承德市灤平國有林場總場蒙古櫟次生林生長狀況

張 娣，張云龍，雒雅婧

（承德市灤平國有林場總場，河北灤平 068250）

蒙古櫟（Quercus mongolicaFisch.ex Ledeb.）屬殼斗科櫟屬闊葉高大喬木，又稱蒙古柞、柞樹，是我國東北、華北山地森林的主要建群樹種，是我國天然林中的重要樹種。蒙古櫟在我國森林資源中占有十分重要的地位，在建筑用材、生態(tài)修復(fù)和綠化環(huán)境等方面發(fā)揮著重要的作用[1-3]。蒙古櫟次生林是河北省承德市范圍內(nèi)分布最廣泛的天然森林類型，在生態(tài)防護(hù)方面發(fā)揮著不可替代的功能，但由于現(xiàn)存蒙古櫟林全部為多代萌生的矮林，均為皆伐后萌生的同齡單層純林，普遍存在林分密度疏密不均、林木分級嚴(yán)重和早衰、生長不良及更新演替進(jìn)展緩慢等問題，在很大程度上制約了其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出和生態(tài)服務(wù)功能的發(fā)揮。

陳柏華等對承德市承德縣五道河林場的天然柞樹林分結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，柞樹林的直徑分布符合對數(shù)正態(tài)分布和伽瑪分布[4]。費滕等對遼東山區(qū)柞園柞樹生物量及形態(tài)特征的研究結(jié)果表明：各柞樹樹枝、葉生物量都隨著枝齡的增長而增加，增加幅度又因樹種和環(huán)境條件而有所區(qū)別；輪伐周期內(nèi)，柞樹株高、地徑、葉面積指數(shù)、冠幅與枝齡呈正相關(guān)[5]。王超等對燕山地區(qū)櫟林的經(jīng)營措施進(jìn)行了總結(jié)歸納，為燕山地區(qū)蒙古櫟天然次生林的經(jīng)營發(fā)展提供了方向[6]。本文對不同生長發(fā)育狀況的蒙古櫟次生林進(jìn)行調(diào)查研究，為林業(yè)生態(tài)建設(shè)培育出優(yōu)質(zhì)森林提供依據(jù)，對提升承德市及京津冀地區(qū)的林業(yè)生態(tài)建設(shè)水平及保障生態(tài)安全具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

以承德市灤平國有林場總場內(nèi)蒙古櫟次生林為研究對象，采取樣地調(diào)查的方式對蒙古櫟次生林的生長狀況進(jìn)行調(diào)查和評價分析。該研究區(qū)屬燕山中段山脈，潮河中上游和灤河中上游，地勢南高北低，平均海拔約560 m，屬中溫帶向暖溫帶過渡、半干旱半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。地帶性植被以暖溫帶落葉闊葉林為主，櫟林是其中成林面積最大的天然樹種，蒙古櫟在灤平國有林場總場內(nèi)有較大面積分布，常伴生有油松（Pinus tabuliformisCarr.）、椴樹（Tilia tuanSzyszyl.）、山楊（Populus davidianaDode）、胡桃楸（Juglans mandshuricaMaxim.）、側(cè)柏[Platycladus orientalis（L.）Franco]等[7-8]。

1.2 調(diào)查方法

1.2.1 林分因子調(diào)查

采用樣地法調(diào)查，沿斜山中心對角線或之字形方向隨機(jī)布設(shè)樣地，樣地長50 m（垂直投影長度）、寬4 m。在承德市灤平國有林場總場所屬的2757 個小班的蒙古櫟次生林內(nèi)布設(shè)樣地7853 個（樣地數(shù)量按不小于小班面積的1.5%確定），樣地面積157.06 hm2。對樣地進(jìn)行每木檢尺，調(diào)查其樹種組成、林分密度、胸徑、樹高、郁閉度、枯死木等，計算平均胸徑、小班蓄積量、碳儲量。

喬木層碳匯量計算公式為：

式中：C喬木層為喬木層碳匯量，t；V喬木層為喬木樹種的蓄積量，m3；BEF為生物量轉(zhuǎn)換因子；ρ為喬木樹種的木材密度，g/cm3；P為喬木樹種的全樹加權(quán)平均含碳率，%。

灌木、枯落物和草本的碳匯量計算公式為：

式中：C灌、枯、草為灌木、枯落物和草本的碳匯量，t；S為灌木、枯落物和草本林地的面積，hm2；W為灌木、枯落物和草本林地的單位面積生物量，t；P為灌木、枯落物和草本的加權(quán)平均含碳率，%。

1.2.2 生長量調(diào)查

采用隨機(jī)布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)地的方式，利用羅盤儀測角，50 m 鋼卷尺測距（在坡度＞5°時改算為水平距離），測線閉合差不超過1/200，設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)地為正方形或矩形，共設(shè)24 塊，每塊面積667 m2，共計16008 m2。

在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，計算平均胸徑，確定解析木，通過解析木內(nèi)業(yè)整理，確定樹種年齡、各齡階樹高、直徑，計算各齡階材積、生長率及生長量。

利用普雷斯特公式計算2015—2019 年檬古櫟的材積生長率，計算公式為：

式中：Pn指n年間的平均生長率，%；ya和ya-n指a年和a-n年林木的單位面積蓄積量，m3；n為間隔期長度，取5 年。

1.3 林分質(zhì)量評價

從植被覆蓋、森林結(jié)構(gòu)、森林生產(chǎn)力、森林健康、森林災(zāi)害等方面，選取17 個指標(biāo)，對這些指標(biāo)數(shù)量化和等級劃分后，依據(jù)數(shù)量化理論I 對每個評價指標(biāo)因子各等級進(jìn)行賦值，采用層次分析法和專家咨詢法（特爾菲法）確定評價指標(biāo)因子權(quán)重。根據(jù)每個評價指標(biāo)因子的權(quán)重值與等級分值進(jìn)行加權(quán)計算求和，計算出喬木林質(zhì)量指數(shù)EEQ（0～1），計算公式為：

式中：Vi為各指標(biāo)評分值（0～10）；Wi為各指標(biāo)的權(quán)重（0～1）。

根據(jù)喬木林質(zhì)量指數(shù)，參考《森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)程》（GB/T 38590—2020）將喬木林質(zhì)量分為好（EEQ＞0.7）、中（0.5 ＜EEQ＜0.7）、差（EEQ＜0.5）3 個等級。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣地調(diào)查

2.1.1 林分因子

通過2019 年的調(diào)查可知，灤平國有林場總場研究區(qū)優(yōu)勢樹種為蒙古櫟的林地面積為10470.74 hm2，林木蓄積為433548.29 m3。如表1 所示，蒙古櫟次生林的單位蓄積量為41.41 m3·hm-2。通過對蒙古櫟解析木的分析，該區(qū)蒙古櫟的林齡為8～53 年，每公頃加權(quán)平均株數(shù)1455 株，加權(quán)平均郁閉度0.7，加權(quán)平均胸徑9.0 cm，加權(quán)平均樹高5.8 m?？菟滥?0956 株，枯死木密度為7.7 株·hm-2。

表1 林分因子調(diào)查統(tǒng)計表

本次調(diào)查結(jié)果顯示，研究區(qū)內(nèi)的蒙古櫟次生林的總碳儲量238724.9 t，單位碳匯22.80 t·hm-2。其中：喬木層碳匯儲量166112.32 t，占總碳儲量的69.58%；灌木層碳匯儲量24262.86 t，占總碳儲量的10.16%；草本層碳匯儲量4920.77 t，占總碳儲量的2.06%；枯落物碳匯儲量43428.95 t，占總碳儲量的18.19%。本研究區(qū)的蒙古櫟次生林蒙古櫟單位碳匯低于中國森林碳匯平均值（91.75 t·hm-2），遠(yuǎn)低于全球中高緯度地區(qū)157.81 t·hm-2的平均水平[9]。

由表2 可知，本研究區(qū)的蒙古櫟次生林以幼齡林為主，幼齡林面積、蓄積量、喬木碳匯量占比均在98%以上。對蒙古櫟次生林的研究應(yīng)以幼齡林為主，進(jìn)而對下一個齡級展開研究。

表2 蒙古櫟次生林齡組面積、蓄積量及喬木碳匯量統(tǒng)計表

2.1.2 生長量

本研究區(qū)的蒙古櫟次生林以幼齡林為主，所以選取蒙古櫟幼齡林作為生長量的研究對象。通過對調(diào)查數(shù)據(jù)的分析和計算得出該研究區(qū)蒙古櫟次生林2019 年蓄積生長量為31654.521 m3，單位蓄積年平均生長量為3.02 m3·hm-2。由圖1 可知，蒙古櫟幼齡林的樹高、胸徑和材積的生長率在10～30年整體呈下降的趨勢，尤其是在10～15 年下降的趨勢最明顯，針對該時期蒙古櫟次生林采取相應(yīng)的經(jīng)營管理措施，可以更好地促進(jìn)蒙古櫟的生長發(fā)育，為營造健康和高質(zhì)量的蒙古櫟次生林提供更科學(xué)合理的理論和實踐基礎(chǔ)[10-11]。

圖1 蒙古櫟平均生長率曲線

2.2 蒙古櫟次生林質(zhì)量評價

根據(jù)林分森林質(zhì)量評價指標(biāo)建議框架部分核心指標(biāo)和公益林森林質(zhì)量評價指標(biāo)體系對蒙古櫟次生林生長狀況進(jìn)行評價分析，結(jié)果見表3。

2.2.1 森林質(zhì)量

2015—2019 年，蒙古櫟次生林的單位蓄積量從19.14 m3·hm-2增長到41.41 m3·hm-2，增加22.27 m3·hm-2；加權(quán)平均郁閉度從0.65 增長到0.70，增加0.05；加權(quán)平均胸徑從8.2 cm 增長到9.0 cm，增加0.8 cm；蒙古櫟喬木碳匯量從9.66 t·hm-2增長到15.86 t·hm-2，增加6.2 t·hm-2；單位蓄積量和碳匯量有所增加，但森林質(zhì)量整體較差。

2.2.2 齡組結(jié)構(gòu)

由表2 可知，現(xiàn)有蒙古櫟次生林各齡組中幼齡林占99.18%，占比大且均為單層林，林分齡組結(jié)構(gòu)簡單，不利于蒙古櫟次生林的高質(zhì)量發(fā)展。

2.2.3 生長發(fā)育狀況

由表3可知，蒙古櫟林質(zhì)量指數(shù)EEQ=5.91/17≈0.34，林分質(zhì)量較差。該區(qū)受不同的立地條件和氣候等原因的影響，造成蒙古櫟次生林林木普遍生長不良，目前部分立地條件較差的蒙古櫟次生林基本已退化成典型的低質(zhì)林。這與王超等人的調(diào)查研究結(jié)果基本一致[6]。

表3 蒙古櫟次生林調(diào)查結(jié)果、質(zhì)量評定情況統(tǒng)計表

續(xù)表3

3 結(jié)論與討論

本研究區(qū)蒙古櫟次生林以幼齡林為主，森林質(zhì)量整體處于較差水平，10～15 年生長量下降的趨勢最為明顯，齡組結(jié)構(gòu)簡單，有待通過撫育經(jīng)營，使其生長量和固碳能力得到提高。同時，應(yīng)按多功能經(jīng)營兼用林中的生態(tài)服務(wù)為主導(dǎo)功能的兼用林來制訂蒙古櫟次生林的經(jīng)營措施[12]。

原國家林業(yè)局編制的《全國森林經(jīng)營規(guī)劃（2016—2050）》的有關(guān)規(guī)劃和侯元兆等編寫的《櫟類經(jīng)營》的相關(guān)內(nèi)容也表明，應(yīng)加強(qiáng)對幼林的撫育經(jīng)營，以修復(fù)生態(tài)環(huán)境、構(gòu)建生態(tài)屏障為主要經(jīng)營目的，圍繞增強(qiáng)森林生態(tài)功能開展經(jīng)營活動，營造多功能森林[9-12]。對蒙古櫟低質(zhì)退化林可采用單株木擇伐作業(yè)或以目標(biāo)樹經(jīng)營為架構(gòu)的全林經(jīng)營進(jìn)行改造，以達(dá)到提高森林質(zhì)量、增強(qiáng)生態(tài)功能、提升木材品質(zhì)和價值的經(jīng)營目的。張海峰等針對林分和齡組結(jié)構(gòu)簡單現(xiàn)象，提出可通過樹種組成、林齡、密度、空間結(jié)構(gòu)的調(diào)整，將蒙古櫟純林培育成以蒙古櫟為優(yōu)勢樹種的多樹種、異齡、復(fù)層的闊葉混交林和針闊混交林，以滿足可持續(xù)經(jīng)營與永續(xù)利用的要求[13]。

通過對本研究區(qū)的調(diào)查研究得知，伴生樹種主要有側(cè)柏、油松、椴樹屬、五角楓、核桃楸、青檀、鵝耳櫪和白蠟等，因而可根據(jù)適地適樹的原則，以伴生樹種的生物學(xué)習(xí)性和不同的立地條件等選擇適宜的樹種，科學(xué)合理地規(guī)劃設(shè)計，以營造蒙古櫟為優(yōu)勢樹種的多樹種、異齡、復(fù)層的闊葉混交林或針闊混交林，進(jìn)而提升本研究區(qū)的森林質(zhì)量和生態(tài)服務(wù)功能。