林分密度对蒙古栎次生林生长及更新的影响

徐 晶，李滨萍，孙 伟，王 杨，朱悦明

(1.吉林省林业勘察设计研究院，吉林 长春 130022；2.吉林省林木种苗繁育推广示范中心，吉林 长春 130200；3.吉林省林业科学研究院，吉林 长春 130033；4.吉林省林木种子调制储备中心，吉林 长春 130061)

林分密度是影响林内树木生长的重要因子之一，且林分密度在林分经营中的可控性最高，便于实施[1]。合理的林分密度是保证林内群落结构和环境资源分配的重要因素，林分密度过低会导致空间资源的浪费，林分密度过大，会导致林分之间竞争加强，单株个体长势变弱，整体林分状况较差，从而影响不同树木的生长与更新状况[2，3]。近年来，关于林分密度与林木生长之间关系的研究已有很多，研究结果发现林分密度对不同林木生长过程中的胸径、树高、蓄积生长量、枝下高、冠幅等有显著影响[4]，但鉴于不同地区和不同树种之间的差异，林分密度对树木生长的影响各不相同[5]。因此，需要分地区分树种进行相关研究。

天然更新幼苗的种类、数量以及生长状况在一定程度上决定了森林的组成结构与演替方向[6]。控制林分密度可以改变林内环境因子以及林下幼苗对于光照与养分的竞争情况，从而影响天然更新过程中幼苗的数量与生长发育[7]。

蒙古栎(Quercusmongolica)，又名柞树，隶属于壳斗科(Fagaceae)栎属(Quercus)，为落叶阔叶乔木，主要分布于我国的东北和华北地区[8，9]。近年来，随着天然林受到人为严重干扰，蒙古栎天然次生林面积随之扩大，在我国东北地区占据了一定的位置，因此，通过探究林分密度与蒙古栎林木生长更新之间的关系，可以为东北长白山地区蒙古栎次生林培育经营方式提供科学参考[10]。本研究以长白山地区蒙古栎天然次生林为研究对象，通过分析不同林分密度与林木生长状况及林下幼苗更新情况的关系，为确定利于蒙古栎生长更新的稳定密度结构提供参考。

1 研究区概况

在吉林省长白山北坡露水河林业局四湖林场选取蒙古栎天然次生林作为试验样地，该地区属于温带大陆性季风气候，夏季多雨、潮湿，冬季寒冷干燥且漫长，无霜期110 d左右，冰冻期较长，年均气温4 ℃左右，年均降水量700～900 mm，≥10 ℃年积温为1 800～2 800 ℃。土壤类型为暗棕壤，植被类型隶属长白山植物区系，蒙古栎天然次生林分布较广。

2 研究方法

2.1 样地设置

根据植被分布与立地条件等因素，在研究区域内，选取低(500～699株·hm-2)、中(700～899株·hm-2)、高(900～1 100株·hm-2)3种林分密度的蒙古栎天然次生林作为试验样地，每种林分密度各选取3块30 m×30 m样地，共计9块样地(见表1)。记录样地的海拔、坡度、坡向和坡位等基础信息。

表1 样地基本情况

2.2 指标测定

2.2.1 林木生长测定

对样地内所有胸径≥1 cm的蒙古栎进行每木检尺，分别测定胸径、树高、冠幅(按东西向、南北向测量)、中央直径等指标，并挂牌标号。

2.2.2 幼苗更新测定

将每块样地分别划分成9个10 m×10 m的小样方，对每一块样方内蒙古栎天然更新幼苗数量进行调查，并测量每株幼苗的地径、株高和冠幅。将幼苗按照苗高划分为4个等级：I级(0～20 cm)、II级(20～40 cm)、III级(40～60 cm)、IV级(>60 cm)，进行相关统计分析。

2.3 生长指标计算

2.3.1 树木干形饱满程度

采用树木胸高形率表示树木干形饱满程度[11]，计算公式为：

q2=d1/2/d1.3

式中：q2为胸高形率/%；d1/2为树木中央直径/cm；d1.3为胸径/cm。

2.3.2 冠幅

用东西和南北2个方向冠幅的平均值来表示冠幅大小[12]，计算公式为：

W=(W东西+W南北)/2

式中：W为林木的平均冠幅/m；W东西为林木东西方向的冠幅/m；W南北为林木南北方向的冠幅/m。

2.3.3 树冠对称指数

用树冠对称指数(东西向、南北向冠幅中较小值与较大值的比值)来衡量林冠发育是否对称均匀。该指数趋近于“1”时，代表树冠形状均匀且对称；当指数趋近于“0”时，代表树冠存在偏冠现象[13]。

2.4 数据处理

数据采用Excel 2007和SPSS 19.0进行处理和分析。

3 结果与分析

3.1 林分密度对林木胸径和树高的影响

从表2中可以看出，不同林分密度下蒙古栎平均胸径大小关系为中密度林分(M)>低密度林分(L)>高密度林分(H)，且中密度林分和低密度林分下胸径显著大于高密度林分(P< 0.05)，中密度林分胸径虽大于低密度林分，但二者之间差异性不显著。从胸径的最大值来看，中密度林分下存在的最大胸径值大于其他密度林分，胸径最小值之间差异不大。不同林分密度下的平均树高大小关系为中密度林分(M)>高密度林分(H)>低密度林分(L)，3种林分密度下的平均树高之间无显著差异。从树高的最大值来看，中密度林分下存在的最大树高值大于其他密度林分，树高最小值之间差异同样不大。可以看出，中密度林分下的胸径和树高均大于其他密度林分，生长较好。

表2 不同林分密度下蒙古栎胸径与树高

3.2 林分密度对林木树干和树冠的影响

从表3中可以看出，低、中、高3种林分密度下蒙古栎胸高形率分别为63.58 %、70.76 %和66.92 %，且中密度林分胸高形率显著高于其他密度林分(P< 0.05)，低密度林分和高密度林分之间无显著性差异。3种林分密度下平均冠幅大小关系为低密度林分(L)>中密度林分(M)>高密度林分(H)，即随着林分密度的增加，平均冠幅逐渐减小，但三者之间差异性不显著。3种林分密度下树冠对称指数大小关系同样为低密度林分(L)>中密度林分(M)>高密度林分(H)，随着林分密度的增加，树冠对称指数逐渐减小，低密度林分和中密度林分之间差异性不显著，但显著高于高密度林分。说明低密度林分由于林内空间较为充足，林冠能够得到较大的生长空间，同时生长较为均匀，发生偏冠的情况较小。

表3 不同林分密度下蒙古栎胸高形率和树冠对称指数

3.3 林分密度对冠下更新幼苗数量的影响

从表4中可以看出，不同苗高等级下，中密度林分的更新幼苗数量明显高于其他林分密度，说明天然更新幼苗在中密度林分下最好。其次是低密度林分，高密度林分下幼苗更新效果最弱。不同林分密度下，各等级幼苗的数量大小关系均表现出II级 > I级 > III级 > IV级，即随着苗高的增加，更新幼苗的数量呈现出先增加后降低的趋势，II级更新幼苗数量最多，远高于其他等级数量。由此可见，林分密度过高和过低均会影响幼苗的天然更新。

表4 不同林分密度下蒙古栎林下更新幼苗数量

3.4 林分密度对冠下更新幼苗生长的影响

从表5中可以看出，各林分密度下蒙古栎更新幼苗的苗高、地径和冠幅均在中密度林分下最大。更新幼苗的苗高和地径在中密度林分和高密度林分下显著高于低密度林分(P< 0.05)，冠幅在各密度林分下无显著性差异。说明中密度林分最有利于林下幼苗的更新与发育。

表5 不同林分密度下蒙古栎林下更新幼苗生长状况

4 结论与讨论

林分密度对林分生长发育有着重要的作用，适宜的林分密度可以为林木生长提供充足的生长空间和养分空间，是林分可持续生长的重要前提[11]。本研究结果表明，随着林分密度的增加，蒙古栎平均胸径呈现出先增加后降低的趋势，在中密度林分下平均胸径最高。这与相关研究中平均胸径会随着林分密度的升高不断降低和不同林分密度下树木的胸径未出现显著差异的结果不一致[5，14]，出现原因主要是研究地区、树种以及林分密度划分的差异导致的，因此，具体林分需要进行具体研究分析。本研究在中密度林分下树高最大，但林分密度对树高的生长无显著影响，该结果与多数研究结果一致[15，16]。

本研究中密度林分胸高形率显著高于其他林分密度(P<0.05)，且随着林分密度的增加，平均冠幅逐渐减小。该结果与刘月等研究结果一致[12]。3种林分密度下树冠对称指数随着林分密度的增加逐渐减小，说明低密度林分由于林内空间较为充足，林冠能够得到较大的生长空间，同时生长较为均匀，发生偏冠的情况较小。张晓红等对蒙古栎垂直结构特征的研究中得到结果与本研究相似[17]。

幼苗的天然更新是林分自然繁衍和群落演替的主要手段[18]。本研究发现，蒙古栎天然更新幼苗在中密度林分下更新数量最多。不同林分密度下，随着苗高的增加，更新幼苗的数量呈现出先增加后降低的趋势，II级更新幼苗数量最多，远高于其他等级数量。由此可见，林分密度过高和过低均会影响蒙古栎幼苗的天然更新。这与康永祥等关于辽东栎的研究和刘兵兵等关于蒙古栎的研究结果相同[19，20]。本研究中，各林分密度下更新幼苗的苗高、地径和冠幅均在中密度林分下最大。

综上所述，中密度林分既为蒙古栎林木提供了充足的林上生长空间，又为更新幼苗的生长提供了一定的林下空间，对于蒙古栎次生林的持续发展最为有利。因此，在蒙古栎林分经营过程中，对于密度过大林分，可以适当地进行人工疏伐，从而为蒙古栎健康可持续生长提供有利条件。