韓文芹，毛士海，楊志軍，張 芬，王一辰，譚緒泉*

（1.泗水縣自然資源和規(guī)劃局,山東泗水273200;2.泗水縣高峪鎮(zhèn)政府,山東泗水273200;3.山東省林業(yè)監(jiān)測(cè)規(guī)劃院,山東濟(jì)南250014）

刺槐，因其耐瘠薄、耐旱，適應(yīng)性強(qiáng)，成為山東省低山丘陵地區(qū)水土保持林的主要造林樹(shù)種之一，曾經(jīng)廣泛栽植于山東省的各大國(guó)有林場(chǎng)和集體林場(chǎng)，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的經(jīng)營(yíng)，山東省現(xiàn)有刺槐林16.15萬(wàn)hm2，林齡最大的達(dá)到79年。

林分空間結(jié)構(gòu)是指林木在林地上的分布格局及其屬性在空間上的排列方式[1]，反映了森林群落內(nèi)物種的空間關(guān)系。林分空間結(jié)構(gòu)決定了樹(shù)木之間的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)及其空間生態(tài)位，在很大程度上決定了林分的穩(wěn)定性、發(fā)展方向和經(jīng)營(yíng)措施[2-4]。

空間結(jié)構(gòu)決定了林分中光照、溫度的分布以及氣體運(yùn)動(dòng)，對(duì)林木的生長(zhǎng)和穩(wěn)定性以及經(jīng)營(yíng)的可能性等都產(chǎn)生十分重要的影響。大小比數(shù)、角尺度和混交度這3個(gè)參數(shù)，分別從個(gè)體分化程度、空間分布格局和樹(shù)種隔離程度3個(gè)方面進(jìn)行了描述，一定程度上反映了林分的現(xiàn)實(shí)生長(zhǎng)狀態(tài)和未來(lái)發(fā)展方向[5-6]。

1 研究地概況

泗水縣位于山東省中南部，泰沂山區(qū)南麓，這里地勢(shì)南北高，中部低，由東向西傾斜，南北低山丘陵有738.5km2，占總面積67%，中部是河谷平地，有353.2km2，屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均溫13.4℃，無(wú)霜期180d～220d，常年降水量平均755mm。泗水縣最高處鳳仙山海拔608m。

泗水縣黃山林場(chǎng)位于泗水縣南端，與鄒城市接壤，屬?lài)?guó)有林場(chǎng)，經(jīng)營(yíng)面積301.66ha，森林覆蓋率為95.88%，林種全部為生態(tài)林，樹(shù)種主要以刺槐、側(cè)柏等為主，刺槐林面積占到49.7%，刺槐林平均林齡為49年。

所選樣地位于黃山林場(chǎng)的狼洞溝西側(cè)，屬于低山地區(qū)，坡向東南，坡度26°，人工植苗造林，林齡50年，單層闊葉純林，無(wú)災(zāi)害發(fā)生。樣地大小設(shè)置為667m2，方形樣地，對(duì)樣地內(nèi)的每株立木進(jìn)行檢尺，獲取樹(shù)種、胸徑、樹(shù)高和其在樣地內(nèi)的相對(duì)坐標(biāo)等主要信息，從而進(jìn)行林分空間結(jié)構(gòu)分析。

2 研究方法

2.1 林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)指標(biāo)

由于是刺槐純林，此次分析僅選取了大小比數(shù)和角尺度兩個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)林分空間聚集狀態(tài)和優(yōu)勢(shì)木及被壓木的比例來(lái)說(shuō)明該林分目前的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)森林經(jīng)營(yíng)提供指導(dǎo)參考。

2.1.1 大小比數(shù)

大小比數(shù)，被定義為大于參照木的相鄰木數(shù)占所考察的全部最近相鄰木的比例，其公式為：

式中：Ui— 大小比數(shù)，n— 最近相鄰木數(shù)量，i— 參照木，j— 相鄰木，

大小比數(shù)量化了參照樹(shù)與其最近相鄰木的關(guān)系，其取值范圍為[0,1]，Ui值越小，說(shuō)明比中心木大的相鄰木越少，中心木處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2.1.2 角尺度

角尺度，被定義為最近相鄰木間夾角小于標(biāo)準(zhǔn)角的個(gè)數(shù)占所考察的最近相鄰木的比例。其公式為：

其中：Wi—角尺度，n—最近相鄰木數(shù)量，i—參照木，j—相鄰木，標(biāo)準(zhǔn)角

角尺度取值范圍為[0,1]，Wi=0表示4株相鄰木之間構(gòu)成的夾角均不小于標(biāo)準(zhǔn)角，中心木分布均勻；Wi=1表示4株相鄰木之間構(gòu)成的夾角均小于標(biāo)準(zhǔn)角，中心木分布極度不均勻。

2.2 邊界木處理方法

參考文獻(xiàn)[7]中的邊界木確定方法，采用第4鄰體距離判定法確定樣地內(nèi)的邊界木，邊界木僅作為其它立木的相鄰木參與單木結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算，不作為參與林分空間結(jié)構(gòu)平均參數(shù)計(jì)算的中心木。

3 結(jié)果與分析

所選樣地內(nèi)共有刺槐立木67株，無(wú)枯立木，林分郁閉度0.7，林齡50年，林分平均胸徑16.2cm，徑階范圍8cm～26cm，平均樹(shù)高9.6m，如圖1中所示。經(jīng)過(guò)計(jì)算確定邊界木有15株，其余52株立木可以作為中心木參與林分空間結(jié)構(gòu)平均參數(shù)的計(jì)算。

圖1 樣地立木徑階分布圖Figure1 Distribution of Tree Diameter Grade

從圖2中可以看出，處于競(jìng)爭(zhēng)絕對(duì)優(yōu)勢(shì) Ui=0和競(jìng)爭(zhēng)絕對(duì)劣勢(shì)Ui=1的立木共有22株，占42.3%，處于競(jìng)爭(zhēng)中等水平 Ui=0.5的立木共有8株，占15.4%，說(shuō)明樣地內(nèi)立木開(kāi)始出現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象，但目前分化狀況尚不顯著。

圖2 樣地立木大小比數(shù)分布圖Figure2 Distribution of Neighbourhood Comparison

從圖3中可以看出，參與計(jì)算平均林分結(jié)構(gòu)參數(shù)的52株立木中，角尺度Wi=0.5的立木占到75%，即林分中有75%的單株立木空間分布格局為隨機(jī)分布狀態(tài)，而角尺度Wi=0.75的立木則占到25%，其單株立木空間分布格局為不均勻分布狀態(tài)。

圖3 樣地立木角尺度分布圖Figure3 Distribution of Uniform Angle Index

計(jì)算52株立木的結(jié)構(gòu)參數(shù)平均數(shù)得到，林分的平均大小比數(shù)為0.5096，平均角尺度為0.5625，結(jié)合林分內(nèi)單株立木的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)分布狀態(tài)，可以初步判斷所選刺槐樣地林分內(nèi)立木開(kāi)始出現(xiàn)兩極分化，即在相鄰的立木中，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)木和競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)木相鄰較近，而在空間分布格局上，林分整體分布則偏向于聚集分布，但聚集程度不顯著，林分內(nèi)出現(xiàn)較大面積林窗的概率仍較小。從圖4中也可以看出，在樣地中心點(diǎn)的東南方向和正北方向，存在兩個(gè)小面積的林窗。

圖4 樣地立木空間分布模擬圖Figure4 Distribution of Spatial Simulation in the Plot

4 結(jié)論與討論

通過(guò)此次分析，建議重點(diǎn)關(guān)注林分內(nèi)聚集分布結(jié)構(gòu)中的老齡被壓木，如果后期生長(zhǎng)趨于緩慢或停止，可以考慮通過(guò)定點(diǎn)撫育采伐的方式，制造適度面積的林窗，結(jié)合人工促進(jìn)更新措施，優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，提高林分健康質(zhì)量。

所研究樣地的空間結(jié)構(gòu)分布狀態(tài)，僅為某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的分布狀態(tài)，若要對(duì)林分未來(lái)發(fā)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行更深入的研究，還需要通過(guò)不同時(shí)間跨度（比如五年、十年或更長(zhǎng)時(shí)期）的空間結(jié)構(gòu)分布狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析，研究林木競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)變化和空間分布格局態(tài)勢(shì)變化，結(jié)合立木生長(zhǎng)模型以及森林經(jīng)營(yíng)模擬軟件，有針對(duì)性的改造林分結(jié)構(gòu)，在保證生態(tài)林長(zhǎng)期存續(xù)的前提下，最大限度發(fā)揮生態(tài)林的防護(hù)作用。