黑龙江中部阔叶混交林空间结构特征分析

张晓玲1，王学刚2，戴玉伟1，杜宏志1，高梓深1，宁琳3

(1.黑龙江省森林与环境科学研究院，黑龙江 齐齐哈尔 161005；2.宾县万人欢林场，黑龙江 哈尔滨 150425；

3.国家林业局北方航空护林总站，黑龙江 哈尔滨 150027)

摘要文章对黑龙江中部地区疏伐和未疏伐的阔叶混交林进行了树种组成、直径分布、水平空间分布格局、树种隔离程度、林木大小分化程度、林木竞争指标和竞争压力进行了合理分析，阐明经营性疏伐是调整阔叶混交林树种组成、直径分布和空间结构的重要技术措施，为更加合理经营天然次生林提供科学依据。

关键词阔叶混交林；疏伐；直径分布；空间结构特征

收稿日期：2015-03-12

作者简介：张晓玲(1963-)，女，工程师,从事林业科研管理工作.

中图分类号：S718.5

文献标识码：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

黑龙江省是我国最大的林区，森林面积约占全国森林总面积的四分之一，林业经营面积3 375万hm2，有林地面积2 007万hm2，活立木总蓄积16.5亿m3，森林覆被率43.6%，是我国的重点林区之一。在黑龙江省的森林资源中，天然次生林面积占50%以上，主要分布在大、小兴安岭及张广才岭、老爷岭和完达山，其生态地位十分重大。天然次生林形成主要是具有显著地带性特征的原始林在受到持续反复的人为干扰后，导致原始林遭到严重破坏，其结构有了明显变化，除了部分自然保护区外，大部分都已退化为次生林。因而天然林质量越来越差，优良树种越来越少，大部分天然林变成了生产力比较低和生境脆弱的以杨、桦为主要树种的低价阔叶林，有的甚至成了疏林地。值得注意的是，这种状况目前仍在继续[1]。所以研究分析天然次生林水平和空间结构特征，对天然林经营意义重大。

1研究地区概况

宾县万人欢林场位于宾县东部，地理坐标为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°。属于大陆性温带季风气候，年平均温度2.4 ℃，年降水量600~800mm,无霜期130d左右，年日照时数2 560h。土壤有暗棕壤型和沼泽土2个土类。植被属长白山植物区系。主要乔木树种有柞树、椴树、山杨等，灌木有榛子、胡枝子等，草本植物有乌苏里薹草、铃兰、苍术等。森林资源概况：在森林资源中，天然林面积9 774hm2，蓄积821 690m3，分别占森林面积、蓄积的75%和80.5%。主要林分类型柞木林占天然林面积、蓄积的36.7%和42.9%；椴树、白桦、针叶混交林面积、蓄积占0.4%和10.3%；软阔混交林面积、蓄积占66.5%和43.6%；硬阔混交林面积、蓄积占2.4%和3.2%。

2调查及研究方法

在疏伐和未疏伐的阔叶混交林林内，采用大样地的网格法[3，4]，每个样地面积50m×50m(2 500m2)。对样地内胸径大于5cm的所有林木进行每木定位，记录树种、胸径、相对位置(x，y坐标)和健康状况，同时调查林分的土壤状况、林分郁闭度、林下植被、林下更新等。为避免边缘效应, 在计算空间结构参数时，将样地内距样地边线 5m之内的条形区设为缓冲区，其中的标记林木只作为相邻木，缓冲区环绕的区域为核心区，其中所有的标记林木各作1次参照树，统计分析各项特征指数。

3结果与分析

3.1　调查林分的基本特征

调查林分选取的天然阔叶混交林位于万人欢林场经过疏伐的80林班和未经过疏伐的4林班，各设一块标准地进行了全面调查。两个林班的基本情况见表1。从表1可以看出，两个林分的龄级、坡向，海拔基本相同，4林班的郁闭度均在0.8，密度较大，而80林班的林分郁闭度为0.6，密度较小；断面积、平均直径80林班均比4林班大；4林班的树种较多，达12种， 80林班树种较少，仅有6种。分析其原因是80林班在2011年前进行过1次强度为 15%左右的抚育伐，伐出干扰树 、非目地树种、被压木、病腐木等，使林分的环境得到了改善，目的树种竞争压力得到了缓解。

表1　两个林班基本林分特征

3.2　天然阔叶混交林林分直径分布特征

林分内不同直径林木按径阶的分布状态，亦称林分直径结构。有研究指出林分直径分布主要有标准的反“J”形分布、近似的反“J”形分布、正态分布和多峰山状分布4种。Liocourt(1898)研究认为，理想的异龄林株数按径级常量q值递减，q值一般在1.2~1.5之间，如果异龄林的q值落在这个区间内,认为该异龄林的株数分布合理，否则不合理(5)。本文以5cm为起测径，以2cm为径阶步长对两个阔叶混交林样地内的所有胸径大于5cm林木的直径分布结构进行了分析。

4林班样地最大直径为50cm，胸径在6~24cm的木株数在总株数的70.2%；其中6~10cm的个体株数占这个区间的68.4%，占样地整株数的48.0%。小径级的林木占比重较大，直径分布呈近似的反“J”形分布(见图1)，运用负指数函数对样地的直径分布进行拟合，拟合方程为y=296.77e-0.224 6 x(R2=0.979 8)，可见拟合精度很高。直径分布的q均值为1.566 1，落在了1.2~1.5之外，直径的株数分布不合理，需要疏伐对直径结构进行调整。

图1　4林班林分样地直径分布

图2　80林班林分样地直径分布

3.3天然阔叶混交林空间结构特征分析[3]

3.3.1空间结构单元及结构参数的判别标准空间结构单元：林分中任意1株 (参照树)和其周围4株最近相邻木构成了基本的结构单元。结构参数计算是以基本结构单元为基础的。结构参数判别标准及状态描述见表2。

表2　结构参数的判别标准及状态描述

3.3.2天然阔叶混交林林木的水平空间分布格局 从图3、图4可见4林班和80林班内2块样地内林木分布格局：未疏伐的4林班林木分布不均匀；疏伐的80林班的均匀。从图3~图5中可见4林班的平均角尺度分布频率为0.520，大于0.517，说明该林班处于团状分布，是一种不理想的分布状态，应进行疏伐使其成为合理的随机分布或均匀分布。而经过一次经营性疏伐的80林班的平均角尺度分布频率为0.456，小于0.475，林分处于比较理想的均匀分布状态。所以疏伐是调整水平分布格局重要技术措施。

图3　4林班林木分布格局

图4　80林班林木分布格局

图5　两林班林木角尺度分布频率

3.3.3天然阔叶混交林树种隔离程度

图6为天然阔叶混交林2个样地林木的混交角频率分布情况。可以看出2个林班均属于中度混交，4林班的平均混交强度比8林班只大0.035，说明80林班在经营性疏伐时，采用合理采伐强度，是按着“留优去劣”、“除密留稀”的原则伐除林内非目的树种和干扰树、被压木、病腐木等采伐对象，对树种混交度没有太大的影响。

图6　两林班林木混角度分布频率

3.3.4天然阔叶混交林林木大小分化程度图7为4林班和80林班的林木平均大小比数分布频率情况，可以看出4：林班样地平均大小比数为 0.502；80林班样地平均大小比数为 0.491，两个样地的平均大小比数差距不大。说明2个林班的树木大小分化不大，均处于或接近中庸状态。同时还说明即使是经过疏伐的80林班，还有进一步经营和管理的必要，应适时进行二次抚育，使其尽早进入优势或亚优势状态。

图7　两林班林木平均大小比数分布频率

3.4　林木竞争压力分析

从表3看出，当竞争木距对象木越近时竞争指数越大，竞争压力也就越大，疏伐的80林班竞争指数平均值为0.665，较未疏伐4林班的1.985小3倍，表明未疏伐4林班对象木竞争状况较疏伐的80林班的激烈；竞争压力测算也得出相同的结论，已疏伐80林班林木竞争压力平均值0.45，较未疏伐4林班林木竞争压力平均值-0.33大，表明未疏伐4林班对象木竞争状况较疏伐的80林班的激烈。说明经营性疏伐能够缓解林分内林木的竞争压力。

表4　两个林班样地林木竞争压力、竞争指数对比

4结论

4.1未疏伐的天然阔叶混交林林分直径分布多呈不合理，小径级的林木占相当大的比重，呈不理想的近似的反“J”形分布；疏伐林分中等径级的林木占的比重大，小径级和大径级的较少，呈理想的近似于正态分布的高峰态分布。所以经营性疏伐是调整林分直径分布重要技术措施。

4.2疏伐是调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团状分布，疏伐的林分处于较为理想的均匀分布。

4.3采用合理疏伐强度，按着“留优去劣”、“除密留疏”的原则进行经营性疏伐，对树种混交度没有太大的影响。

4.4当树木大小分化程度处于中庸状态、劣态或绝对劣态时，就要考虑对林分进行科学的经营和管理，已疏伐过林分要适时进行二次经营，使其尽早进入优势或亚优势状态。

4.5疏伐林分的平均竞争指数较未疏伐的小3倍，说明经营性疏伐是减弱林分树木竞争压力的关键技术措施。

参考文献：

[1]陈大坷,周晓峰，丁宝永，等.黑龙江省天然次生林研究(Ⅱ)动态经营体系.东北林学院学报，1985(1):1-3

[2]沈国舫.森林培育学.北京:中国林业出版社,2001:300-313

[3]惠刚盈,赵中华,胡艳波，等.结构化森林经营技术指南.北京:中国林业出版社,2010:1-195

[4]孟宪宇.测树学.北京:中国林业出版社,1996:45-48

[5]张会儒，唐守正.东北天然林可持续经营技术研究. 北京:中国林业出版社,2011:79-106