǎng)狀態(tài)的林木比例相同，為0.403 4。兩起源中，處于中庸生長(zhǎng)狀態(tài)的林木占比例分別為0.216 9和0.193 2。起源Ⅰ和起源Ⅱ的平均大小比數(shù)均接近0.50，兩種天然起源的林木的生長(zhǎng)均處于中庸?fàn)顟B(tài)。

表6 兩種天然起源林分的大小比數(shù)頻率分布

由表7可知，起源Ⅰ中，山楊林木胸徑分化明顯，優(yōu)勢(shì)木多，受壓木少，平均大小比數(shù)為0.1319，總體生長(zhǎng)發(fā)育良好；處于優(yōu)勢(shì)及亞優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例為0.81，處于中庸生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例為0.15，處于劣勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例為0.04。裂葉榆林木胸徑分化也較為明顯，優(yōu)勢(shì)木少而受壓木多，其平均大小比數(shù)為0.785 7，總體生長(zhǎng)發(fā)育差；處于優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例為0.14，處于中庸生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例為0.07，處于受壓生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例為0.78。此外，白樺、楓樺、紫椴和水曲柳的平均大小比數(shù)分別為0.393 7、0.554 2、0.588 9和0.486 1，整體上均處于中庸生長(zhǎng)狀態(tài)。其余樹種，如魚鱗云杉、紅松、臭冷杉、色木槭、山桃、山槐、旱柳和東北榿木等，大小比數(shù)頻率分布波動(dòng)較大，存在優(yōu)勢(shì)樹種，也存在劣勢(shì)樹種，株數(shù)較少，且分布在各樣地內(nèi)，對(duì)林分總體結(jié)構(gòu)影響不大。

表7 不同樹種平均大小比數(shù)及其頻率分布

起源Ⅱ中，處于優(yōu)勢(shì)及亞優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài)的山楊和白樺個(gè)體比例分別為0.75和0.66，中庸生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例分別為0.05和0.20，受壓生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例分別為0.20和0.14?？傮w來(lái)看，林木胸徑分化明顯，優(yōu)勢(shì)木多，受壓木少，平均大小比數(shù)分別為0.247 2和0.270 2，總體生長(zhǎng)發(fā)育良好。紫椴的平均大小比數(shù)分別為0.629 4，整體上介于中庸生長(zhǎng)狀態(tài)和劣勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài)之間，大小比數(shù)頻率分布較為均勻，生長(zhǎng)情況較為平均。色木槭平均大小比數(shù)為0.692 7，總體處于受壓生長(zhǎng)狀態(tài)，其中，處于優(yōu)勢(shì)及亞優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例為0.16，中庸生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例為0.19，受壓生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例為0.65。其余樹種，整體上分化明顯，平均大小比數(shù)處于0～0.750 0，由于它們株數(shù)較少，且分布在各樣地內(nèi)，對(duì)林分總體結(jié)構(gòu)影響不大。

3.2.3 林木混交度

不同起源的林木混交度頻率Mi分布見表8，平均混交度M見表5。由表8可知，起源Ⅰ林分的樹種混交度以強(qiáng)度混交和極強(qiáng)度混交為主，二者頻率和為0.597 8，其次是中度混交，頻率為0.164 0；起源Ⅱ林分的樹種混交度以中度混交和強(qiáng)度混交為主，二者頻率和為0.602 2，其次是極強(qiáng)度混交，頻率為0.198 9。此外，起源Ⅰ和起源Ⅱ林分的零度混交和弱度混交的林木個(gè)體比例相近。由表還可以看出，起源Ⅰ和起源Ⅱ的平均混交度分別為0.653 0和0.621 3，兩種林分的樹種混交度均介于中度混交和強(qiáng)度混交之間。

表8 兩種天然起源林分的混交度頻率分布

不同起源林分各樹種的混交度頻率Mi分布及其平均值見表9。起源Ⅰ中，山楊和白樺的平均混交度分別為0.851 9和0.738 9，整體處于強(qiáng)度混交狀態(tài)，零度混交比例等于或近似為0，說(shuō)明作為優(yōu)勢(shì)樹種的山楊和白樺出現(xiàn)單種聚集的現(xiàn)象較少。水曲柳和紫椴混交度頻率分布均勻，處于各混交狀態(tài)的林木比例相近。而其余樹種，楓樺、魚鱗云杉、紅松、臭冷杉、裂葉榆、山桃、色木槭、旱柳和東北榿木等，零度混交和弱度混交林木所占的比例絕大多數(shù)為0，說(shuō)明其株數(shù)較少且大多散生在林分內(nèi)。

表9 不同樹種平均混交度及其頻率分布

起源Ⅱ中，山楊、白樺和色木槭大多處于強(qiáng)度和極強(qiáng)度混交狀態(tài)，頻率分別為0.70、0.67和0.73，平均混交度依次為0.730 6、0.678 0和0.734 4。紫椴混交度頻率分布均勻，處于各混交狀態(tài)的林木比例相近。而其余樹種，如楓樺、水曲柳、裂葉榆、山桃、旱柳和興安落葉松等不存在零度混交、弱度混交和中度混交狀態(tài)，這是因?yàn)樗鼈冎陻?shù)很少，且多散生于山楊、白樺和紫椴周圍。

3.2.4 林分空間結(jié)構(gòu)綜合特征

由表5可知，起源Ⅰ、起源Ⅱ的林分的空間結(jié)構(gòu)指數(shù)分別為為0.664 8、0.649 1，起源Ⅰ的林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)于起源Ⅱ。主要是因?yàn)閮煞N林分分布格局均為聚集分布，而起源Ⅰ的大小比數(shù)(U=0.489 6)低于起源Ⅱ的大小比數(shù)(U=0.501 6)，起源Ⅰ的混交度(M=0.653 0)高于起源Ⅱ的混交度(M=0.621 3)，從而較趨向于理想空間結(jié)構(gòu)；起源Ⅰ空間結(jié)構(gòu)距離為0.603 0，較起源Ⅱ空間結(jié)構(gòu)距離(0.631 2)小，空間隔離程度較高，具有有靠近林分理想空間結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)。對(duì)各林分所有樣地的空間結(jié)構(gòu)指數(shù)和空間結(jié)構(gòu)距離進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)二者間線性關(guān)系顯著，DF=-1.203×IF+1.408，R2=0.948，(P<0.01)。說(shuō)明這兩種指標(biāo)在描述林分空間結(jié)構(gòu)綜合特征上具有較強(qiáng)的一致性。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)兩種天然起源的楊樺次生林重要值進(jìn)行分析，起源Ⅰ含有喬木樹種15種，優(yōu)勢(shì)樹種為水曲柳、山楊和白樺，而起源Ⅱ含有喬木樹種11種，優(yōu)勢(shì)樹種為白樺、山楊、紫椴。兩種林分在樹種組成上有3點(diǎn)明顯的差異：一是起源Ⅰ的喬木樹種數(shù)量較起源Ⅱ的喬木樹種數(shù)量多；二是起源Ⅰ包含3種針葉樹種(紅松、臭冷杉和魚鱗云杉)，而起源Ⅱ僅包含1種針葉樹種(興安落葉松)；三是起源Ⅰ比起源Ⅱ包含更多的水曲柳，起源Ⅱ較起源Ⅰ包含更多的紫椴。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有如下幾點(diǎn)：一是起源Ⅰ的楊樺次生林是造林失敗地上更新起來(lái)的，它保留了原有林的部分樹種，而起源Ⅱ是火燒跡地上更新起來(lái)的，原有林及土壤中的原有種子幾近消失或死亡，故起源Ⅰ的喬木樹種數(shù)量較起源Ⅱ的多，且含有更多的針葉樹種；二是起源Ⅰ比起源Ⅱ的林分條件好，因而有更快的演替進(jìn)程，在山楊和白樺等強(qiáng)陽(yáng)性樹種迅速進(jìn)入林分并快速生長(zhǎng)后，中性樹種及耐陰樹種等頂級(jí)樹種侵入時(shí)間更早，故起源Ⅰ比起源Ⅱ包含更多的水曲柳，起源Ⅱ較起源Ⅰ包含更多的紫椴。

自然狀態(tài)下，林分的結(jié)構(gòu)和林木空間分布常常是林木生物學(xué)特性、同種或不同種林木間的關(guān)系以及環(huán)境因素長(zhǎng)期相互作用、相互適應(yīng)的結(jié)果[26]。金溝嶺林場(chǎng)所在的長(zhǎng)白山系雪嶺支脈，其頂級(jí)群落為以云臭冷杉和紅松為主的針闊混交林，對(duì)楊樺次生林進(jìn)行林分結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整以促進(jìn)正向演替是十分必要的。

通過(guò)對(duì)兩種天然起源的楊樺次生林林分空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，起源Ⅰ中的優(yōu)勢(shì)樹種水曲柳和起源Ⅱ中的優(yōu)勢(shì)樹種紫椴處于各混交狀態(tài)的林木個(gè)體比例相近，而起源Ⅰ和起源Ⅱ的共有優(yōu)勢(shì)樹種山楊和白樺以強(qiáng)度和極強(qiáng)度混交為主，林分整體介于中度混交和強(qiáng)度混交之間，林木個(gè)體的空間配置較復(fù)雜，樹種空間隔離程度較高。其余樹種散生在山楊和白樺中，樹種混交程度雖然很高，但株數(shù)少，對(duì)林分整體混交度的影響很小。楊樺次生林在演替初期，先鋒樹種山楊、白樺的相對(duì)密度、相對(duì)顯著度、相對(duì)高度均占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，它們占據(jù)林分上層空間，易獲得充足的光照和水分，限制了其余闊葉喜光樹種的更新和發(fā)育。同時(shí)，林木種間對(duì)有限營(yíng)養(yǎng)空間的激烈競(jìng)爭(zhēng)，導(dǎo)致部分林木大小分化嚴(yán)重；而林木種內(nèi)對(duì)營(yíng)養(yǎng)空間需求的一致性，導(dǎo)致林木自疏現(xiàn)象的發(fā)生，其它樹種逐漸占據(jù)淘汰林木個(gè)體的生存空間，最終導(dǎo)致兩種天然起源林分整體混交度較高。山楊在兩種天然起源的林分中處于優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體所占比例最大；白樺在起源Ⅰ中處于各生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體比例相近，但在起源Ⅱ中處于優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài)的個(gè)體所占比例最大；而水曲柳和紫椴生長(zhǎng)情況較為平均，大小比數(shù)頻率分布均勻；林分整體處于中庸生長(zhǎng)狀態(tài)，部分樹種分化嚴(yán)重；兩種天然起源的林分呈聚集分布。與金輝[27]對(duì)冀北山地楊樺次生林空間結(jié)構(gòu)研究的結(jié)果相類似，但在林分混交度的結(jié)果上有所差異。從周君璞等[28]對(duì)楊樺次生林各演替階段的空間結(jié)構(gòu)特征的結(jié)果看，起源Ⅰ和起源Ⅱ林分均處于演替中期階段。

人工干預(yù)次生林演替過(guò)程的主要手段包括擇伐、間伐和補(bǔ)植改造[9]。張崗崗等[29]通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的組合，將林木劃分為首選采伐木、次選采伐木、備選采伐木，少量多次的精準(zhǔn)篩選采伐木，以控制采伐強(qiáng)度，有針對(duì)性地縮小現(xiàn)實(shí)林分結(jié)構(gòu)與理想結(jié)構(gòu)的差距；巫志龍等[30]制定以角尺度為主要調(diào)整目標(biāo)，綜合考慮混交度、大小比數(shù)及樹種組成等因子的林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，促進(jìn)了杉闊人工林向近自然混交林群落進(jìn)展演替；王智勇等[31]從調(diào)整樹種比例開始，通過(guò)補(bǔ)植改造結(jié)合撫育間伐的方法，優(yōu)化大興安嶺落葉松天然次生林的林分結(jié)構(gòu)。

因此，楊樺次生林的經(jīng)營(yíng)措施應(yīng)以“伐楊樺留硬闊、栽針保闊”為原則，優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，促進(jìn)硬闊葉樹的生長(zhǎng)和更新，同時(shí)積極栽植云冷杉等針葉樹，促進(jìn)向針闊混交林的頂級(jí)群落演替。擇伐方面，盡量保留Wi=0.5的林木個(gè)體，使林木空間分布格局從聚集分布逐步轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)分布和均勻分布，并以此為基礎(chǔ)，將Ui=1.00和Ui=0.75的林木個(gè)體作為次選采伐木，伐除病腐木等劣勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài)的林木，再將Mi=0和Mi=0.25的林木個(gè)體作為備選采伐木，維持林分的混交情況。補(bǔ)植方面，在各期間伐和擇伐所產(chǎn)生的林間空地上補(bǔ)植目的針葉樹種(如紅松、云杉、臭冷杉等)，提高楊樺次生林的物種多樣性。