馬尾松人工林碳儲量密度控制圖研建及應(yīng)用研究

摘要：[目的]馬尾松是我國重要的人工林樹種，不但發(fā)揮著重要的經(jīng)濟(jì)效益，而且在固碳釋氧，應(yīng)對氣候變化等生態(tài)服務(wù)方面發(fā)揮著重要的作用。開展撫育間伐，調(diào)控林分密度是人工林經(jīng)營過程中的重要手段，而當(dāng)前馬尾松人工林撫育間伐存在“定性”不“定量”的問題，制約著經(jīng)營目標(biāo)的實現(xiàn)。本研究擬構(gòu)建馬尾松人工林碳儲量密度控制圖，實現(xiàn)馬尾松人工林撫育間伐過程中的精準(zhǔn)化。[方法]首先，以湖南省馬尾松人工純林為研究對象，基于森林資源連續(xù)清查（一類清查）數(shù)據(jù)，以Reineke自然稀疏模型為基礎(chǔ)，構(gòu)建湖南省馬尾松基本密度控制圖。其次，將碳儲量等高線加入到基本密度控制圖上，構(gòu)建了碳儲量密度控制圖，增加了以碳儲量調(diào)控為目標(biāo)的密度調(diào)控功能。再次，基于所構(gòu)建的密度控制圖，以湖南慈利縣為例，對馬尾松人工林的林分密度合理性進(jìn)行診斷，生成密度診斷圖，并提出相關(guān)經(jīng)營建議。[結(jié)果]湖南省慈利縣（1）絕大部分馬尾松人工林的密度高于合理密度區(qū)間，林木對有限的光照、溫度、水分等自然資源產(chǎn)生強(qiáng)烈競爭，甚至有些林分會產(chǎn)生嚴(yán)重的自然枯死現(xiàn)象，亟待開展撫育間伐，降低林分密度；（2）少部分林分位于合理密度區(qū)間范圍內(nèi)，此時的林分能夠充分利用自然資源，林木個體之間處于互相促進(jìn)的狀態(tài)；（3）少部分林分密度低于最優(yōu)密度下限，此時的林地空間沒有得到充分的利用，造成林地資源的浪費(fèi)，亟待開展林下補(bǔ)植作業(yè)。[結(jié)論]本研究所構(gòu)建的馬尾松林分密度控制圖，能夠精準(zhǔn)指導(dǎo)森林撫育，此外還能夠?qū)ι纸?jīng)營單位的林分密度合理性進(jìn)行診斷，形成林分密度診斷圖，進(jìn)而為合理經(jīng)營措施的制定提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：馬尾松人工林；Reineke自然稀疏；馬尾松碳儲量密度控制圖；密度診斷圖

中圖分類號：S750 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-1498（2024）03-0136-10

合理的林分密度能夠使林木充分利用林地空間和資源，從而提升優(yōu)質(zhì)木材的產(chǎn)量、林分的生產(chǎn)力及碳匯能力，能夠增強(qiáng)林分穩(wěn)定性和抗逆性，最大程度地發(fā)揮森林多種生態(tài)效應(yīng)。林分密度控制圖通過圖形化展示了林分密度、樹高、直徑、蓄積量或碳儲量等林分參數(shù)之間的關(guān)系，為通過間伐等措施調(diào)整林分密度，控制林分的生長量和生長期，實現(xiàn)不同目標(biāo)下的森林管理提供決策依據(jù)。1968年，日本林學(xué)家Ando基于自然稀疏法則和林分密度效應(yīng)法則編制了第一個密度控制圖，即日本紅松密度控制圖。隨后，國內(nèi)外學(xué)者陸續(xù)編制了不同樹種的林分密度控制圖。例如，美國黃松（Pinus ponderosa Douglas ex C.Lawson）、歐洲赤松（Pinus sylvestris L.）、輻射松（Pinus radiataD．Don）、歐洲云杉（Piceaabies （L.）H.Karst.）、杉木（Cunninghamia/anceo/ata （Lamb.） Hook.）、油松（Pinustabuliformis Carriere）、馬尾松（Pinusmassoniana Lamb．）等。

林分密度控制圖不僅能夠為密度控制、產(chǎn)量預(yù)估、間伐量設(shè)計等傳統(tǒng)經(jīng)營活動提供科學(xué)理論依據(jù)，還在提高森林生態(tài)服務(wù)功能，規(guī)避森林火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)等自然災(zāi)害方面發(fā)揮重要的作用。例如Tang在安徽省杉木林林分密度控制圖的構(gòu)建過程中添加SC系數(shù)（SC，slenderness coefficient）來描述林分的穩(wěn)定性，通過密度管理來調(diào)整SC系數(shù)，進(jìn)而提高林分抗風(fēng)、抗雪災(zāi)的能力。汪晶等對不同的立地條件，構(gòu)建吉林金溝嶺興安落葉松人工林的水源涵養(yǎng)量生長模型，繪制了水源涵養(yǎng)量密度控制圖，為提高森林涵養(yǎng)能力提供了參考。

隨著全球變暖帶來的一系列生態(tài)問題，應(yīng)對氣候變化成為當(dāng)今全球的焦點問題。2020年9月我國明確提出2030年“碳達(dá)峰”與2060年“碳中和”目標(biāo)。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在固碳釋氧，應(yīng)對氣候變化中發(fā)揮著重要作用。很多研究表明，林分密度對森林固碳能力有著顯著的影響。例如，陳懷祥對比了間伐強(qiáng)度為5%、10%、15%、20%下的紅樺林，發(fā)現(xiàn)15%采伐強(qiáng)度下紅樺林的固碳能力最高。因此，科學(xué)管理森林密度，提升森林固碳能力的研究顯得尤為必要。

馬尾松是松科松屬的常綠喬木，根據(jù)第八次全國森林資源連續(xù)清查結(jié)果，我國馬尾松林面積占比為6.08%，蓄積占比為4%，是我國重要的人工林樹種。湖南省馬尾松林面積共有224萬hm2，占全省用材林面積的49.6%。作為一種耐瘠薄、抗逆性強(qiáng)的樹種，其生長迅速，能夠在惡劣的自然環(huán)境條件下生長，因此，馬尾松林在應(yīng)對氣候變化等方面發(fā)揮著十分重要的作用。本研究首先以湖南省馬尾松為研究對象，采用第9期森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)構(gòu)建碳儲量密度控制圖，實現(xiàn)其不同發(fā)育階段林分密度的科學(xué)管理。其次，基于所構(gòu)建的碳儲量密度控制圖，對湖南省慈利縣馬尾松人工林進(jìn)行密度合理性診斷并研制密度診斷圖，提出密度調(diào)控建議。

1 研究區(qū)概況

湖南省位于中國中部、長江中游，省境絕大部分在洞庭湖以南，故稱湖南；湘江貫穿省境南北，故簡稱湘。湖南省位于108°47＇～114°15＇E，24°38＇～30°08＇N，為大陸性亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，冬寒冷而夏酷熱，春溫多變，秋溫陡降，春夏多雨，秋冬干旱。氣候的年際變化也較大。年平均氣溫為16～19℃，熱量充足，雨水集中，日平均氣溫穩(wěn)定，無霜期253～311 d，年平均降水量為1

200～1 700 mm。湖南省是我國林業(yè)大省，屬于亞熱帶常綠闊葉林帶，森林資源豐富，2020年底，湖南省林地面積為1.298×107 hm2，森林面積為1.002×107 hm2，全省森林覆蓋率大于5g%，森林蓄積量達(dá)5.88×108 hm3，湖南省天然林的主要組成樹種為馬尾松、杉木、櫟類、樟樹（Cinnamomum camphora Nees ex Wall.）、木荷（Schima superba Gardneramp;Champ.）、楓香（Liquidamba formosana Hance）等；人工林的主要組成樹種為馬尾松、杉木、柏木（Cupressussfunebris Endl.）、木荷、桉樹（Eucalyptusrobusta Smith）等。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于湖南省第9期森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)，包括樣地信息和樣地每木檢尺數(shù)據(jù)。每木檢尺數(shù)據(jù)針對樣地內(nèi)胸徑（DBH）≥5 cm的喬木，測定并記錄了樣地號、樣木號、樹種、胸徑等信息。樣地信息記錄樣地號、樣地類別海拔、坡向、坡位、坡度等信息。調(diào)查樣地是面積為0.06hm2的方形樣地，調(diào)查間隔期為5a。本研究對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，共計835塊馬尾松人工林純林樣地用于密度控制圖研建。835塊樣地統(tǒng)計信息如表1所示。從表1中可知，林分密度～的平均值為358株·hm-2（15～2 850株·hm-2），公頃斷面積BA為5.74m2·hm-2（0.03～31.9m2·hm-2），林分平均胸徑QMD為16.6 cm（5～59.8 cm），公頃蓄積量VOL為35.474m3·hm-2（0.094～229.304 m3·hm-2），碳儲量CS為15.37 mg·hm-2（0.0458～100.93 mg·hm-2）。將生物量乘以生物量一碳的轉(zhuǎn)換系數(shù)（也就是碳含量比例）從而得到碳儲量，其中生物量一碳轉(zhuǎn)化系數(shù)（即含碳率）取0.5，馬尾松生物量方程如表2。

2.2 密度控制圖構(gòu)建

2.2.1 完滿立木度樣地的確定

完滿立木度林分樣地的篩選采用Solomon提出的確定方法，在雙對數(shù)坐標(biāo)的條件下In（N）-In（QMD）的關(guān)系中，斜率為-1.605恒定值，之后利用最大In（N）和In（QMD）組合的樣地數(shù)據(jù)，計算出截距a；然后用得出的自然稀疏模型計算每塊純林樣地的最大林分密度（Nmax）；根據(jù)NINmax求出每塊樣地的相對密度指數(shù)（RD），當(dāng)RDgt;0.7就可以視為完滿立木度樣地，用于構(gòu)建自然稀疏模型。

2.2.2 自然稀疏模型構(gòu)建

本研究采用Reineke自然稀疏模型，該模型描述了林分平均胸徑和林分密度的關(guān)系，模型的方程形式如下：

In （N）=-1.605ln （QMD）+αi（1）

式中：N表示林分密度，QMD表示林分平均胸徑／cm，α1為模型的截距系數(shù)。

普通最小二乘法（OLS）是線性回歸模型最基本的參數(shù)估計方法，也常用于樹木生長模型的估計。然而在生態(tài)數(shù)據(jù)中的大多數(shù)變量存在多重共線性、離異值等缺點，很難滿足這些要求；且普通最小二乘法（OLS）擬合出的通常是一條體現(xiàn)數(shù)據(jù)點分布的中心趨勢線而非最大密度線，因此普通最小二乘法（OLS）擬合出來的模型參數(shù)有其局限性。分位數(shù)回歸法（QR）對于異常點較為敏感，尤其是林分自疏線上限附近的異常點，且進(jìn)行統(tǒng)計推斷比較困難；部分學(xué)者認(rèn)為RMA法比OLS法更客觀科學(xué)，更適合被用在擬合最大密度線上，其能夠闡明植物個體大小與密度之間的真實關(guān)系。因此，本研究采用RMA對Reineke自然稀疏模型進(jìn)行擬合。

2.2.3 輔助模型構(gòu)建

為了能更準(zhǔn)確反映馬尾松人工林的生長狀況，碳儲量密度控制圖除自然稀疏模型外，還有優(yōu)勢高模型、蓄積模型、碳儲量模型及立地指數(shù)等4個輔助模型構(gòu)成。本研究采用非線性最小二乘法（nonl．near least squares，NLS）擬合優(yōu)勢高模型、蓄積模型、碳儲量模型。相關(guān)輔助模型的方程式如下所示：

DH=a·QMDb·Nc（2）

V=a·N·（QMD-b）c（3）

CS=a·QMDb·Nc·DHd（4）

式中：QMD為林分平方平均直徑/cm，N為每公頃株數(shù)／（株·hm-2），DH為林分優(yōu)勢高/m，V指材積／m3，CS為碳儲量/（mg·hm-2），a、b、c、d均為模型參數(shù)。

優(yōu)勢木樹高根據(jù)Tangc和Castedo以每公頃100株最大的優(yōu)勢木平均高來確定，本研究的樣地為一畝地，所以樣地內(nèi)取7株胸徑最大的優(yōu)勢木的平均高來計算優(yōu)勢木樹高。由于一類數(shù)據(jù)沒有觀測林木樹高，本研究采用杜志建立的湖南省馬尾松樹高方程計算林木樹高，具體方程式如下：

H=1.41*DBH07448（5）

式中：H為林木樹高/m，DBH為林木胸徑/cm。

本研究利用劉燕英等建立的馬尾松人工林立地指數(shù)模型，模型具體形式如下：

Hd=439.93*[1- exp （-0.001*t）]0.914（6）

式中：Hd為優(yōu)勢木高/m，t為林齡/a。

2.2.4 模型檢驗評價

本研究采用均方根誤差（RMSE）、絕對偏差（Absolute bias）、決定系數(shù)（R2dj）3個統(tǒng)計量對模型的擬合優(yōu)度進(jìn)行評價，相關(guān)統(tǒng)計量公式如下所示：

式中，L是對數(shù)似然函數(shù)的最大值；p是模型參數(shù)個數(shù)；n是樣本單元的數(shù)量；Yi和Yi分別是因變量的觀察值和預(yù)測值，y是觀察值的均值。

2.2.5 林分碳儲量密度控制圖繪制

密度控制圖在坐標(biāo)軸上進(jìn)行繪制，其中以林分平均胸徑QMD為橫坐標(biāo)，以每公頃株數(shù)密度～為縱坐標(biāo)。Vacchiano建議將自然稀疏模型的截距向上平移到其95%置信區(qū)間的上限，作為最大密度線。相關(guān)學(xué)者指出，一般將最大密度線的60%作為最優(yōu)密度的上限，保證了林木不會因為密度過高而出現(xiàn)激烈競爭，導(dǎo)致林木個體死亡；最大密度線的30%作為最優(yōu)密度的下限，保證林木能夠擁有充足的生長空間，林地空間得到有效利用；最大密度線的20%作為林分郁閉值，保證林分的郁閉狀態(tài)。將上述3條密度線、等優(yōu)勢高線、等蓄積量線、等碳儲量線疊加到坐標(biāo)系上，生成最終的碳儲量密度控制圖。本研究采用R語言的ggplot2包進(jìn)行密度控制圖繪制。

2.2.6 慈利縣馬尾松人工林密度診斷圖的研制

當(dāng)林分密度位于合理密度區(qū)間范圍內(nèi)（最大密度線的30%～60%），此時的林分中的林木個體處于互利競爭狀態(tài)，即不會發(fā)生因為對自然資源的惡性競爭，所導(dǎo)致的自然稀疏現(xiàn)象。此時的林分處于一種合理、穩(wěn)定、健康的狀態(tài)；當(dāng)林分密度高于最優(yōu)密度上限時（最大密度線的60%），此時的林木個體之間會發(fā)生對溫度、光照、養(yǎng)分等自然資源的互斥性競爭，導(dǎo)致林木死亡現(xiàn)象的發(fā)生，造成了碳釋放；當(dāng)林分密度低于最優(yōu)密度下限時（最大密度線的30%），會造成林地空間資源的浪費(fèi)。本研究以湖南省慈利縣馬尾松林為例，基于二類調(diào)查數(shù)據(jù)判斷馬尾松小班林分密度，將位于最大密度線30%～60%的林分，定義為合理密度林分，將位于最大密度線的30%以下的林分定義為低密度林分，將位于最大密度線的60%以上的林分定義為高密度林分，最終構(gòu)建慈利縣馬尾松人工林密度狀態(tài)分布診斷圖。

3 研究結(jié)果

3.1 自然稀疏方程構(gòu)建

基于馬尾松人工純林835個樣地數(shù)據(jù)，采用Solomon提出的完滿立木度樣地確定的方法，計算每一塊樣地的相對密度指數(shù)（RD），RD≥0.70，就屬于完滿立木度樣地。本研究最終從835塊馬尾松相對純林中篩選出54塊完滿立木度樣地（如圖1）。采用RMA回歸，擬合得到湖南馬尾松純林Reineke自然稀疏模型：

In （N）=11.533 - 1.650×In （QMD）（10）

式中R2為0.926，RMSE為0.127。

3.2 輔助模型構(gòu)建

基于馬尾松人工純林835個樣地數(shù)據(jù)，對優(yōu)勢高模型（式2）、蓄積量模型（式3）、碳儲量模型（式4）進(jìn)行了擬合，模型參數(shù)估計結(jié)果與擬合優(yōu)度統(tǒng)計量如表3、表4所示。輔助模型的參數(shù)估計值均表現(xiàn)出顯著性（P＜0.05），決定系數(shù)R2adj均在0.90以上，均方根誤差RMSE和絕對偏差Bias較?。ū?），說明馬尾松人工純林?jǐn)?shù)據(jù)對3個輔助模型方程的擬合效果較好。

馬尾松蓄積模型：

V=1.726e-04×N×（QMD-5.383e-01）2.399e+00（11）

馬尾松優(yōu)勢高模型：

DH=0.758 973×QMD0'732092×N0.144165（12）

馬尾松碳儲量模型：

CS=5.388e-05×QMD2.144e+00×N9.435e-01×DH4.896e-01（13）

3.3 林分密度控制圖構(gòu)建

將自然稀疏線方程（式10）水平上移到截距的95%置信區(qū)間的上限，得到最大密度線。將最大密度線分別乘以60%、30%、20%，得到最優(yōu)密度上限、最優(yōu)密度下限及林分郁閉度線，其方程式如下所示：

最大密度線In（N）=11.880 - 1.650×In（QMD）（14）

最優(yōu)密度線的上限In（N）= 11.369-1.650×In（QMD）（15）

最優(yōu)密度線的下限In（N） =10.676-1.650×In（QMD）（16）

林分郁閉線In（N）=10.270 - 1.650×In（QMD）（17）

基于上述密度線模型，將最大密度線、最優(yōu)密度線上限、最優(yōu)密度線下限、林分郁閉線添加到坐標(biāo)軸上，密度平行線都采用紅色線條。此外，基于輔助模型，添加等優(yōu)勢高線、等蓄積量線、等碳儲量線。藍(lán)色線條表示12、15、20、25 m的林分等樹高線，綠色線條表示50、100、200、300 m·hm-2的等蓄積量線，紫色線條表示10、25、50、100mg·hm-2的等碳儲量線。馬尾松人工林碳儲量密度控制圖如圖2所示。

將林分平均胸徑值帶人最大密度線、最優(yōu)密度線上限、最優(yōu)密度線下限、林分郁閉線方程式，得到馬尾松人工純林不同林分平均胸徑下的株數(shù)密度閾值（表5）。例如，當(dāng)林分平均胸徑為10cm時，林分最大密度為3 231株·hm-2，最優(yōu)密度區(qū)間（最大密度線的35%～60%）為1130～1938株·hm-2，林分郁閉時（最大密度線的20%）的密度值為645株·hm-2。

3.4 林分密度控制圖應(yīng)用

基于慈利縣二類調(diào)查數(shù)據(jù)，采用所構(gòu)建的馬尾松碳儲量密度控制圖，對慈利縣馬尾松人工林密度合理性進(jìn)行診斷，生成湖南慈利縣馬尾松人工林密度診斷圖（圖3）。淡黃色區(qū)域代表非馬尾松林地，其余3個顏色是馬尾松林地。其中，綠色表示最優(yōu)密度區(qū)間的馬尾松人工林，即林分的密度在最優(yōu)密度上、下限之間；藍(lán)色表示馬尾松人工林的密度較大，高于最優(yōu)密度上限；紅色表示馬尾松人工林的密度較小，低于最優(yōu)密度下限。從馬尾松密度診斷圖可以看出，高密度的馬尾松人工林所占比例占壓倒性優(yōu)勢，急需開展密度調(diào)控。

4 討論

本研究基于湖南省第9期森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)，構(gòu)建了湖南馬尾松人工林碳儲量密度控制圖，根據(jù)構(gòu)建出的密度控制圖，利用慈利縣二類調(diào)查樣地數(shù)據(jù)，研建了慈利縣馬尾松人工林的密度診斷圖，通過密度診斷圖可以對慈利縣馬尾松人工林密度情況進(jìn)行診斷。結(jié)果顯示：（1）絕大部分馬尾松人工林的密度高于合理密度區(qū)間，林木就會對有限的資源產(chǎn)生競爭，甚至有些林分會因為競爭產(chǎn)生嚴(yán)重的自然枯死現(xiàn)象；（2）少部分林分位于合理密度區(qū)間范圍內(nèi)，此時的林分能夠充分利用光照、溫度、水分等自然資源條件，同時林木個體之間處于互相促進(jìn)的狀態(tài)；（3）少部分林分密度低于最優(yōu)密度下限，此時的林分不能充分利用林地空間，造成林地資源的浪費(fèi)。通過撫育間伐、林下補(bǔ)植等措施，將林分密度調(diào)整到合理的密度是促進(jìn)人工林正向發(fā)展的關(guān)鍵措施。本研究針對慈利縣馬尾松人工林密度問題，提出如下建議：

（1）高密度林分（高于最優(yōu)密度的上限）。高密度林分蓄積量集中在100 m3·hm-2-300m3·hm-2之間，其碳儲量集中在50 mg·hm-2-100mg·hm-2之間。對于高密度的中幼齡林，采用目標(biāo)樹作業(yè)體系，選擇目標(biāo)樹，伐除目標(biāo)樹周圍的干擾樹，為目標(biāo)樹做自由冠，同時伐除林內(nèi)Ⅳ、Ⅴ級立木，降低林分密度。此外，在產(chǎn)生的林窗下補(bǔ)植紅錐、香樟、楨楠等鄉(xiāng)土闊葉樹種，營造近自然異齡復(fù)層混交林。Andrew研究發(fā)現(xiàn)楠木、青岡、黃檀、香樟等慢生樹種的固碳能力遠(yuǎn)高于速生樹種；對于高密度的近熟林，如維持同齡林作業(yè)體系，則可以開展?jié)u伐作業(yè)，在一個齡級期內(nèi)分批次收獲主林層林木，并同時完成林下造林。此外，也可以采用目標(biāo)樹作業(yè)體系，將當(dāng)前林分改造為異齡復(fù)層混交林；對于高密度過成熟林，則急需開展皆伐作業(yè)，避免出現(xiàn)因森林自然成熟而導(dǎo)致的碳排放。森林自然成熟是當(dāng)林分或樹木生長到開始枯萎階段時的狀態(tài)，出現(xiàn)負(fù)生長，是森林收獲的底線，自然成熟的不會再儲存額外的碳。此外，值得說明的是撫育間伐使活立木的碳轉(zhuǎn)移到木材產(chǎn)品中去，收獲的林木雖然減少了森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量，但是只要木材產(chǎn)品不被燃燒，則不被視為森林碳排放。

（2）位于合理密度區(qū)間范圍內(nèi)的林分（高于最優(yōu)密度的下限且低于最優(yōu)密度上限）。合理密度林分蓄積量多集中在50～200m3· hm-2之間，其碳儲量集中在25～100 mg·hm-2之間。如果繼續(xù)維持當(dāng)前的皆伐作業(yè)體系，此時的林分不需要采取任何林分密度調(diào)控措施，但是需要根據(jù)林分密度控制圖，及時監(jiān)測未來森林密度情況，當(dāng)超出最優(yōu)密度范圍，則需要及時開展森林撫育，將林分密度維持在合理區(qū)間范圍內(nèi)；如果計劃將當(dāng)前單層馬尾松純林導(dǎo)向異齡復(fù)層混交林，則需要選取目標(biāo)樹，低密度采伐影響目標(biāo)樹生長的干擾樹，在產(chǎn)生的林窗下補(bǔ)植紅錐、香樟、楨楠等鄉(xiāng)土樹種，將當(dāng)前林分逐步導(dǎo)向以鄉(xiāng)土樹種為主體的異齡復(fù)層混交林。

（3）低密度林分（低于最優(yōu)密度的下限）。對于低密度林分，首先，建議在林下及時補(bǔ)植紅錐、香樟、楨楠等鄉(xiāng)土樹種，必要時輔助于擴(kuò)堰、松土等措施，促進(jìn)其盡快進(jìn)入主林層。其次，在主林層選擇干形通直、生活力旺盛的林木作為目標(biāo)樹，對目標(biāo)樹進(jìn)行適當(dāng)修枝等作業(yè)措施，促進(jìn)目標(biāo)樹的快速生長。

本研究所構(gòu)建的馬尾松碳儲量密度控制圖是典型的全林分模型，僅從林分密度方面給出森林經(jīng)營決策信息。因此，適應(yīng)于馬尾松人工純林，而對于以馬尾松為優(yōu)勢樹種的多樹種混交林并不適應(yīng)。國內(nèi)外眾多研究表明，生物多樣性與森林固碳能力呈現(xiàn)正相關(guān)。例如，Mensah通過研究南非云霧帶森林生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，樹種多樣性（豐富度）與地上碳儲量呈正相關(guān)。Huang發(fā)現(xiàn)，物種多樣性對亞熱帶森林的碳匯具有積極的影響，并強(qiáng)調(diào)了混交林在緩解氣候變化和維護(hù)生物保護(hù)方面的重要性。此外，異齡復(fù)層混交林在生物多樣性保護(hù)、水源涵養(yǎng)、森林游憩等生態(tài)服務(wù)功能上，對于人工純林具有不可比擬的優(yōu)勢。因此，構(gòu)建多樹種混交林密度控制圖顯得尤為必要。國外不乏多樹種混交林密度控制圖的案例。例如，Edwin構(gòu)建了云杉和冷杉混交林的密度控制圖，主要目的是在混交林中如何實施有效的經(jīng)營管理工作，為我國類似地區(qū)的森林經(jīng)營管理提供參考依據(jù)；Mehan研制了非洲山地冷杉和羅漢松混交天然同齡林的密度控制圖，在實施疏伐管理時，既要提高森林的生產(chǎn)力，也要維護(hù)生態(tài)平衡和生物多樣性。

此外，本研究密度控制圖的功能僅聚焦于碳儲量、蓄積等目標(biāo)，而密度控制圖可以解決林冠火規(guī)避、動物棲息生境構(gòu)建、水源涵養(yǎng)以及防風(fēng)災(zāi)能力提升等問題，例如Barrio通過使用密度控制圖，可以有效地監(jiān)測和控制森林密度，降低林冠火的發(fā)生概率；John發(fā)現(xiàn)啄木鳥種群的恢復(fù)和整個共同分布區(qū)的長葉松樹林的恢復(fù)之間有著重要的聯(lián)系，構(gòu)建了為維持瀕危啄木鳥的棲息地的密度控制圖。因此，建議將森林的其他功能的等密度線加入到密度控制圖，構(gòu)建多目標(biāo)密度控制圖，有助于更全面地評估森林的可持續(xù)發(fā)展?fàn)顩r，為我國森林資源的經(jīng)營管理提供科學(xué)依據(jù)。

5 結(jié)論

林分密度控制圖是森林可持續(xù)經(jīng)營管理的一個有效工具，本研究通過林分密度狀況與固碳能力之間的量化關(guān)系，合理調(diào)控湖南省馬尾松人工林的經(jīng)營密度，使其向最優(yōu)密度范圍內(nèi)發(fā)展，有利于提升森林的固碳能力，發(fā)揮森林多重功能與效益。對于森林經(jīng)營管理者來說，利用林分密度控制圖確定合理密度區(qū)間，對于低密度林分，及時補(bǔ)植固碳能力強(qiáng)的樹種，對于高密度林分，確定合理的采伐強(qiáng)度促進(jìn)碳儲量的增長，精準(zhǔn)確定采伐強(qiáng)度，對于提高不同林分的碳匯功能具有重要意義，為其經(jīng)營管理森林提供決策支持依據(jù)。除此之外，隨著人工林的多目標(biāo)經(jīng)營，單一目標(biāo)的密度控制圖向多功能密度控制圖轉(zhuǎn)變，根據(jù)不同地區(qū)不同樹種的具體情況來構(gòu)建才能滿足當(dāng)?shù)亟?jīng)營目標(biāo)的需求，能夠更精準(zhǔn)的預(yù)測林分生長狀態(tài)，為森林經(jīng)營者提供更優(yōu)的撫育方案，對提高森林結(jié)構(gòu)多樣性和功能具有重要的意義。

（責(zé)任編輯：崔貝）

基金項目：江西省林業(yè)局林業(yè)科技創(chuàng)新專項[2019]13號、國家自然科學(xué)基金（32271871）