徐曉林

(甘肅省小隴山林業(yè)實(shí)驗(yàn)局龍門(mén)林場(chǎng)，甘肅 天水 741020)

大量科學(xué)研究表明，森林功能的發(fā)揮很大程度上取決于森林空間結(jié)構(gòu)是否合理，因此要通過(guò)優(yōu)化森林空間結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)培育多功能森林的目標(biāo)，就必須了解森林空間結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀[1]。本研究利用角尺度、混交度、大小比數(shù)空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)，分析龍門(mén)林場(chǎng)天然闊葉林林分空間結(jié)構(gòu)，為制訂和實(shí)施科學(xué)的森林經(jīng)營(yíng)及保護(hù)規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)的概況

研究區(qū)位于龍門(mén)林場(chǎng)西溝管護(hù)站轄區(qū)。該區(qū)地處秦嶺南坡，地帶性土壤主要為褐土和棕壤。部分地段土層較薄，直至巖石裸露，石礫含量高，土壤肥力差。地勢(shì)南高北低，山崖陡峻，溝谷狹長(zhǎng). 該區(qū)為次生林區(qū)、國(guó)家級(jí)森林公園龍門(mén)景區(qū)，植物資源豐富。該區(qū)土地總面積3 828 hm2，其中有林地面積2 414.8 hm2，灌木林地面積60.4 hm2。有林地中天然林面積1 630 hm2，占有林地面積67.0%；人工林面積808.1 hm2，占33.0%，區(qū)域內(nèi)天然林以櫟類(lèi)為主，其余為華山松、楊樹(shù)、樺、榆及其他闊葉樹(shù)種形成的闊葉林和針闊混交林。人工林主要有落葉松、油松林。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2016年2月，在研究區(qū)內(nèi)按海拔不同，分上、中、下3個(gè)區(qū)域各選取林相結(jié)構(gòu)完整、能代表該區(qū)域天然闊葉林林分特征的地段，用羅盤(pán)儀閉合導(dǎo)線(xiàn)法設(shè)置28.28 m×28.28 m樣地，要求閉合差不大于1/200[2]。樣地調(diào)查方法[3]，以每個(gè)樣地的西南角作為坐標(biāo)原點(diǎn)，用皮尺測(cè)量胸徑≥5 cm活立木在該樣地內(nèi)的x、y坐標(biāo)，x表示東西方向，y表示南北方向，并對(duì)樣地內(nèi)樣木逐株確定樹(shù)種并編號(hào)、測(cè)定胸徑、樹(shù)高、繪制樣木位置圖、填寫(xiě)樣地調(diào)查記錄表等。3塊調(diào)查樣地的基本情況見(jiàn)表1。

表1 各樣地基本情況

2.2 數(shù)據(jù)處理及分析方法

植物群落由不同樹(shù)種構(gòu)成，樹(shù)種重要值(Importance value)是反映其在群落中的地位和作用的相對(duì)數(shù)量指標(biāo)。重要值=相對(duì)多度+相對(duì)優(yōu)勢(shì)度+相對(duì)頻度[8]。相對(duì)多度(Relative abundance)指群落中某一物種的個(gè)體數(shù)占所有物種的個(gè)體數(shù)之和的百分比；相對(duì)優(yōu)勢(shì)度(Relative superiority)指群落中某物種胸高斷面積占所有物種胸高斷面積之和的百分比；相對(duì)頻度(Relative frequency)指某物種周?chē)霈F(xiàn)同物種的概率。重要值越大，物種在群落中地位越重要，因此可用其表征群落物種的結(jié)構(gòu)變化狀況[9]。

林分內(nèi)任意一株單木和離它最近的n株相鄰木均可構(gòu)成林分空間結(jié)構(gòu)的基本單位—林分空間結(jié)構(gòu)單元?？臻g結(jié)構(gòu)單元核心的那株樹(shù)被稱(chēng)為參照樹(shù)，而最近的n株樹(shù)則被稱(chēng)為相鄰木，n的取值不同，空間結(jié)構(gòu)單元框架大小就不同。取n=4來(lái)分析林分空間結(jié)構(gòu)特征。

3 結(jié)果與分析

3.1 林木個(gè)體空間分布格局

用角尺度描述林分中林木個(gè)體分布格局時(shí)，關(guān)注林木個(gè)體之間方位關(guān)系，不需要分樹(shù)種統(tǒng)計(jì)，只考慮整個(gè)樣地林木角尺度取值情況即可。根據(jù)角尺度定義，Wi的值越接近中值，且中值兩側(cè)對(duì)稱(chēng)性越強(qiáng)，則隨機(jī)分布的概率越高。

表2給出3塊樣地林木角尺度分布頻率及均值，3塊樣地角尺度分布頻率中Wi=0的比例都極小，這說(shuō)明絕對(duì)均勻分布很少或沒(méi)有；Wi=0.50的比例都很大，說(shuō)明出現(xiàn)隨機(jī)分布的林木概率很高。3塊樣地角尺度均值分別為：0.497、0.523、0.518，范圍在0.497～0.523之間，樣地3角尺度均值0.497在隨機(jī)分布取值范圍[0.475，0.517]之內(nèi)，屬隨機(jī)分布；樣地1角尺度均值0.518接近隨機(jī)分布取值范圍[0.475，0.517]上限，樣地2角尺度均值0.523略高于隨機(jī)分布取值范圍[0.475，0.517]上限，屬弱度聚集分布。表明天然闊葉林林分空間結(jié)構(gòu)為隨機(jī)分布或弱度聚集分布。

表2 各樣地林木角尺度分布頻率及均值

3.2 樹(shù)種組成

從表1可以看出，樣地2樹(shù)種數(shù)最多、樣地1次之、樣地3最少，說(shuō)明天然闊葉林內(nèi)物種豐富度在垂直分布上：中部區(qū)域最為豐富、下部次之、頂部最差；林分群落結(jié)構(gòu)樣地1、樣地2為完整，樣地3為較完整，說(shuō)明天然闊葉林群落結(jié)構(gòu)總體較完整，林木生長(zhǎng)狀況良好。

表3 各樣地喬木層主要樹(shù)種的重要值

表3為天然闊葉林各樣地喬木層的重要值?？梢钥闯?，樣地1紅皮椴、白樺重要值最大，分別為87.158、86.219，相差0.939；樣地2白樺、遼東櫟重要值最大，分別為105.689、79.424，相差26.265；樣地3 日本落葉松、遼東櫟重要值最大，分別為107.853、55.074，相差57.779，說(shuō)明樣地1→3海拔由低到高林分樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)由幾個(gè)闊葉樹(shù)種共同占主導(dǎo)遞減到1個(gè)闊葉樹(shù)種為主；在3塊樣地中，樣地1、樣地3主要樹(shù)種都為闊葉樹(shù)，只有樣地2中有七葉樹(shù)(重要值占第2)、油松(重要值占第5)，說(shuō)明天然闊葉林中松類(lèi)等針葉樹(shù)作為主要樹(shù)種只在垂直分布的中部區(qū)域的林分中出現(xiàn)。

3.3 林木個(gè)體種間結(jié)構(gòu)

表4列出了3塊樣地林木混交度分布頻率及均值。樣地1、2、3強(qiáng)度混交(1株參照樹(shù)周?chē)?株相鄰木屬其他樹(shù)種，Mi=0.75)、極強(qiáng)混交(1株參照樹(shù)周?chē)?株相鄰木屬其他樹(shù)，Mi=1)之和，分別為0.73、0.50、0.56，混交度均值都在0.6以上，說(shuō)明大多數(shù)樹(shù)木周?chē)?株以上其他樹(shù)種存在；中度混交(Mi=0.5)所占比例在3塊樣地相差不大，都在1/4上下；樣地1強(qiáng)度混交最高、極強(qiáng)混交次之，說(shuō)明樣地中1株單木周?chē)?株或3株不同樹(shù)種概率最大；樣地2中度混交最高，說(shuō)明樣地中1株單木周?chē)?株不同樹(shù)種概率大，其中度、強(qiáng)度、極強(qiáng)混交比例相近，說(shuō)明1株單木周?chē)霈F(xiàn)2、3、4株不同樹(shù)種的概率相近；樣地3強(qiáng)度混交最高，說(shuō)明樣地中1株單木周?chē)?株不同樹(shù)種概率大，其弱度、極強(qiáng)混交相同，該樣地1株單木周?chē)?株或4株不同樹(shù)種概率一致；3塊樣地零混交比例都很低，說(shuō)明1株單木周?chē)?株相同樹(shù)種的情況很小，其中樣地1弱度混交比例也很小，該樣地1株單木周?chē)?株相同樹(shù)種情況也不大。

表4 各樣地樹(shù)種混交度分布頻率及均值

3.4 林木個(gè)體分化程度

表5反映了3塊樣地林木大小比數(shù)分布頻率及均值。從表中可以看出3塊樣地大小比數(shù)均值都在[0.475，0.517]范圍內(nèi)，且5種大小比數(shù)的分布頻率都在0.2左右，說(shuō)明每1株單木周?chē)?株相鄰木，其胸徑大于參照樹(shù)的株數(shù)，存在的5種可能的概率相近。

表5 各樣地林木大小比數(shù)分布頻率及均值

4 結(jié)論與討論

龍門(mén)林場(chǎng)天然闊葉林林分角尺度為0.497～0.523，混交度為0.618～0.760，大小比數(shù)為0.490～0.503。林分空間分布格局為隨機(jī)偏弱聚集分布，林木個(gè)體種間結(jié)構(gòu)關(guān)系屬中強(qiáng)度混交，林木空間大小對(duì)比上，除日本落葉松在空間大小對(duì)比上占明顯優(yōu)勢(shì)，山合歡處于受壓外，其余樹(shù)種大小比數(shù)分布均勻，既有優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，也有受壓樹(shù)種。森林進(jìn)展演替后，頂級(jí)群落的水平分布格局應(yīng)為隨機(jī)分布。林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)研究對(duì)森林撫育作業(yè)具有直接的操作意義，樣地3林分角尺度在隨機(jī)分布取值范圍內(nèi)，樣地1、樣地2林分角尺度略大于隨機(jī)分布取值范圍上限，屬弱聚集分布，撫育作業(yè)時(shí)，可在作業(yè)區(qū)相鄰木密度較大的一側(cè)確定少量的擇伐木，撫育作業(yè)設(shè)計(jì)力求做到對(duì)目的樹(shù)種、珍貴樹(shù)種、生物多樣性保護(hù)。3塊樣地混交度均值都在0.6以上，零度、弱度混交都很低，中、強(qiáng)度混交占1/2以上，極強(qiáng)度混交比例較大但不同樣地差距明顯，說(shuō)明3塊樣地總體混交度較強(qiáng)，大多數(shù)樹(shù)木周?chē)紩?huì)出現(xiàn)2、3或4株其他樹(shù)種，其中樣地1參照樹(shù)周?chē)霈F(xiàn)3、4株不同樹(shù)種相鄰木的概率最大。3塊樣地大小比數(shù)均值都在[0.475，0.517]范圍內(nèi)，且5種大小比數(shù)的分布頻率都在0.2左右，說(shuō)明3塊樣地中，參照樹(shù)周?chē)?株相鄰木，存在的0～4株胸徑大于參照樹(shù)的5種可能，其概率都接近1/5。

天然闊葉林林分樹(shù)種組成結(jié)構(gòu)及分布受垂直高差影響。海拔由低到高：①林分樹(shù)種結(jié)構(gòu)由幾個(gè)闊葉樹(shù)種共同占主導(dǎo)遞減到1個(gè)闊葉樹(shù)種為主，②松類(lèi)等針葉樹(shù)作為天然闊葉林林分的主要樹(shù)種最有可能在垂直分布的中部區(qū)域林分中出現(xiàn)。由于樣地個(gè)數(shù)及樣地取點(diǎn)不同，可能對(duì)不同區(qū)域幾個(gè)或單個(gè)闊葉樹(shù)種占主導(dǎo)及松類(lèi)等針葉樹(shù)種作為天然闊葉林主要樹(shù)種出現(xiàn)機(jī)會(huì)產(chǎn)生偏差，其結(jié)果有待進(jìn)一步驗(yàn)證。