落叶松中龄林林分空间结构研究

刘曼丽

(辽宁省宽甸满族自治县林业调查规划院，辽宁 丹东 118200)



落叶松中龄林林分空间结构研究

刘曼丽

(辽宁省宽甸满族自治县林业调查规划院，辽宁 丹东 118200)

摘要在辽东山区结合实地调查，利用角尺度、混交度、大小比数等林分空间结构指标分析了落叶松中龄林的空间结构特征。结果表明：林分平均混交度为0.112 5，林分混交程度很低，林分结构稳定性较差；平均大小比数0.482 5，分布呈均匀态势，胸径差异不显著；林分平均角尺度为0.35，林分分布格局基本上以均匀分布为主。

关键词辽东山区；落叶松；中龄林；空间结构特征

Stand Spatial Structure of Half-Mature Forest ofLarixgmelinii

Liu Manli

(Forest Inventory and Planning Institute,Kuandian Manchu Autonomous County,Liaoning Prov.,Dandong 118200,China)

AbstractSpatial structure characters of half-mature forest ofLarixgmeliniiby using stand spatial structure index (angular scale, mixture ratio, size ratio) were analyzed combined with field surveys in eastern Liaoning mountainous areas. Result shows that: the average mixture ratio of stand is 0.112 5; the level of mixed stand is very low and the stand structural stability is poor; the average size ratio is 0.482 5; the distribution is uniform trend; diameter difference is not significant; the average angle scale for stand is 0.35, stand distribution pattern is mainly even distribution.

Key wordseastern Liaoning mountainous areas;Larixgmelinii;half-mature forest ;spatial structure characters

不同的物种组成及其在空间分布的不同格局形成物种间相互作用导致不同功能，合理的森林结构，使物种间相互作用平衡以及环境对种群影响的稳定使得群落得以稳定，健康稳定的林分空间结构能够使森林多功能得以稳定发挥[1]。林分空间结构决定了树木之间的竞争势及其空间生态位，它在很大程度上决定了林分的稳定性、发展的可能性和经营空间大小[2]。本文采用角尺度、混交度和大小比数3个林分空间结构指标分析了辽东山区甘井子林场的落叶松中龄林的空间结构特征，为制定科合理的营林方案和技术措施提供依据。

1试验地概况

试验地位于辽宁省东部山区甘井子林场。境内山脉属长白山系余脉，地形以山地为主，属低山缓丘地貌。位于125°05′—125°24′ E，41°58′—42°12′ N。气候为温带季风气候，年均气温5.3 ℃，年降水量为700~1 000 mm。土壤多为中性棕色森林土。属长白植物区系，地带性植被为红松(Pinuskoraiensis)阔叶混交林，森林植被以天然次生落叶林和人工针叶林为主，主要林型有蒙古栎(Quercusmongolica)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、胡桃楸(Juglansmandshurica)、黄波罗(Phellodendronamurense)、花曲柳(Fraxinusrhynchophylla)等组成的硬阔叶林，桦木(Betulaspp.)等组成的软阔叶林，槭类(Acerspp.)等组成的杂木林，长白落叶松(Larixolgensis)、红松(Pinuskoraiensis)、油松(Pinustabulaeformis)组成的人工针叶林[3]。

2研究方法

2.1标准地设计

在落叶松中龄林试验区选取有代表性地段在同一造林地选择3块立地条件相似的标准地，面积均为30 m×30 m。利用GPS对标准地进行定位，测定标准地的坡向、坡位、海拔、坡度等立地因子，在标准地进行每木检尺(起测胸径≥5 cm的乔木)，记录每株树木的树种、坐标、胸径、树高、林分郁闭度、密度等。标准地基本情况见表1。为避免边缘效应的干扰，将标准地边线内距3 m以内的范围作为缓冲区，缓冲区内林木只做相邻木处理，不予统计。

表1　落叶松中龄林标准地概况

2.2林分空间结构指标的计算

2.2.1树种混交度(Mi)混交度表达混交林中树种空间的隔离程度[4]。定义为参照树i的4株最近相邻木中与参照树不属同种的个体所占的比例，用公式表示为：

式中：vij=1，当参照树i与第j株相邻木非同种时0，否则平均混交度为：

式中：N为样地内林分或树种参照木总株数。

2.2.2大小比数(Ui)表达林木(胸径、树高或者冠幅)大小的差异程度。定义为大于参照树的相邻木数占所考察的4株最近相邻木的比例，用公式表示为：

式中：kij=0,如果相邻木j比参照木i小1，否则平均大小比数为：

式中：N为样地内林分或树种参照木总株数。

2.2.3角尺度(Wi)表达林木空间格局的分布状况。定义为从参照树出发，4株相邻木中任意两株最近相邻木夹角小于标准角(=72°)的个数占所考察的4个角的比例，用公式表示为：

式中：Zij=0，当第j个角小于标准角1，否则平均角尺度为：

式中：N为样地内林分或树种参照木总株数。

3结果与分析

3.1落叶松中龄林的树种组成结构

通过标准地调查，落叶松中龄林林分结构特征见表2，结果表明，由于选择的标准地为同一造林地，海拔、坡向、坡位等立地指标基本相同相近，调查的树种组成、平均胸径、平均树高、郁闭度和密度等指标相近，差异不大；林分平均密度为1 035株hm-2，乔木层有4个树种，分别为：落叶松、白桦、紫椴、辽东栎。标准地内针叶树种为落叶松，占总林木的92.8%；阔叶树为落叶松造林地萌生的树种，呈零星分布态势，占总林木的7.2%，林分内针阔比为9∶1。从林分组成看落叶松占绝对优势，且林分存在树种单一，林分结构简单，树种多样性较差，整体功能不强的缺陷。

表2　落叶松中龄林的林分结构

3.2混交度分析

表3表明:落叶松平均混交度为0.047 5，且混交度分布频率达到0.81，且林分树种组成为9落1阔，落叶松密度分布占全林分92.8%，得出落叶松为林分内绝对优势树种，林分呈现落叶松树种单一状况；辽东栎、紫椴和白桦混交度均为1，呈现极强度混交态势，阔叶树密度分布占全林分7.2%，处于零星分布状态；林分平均混交度为0.112 5，处于零混交(M=0)和弱度混交(M=0.25)之间，说明林分混交状况较差，处于零度、弱度混交的比例占绝大多数，落叶松存在聚集现象。林分中其余3种树种辽东栎、白桦和紫椴混交度均为1.00，表现为极强度混交，但这3个树种在标准地内所占比例很低，对林分空间结构影响亦很小，总的林分依然是结构较单一，林分处于不稳定状态。

表3　落叶松中龄林及其各树种混交度与频率分布

注：Mi=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00分别为零混交、弱度混交、中度混交、强度混交和极强度混交

3.3林分大小比分析

进行大小比数研究，采用林木的胸径作为描述的参数。由表4可知，从整体林分大小比数大小可以看出，落叶松中龄林的平均大小比数为0.482 5，整体林分大小比数分布呈中庸态势；从整体林分大小比分布频率可以看出，中庸的比例数值最大，为29%。绝对劣势比例最小，为15%，优势、亚优势和劣势的比例分别为21%、15%和20%，从结果可以得出落叶松中龄林整体林分胸径大小比差异不显著，林分结构无明显分化的态势。落叶松的平均大小比数为0.462 5，呈中庸态势，分布频率与整体林分大小比分布规律基本一致。考虑落叶松密度占整体林分的92.8%，林分树种组成为9落1阔，落叶松在林分占绝对优势，树种优势度十分明显。辽东栎的平均大小比数为0.75，处于劣势；白桦和紫椴的大小比数分别为0.9和1，处于绝对劣势。阔叶树为落叶松造林地后萌生树种，被周围胸径较大的落叶松包围生长在一起，而且，阔叶树密度占整个林分的7.2%，林分树种组成为9落1阔。从胸径大小比数和数量分布2项指标考虑，辽东栎、白桦、紫椴处于劣势和绝对劣势，在林分分布数量很少，对整个林分结构功能的影响亦较小。

表4　落叶松中龄林及其各树种胸径大小比数与频率分布

注：Ui=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00分别为参照树优势、亚优势、中庸、劣势、绝对劣势

3.4林分角尺度分析

用角尺度描述林分中的林木个体分布格局时，关注林木个体之间的方位关系，不必像分析混交度和大小比数那样分树种统计，只要考虑整个样地的取值情况即可[5]。

表5　落叶松中龄林及其各树种角尺度与频率分布

注：Wi=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00分别为绝对均匀、均匀、随机、不均匀、绝对不均匀

从表5可以看出，落叶松整体林分的平均角尺度为0.35，处于均匀分布和随机分布之间，略偏向于均匀分布；整体林分均匀分布比例为69%，说明整体林分以均匀分布为主。落叶松的平均角尺度为0.36，其分布频率接近整体林分，也呈现均匀分布态势。辽东栎平均角尺度为0.25，为均匀分布。白桦和紫椴平均角尺度为0.5，都呈随机分布。得出这样的结果，是因为落叶松中龄林为人工造林，造林时采用定点划线造林，株行距规整，而造林后萌发了很少的辽东栎、紫椴和白桦对整体林分角尺度影响不大，整体林分分布较均匀。

4结论及讨论

落叶松占总林木的92.8%，辽东栎、白桦和紫椴为造林后萌生的树种，呈零星分布态势，占总林木的7.2%，林分树种组成为9落1阔。从林分组成看落叶松占绝对优势，且林分存在树种单一，林分结构简单，树种多样性较差，整体功能不强的特征。

林分平均混交度为0.112 5，处于零混交(M=0)和弱度混交(M=0.25)之间，说明林分混交状况较差；落叶松混交度为0.047 5，且零混交达到81%，存在聚集现象；辽东栎、紫椴和白桦混交度均为1，呈现极强度混交态势，但其占比例很低，对林分影响不大，林分结构较单一，处于不稳定状态。林分平均大小比数为0.482 5，呈中庸态势，林分结构无明显分化；落叶松平均大小比数为0.462 5，密度占92.8%，在林分占绝对优势；辽东栎、白桦、紫椴处于劣势和绝对劣势。林分平均角尺度为0.35，均匀分布(W=0.25)比例为69%，说明整体林分以均匀分布为主。

结构是功能的基础，完善森林生态系统的功能，必须先优化调控其内在结构，使之趋向合理最优状态。本文利用林分混交度、大小比数和角尺度指标分析了林分空间结构，目的在于客观评价落叶松中龄林的林分空间结构特征。混交度调整零度混交和弱度混交的落叶松林木作为潜在采伐木，引进阔叶树种增加物种多样性和结构稳定性；大小比处于中庸状态，考虑落叶松密度占绝大多数，应根据林龄适当疏伐促进生长；角尺度调整，林分以平均分布为主，落叶松占绝对数量优势，作为调整对象，使林分向随机分布转变。林分空间结构研究为目标化优化调控方案提供科学依据，便于更好地发挥森林整体功能，以及可持续的经营管护和合理的开发利用。

参考文献：

[1] 余新晓，岳永杰，王小平，等.森林生态系统结构及空间结构[M].北京：科技出版社，2010

[2] 惠刚盈，胡艳波.混交林树种空间隔离程度表达方式的研究[J].林业科学研究，2001，14(1)：177-181

[3] 韩友志，邢兆凯，顾宇书，等. 浑河上游白桦冷杉等9 种林分枯落物储量及持水特性[J].东北林业大学学报，2011，39(11)：15-18

[4] 惠刚盈，Klaus von Gadow，胡艳波，等.结构化森林经营[M].北京：中国林业出版社，2007：29-34

[5] 胡艳波，惠刚盈，戚继忠，等.吉林蛟河天然红松阔叶林的空间结构分析[J].林业科学研究，2003,16(5)：523-530

中图分类号：S791.22

文献标识码：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.02.023

文章编号:1005-5215(2016)02-0061-03

作者简介：刘曼丽(1972-)，女，大学，工程师，从事林业调查规划设计工作.

基金项目：国家林业公益性行业科研专项(200904064)

收稿日期：2015-12-01