張巖

（河北省塞罕壩機械林場，河北圍場 068466）

塞罕壩機械林場位于河北省圍場滿族蒙古族自治縣最北部，屬蒙古高原與冀北山地交匯區(qū)，是壩上——壩下過渡帶和森林——草原、森林——沙地交錯帶，有林地面積74777.45hm2，森林覆蓋率高達82%，其中以華北落葉松為主的人工林面積38182.08hm2，占總面積的51.1%。華北落葉松是塞罕壩機械林場三大造林樹種之一，也是該地區(qū)的建群樹種，在塞罕壩的森林生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。

自20 世紀80 年代塞罕壩機械林場進入營林時期以來，以法正林經(jīng)營思想為指導的傳統(tǒng)森林經(jīng)營模式一直指導著整個林區(qū)的森林經(jīng)營工作，并以高頻次、高強度的經(jīng)營作業(yè)進行人工干預，現(xiàn)實中，以華北落葉松為主的人工林整體表現(xiàn)良好，林分能夠健康生長，立木蓄積存量較高，但傳統(tǒng)經(jīng)營導致林木過度均勻分布、空間格局不合理，個體潛力難以有效發(fā)揮。依據(jù)慧剛盈[1]等的結構化森林經(jīng)營理論對林分進行系統(tǒng)、科學的分析診斷，根據(jù)診斷結果提出有效的森林經(jīng)營方案，來改善林分系統(tǒng)結構，實現(xiàn)以生態(tài)功能為主導、多功能統(tǒng)籌兼顧的現(xiàn)代經(jīng)營思想，促進培育健康、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、高效的森林生態(tài)系統(tǒng)。

1 試驗地概括

本試驗地位于河北省塞罕壩機械林場的北漫甸林場，在塞罕壩機械林場場部的西北，屬于壩上地區(qū)，林地面積為12876.13hm2，占林場總林地面積的17.22%。

2 試驗方法

2.1 采取的主要技術措施

2.1.1 結構化點抽樣調(diào)查技術。在林分中隨機選擇一個點，以蛇形線路行進，每隔10～15m 設置1 個抽樣點。選擇距離抽樣點最近的4 株胸徑大于等于5cm 的樹木作為參照樹，然后測量距離最遠的參照樹與抽樣點的長度，分別調(diào)查記錄這5 株樹的種類、樹高、胸徑、枝下高、平均冠幅、健康狀況等。

2.1.2 經(jīng)營迫切性指數(shù)評價。經(jīng)營迫切性指數(shù)量化表達了森林經(jīng)營的迫切程度，從而為人工林經(jīng)營確定了方向，其數(shù)值越大，則說明該林分需要經(jīng)營的迫切性越高。

2.1.3 林分空間調(diào)整技術。分別以選擇的參照樹和距離其最近的4 株胸徑大于等于5cm 的林木組合成一個結構單元，調(diào)查各個參照樹的空間結構參數(shù)，包括角尺度、混交度、大小比數(shù)、密集度。然后林分空間分布格局以角尺度為參照來調(diào)整，樹種隔離程度混以交度為參照來調(diào)整，樹種競爭關系以大小比數(shù)為參照進行調(diào)整，林分密度以密集度為參數(shù)進行調(diào)整。

2.2 分析方法

主要使用惠剛盈[2]等的結構化森林的水平結構理論，采用了角尺度、混交度、大小比、密集度等林分空間結構因子描述林分狀態(tài)特征，評價林分的自然度和經(jīng)營迫切性，依此確定小班的經(jīng)營方向和制定經(jīng)營措施。

2.3 調(diào)查方法

此次試驗地為華北落葉松混交林，樣地設置為30m×30m=0.09hm2，調(diào)查樣地內(nèi)所有胸徑大于5cm 的林木的胸徑、樹高、冠幅、相對位置，并記錄林木的種類。

3 結果與分析

3.1 林分狀況

3.1.1 林分基本情況。本試驗樣地內(nèi)共有3 個樹種，114株林木，優(yōu)勢樹種是落葉松，其中健康林木111 株，比例為97.37%。林分的平均胸徑20cm，平均樹高13.14m，平均冠幅2.88m，林分密度1267（株/hm2），林分斷面積39.93m2/hm2。

該樣地的林分胸徑結構不符合正態(tài)分布，最大胸徑徑級40cm，最小胸徑徑級為10cm，多數(shù)林木的胸徑集中在小徑級（見圖1）。

圖1 林分胸徑分布圖

3.1.2 林木水平分布格局。該林分的角尺度主要集中在0.5，平均水平為0.475，屬于隨機分布（見圖2）。

圖2 林分角尺度分布

3.1.3 林分長勢。林分長勢是反映林木對其所占空間利用程度的一個指標，傳統(tǒng)的一般用林分潛在疏密度來表示，即用單位面積上林木的蓄積量（胸高總斷面積）與相同條件下單位面積的標準林分蓄積量（胸高總斷面積）的百分比表示。此次把70%的較大個體組成的林分作為相同條件下的標準林分。本試驗林分潛在疏密度為0.66。

3.1.4 林分擁擠度。林分密度用林分擁擠度表示。該林分的擁擠度為0.95。林分樹冠的重疊程度較高，林分較擁擠（見圖3）。

圖3 林分樹冠對空間的利用程度

3.1.5 樹種組成。該試驗地的林木種類主要有華北落葉松、白樺和云杉，其中華北落葉松為優(yōu)勢樹種，統(tǒng)計分析顯示該林分的樹種優(yōu)勢度為0.36。

3.1.6 垂直結構。森林的垂直結構一般可按喬木層的結構分為兩種，分別是單層林和復層林。本試驗只考慮森林的喬木層結構，用林層數(shù)表達。根據(jù)結構化森林經(jīng)營理論，林層數(shù)≥2.5 為多層，給予值為1；林層數(shù)＜1.5 屬于單層，給予值為0；林層數(shù)在[1.5，2.5)之間屬于復層，給予值0.5。統(tǒng)計結果顯示，該試驗地林層數(shù)為2，因此為異齡林。

3.1.7 更新狀況以及樹種多樣性。統(tǒng)計分析顯示該林分更新幼苗共計400 株，林分的Simpson 指數(shù)取值為0.6。

3.2 經(jīng)營分析

3.2.1 現(xiàn)狀分析。（1）年齡結構。植物種群統(tǒng)計的基本參數(shù)之一就是林分年齡結構，學者們一般通過對年齡結構的研究分析，就能夠反映出種群的一些信息。一個種群如果中幼體多，老年個體少，就屬于迅速增長型種群；種群中如果中幼體少，老年個體多，就屬于衰退型種群。如果一個種群年齡結構是各個年齡級的個體數(shù)基本相同，或均勻遞減，出生率與死亡率接近，那么說明這個種群處于一種平衡狀態(tài)，是正常穩(wěn)定型的種群。

林業(yè)中一般用樹木的胸徑結構來代替年齡結構，去分析種群結構和動態(tài)。同齡純林一般林分胸徑分布屬于正態(tài)分布，而異齡混交林較復雜，一般是依徑級常量q值遞減，Liocourt 研究認為理想的直徑q 值一般在1.2～1.5，此時異齡混交林相對更加穩(wěn)定健康，在這個值之外需要調(diào)整。本次試驗林分的q 值為1.1588，小于1.2，在這個區(qū)間外，直徑分布不合理，需要調(diào)整。

（2）水平結構：林分的空間結構反映了林木在林地的分布格局和屬性在空間的排列方式。通常林分水平結構可以用林木點格局來表達。根據(jù)結構化森林經(jīng)營理論，當W（角尺度的平均值）取值范圍在0.475 和0.517之間時，為隨機分布；當W 大于0.517 時，屬于聚集分布；當W 小于0.475 時，屬于均勻分布。此次試驗林分的角尺度為0.475，屬于隨機分布，是理想的天然林水平格局。

（3）林分長勢。此次試驗林分長勢用林分疏密度指標來表達，一般在0～1，林分疏密度越大，表示林分長勢越好。一般研究將潛在疏密度0.5 作為評價標準，當林分潛在疏密度小于0.5，就需要采取一定的經(jīng)營措施來提高林分的長勢。此次試驗林分的潛在疏密度為0.66，由此可以看出林分長勢尚可。

（4）林分密度。林分密度反映出林分的擁擠度，而林分的擁擠程度可以更直觀地反映林分的狀態(tài)。研究認為，當林分擁擠度（K）＞1.1，林分較為稀疏，林木還有較大的生長空間，不需要間伐；當K＜0.9，林分之間競爭加大，迫切需要進行經(jīng)營。因此K＜0.9 是確定林分是否需要進行經(jīng)營的關鍵值。本試驗林分的擁擠度為0.95，在合理值范圍內(nèi)，該林分密度適中。

（5）頂極樹種競爭。一般研究認為林分中頂極樹種（組）的優(yōu)勢度是＞0.5 時林分不需要經(jīng)營，否則林分就需要經(jīng)營來提高培育樹種的優(yōu)勢程度。該試驗林分的頂級樹種優(yōu)勢度為0.36，由此看來，該林分需要經(jīng)營來提高華北落葉松林的優(yōu)勢程度。

（6）林木健康。該林分中健康的林木共計111 株，占97.37%。一般認為林分中的健康林木比例≥90%時的林分較健康，由此可見，該林分健康。

（7）林分垂直結構。此次試驗結果顯示，該林分林層數(shù)為2，屬于異齡林。

（8）林分更新。該林分更新幼苗共計400 株，更新不良。

3.2.2 林分經(jīng)營迫切性。林分經(jīng)營迫切性反應了林分需要經(jīng)營的緊迫程度。主要是根據(jù)林分直徑分布、水平分布格局、林分長勢、林分擁擠度、目的樹種密集度、目的樹種優(yōu)勢度、林木健康狀況、林分成層性、林分更新、樹種組成、樹種多樣性等指標的綜合情況來表達林分各方面的狀態(tài)，綜合來考慮林分是否需要經(jīng)營。

本試驗的主要目的是培育用材林轉(zhuǎn)變?yōu)榻】捣€(wěn)定的人工林，因此適用該評價指標。經(jīng)過綜合分析，該林分的經(jīng)營迫切性指數(shù)為0.3，林分需要經(jīng)營。

3.3 經(jīng)營方案建議

根據(jù)多功能森林經(jīng)營理論，當林分中健康林木的比例小于90%時，優(yōu)先伐除林分中非健康木；林分中健康林木的比例大于90%時，根據(jù)經(jīng)營方向，主要調(diào)整林分空間結構。本試驗地的健康木比例大于95%，因此主要采伐培育對象及稀有種、瀕危種周圍的最近1～2 株相鄰木，具體采伐方案（見表1）。

表1 林分采伐方案及其采伐原因

3.4 經(jīng)營評價

在該方案中，預計采伐27 株，采伐強度為23.68%。采伐斷面積共計0.97m2，占該林分總斷面積的26.99%。經(jīng)營后的林分密度為756 株/hm2。經(jīng)營后的林分基本參數(shù)見表2。

表2 采伐后林分基本參數(shù)

由表2 可知，經(jīng)營后健康林木的比例調(diào)整為100%。該林分的角尺度由采伐前的0.475 調(diào)整為0.482，林分分布格局得到了優(yōu)化，雖然優(yōu)勢樹種的競爭有所下降，但優(yōu)勢度明顯提高，說明此次林分調(diào)整達到了預期目的。

4 獲得效益

此次試驗由于森林結構化經(jīng)營技術的有效實施，試驗地林下生物多樣性明顯增加，森林美學景觀得到改善，涵養(yǎng)水源、保土增肥以及防風固沙等能力獲得提升，充分發(fā)揮了森林的生態(tài)效能，森林生產(chǎn)力和價值得到了有效提升。由于各項作業(yè)的開展，為社會創(chuàng)造了大量勞動就業(yè)崗位，附近的農(nóng)民可以就近擇業(yè)，為周邊地區(qū)的百姓帶來實實在在的利益，并在林業(yè)推廣與示范、生態(tài)文化建設、森林生態(tài)旅游帶動等方面發(fā)揮了積極的作用。同時在弘揚傳統(tǒng)文化、傳播生態(tài)文化、建設生態(tài)文明、構建和諧社會等方面起到了積極的推動作用。