黑龍江中部闊葉混交林空間結(jié)構(gòu)特征分析

張曉玲1，王學(xué)剛2，戴玉偉1，杜宏志1，高梓深1，寧琳3

(1.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.賓縣萬(wàn)人歡林場(chǎng)，黑龍江 哈爾濱 150425；

3.國(guó)家林業(yè)局北方航空護(hù)林總站，黑龍江 哈爾濱 150027)

摘要文章對(duì)黑龍江中部地區(qū)疏伐和未疏伐的闊葉混交林進(jìn)行了樹(shù)種組成、直徑分布、水平空間分布格局、樹(shù)種隔離程度、林木大小分化程度、林木競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)和競(jìng)爭(zhēng)壓力進(jìn)行了合理分析，闡明經(jīng)營(yíng)性疏伐是調(diào)整闊葉混交林樹(shù)種組成、直徑分布和空間結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)措施，為更加合理經(jīng)營(yíng)天然次生林提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞闊葉混交林；疏伐；直徑分布；空間結(jié)構(gòu)特征

收稿日期：2015-03-12

作者簡(jiǎn)介：張曉玲(1963-)，女，工程師,從事林業(yè)科研管理工作.

中圖分類(lèi)號(hào)：S718.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2015.07.021

AbstractSpecies composition, diameter distribution, horizontal spatial distribution pattern, degree of species isolation, differentiation of the size of forest and competitive index & pressures of forest of mixed broad-leaved forest with & without thinning in central region of Heilongjiang Province were reasonably analyzed. It is clarified that operating thinning is important technical measure to adjust species composition, diameter distribution and spatial structure mixed broadleaved forest, which provides a scientific basis for more rational management of natural secondary forest.

SpacialStructureAnalysesofMixedBroadleaved

ForestinCentralHeilongjiangProvince

ZhangXiaoling1,WangXuegang2,DaiYuwei1,DuHongzhi1,GaoZishen1,NingLin3

(1.AcademyofForestandEnvironmentofHeilongjiangProv.,Qiqihar161005,China;2.WanrenhuanForestFarm,Binxian

county,Harbin150425,China;3.NorthernAirlinesRangerStation,StateForestryAdministrationHarbin150027,China)

Keywordsmixedbroadleavedforest;thinning;diameterdistribution;spatialstructurecharacteristics

黑龍江省是我國(guó)最大的林區(qū)，森林面積約占全國(guó)森林總面積的四分之一，林業(yè)經(jīng)營(yíng)面積3 375萬(wàn)hm2，有林地面積2 007萬(wàn)hm2，活立木總蓄積16.5億m3，森林覆被率43.6%，是我國(guó)的重點(diǎn)林區(qū)之一。在黑龍江省的森林資源中，天然次生林面積占50%以上，主要分布在大、小興安嶺及張廣才嶺、老爺嶺和完達(dá)山，其生態(tài)地位十分重大。天然次生林形成主要是具有顯著地帶性特征的原始林在受到持續(xù)反復(fù)的人為干擾后，導(dǎo)致原始林遭到嚴(yán)重破壞，其結(jié)構(gòu)有了明顯變化，除了部分自然保護(hù)區(qū)外，大部分都已退化為次生林。因而天然林質(zhì)量越來(lái)越差，優(yōu)良樹(shù)種越來(lái)越少，大部分天然林變成了生產(chǎn)力比較低和生境脆弱的以楊、樺為主要樹(shù)種的低價(jià)闊葉林，有的甚至成了疏林地。值得注意的是，這種狀況目前仍在繼續(xù)[1]。所以研究分析天然次生林水平和空間結(jié)構(gòu)特征，對(duì)天然林經(jīng)營(yíng)意義重大。

1研究地區(qū)概況

賓縣萬(wàn)人歡林場(chǎng)位于賓縣東部，地理坐標(biāo)為128°04′29″—128°19′13″E，45°44′20″—45°57′18″N。最高海拔558.6m，平均海拔340m；最大坡度35°，平均坡度17°。屬于大陸性溫帶季風(fēng)氣候，年平均溫度2.4 ℃，年降水量600~800mm,無(wú)霜期130d左右，年日照時(shí)數(shù)2 560h。土壤有暗棕壤型和沼澤土2個(gè)土類(lèi)。植被屬長(zhǎng)白山植物區(qū)系。主要喬木樹(shù)種有柞樹(shù)、椴樹(shù)、山楊等，灌木有榛子、胡枝子等，草本植物有烏蘇里薹草、鈴蘭、蒼術(shù)等。森林資源概況：在森林資源中，天然林面積9 774hm2，蓄積821 690m3，分別占森林面積、蓄積的75%和80.5%。主要林分類(lèi)型柞木林占天然林面積、蓄積的36.7%和42.9%；椴樹(shù)、白樺、針葉混交林面積、蓄積占0.4%和10.3%；軟闊混交林面積、蓄積占66.5%和43.6%；硬闊混交林面積、蓄積占2.4%和3.2%。

2調(diào)查及研究方法

在疏伐和未疏伐的闊葉混交林林內(nèi)，采用大樣地的網(wǎng)格法[3，4]，每個(gè)樣地面積50m×50m(2 500m2)。對(duì)樣地內(nèi)胸徑大于5cm的所有林木進(jìn)行每木定位，記錄樹(shù)種、胸徑、相對(duì)位置(x，y坐標(biāo))和健康狀況，同時(shí)調(diào)查林分的土壤狀況、林分郁閉度、林下植被、林下更新等。為避免邊緣效應(yīng), 在計(jì)算空間結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，將樣地內(nèi)距樣地邊線 5m之內(nèi)的條形區(qū)設(shè)為緩沖區(qū)，其中的標(biāo)記林木只作為相鄰木，緩沖區(qū)環(huán)繞的區(qū)域?yàn)楹诵膮^(qū)，其中所有的標(biāo)記林木各作1次參照樹(shù)，統(tǒng)計(jì)分析各項(xiàng)特征指數(shù)。

3結(jié)果與分析

3.1　調(diào)查林分的基本特征

調(diào)查林分選取的天然闊葉混交林位于萬(wàn)人歡林場(chǎng)經(jīng)過(guò)疏伐的80林班和未經(jīng)過(guò)疏伐的4林班，各設(shè)一塊標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行了全面調(diào)查。兩個(gè)林班的基本情況見(jiàn)表1。從表1可以看出，兩個(gè)林分的齡級(jí)、坡向，海拔基本相同，4林班的郁閉度均在0.8，密度較大，而80林班的林分郁閉度為0.6，密度較??；斷面積、平均直徑80林班均比4林班大；4林班的樹(shù)種較多，達(dá)12種， 80林班樹(shù)種較少，僅有6種。分析其原因是80林班在2011年前進(jìn)行過(guò)1次強(qiáng)度為 15%左右的撫育伐，伐出干擾樹(shù) 、非目地樹(shù)種、被壓木、病腐木等，使林分的環(huán)境得到了改善，目的樹(shù)種競(jìng)爭(zhēng)壓力得到了緩解。

表1　兩個(gè)林班基本林分特征

3.2　天然闊葉混交林林分直徑分布特征

林分內(nèi)不同直徑林木按徑階的分布狀態(tài)，亦稱(chēng)林分直徑結(jié)構(gòu)。有研究指出林分直徑分布主要有標(biāo)準(zhǔn)的反“J”形分布、近似的反“J”形分布、正態(tài)分布和多峰山狀分布4種。Liocourt(1898)研究認(rèn)為，理想的異齡林株數(shù)按徑級(jí)常量q值遞減，q值一般在1.2~1.5之間，如果異齡林的q值落在這個(gè)區(qū)間內(nèi),認(rèn)為該異齡林的株數(shù)分布合理，否則不合理(5)。本文以5cm為起測(cè)徑，以2cm為徑階步長(zhǎng)對(duì)兩個(gè)闊葉混交林樣地內(nèi)的所有胸徑大于5cm林木的直徑分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。

4林班樣地最大直徑為50cm，胸徑在6~24cm的木株數(shù)在總株數(shù)的70.2%；其中6~10cm的個(gè)體株數(shù)占這個(gè)區(qū)間的68.4%，占樣地整株數(shù)的48.0%。小徑級(jí)的林木占比重較大，直徑分布呈近似的反“J”形分布(見(jiàn)圖1)，運(yùn)用負(fù)指數(shù)函數(shù)對(duì)樣地的直徑分布進(jìn)行擬合，擬合方程為y=296.77e-0.224 6 x(R2=0.979 8)，可見(jiàn)擬合精度很高。直徑分布的q均值為1.566 1，落在了1.2~1.5之外，直徑的株數(shù)分布不合理，需要疏伐對(duì)直徑結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

圖1　4林班林分樣地直徑分布

圖2　80林班林分樣地直徑分布

3.3天然闊葉混交林空間結(jié)構(gòu)特征分析[3]

3.3.1空間結(jié)構(gòu)單元及結(jié)構(gòu)參數(shù)的判別標(biāo)準(zhǔn)空間結(jié)構(gòu)單元：林分中任意1株 (參照樹(shù))和其周?chē)?株最近相鄰木構(gòu)成了基本的結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算是以基本結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)的。結(jié)構(gòu)參數(shù)判別標(biāo)準(zhǔn)及狀態(tài)描述見(jiàn)表2。

表2　結(jié)構(gòu)參數(shù)的判別標(biāo)準(zhǔn)及狀態(tài)描述

3.3.2天然闊葉混交林林木的水平空間分布格局 從圖3、圖4可見(jiàn)4林班和80林班內(nèi)2塊樣地內(nèi)林木分布格局：未疏伐的4林班林木分布不均勻；疏伐的80林班的均勻。從圖3~圖5中可見(jiàn)4林班的平均角尺度分布頻率為0.520，大于0.517，說(shuō)明該林班處于團(tuán)狀分布，是一種不理想的分布狀態(tài)，應(yīng)進(jìn)行疏伐使其成為合理的隨機(jī)分布或均勻分布。而經(jīng)過(guò)一次經(jīng)營(yíng)性疏伐的80林班的平均角尺度分布頻率為0.456，小于0.475，林分處于比較理想的均勻分布狀態(tài)。所以疏伐是調(diào)整水平分布格局重要技術(shù)措施。

圖3　4林班林木分布格局

圖4　80林班林木分布格局

圖5　兩林班林木角尺度分布頻率

3.3.3天然闊葉混交林樹(shù)種隔離程度

圖6為天然闊葉混交林2個(gè)樣地林木的混交角頻率分布情況?？梢钥闯?個(gè)林班均屬于中度混交，4林班的平均混交強(qiáng)度比8林班只大0.035，說(shuō)明80林班在經(jīng)營(yíng)性疏伐時(shí)，采用合理采伐強(qiáng)度，是按著“留優(yōu)去劣”、“除密留稀”的原則伐除林內(nèi)非目的樹(shù)種和干擾樹(shù)、被壓木、病腐木等采伐對(duì)象，對(duì)樹(shù)種混交度沒(méi)有太大的影響。

圖6　兩林班林木混角度分布頻率

3.3.4天然闊葉混交林林木大小分化程度圖7為4林班和80林班的林木平均大小比數(shù)分布頻率情況，可以看出4：林班樣地平均大小比數(shù)為 0.502；80林班樣地平均大小比數(shù)為 0.491，兩個(gè)樣地的平均大小比數(shù)差距不大。說(shuō)明2個(gè)林班的樹(shù)木大小分化不大，均處于或接近中庸?fàn)顟B(tài)。同時(shí)還說(shuō)明即使是經(jīng)過(guò)疏伐的80林班，還有進(jìn)一步經(jīng)營(yíng)和管理的必要，應(yīng)適時(shí)進(jìn)行二次撫育，使其盡早進(jìn)入優(yōu)勢(shì)或亞優(yōu)勢(shì)狀態(tài)。

圖7　兩林班林木平均大小比數(shù)分布頻率

3.4　林木競(jìng)爭(zhēng)壓力分析

從表3看出，當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)木距對(duì)象木越近時(shí)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)越大，競(jìng)爭(zhēng)壓力也就越大，疏伐的80林班競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)平均值為0.665，較未疏伐4林班的1.985小3倍，表明未疏伐4林班對(duì)象木競(jìng)爭(zhēng)狀況較疏伐的80林班的激烈；競(jìng)爭(zhēng)壓力測(cè)算也得出相同的結(jié)論，已疏伐80林班林木競(jìng)爭(zhēng)壓力平均值0.45，較未疏伐4林班林木競(jìng)爭(zhēng)壓力平均值-0.33大，表明未疏伐4林班對(duì)象木競(jìng)爭(zhēng)狀況較疏伐的80林班的激烈。說(shuō)明經(jīng)營(yíng)性疏伐能夠緩解林分內(nèi)林木的競(jìng)爭(zhēng)壓力。

表4　兩個(gè)林班樣地林木競(jìng)爭(zhēng)壓力、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)對(duì)比

4結(jié)論

4.1未疏伐的天然闊葉混交林林分直徑分布多呈不合理，小徑級(jí)的林木占相當(dāng)大的比重，呈不理想的近似的反“J”形分布；疏伐林分中等徑級(jí)的林木占的比重大，小徑級(jí)和大徑級(jí)的較少，呈理想的近似于正態(tài)分布的高峰態(tài)分布。所以經(jīng)營(yíng)性疏伐是調(diào)整林分直徑分布重要技術(shù)措施。

4.2疏伐是調(diào)整林分水平分布格局的重要措施。未疏伐林班林木的水平分布格局是不理想的團(tuán)狀分布，疏伐的林分處于較為理想的均勻分布。

4.3采用合理疏伐強(qiáng)度，按著“留優(yōu)去劣”、“除密留疏”的原則進(jìn)行經(jīng)營(yíng)性疏伐，對(duì)樹(shù)種混交度沒(méi)有太大的影響。

4.4當(dāng)樹(shù)木大小分化程度處于中庸?fàn)顟B(tài)、劣態(tài)或絕對(duì)劣態(tài)時(shí)，就要考慮對(duì)林分進(jìn)行科學(xué)的經(jīng)營(yíng)和管理，已疏伐過(guò)林分要適時(shí)進(jìn)行二次經(jīng)營(yíng)，使其盡早進(jìn)入優(yōu)勢(shì)或亞優(yōu)勢(shì)狀態(tài)。

4.5疏伐林分的平均競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)較未疏伐的小3倍，說(shuō)明經(jīng)營(yíng)性疏伐是減弱林分樹(shù)木競(jìng)爭(zhēng)壓力的關(guān)鍵技術(shù)措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳大坷,周曉峰，丁寶永，等.黑龍江省天然次生林研究(Ⅱ)動(dòng)態(tài)經(jīng)營(yíng)體系.東北林學(xué)院學(xué)報(bào)，1985(1):1-3

[2]沈國(guó)舫.森林培育學(xué).北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2001:300-313

[3]惠剛盈,趙中華,胡艷波，等.結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)技術(shù)指南.北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2010:1-195

[4]孟憲宇.測(cè)樹(shù)學(xué).北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1996:45-48

[5]張會(huì)儒，唐守正.東北天然林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)技術(shù)研究. 北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2011:79-106