大石頭林業(yè)有限公司天然紫椴種群空間結(jié)構(gòu)特征

呂學燕，楊 奇，高銘蔚，鞏佳琦，董 慧，張 驍

(吉林省林業(yè)勘察設(shè)計研究院，吉林 長春 130022)

種群是棲息在同一地域中同種個體組成的復合體，是物種在自然界中存在的基本單位，種群的空間結(jié)構(gòu)特征是其核心的研究內(nèi)容[1-3]。研究種群空間結(jié)構(gòu)特征對闡明種群的生態(tài)特征、群落的穩(wěn)定性以及森林生態(tài)系統(tǒng)的維持具有重要意義[4]。目前眾多學者對群落主要建群樹種的種群空間結(jié)構(gòu)特征進行了分析。李玲麗等對湖南八大公山黃杉種群結(jié)構(gòu)和群落特征進行了研究，結(jié)果表明種群年齡結(jié)構(gòu)可分為穩(wěn)定型向衰退型過渡和衰退型2個類型，幼苗和幼樹極度缺失，中齡和老齡個體居多[5]。王泳騰等對燕山山脈黃檗種群結(jié)構(gòu)與動態(tài)特征進行了分析，結(jié)果表明黃檗種群結(jié)構(gòu)總體上呈倒“J”型，外部干擾時種群結(jié)構(gòu)數(shù)量變化動態(tài)指數(shù)為1.017 %，表明該種群趨于穩(wěn)定[6]。任毅華等研究了色季拉山東坡急尖長苞冷杉種群結(jié)構(gòu)與動態(tài)，結(jié)果表明色季拉山急尖長苞冷杉種群林齡結(jié)構(gòu)完整，呈典型的“金字塔”型，該種群為增長型種群[7]。本文對長白山森工集團大石頭林業(yè)有限公司天然紫椴種群林分空間結(jié)構(gòu)進行了分析，對掌握該地區(qū)紫椴種群生長狀況和林分空間結(jié)構(gòu)多元分布具有重要作用，為紫椴種群天然林的保護、恢復造林及可持續(xù)利用提供參考。

1 研究地概況

大石頭林業(yè)有限公司位于吉林省東部，延邊朝鮮族自治州西部，跨越安圖縣、敦化市，隸屬長白山森工集團。屬大陸性季風氣候，年平均氣溫2.2 ℃，年平均降水量629.1 mm，無霜期112 d。該區(qū)域?qū)賴抑攸c林區(qū)，森林植被豐富，主要喬木樹種有紅松(Pinuskoraiensis)、紅皮云杉(Piceakoraiensis)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、紫椴(Tiliaamurensis)、白樺(Betulaplatyphylla)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、黃檗(Phellodendronamurense)等；主要灌木有忍冬(Lonicerajaponica)、胡枝子(Lespedezabicolor)、衛(wèi)矛(Euonymusalatus)、珍珠梅(Sorbariasorbifolia)等；主要草本有羊須草(Carexcallitrichosvar.callitrichos)、蚊子草(FilipendulaPalmata)、木賊(Equisetumhyemale)等。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2014年大石頭林業(yè)有限公司森林資源調(diào)查復位樣地數(shù)據(jù)庫，篩選出天然紫椴集中分布的25個樣地數(shù)據(jù)。其中，闊葉混交林樣地17個，純林樣地2個，針闊混交林樣地6個。篩選的數(shù)據(jù)庫包括樣地號、樹種、胸徑、樹高、公頃蓄積和公頃株數(shù)等字段。

2.2 林分結(jié)構(gòu)劃分

徑級結(jié)構(gòu)：5.0～6.9 cm為6 cm徑級、7.0～8.9 cm為8 cm徑級、9～10.9 cm為10 cm徑級，以此類推，大于32.9 cm均為34cm徑級。

高度級：分為5 m以下高度級，5.0～6.9 m為6 m高度級、7.0～8.9 m為8 m高度級、9～10.9 m為10 m高度級，以此類推，大于20.9 m均為22 m及以上高度級。

2.3 統(tǒng)計方法

利用Excel軟件和SAS 8.0軟件對數(shù)據(jù)進行整理和分析，t值檢驗水平為0.05。

3 結(jié)果與分析

3.1 種群林分因子

對純林、闊葉混交林和針闊混交林3種類型的紫椴種群林分因子進行調(diào)查，結(jié)果見表1。林分蓄積量均較大；平均胸徑分別為22.4 cm、20.1 cm和17.2 cm；平均樹高分別為16.5 m、15.8 m和16.1 m；公頃株數(shù)平均值分別為930株、1 290株和1 080株。

表1 紫椴種群樣地林分因子

3.2 種群徑級結(jié)構(gòu)

對3種林分類型紫椴種群各徑級個體數(shù)量進行整理，結(jié)果見圖1。闊葉混交林中個體數(shù)量總體上均隨著徑級增加而逐漸減少，呈倒“J”型分布，屬于典型的增長型群落。純林和針闊混交林中個體數(shù)量總體上均隨著徑級增加表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢，呈“單峰”型分布，峰值分別出現(xiàn)在14 cm徑級和12 cm徑級，屬于穩(wěn)定型群落。

圖1 紫椴種群徑級個體數(shù)量

進一步將6～14 cm徑級整合為幼樹、16～24 cm徑級整合為中齡樹、26 cm徑級以上整合為成齡樹(見表2)?？梢钥闯?，3種林分類型中幼樹數(shù)量所占百分比均大于中齡樹和成齡樹；闊葉混交林的幼樹數(shù)量所占百分比最大，為75.6 %，且與其他2種林分類型幼樹數(shù)量所占百分比均達到顯著差異；純林中齡樹數(shù)量所占百分比最大，為27.9 %，與其他2種林分類型中齡樹數(shù)量所占百分比均達到顯著差異；針闊混交林成齡樹數(shù)量所占百分比最大，為15.6 %，與其他2種林分類型成齡樹數(shù)量所占百分比均達到顯著差異。主要是由于闊葉混交林中幼樹更新較好、數(shù)量較多，而針闊混交林中高大的針葉樹冠對冠下紫椴幼樹和中齡樹生長影響較大。

表2 紫椴種群徑級個體數(shù)量整合情況

3.3 種群高度級結(jié)構(gòu)

對3種林分類型紫椴種群各高度級個體數(shù)量進行整理，結(jié)果見圖2。闊葉混交林和針闊混交林中個體多出現(xiàn)在6 m、8 m、10 m和22 m及以上高度級，種群中林冠下層和上層個體數(shù)量較多，中層個體數(shù)量較少，是典型單層林分特征。純林中個體數(shù)量多出現(xiàn)在10 m、12 m和14 m高度級上，種群中林冠中層個體數(shù)量較多，種群垂直結(jié)構(gòu)較復雜。

圖2 紫椴種群高度級個體數(shù)量

進一步將8 m以下高度級整合為下層、10～16 m高度級整合為中層、18 m高度級以上整合為上層(見表3)?？梢钥闯?，闊葉混交林中下層紫椴數(shù)量所占百分比最大，為57.2 %，且與其他2種林分類型下層林木數(shù)量所占百分比均達到顯著差異；純林中層林木數(shù)量所占百分比最大，為51.1 %，與其他2種林分類型下層林木數(shù)量所占百分比均達到顯著差異；針闊混交林上層林木數(shù)量所占百分比最大，為31.2 %，與闊葉混交林上層林木數(shù)量所占百分比差異顯著。

表3 紫椴種群高度級個體數(shù)量整合情況

4 結(jié)論與討論

林木種群結(jié)構(gòu)是植物種群的重要屬性，不僅反映了種群個體在空間上的分布方式，也在一定程度上反映了種群的發(fā)展趨勢[8，9]。大石頭林業(yè)有限公司3種林分類型紫椴種群林分密度和林分蓄積量均較大。在水平結(jié)構(gòu)上闊葉混交林中種群個體數(shù)量呈倒“J”型分布，屬于典型的增長型群落，且幼樹數(shù)量所占百分比最大，為75.6 %，且與其他2種林分類型幼樹數(shù)量所占百分比均達到顯著差異。純林和針闊混交林中紫椴種群個體數(shù)量均呈“單峰”型分布，峰值分別出現(xiàn)在14 cm徑級和12 cm徑級，屬于穩(wěn)定型群落。

在垂直結(jié)構(gòu)上紫椴個體數(shù)量在下層、中層和上層所占百分比最大的分別為闊葉混交林、純林和針闊混交林。其中闊葉混交林和針闊混交林種群中林冠下層和上層個體數(shù)量較多，中層個體數(shù)量較少，是典型單層林分特征；純林中種群林冠中層紫椴個體數(shù)量較多，種群垂直結(jié)構(gòu)較復雜。本文對紫椴種群空間結(jié)構(gòu)特征進行了分析，對其種群空間分布格局的分析有待于進一步研究。