張凌宇，劉兆剛

(東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，哈爾濱，150040)

大興安嶺盤(pán)古林場(chǎng)2種優(yōu)勢(shì)樹(shù)種空間分布格局研究

張凌宇，劉兆剛*

(東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，哈爾濱，150040)

基于2011年大興安嶺林區(qū)外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)中的10塊樣地?cái)?shù)據(jù)，采用4種方法對(duì)大興安嶺盤(pán)古林場(chǎng)落葉松和白樺2種優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的空間分布格局進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在落葉松中齡林內(nèi)，落葉松呈顯著聚集分布；隨著林分發(fā)展到近熟林和成熟林階段，種內(nèi)和種間競(jìng)爭(zhēng)加劇，落葉松聚集程度明顯下降；落葉松林各齡組間空間結(jié)構(gòu)優(yōu)劣表現(xiàn)為中齡林>成熟林>近熟林，林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)(FSSI)和林分空間結(jié)構(gòu)距離(FSSD)具有極顯著的線性關(guān)系，F(xiàn)SSD=-1.201 3FSSI+144.03，R2=0.984 2(P<0.01)，表明二者在表達(dá)林分空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣性方面存在較強(qiáng)的一致性。白樺林從幼齡林發(fā)育為成熟林的過(guò)程中，林木的分布格局由聚集分布轉(zhuǎn)化為均勻分布，中齡林內(nèi)林木的聚集程度最高，在近熟林內(nèi)林木開(kāi)始出現(xiàn)由聚集分布向均勻分布轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)；當(dāng)發(fā)展到成熟林時(shí)完全轉(zhuǎn)化為均勻分布；白樺林各齡組間空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣表現(xiàn)為中齡林>成熟林>近熟林>幼齡林。FSSD=-0.703 8FSSI+113.19，R2=0.998 5(P<0.01)，二者同樣具有極顯著的線性關(guān)系。通過(guò)研究天然落葉松林和白樺林優(yōu)勢(shì)種群及其空間分布格局，為日后制定合理的健康的森林經(jīng)營(yíng)措施提供有力依據(jù)。

天然落葉松林；白樺林；林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)；林分空間結(jié)構(gòu)距離；混交度；林木點(diǎn)格局

0 引言

森林的空間結(jié)構(gòu)作為森林結(jié)構(gòu)是最重要最直接的表現(xiàn)，是森林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中最有可能調(diào)控的因子[1]，因此森林空間結(jié)構(gòu)的研究對(duì)于培育可持續(xù)森林有著至關(guān)重要的作用。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)森林空間分布格局進(jìn)行了大量的研究[2-4]，在傳統(tǒng)森林空間分布格局研究方法的基礎(chǔ)上，我國(guó)學(xué)者惠剛盈等提出了一系列有關(guān)林分空間量化分析的方法[5]，以及新的空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)：大小比[6]、混交度[7]和角尺度[8]。董靈波[9]以這3個(gè)常用的空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)為切入點(diǎn)，通過(guò)構(gòu)建以這3個(gè)空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)為“輸入”與整體林分空間結(jié)構(gòu)為“輸出”的林分空間結(jié)構(gòu)生產(chǎn)函數(shù)，得到了林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)(FSSI)這一定義，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)實(shí)的林分空間結(jié)構(gòu)向理想結(jié)構(gòu)點(diǎn)變化的趨勢(shì)，計(jì)算了林分空間結(jié)構(gòu)距離(FSSD)，從而以二者作為定量描述林分空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)和變化的綜合指標(biāo)[9]。從有利于林木生長(zhǎng)的角度來(lái)看，森林空間結(jié)構(gòu)對(duì)于描述林分生長(zhǎng)進(jìn)程也有著特別重要的意義(Gadow，1997)[10]，本文運(yùn)用Gadow提出的混交度來(lái)反應(yīng)樹(shù)種的隔離程度，采用林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)(FSSI)和林分空間結(jié)構(gòu)距離(FSSD)相結(jié)合的方法來(lái)反應(yīng)不同齡組間林分空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣，采用Hegyi提出的單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)計(jì)算林木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，并且基于ArcGIS軟件平臺(tái)下的多距離空間聚類(lèi)分析功能，進(jìn)行林木點(diǎn)格局分析。通過(guò)這四種方法旨在研究大興安嶺盤(pán)古林場(chǎng)2種主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的空間分布格局，分析兩種優(yōu)勢(shì)樹(shù)種在處于不同生長(zhǎng)時(shí)期的林分競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)、樹(shù)種隔離程度、兩種林分各齡組間空間結(jié)構(gòu)分布規(guī)律及空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣表現(xiàn)，同時(shí)對(duì)于正確認(rèn)識(shí)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種在大興安嶺林區(qū)中的作用以及日后制定合理的森林空間優(yōu)化調(diào)控措施也有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黑龍江省大興安嶺地區(qū)盤(pán)古林場(chǎng)，隸屬于塔河縣林業(yè)局。作為我國(guó)重要的木材生產(chǎn)基地，盤(pán)古林區(qū)也是我國(guó)少有的幾個(gè)原始林區(qū)之一。林場(chǎng)地理坐標(biāo)為北緯52°41′57.1″，東經(jīng)123°51′56.5″，林場(chǎng)所有施業(yè)區(qū)面積共152 127 hm2，森林覆蓋率約為89%[15]。盤(pán)古地區(qū)氣候類(lèi)型屬大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫-4℃，最高氣溫35℃，最低氣溫-50℃，年降水量320～450 mm，無(wú)霜期為3～4個(gè)月，相對(duì)濕度70%～75%，積雪期達(dá)5個(gè)月，年均光照總時(shí)數(shù)約為2 600 h，林內(nèi)降雪深度在30～50 cm范圍內(nèi)[15]。該地區(qū)土壤較為淺薄，有永凍層存在，盤(pán)古林場(chǎng)的頂級(jí)森林植被為興安落葉松(Larixgmelini)，在整個(gè)寒溫帶針葉林中具有較廣范圍內(nèi)的分布[15]。除此之外還有樟子松(Pinussylvestrisvarmongolica)、白樺(Betylaplatyphylla)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、山楊(Populusdavidiana)等喬木樹(shù)種，灌木主要有胡枝子(Lespedezabioolor)和杜香(Ledumpalnstre)[18]。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)收集

采用2011年大興安嶺林區(qū)外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)中的5塊落葉松固定樣地和5塊白樺林樣地，其中樣地1～5為落葉松樣地，樣地6～10為白樺林樣地，對(duì)各樣地內(nèi)胸徑5 cm以上的林木進(jìn)行每木檢尺，同時(shí)記錄各調(diào)查樣地的經(jīng)緯度、坡度、坡向、坡位、海拔和郁閉度，在樣地的四個(gè)方位角上設(shè)置2 m×2 m和1 m×1 m 的樣方，分別調(diào)查樣方內(nèi)幼樹(shù)天然更新、林冠下造林生長(zhǎng)情況以及灌木、草本種類(lèi)、高度、蓋度、分布狀況，對(duì)樣方內(nèi)的土壤狀況進(jìn)行記錄。樣地基本調(diào)查因子見(jiàn)表1。

表1 樣地基本因子調(diào)查概況

2.2 林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)

本文選取較為具有代表性的Gadow提出的林分混交度Mi的表示方法來(lái)表示樹(shù)種的隔離程度[11]。所謂混交度，定義就是作為對(duì)象木i的4株最近相鄰木中與對(duì)象木分屬于不同樹(shù)種的個(gè)體所占的比例，方法如下[7]：

(1)

式中：Mi表示林木在i處的點(diǎn)混交度；Vij為離散變量，4指的是相鄰木個(gè)數(shù)；當(dāng)Vij=0時(shí)，表示表示對(duì)象木i與第j株相鄰木為同一樹(shù)種，當(dāng)Vij不等于0時(shí)則表示對(duì)象木i與第j株相鄰木為同一樹(shù)種[12]。

大小比數(shù)被定義為胸徑大于對(duì)象木的相鄰木數(shù)占所考察全部最近相鄰木的比例[6]，表達(dá)公式為：

(2)

式中：Ui表示林木在i處的點(diǎn)大小比；Kij為離散型變量，其值定義為當(dāng)對(duì)象木比第j株相鄰木小時(shí)Kij=1，反之Kij=0。

角尺度用來(lái)描述相鄰木圍繞對(duì)象木i的均勻性[8]。任意兩個(gè)最近相鄰木的夾角有兩個(gè)。小角為α，最近相鄰木分布時(shí)的夾角設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)角α0。角尺度被定義為α角小于標(biāo)準(zhǔn)角α0的個(gè)數(shù)占所考察的4個(gè)夾角的比例[8]，用公式表示：

(3)

式中：Wi表示林木在i處的點(diǎn)角尺度；Zij為離散型變量，其值定義為當(dāng)?shù)趈個(gè)α角小于標(biāo)準(zhǔn)α0時(shí)，Zij=1，反之Zij=0。

林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)(FSSI)被定義為林分空間結(jié)構(gòu)三參數(shù)(混交度、大小比數(shù)、角尺度)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)關(guān)系[9]，其表達(dá)式為：

(4)

林分空間結(jié)構(gòu)距離(FSSD)被定義為林分結(jié)構(gòu)三參數(shù)(混交度、大小比數(shù)、角尺度)的大小從現(xiàn)實(shí)林分空間結(jié)構(gòu)向理想林分空間結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的相對(duì)趨勢(shì)[9]，即為不同林分條件下現(xiàn)實(shí)林分空間結(jié)構(gòu)到理想結(jié)構(gòu)點(diǎn)的距離[9]：

(5)

式中：0≤FSSD≤150。

2.3 林分競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)

單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)因子是由Hegyi在1974年提出的，本文采用該因子來(lái)計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)CIi。公式如下[12]：

(6)

式中：CIi為競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，當(dāng)CIi值越大時(shí)，表示林木之間競(jìng)爭(zhēng)越激烈；dj為相鄰競(jìng)爭(zhēng)木j的胸徑；di表示對(duì)象木的胸徑；Lij表示對(duì)象木與競(jìng)爭(zhēng)木之間的距離。

通過(guò)單木林木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，可以計(jì)算出整個(gè)林分的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，樣地內(nèi)所有林木單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的平均值即為林分競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，其公式為：

(7)

式中：CI為整體林分的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)；CIi為單木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)；N為樣地內(nèi)林木總數(shù)。

2.4 林木點(diǎn)格局分析

(8)

式中：d表示研究尺度；HinconfinEnv表示置信上限；LwconfinEnv表示置信下限；L(d)為Ripley’sK(d)函數(shù)的變型，具體計(jì)算方法如下：

(9)

式中：A表示所在研究區(qū)域的具體面積；n表示總體林木點(diǎn)的個(gè)數(shù)；d表示距離；K(i,j)表示權(quán)重。當(dāng)i和j之間所處的距離小于或等于d時(shí)，指標(biāo)權(quán)重為1，當(dāng)i和j之間的距離大于d時(shí)，權(quán)重為0，HinconfinEnv表示置信上限，LwconfinEnv表示置信下限。

3 結(jié)果分析

3.1 林分內(nèi)樹(shù)種隔離程度

由圖1可知，落葉松中齡林內(nèi)，此時(shí)林分的混交度為0.64，屬于中度混交，隨著林分年齡的增長(zhǎng)，落葉松林分內(nèi)各林木的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，在近熟林時(shí)，林分混交度達(dá)到最低，混交度為0.11。當(dāng)林分發(fā)展到成熟林時(shí)，林分的混交度又開(kāi)始回升，成熟林時(shí)林分混交度為0.26，屬于弱度混交[7]。白樺林方面，6號(hào)樣地屬于白樺幼齡林，此時(shí)林分的混交度為0，這是由于6號(hào)樣地受過(guò)重度林火干擾所引起的。隨著白樺林的生長(zhǎng)，在白樺中齡林、近熟林以及成熟林的林分混交度呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)，林分混交度均在0.5上下浮動(dòng)，屬于中度混交[7]。

圖1 落葉松、白樺林分混交度Fig.1 Larch and birch stand mingling degree

3.2 林分不同齡組的空間結(jié)構(gòu)

由表2可知，在各齡組大小比數(shù)和角尺度波動(dòng)范圍不大的情況下，很大程度上混交度決定了林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)的大小。二者呈顯著線性相關(guān)，F(xiàn)SSI=91.993M+13.137，R2=0.890 9(P<0.01)。其中M為混交度。在進(jìn)行林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)劣表現(xiàn)對(duì)比上，對(duì)于同一齡組的多個(gè)樣地的林分結(jié)構(gòu)參數(shù)、FSSI值和FSSD值的計(jì)算，本文采取合并同一齡組數(shù)據(jù)進(jìn)行整體求值的方法計(jì)算。若只以某一參數(shù)來(lái)度量林分空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣性，勢(shì)必造成結(jié)果的不準(zhǔn)確性，同時(shí)這也違背了林分空間結(jié)構(gòu)作為有機(jī)整體的自然屬性這一原則[14]。因此本文采取在結(jié)合林分空間結(jié)構(gòu)三參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)(FSSI)和林分空間結(jié)構(gòu)距離(FSSD)對(duì)所研究的兩種主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：落葉松林各齡組間空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣表現(xiàn)為中齡林>成熟林>近熟林，F(xiàn)SSI和FSSD具有極顯著線性關(guān)系，F(xiàn)SSD=-1.201 3FSSI+144.03，R2=0.984 2(P<0.01)白樺林方面，白樺林各齡組間空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣表現(xiàn)為中齡林>成熟林>近熟林>幼齡林。FSSI和FSSD同樣具有極顯著的線性關(guān)系，F(xiàn)SSD=-0.703 8FSSI+113.19，R2=0.998 5(P<0.01)。說(shuō)明無(wú)論對(duì)于落葉松林還是白樺林，F(xiàn)SSI和FSSD在對(duì)林分空間結(jié)構(gòu)的描述方面具有很強(qiáng)的一致性。

表2 林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)、指數(shù)、距離計(jì)算結(jié)果

3.3 林分競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)

由圖2可知，落葉松從中齡林發(fā)育到成熟林的過(guò)程，林分競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)呈先減小后增大的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)林分處于落葉松中齡林時(shí)，由于此時(shí)林分內(nèi)林木之間的生長(zhǎng)發(fā)育較為旺盛，相同樹(shù)種的林木之間競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)，同時(shí)其他一些先鋒樹(shù)種以及伴生樹(shù)種也加大了與落葉松林木之間的競(jìng)爭(zhēng)，因此在中齡林內(nèi)落葉松林木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)高。當(dāng)林分發(fā)展為近熟林時(shí)，由于種間以及種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致部分林木死亡，因此落葉松近熟林林分的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)變?nèi)酰淙~松發(fā)展到成熟林時(shí)，其他先鋒樹(shù)種迅速占據(jù)了死亡的落葉松樹(shù)種的林隙空間，從而導(dǎo)致了林分競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的再次急劇上升，在過(guò)熟林時(shí)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)達(dá)到最大。白樺林競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)方面，白樺幼齡林由于受到過(guò)重度的林火干擾，因此林分內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)并不是特別高，當(dāng)林分發(fā)展到中齡林時(shí)，林分競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)達(dá)到最高，隨著林分的生長(zhǎng)發(fā)育及種間競(jìng)爭(zhēng)，一些白樺死亡，使得林分競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)從近熟林開(kāi)始下降，直到在10號(hào)樣地成熟林時(shí)趨于穩(wěn)定。

圖2 落葉松、白樺林分競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)Fig.2 Competition index of larch and birch stands

3.4 林木分布狀態(tài)

運(yùn)用ArcGis10.0軟件空間統(tǒng)計(jì)工具下分析模型中的多距離空間聚類(lèi)分析(Ripleys K)函數(shù)分別對(duì)10塊樣地中不同生長(zhǎng)階段的落葉松林、白樺林進(jìn)行點(diǎn)格局分析。

如圖3所示，在1號(hào)樣地與2號(hào)樣地內(nèi)落葉松中齡林均呈現(xiàn)顯著聚集分布，在1號(hào)樣地內(nèi)落葉松在6 m范圍內(nèi)呈現(xiàn)顯著聚集分布，在2號(hào)樣地內(nèi)落葉松在1～3 m內(nèi)表現(xiàn)聚集分布，在4～10 m表現(xiàn)顯著聚集分布。

圖3 落葉松中齡林點(diǎn)格局分析Fig.3 Analysis of the tree point pattern of the middle age larch forest

如圖4所示，在3號(hào)樣地4～5 m范圍內(nèi)呈現(xiàn)聚集分布，在4號(hào)樣地內(nèi)2～6 m范圍內(nèi)呈現(xiàn)聚集分布。

圖4 落葉松近熟林點(diǎn)格局分析Fig.4 Analysis on the tree point pattern of the near mature larch forest

如圖5所示，5號(hào)樣地內(nèi)落葉松在3 m范圍內(nèi)呈現(xiàn)聚集分布，在其它研究尺度上表現(xiàn)為均勻分布，這是由于在此階段林木的競(jìng)爭(zhēng)激烈程度有所緩解，各林木間的競(jìng)爭(zhēng)壓力有所減小，從而使得其研究尺度上表現(xiàn)為均勻分布。

圖5 落葉松成熟林點(diǎn)格局分析Fig.5 Analysis of tree point pattern of mature larch forest

如圖6所示，6號(hào)樣地內(nèi)在6 m范圍內(nèi)呈現(xiàn)顯著聚集分布，由于原樣地內(nèi)被林火燒死的白樺通過(guò)更新形成許多小樹(shù)，從而使樣地內(nèi)的林木呈現(xiàn)不同程度的聚集分布。7號(hào)樣地白樺在8 m范圍內(nèi)呈現(xiàn)顯著聚集分布。

圖6 白樺林幼齡林、中齡林點(diǎn)格局分析Fig.6 Analysis of tree point pattern in young growth and half-mature birch forests

如圖7所示，8號(hào)樣地內(nèi)白樺在8 m范圍內(nèi)呈現(xiàn)顯著聚集分布，在9號(hào)樣地內(nèi)白樺在3 m范圍內(nèi)呈現(xiàn)聚集分布。這是由于白樺林發(fā)展到近熟林階段后一些白樺在種內(nèi)及種間競(jìng)爭(zhēng)中死亡，從而出現(xiàn)了白樺由聚集分布向均勻分布轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。

圖7 白樺林近熟林點(diǎn)格局分析Fig.7 Analysis of tree point pattern in near mature birch forest

如圖8所示，10號(hào)樣地白樺在3 m處呈現(xiàn)聚集分布，此時(shí)經(jīng)過(guò)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，白樺大部分以由之前的聚集分布轉(zhuǎn)化為均勻分布。

圖8 白樺林成熟林點(diǎn)格局分析Fig.8 Analysis of tree point pattern in mature birch forest

4 結(jié)論與討論

本文基于2011年大興安嶺林區(qū)外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)中的10個(gè)樣地?cái)?shù)據(jù)，采用林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)，林木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，樹(shù)種隔離程度以及林木點(diǎn)格局分析共4種方法。對(duì)大興安嶺盤(pán)古林場(chǎng)2種優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的空間分布格局進(jìn)行研究，主要結(jié)論如下：

(1)當(dāng)落葉松為中齡林時(shí)，林分為中度混交，林分表現(xiàn)為顯著的聚集分布；隨著林分的不斷發(fā)展，當(dāng)林分處于近熟林時(shí)，林分內(nèi)混交處于最低點(diǎn)，林木的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)也最弱，林分表現(xiàn)出的聚集分布也明顯下降；當(dāng)林分處于成熟林時(shí)，林分混交度有所回升，此時(shí)林分分布狀態(tài)表現(xiàn)為兩個(gè)極端，落葉松大徑階在所有尺度上均表現(xiàn)為均勻分布，而小徑階則在所有尺度上都表現(xiàn)為顯著聚集分布。處于幼齡林階段的白樺由于受到過(guò)重度的林火干擾，因此林分內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)壓力較小，林分混交度為0，林分內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)較小，白樺林通過(guò)在林內(nèi)萌生更新呈現(xiàn)出聚集分布；隨著林分的發(fā)展，當(dāng)林分處于中齡林時(shí)，林分混交度在0.5上下浮動(dòng)，屬于中度混交，此時(shí)林分的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)達(dá)到最大，林分呈現(xiàn)顯著聚集分布；當(dāng)林分發(fā)展到近熟林時(shí)，林分屬于中度混交，林分競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)開(kāi)始下降，由于競(jìng)爭(zhēng)壓力的減弱，林分開(kāi)始出現(xiàn)由聚集分布向均勻分布發(fā)展的趨勢(shì)；隨著林分發(fā)展到成熟林，林分競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)繼續(xù)下降，白樺林在大部分研究尺度上呈均勻分布。

(2)在各齡組空間結(jié)構(gòu)優(yōu)劣上，2種優(yōu)勢(shì)樹(shù)種各齡組的空間優(yōu)劣表現(xiàn)幾乎一致，落葉松中齡林空間結(jié)構(gòu)最優(yōu)，其FSSI和FSSD的值分別為61.62和68.82；近熟林表現(xiàn)為最差，其FSSI和FSSD的值分別為36.97和102.16。白樺林方面，同樣是中齡林空間結(jié)構(gòu)最優(yōu)，其FSSI和FSSD值分別為63.34和68.65；由于幼齡林遭受過(guò)重度火災(zāi)干擾，因此空間結(jié)構(gòu)表現(xiàn)最差，其FSSI和FSSD值分別為0和113.18。

在各齡組空間結(jié)構(gòu)優(yōu)劣性的表現(xiàn)上，除了重度火災(zāi)干擾的白樺幼齡林樣地外，無(wú)論是落葉松林還是白樺林，在空間結(jié)構(gòu)表現(xiàn)上最差的都是近熟林樣地，這可能是由于林分發(fā)展到近熟林階段，種間以及種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇從而引起較多的林木死亡，出現(xiàn)了部分枯立木，由于枯立木在分解過(guò)程中同樣需要吸取大量的林內(nèi)養(yǎng)分，因此導(dǎo)致近熟林空間結(jié)構(gòu)劣于其他齡組。本文并未考慮枯立木、枯倒木對(duì)空間結(jié)構(gòu)的影響，從理論上講對(duì)于樣地內(nèi)枯倒的林木，應(yīng)該予以采伐，但是近年來(lái)大量研究表明，枯立木在維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、林木種子傳播以及有利于林木生長(zhǎng)方面上也起著積極的作用[15]。因此在對(duì)于林內(nèi)枯立木、枯倒木、被壓木的采伐方式上，應(yīng)該按齡組的不同進(jìn)一步細(xì)化，針對(duì)可能促進(jìn)林木生長(zhǎng)的幼齡林、中齡林樣地階段內(nèi)的枯立木應(yīng)該有所保留，從而使其他競(jìng)爭(zhēng)木從枯立木中汲取營(yíng)養(yǎng)。針對(duì)處于近熟林以及成熟林階段內(nèi)的枯立木、枯倒木，應(yīng)當(dāng)予以適當(dāng)采伐，從而使林內(nèi)其他樹(shù)種縮短成材時(shí)間，大大提高林內(nèi)資源的利用率[15-19]。至于，枯立木的采伐強(qiáng)度如何影響林分空間結(jié)構(gòu)，這還有必要進(jìn)行更深一步的探討。本文并未選取過(guò)去發(fā)生過(guò)重度火災(zāi)的幼齡林樣地，在各齡組完整性方面有一定欠缺。在以后的研究中應(yīng)該盡可能考慮各齡組分配的完整性。

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

[2]Hanewinkel M，Pretzsch H.Modelling the conversion from even-aged to uneven-aged stands of Norway spruce (PiceaabiesL.Karst.) with a distance-dependent growth simulator[J].Forest Ecology & Management，2000，134(134)：55-70.

[3]Pretzsch H.Analysis and modeling of spatial stand structures.Methodological considerations based on mixed beech-larch stands in Lower Saxony[J].Forest Ecology & Management，1997，97(3)：237-253.

[4]周紅敏，惠剛盈，趙中華，等.森林結(jié)構(gòu)調(diào)查中最適樣方面積和數(shù)量的研究[J].林業(yè)科學(xué)研究，2009，22(4)：482-485.

[5]惠剛盈，胡艷波，徐海.森林空間結(jié)構(gòu)的量化分析方法[A].中國(guó)林學(xué)會(huì).2005年中國(guó)科協(xié)學(xué)術(shù)年會(huì)26分會(huì)場(chǎng)論文集(2)[C].中國(guó)林學(xué)會(huì)，2005：5.

[6]惠剛盈，Klaus von Gadow，Matthias Albert.一個(gè)新的林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)——大小比數(shù)[J].林業(yè)科學(xué)研究，1999，12(1)：1-6.

[7]惠剛盈，胡艷波.混交林樹(shù)種空間隔離程度表達(dá)方式的研究[J].林業(yè)科學(xué)研究，2001，1(1)：23-27.

[8]惠剛盈，Klaus von Gadow，Matthias Albert.角尺度——一個(gè)描述林木個(gè)體分布格局的結(jié)構(gòu)參數(shù)[J].林業(yè)科學(xué)，1999，1(1)：37-42.

[9]董靈波，劉兆剛，馬妍，等.天然林林分空間結(jié)構(gòu)綜合指數(shù)的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，35(1)：16-22.

[10]Gadow K V，Hui G.Modelling Forest Development[J].Forestry Sciences，1999，57(12)：1146-58

[11]Gadow K V，Hui G Y.Characterizing forest spatial structure and diversity[A].Proceeding of the SUFOR International Workshop “Sustainable Forestry in Temperate Regions”[C].Sweden：Lund University，2002

[12]關(guān)玉秀，張守攻.競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)的分類(lèi)及評(píng)價(jià)[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，14(4)：1-8.

[13]葛宏立，周元中，湯孟平，等.Ripley′s指數(shù)的一個(gè)新變形——G(d)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28(4)：1491-1497.

[14]豐緒霞，邱玉成，李志強(qiáng)，等.一面坡林場(chǎng)主要人工林林分空間結(jié)構(gòu)特征分析研究[J].林業(yè)科技情報(bào)，2015，47(1)：6-9.

[15]倪寶龍，劉兆剛.不同強(qiáng)度火干擾下盤(pán)古林場(chǎng)天然落葉松林的空間結(jié)構(gòu)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33(16)：4975-4984.

[16]徐化成，范兆飛，王勝.興安落葉松原始林林木空間格局的研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，1994，26(2)：155-160.

[17]閆淑君，洪偉，吳承禎.中亞熱帶常綠闊葉林林隙動(dòng)態(tài)與森林景觀格局研究——以福建省萬(wàn)木林自然保護(hù)區(qū)為例[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007，15(2)：5-8.

[18]孫云霞，劉兆剛，董靈波.大興安嶺天然落葉松林碳密度空間分布研究[J].森林工程，2015，31(2)：19-26.

[19]張?zhí)?，朱玉杰，董希?撫育間伐對(duì)大興安嶺天然用材林冠層結(jié)構(gòu)及光環(huán)境特征的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，44(10)：1-7.

Study on Spatial Pattern of Two Dominant Species Forest Types in the Great Hingan Pangu Forest Stand

Zhang Lingyu，Liu Zhaogang

(Agricultural College of North East Forest University，Harbin 150040)

Base on the data set of 10 sample fields investigation of the Great Hingan in 2011，spatial distribution pattern of 2 dominant species of larch and birch in Pan'gu forest stand was studied using four methods.The results showed that larch significantly aggregated distribution in the half-mature larch forest.As the forest stand developed to near mature forest and mature forest stage，the degree of aggregation decreased due to intense intraspecific and interspecific competition.Larch forest spatial structure among the age groups presented middle-aged forest> mature forest> nearly mature forest.Significant linear correlation was found betweenFSSIandFSSDvwith the linear regression model：FSSD=-1.201 3FSSI+144.03，R2=0.984 2(P<0.01).This indicated that both have a strong consistency in describing aspects of forest stand spatial structure.The distribution of spatial structure began to convert to uniform distribution from aggregating status in the process of the birch growing to over mature forest from the young forest.Middle-age forest had the highest aggregation degree.The distribution began to appear a tendency of converting from aggregating distribution to the uniform distribution in the nearly mature forest and it will completely convert into c the uniform distribution when the forest developed into the mature forest.The merits of the forest spatial structure of birch among the age group presented middle-aged forest > mature forest> nearly mature forest> young forest.Highly significant linear relationship was found betweenFSSIandFSSDalso.The linear regression model wasFSSD=-0.703 8FSSI+113.19，R2=0.998 5(P<0.01).This study provides a strong basis for determining rational and health forest management measures in future by studying natural larch and birch forest stands and their spatial distribution patterns of dominant species.

natural larch forest；birch；FSSI；FSSD；spatial distribution pattern；stand mingling degree；tree point pattern

2016-12-26

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD22B0202)

張凌宇，碩士研究生。研究方向：森林經(jīng)理。

張凌宇，劉兆剛.大興安嶺盤(pán)古林場(chǎng)2種優(yōu)勢(shì)樹(shù)種空間分布格局研究[J].森林工程，2017，33(2)：11-16.

S 757.4

A

1001-005X(2017)02-0011-06

*通信作者：劉兆剛，博士，教授。研究方向：森林經(jīng)理。

E-mail：lzg19700602@163.com