廉凱敏，段福軍，苗 科，李浩浩，樊蘭英

(1.山西省中條山國(guó)有林管理局,山西 侯馬 043000；2.山西省林業(yè)科學(xué)研究院,太原 030012)

林分直徑分布是林分結(jié)構(gòu)的基本特征之一，是研究林木及材種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，直接影響林木的冠幅、樹高、枝下高、干形等因子的變化，能夠預(yù)測(cè)森林未來的發(fā)展方向，同時(shí)影響著森林各項(xiàng)功能的發(fā)揮[1]。

油松(Pinustabulaeformis)為陽性樹種，深根性，適應(yīng)性強(qiáng)，耐干旱、抗瘠薄，屬華北溫性針葉林的代表類型，是我國(guó)特有，北方地區(qū)造林的主要樹種之一[2]。中條山的油松主要分布在翼城、浮山、聞喜、沁水、陽城，海拔600～1 700 m地段，多年來，中條山林區(qū)注重人工造林、綠化荒山，首選栽植鄉(xiāng)土針葉樹種油松，有力地提高了造林成活率、保存率，確保了造林質(zhì)量。

目前，對(duì)中條山人工林直徑分布的研究不多，以此為基礎(chǔ)的新的經(jīng)營(yíng)模式探索也很少。本文利用正態(tài)分布函數(shù)對(duì)中條山油松人工林林木直徑分布規(guī)律進(jìn)行擬合。在此基礎(chǔ)上，提出該區(qū)域油松人工林新的經(jīng)營(yíng)對(duì)策，為今后合理地經(jīng)營(yíng)森林提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于中條山中部山西省中條山國(guó)有林管理局中村林場(chǎng)下川營(yíng)林區(qū)，地理坐標(biāo)35°24′00″～35°40′00″ N，111°56′12″～112°14′00″ E，總面積18 060.7 hm2，行政區(qū)劃屬山西省沁水縣，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均溫10.3 ℃，平均無霜期197 d，年均降水量860.0 mm，地貌類型以石質(zhì)及土石中山為主，最高峰仙紅坪2 174 m。

中村林場(chǎng)地帶性植被為落葉闊葉林，主要森林類型有油松林、白皮松(P.bungeana)林、遼東櫟(Quercuswutaishannica)林、白樺(Betulaplatyphylla)林、槲櫟(Q.aliena)林、鵝耳櫪(Carpinusturczaninowii)林等。天然林面積13 373.07 hm2，人工林面積4 615.5 hm2，森林總蓄積量906 010 m3，森林覆蓋率82.8%。土壤類型沿海拔由低到高依次為山地褐土、山地淋溶褐土、山地棕壤土等[3]。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

2019年5月，在對(duì)中條林局中村林場(chǎng)下川營(yíng)林區(qū)油松人工林全面踏查的基礎(chǔ)上，選擇具有代表性的地塊作為研究對(duì)象，在立地條件類型相似的區(qū)域設(shè)置3塊樣地，每塊樣地面積0.25 hm2。詳細(xì)記錄樣地海拔、坡度、坡向等環(huán)境因子，以及林齡、樹種、胸徑(DBH>5 cm)、樹高等生長(zhǎng)因子，樣地基本情況見表1。

表1 樣地基本情況表

2.2 數(shù)據(jù)處理

目前多數(shù)研究采用正態(tài)分布函數(shù)擬合同齡林的胸徑分布，并取得了良好效果[4-6]。因此，本研究采用正態(tài)分布函數(shù)對(duì)油松人工林株數(shù)——胸徑分布規(guī)律進(jìn)行擬合，并用卡方檢驗(yàn)對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2.2.1 徑階劃分 林木胸徑通常采用2 cm整化進(jìn)行徑階劃分，林木直徑劃分為小徑階(DBH≤14)、中徑階(16≤DBH≤24)、大徑階(DBH≥26)。

2.2.2 正態(tài)分布函數(shù)

2.2.3 理論徑階株數(shù) 理論徑階株數(shù)計(jì)算公式為

ni=N·W·f(xi)

式中：ni為第i徑階的理論株數(shù)，N為林木總株數(shù)，W為徑階距，xi為第i徑階的中值。

所有計(jì)算用Excel2007和SPSS17.0軟件計(jì)算。

3 結(jié)果與分析

3.1 胸徑分布曲線

由圖1可知，3塊樣地的油松人工林胸徑分布呈現(xiàn)較為一致的變化，即均呈左偏的單峰曲線分布，胸徑處于10～18 cm徑階的林木數(shù)量最多，分布最廣，林分基本處在中、小徑階階段。曲線向右呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，表明大徑階林木逐漸減少，林分正處在正向生長(zhǎng)階段。

圖1 油松人工林胸徑分布圖

曲線偏度代表了非對(duì)稱分布的偏斜程度和方向，曲線峰度代表了陡峭和平坦程度。經(jīng)計(jì)算可知，樣地1的偏度和峰度分別為0.706、0.029，樣地2的偏度和峰度分別為0.786、0.181，樣地3的偏度和峰度分別為0.679、1.225。由此可知，各樣地偏度值均>0，說明油松人工林左偏現(xiàn)象明顯，中小徑階林木所占比例較大。左偏程度由高到低分別為樣地2、樣地1、樣地3。樣地峰度值均>0，說明油松人工林胸徑分布曲線較陡，特別是樣地3，峰度值>1，胸徑14 cm的株數(shù)有80株，數(shù)量最多，胸徑6～8 cm的有33株，胸徑20～30 cm的有34株，表現(xiàn)出明顯的聚集性。

結(jié)合表1、圖1，對(duì)3塊樣地胸徑分布規(guī)律比較，結(jié)果顯示，隨著林分密度的增加，胸徑分布曲線的左偏逐漸增大，表明林分密度在一定程度上制約著胸徑的生長(zhǎng)和分布。

3.2 胸徑分布擬合

對(duì)樣地觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，求得各胸徑徑階的實(shí)際株數(shù)和理論株數(shù)(表2)。

表2 油松人工林各徑階理論株數(shù)與實(shí)際株數(shù)比較

4 結(jié)論

本研究采用正態(tài)分布函數(shù)擬合中條山下川營(yíng)林區(qū)油松人工林的胸徑分布。結(jié)果顯示，該區(qū)的油松人工林胸徑分布呈左偏的單峰曲線，中間徑階的分布株數(shù)最多，小徑階的林木株數(shù)次之，大徑階的分布株數(shù)最少。正態(tài)分布函數(shù)可以很好地描述該區(qū)的油松人工林胸徑分布，預(yù)估油松人工林的林木特征、分化趨勢(shì)、生長(zhǎng)規(guī)律、出材量等，與張麗楠等[7-8]研究結(jié)果一致。

各樣地峰度值均>0，說明左偏現(xiàn)象嚴(yán)重，其現(xiàn)實(shí)密度和林分合理的密度存在較大偏差，隨著林分密度的增加，曲線分布的偏度也逐漸增加。各樣地峰度值>0，樣地3峰度值為1.225，說明林分徑階分布聚集程度大，可見栽植初期忽略了林分密度控制效應(yīng)，后期又沒有得到合理的經(jīng)營(yíng)，延長(zhǎng)了林分分化的時(shí)間。

總體來看，該區(qū)域油松人工林胸徑分布不合理，中間及小徑階的林木數(shù)量較多，大徑階的林木數(shù)量較少。林分密度較大，導(dǎo)致林木生長(zhǎng)受到擠壓，變化緩慢，單株蓄積量小，林分結(jié)構(gòu)不合理，林木對(duì)光照、水分、土壤養(yǎng)分等生長(zhǎng)因子競(jìng)爭(zhēng)激烈。為此，應(yīng)及時(shí)調(diào)控林分結(jié)構(gòu)，改善林分質(zhì)量，促進(jìn)林木逐漸向大徑階方向生長(zhǎng)。

5 建議

據(jù)資料，該區(qū)域自然分布的同齡級(jí)油松胸徑可達(dá)40 cm以上，與同類研究結(jié)果一致[7]。樣地油松人工林胸徑最大30 cm，多數(shù)在24 cm以下，說明林分仍處在分化的初級(jí)階段，急需進(jìn)行人為干擾，調(diào)整密度結(jié)構(gòu)，釋放林木生長(zhǎng)空間。

中條山林業(yè)局近些年實(shí)施了多項(xiàng)中德林業(yè)技術(shù)合作項(xiàng)目，注重德國(guó)近自然經(jīng)營(yíng)理念的目標(biāo)樹作業(yè)體系，編制了基于不同立地質(zhì)量、樹種和目標(biāo)胸徑的目標(biāo)樹數(shù)量和間距表格，消化、吸收、改進(jìn)經(jīng)營(yíng)措施，形成了目標(biāo)樹全林經(jīng)營(yíng)的模式。不同立地類型適合培育不同目標(biāo)樹種的目標(biāo)胸徑，下川營(yíng)林區(qū)油松目標(biāo)樹的目標(biāo)胸徑是50 cm。

目標(biāo)樹全林經(jīng)營(yíng)，就是以目標(biāo)樹為架構(gòu)的全林分經(jīng)營(yíng)，是“傳統(tǒng)模式經(jīng)營(yíng)”和“單株目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)”的結(jié)合，在圍繞單株目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)的同時(shí)，也關(guān)注目標(biāo)樹以外其他樹木的生長(zhǎng)，提高全林質(zhì)量的育林方法[9]，是把林分所有樹種分為目標(biāo)樹、干擾樹、輔助樹、其他樹等4種類型，并對(duì)不同樹木采取不同措施，達(dá)到理想的經(jīng)營(yíng)效果。該區(qū)域油松人工林的具體經(jīng)營(yíng)措施可按以下操作進(jìn)行。

選擇目標(biāo)樹。選擇作為目標(biāo)樹的油松要符合“有活力、有質(zhì)量、有價(jià)值、可持續(xù)”的4個(gè)原則，油松要樹干通直、樹冠豐滿、活力旺盛，目標(biāo)樹密度為120株/公頃，間距約為9 m。

確定干擾樹。將影響目標(biāo)樹生長(zhǎng)的樹木標(biāo)記為干擾樹，目標(biāo)樹下方對(duì)目標(biāo)樹生長(zhǎng)具有支撐和輔助作用的樹木應(yīng)作為輔助木予以保留。伐除干擾樹。采伐時(shí)不能對(duì)目標(biāo)樹造成任何損傷，對(duì)林下幼樹和灌叢遭受損傷的，可以不清理。目標(biāo)樹修枝。根據(jù)目標(biāo)樹的樹高，修枝高度可達(dá)到7 m，修枝要盡可能貼近樹干，但不要損害形成層。其他樹疏伐。對(duì)目標(biāo)樹范圍以外的其他樹木，按照密度大小進(jìn)行適度疏伐，促進(jìn)樹木徑向生長(zhǎng)。一方面可提高油松人工林的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面可促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的健康性、穩(wěn)定性和多樣性。