東折棱河地區(qū)不同類型天然紅松林林分結(jié)構(gòu)比較

魏 鵬，高東啟

（四川省涼山州武警涼山州森林支隊，四川 涼山615000）

1 引言

闊葉紅松林是分布在北溫帶的多物種、多層次、多價值、多效益的一種森林類型，具有物種豐富、結(jié)構(gòu)復雜、生物量高、自我維持能力強的特點，是被普遍認同的高價值、高產(chǎn)量的森林資源。前蘇聯(lián)林業(yè)專家于20世紀30年代，我國學者于建國初期50年代就開始對闊葉紅松林進行了大量研究［8］。至此已有關(guān)于闊葉紅松林的林型分類、結(jié)構(gòu)、動態(tài)、物種間的關(guān)系、個體生態(tài)、采伐更新、經(jīng)營技術(shù)以及闊葉紅松林人工造林等方面的數(shù)百篇研究論文，分別從不同的角度闡述對紅松及闊葉紅松林的研究結(jié)果，對指導闊葉紅松林的研究起到了重要作用。

紅松林在我國東北分布較多，存在著多種混交類型。筆者選取了柞樹紅松林、楓樺紅松林和紫椴紅松林等3種典型的闊葉紅松林進行標準地調(diào)查，分析比較其林分結(jié)構(gòu)（林分密度、林分胸徑、平均樹高、林分平均胸高斷面積、林分蓄積、樹種組成、各層優(yōu)勢種）、林分穩(wěn)定性和更新情況的不同，以有利于進一步了解不同闊葉紅松林林分結(jié)構(gòu)的差異，了解天然紅松林在其不同發(fā)育階段的林分結(jié)構(gòu)狀況和更新演替狀況，從而預測其未來可能出現(xiàn)的發(fā)展趨勢，為制定林業(yè)經(jīng)營管理措施提供依據(jù)。

2 地理位置及自然概況

東折棱河森林經(jīng)營所位于郎鄉(xiāng)林區(qū)版圖的中部，西鄰西折棱河林場，南與頭道溝森林經(jīng)營所、二道溝森林經(jīng)營所接壤，東北與大西北岔相依，地理坐標位于東經(jīng)129°02′33.4″，緯度46°4′39.7″。

施業(yè)區(qū)面積7039hm2，氣候?qū)俦睖貛Т箨懶詽駶櫦撅L氣候區(qū)，冬季寒冷、干燥，延續(xù)時間場，夏季濕潤涼爽短促，年平均氣溫為10℃。最熱月（7月）平均氣溫在20～22℃，極端最高氣溫可達38℃。最冷月氣溫為－28～－23℃。極端最低氣溫可達－45℃，氣溫年較差大，約為43～50℃，最大年較差可達70～80℃。該地區(qū)年積溫2250℃，霜凍嚴重，無霜期由從前的60d增加到目前的90～100d。

本地區(qū)年降水約610mm。從降水的季節(jié)分配來看，暖季（6～8月）降水量占全年的80%～90%。冷季（10月至次年4月），初雪至終雪的日數(shù)雖長達180～210d，但雪量少，只占年降水量的10%～20%。本地區(qū)平均相對濕度65%～70%，夏季最高可達80%～85%，冬季為60%～70%。

該地區(qū)主要以低山緩坡為主，海拔最高1180m，最低30m。全施業(yè)區(qū)共劃分為22個林班，林業(yè)用地面積6718hm2，天然紅松種子林面積1641hm2，天然云杉種子林面積37hm2，人工專營型種子林（主要包括紅松、云杉、落葉松、青楊等）面積502hm2，整個有林地擁有蓄積總量125.98萬 m3。

3 調(diào)查研究方法

在調(diào)查目的地選取具有代表性、避開林緣、無林窗的林分，設(shè)置了4個30m×30m的標準地進行每木調(diào)查。為了確保標準地位置和面積的準確性，采用GPS定位，羅盤儀測角，測繩量水平距，同時進行了坡度較正（當坡度＞5°時），保證標準地有明確的邊界。然后將每個標準地用樣線劃分成25個6m×6m的小樣方，在每個小樣方內(nèi)分別設(shè)置1個2m×2m的樣方調(diào)查灌木和更新情況，1個1m×1m的草本調(diào)查樣方，同時確保所有灌木樣方、草本樣方是等距的（位于小樣方的同一角）。

在標準地內(nèi)分別樹種、活立木、枯立木用圍尺測定每株樹木的胸徑，用測高器測定樹高，并記錄枝下高、冠幅等。調(diào)查各樣方內(nèi)的灌木、草本的種類、株數(shù)、均高、蓋度和幼樹的更新情況，最后填寫標準地調(diào)查簿。并用Excel處理數(shù)據(jù)。本次采用的是分樹種整化徑階查一元材積表法計算林分蓄積［1］。其他相關(guān)計算公式如下：

其中j為樣方里出現(xiàn)的第j種植物，25為總的樣方數(shù)，j植物種出現(xiàn)的樣方數(shù)占總樣方數(shù)的比例即為其頻度。

4 結(jié)果與分析

4.1 標準地概況比較分析

由表1可看出，4塊標準地調(diào)查了3種闊葉紅松林，它們的平均胸徑為13.6cm，平均樹高為9.6m，每公頃斷面積為39.2097m2，活立木蓄積每公頃357.3434m3。在4塊標準地中蓄積最大的都是紅松，而且占絕對優(yōu)勢，說明紅松為整個林分的優(yōu)勢種，主要的伴生樹種有蒙古櫟、椴樹、裂葉榆和楓樺。其中紫椴紅松林的蓄積（454.7889m3／hm2）最大，楓樺紅松林的蓄積（212.0778m3／hm2）最小，而且與其他林分的蓄積相差較大，主要與其林分平均胸徑和平均樹高相關(guān)。在整個林分中紅松占了絕對優(yōu)勢，對比表1和表2可知，林分蓄積主要取決于紅松的蓄積，紅松的生長狀況直接影響著林分的胸徑和樹高等特征，而由表3可知楓樺紅松林中紅松的平均胸徑最小，也就決定了林分蓄積最小。

表1 各標準地統(tǒng)計比較結(jié)果

4.2 垂直分布結(jié)構(gòu)比較分析

對朗鄉(xiāng)林業(yè)局東折棱河林場闊葉紅松林結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，東折棱河林場的闊葉紅松林可以明顯的分為喬木層、灌木層和草本層，其中喬木層又可分為主林層和次林層［2］，其垂直分布結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 標準地垂直結(jié)構(gòu)比較分析

經(jīng)分析計算可知，紅松作為高大喬木占據(jù)著主林層，次林層則主要是闊葉樹種和一些更新起來的針葉樹種。主林層的紅松分布最廣，同時還有臭冷杉和云杉等伴生樹種；次林層生長著各種闊葉樹種，如蒙古櫟、椴樹、裂葉榆和楓樺等等。優(yōu)勢樹種紅松占據(jù)最大的生存空間，接受陽光照射的面積最多。闊葉樹種在次林層爭奪生存空間，從表2中看，取得優(yōu)勢的分別為蒙古櫟、蒙古櫟、楓樺和裂葉榆。

在紫椴紅松林次林層中，雖然椴樹的蓄積小于裂葉榆，但從林分整體情況來看，其活立木株數(shù)和更新都要好于裂葉榆，椴樹有可能取代裂葉榆成為次林層的優(yōu)勢種。在楓樺紅松林紅松中，次林層中生長著楓樺、紫椴和花楷槭，其蓄積相差不大，三者競爭激烈。而在柞樹紅松林次林層中，蒙古櫟占據(jù)了絕對優(yōu)勢。

比較灌木層和草本層可知：柞樹紅松林中繡線菊和苔草為相應(yīng)層的優(yōu)勢種；而楓樺紅松林和紫椴紅松林中則是溲疏和粗莖鱗毛蕨占據(jù)了優(yōu)勢。

林分內(nèi)空間分布格局比較：從林相、坡度、海拔三個度量空間分布看，紅松分布寬度最大，這再一次說明紅松是整個林分的建群種，而不同的林型則有其相應(yīng)的伴生種。柞樹紅松林主要是蒙古櫟，楓樺紅松林主要是云冷衫和楓樺，紫椴紅松林主要是云冷衫和椴樹，說明了它們對該區(qū)域的生態(tài)位空間具有較大的適應(yīng)性。

4.3 林分更新演替分析

4.3.1 林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

在調(diào)查的三種紅松林中，紅松占絕對的優(yōu)勢，林分的年齡主要由紅松的年齡決定。有研究表明，林分的生長量與其年齡成正相關(guān)趨勢，但當林木年齡達到老齡時，生長有所減緩［4］。又有研究表明，影響闊葉紅松林林分生產(chǎn)力的主導因子是林木的平均胸徑［8］。因此紅松的年齡與其胸徑有正相關(guān)的趨勢。通過樹干解析的過程，已有人研究了紅松的生長過程，并建立紅松胸徑生長量與其年齡的相關(guān)曲線圖［5］，如圖1所示。

圖1 胸徑的生長過程

由表3可知，4個標準地的優(yōu)勢種（紅松）平均胸徑達到了35.2cm，根據(jù)圖1中所示的胸徑平均生長量與年齡的關(guān)系可知，該區(qū)域天然紅松林已生長了100多年。其中楓樺紅松林的年齡最小，大約120年；紫椴紅松林的年齡最大，大約280年；而柞樹紅松林也有150年左右。

表3 林分更新演替比較

由于紅松屬于生長緩慢的樹種，有資料表明紅松的成熟齡為130～150年［5］。照次劃分，上述林分中，楓樺紅松林為中年林（120年左右），柞樹紅松林為成熟林（150年左右），而紫椴紅松林則為過熟林（280年左右）。再結(jié)合各林分的株數(shù)密度來看，紫椴紅松林（過熟林）的株數(shù)密度最小為733株／hm2，楓樺紅松林（中年林）的株數(shù)密度最大為2278株／hm2，柞樹紅松林（成熟林）居中，林分密度與林分年齡充分相適應(yīng)。這說明隨著紅松林的不斷生長，年齡的不斷增加，其林分密度會相應(yīng)的減小。

根據(jù)林分年齡結(jié)構(gòu)的劃分可知［10］，楓樺紅松林（中年林）為增長型種群，柞樹紅松林（成熟林）為穩(wěn)定型種群，而紫椴紅松林（過熟林）則為衰退型種群。

在此次調(diào)查的三種闊葉紅松林中，林分密度與林分年齡充分適應(yīng)，林分結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。有關(guān)闊葉紅松林的研究表明，在闊葉紅松林中，樹種的高度混交是群落穩(wěn)定的重要因素［3］。三種林分相較而言，楓樺紅松林和紫椴紅松林混交程度更高，其穩(wěn)定性要好于柞樹紅松林。

4.3.2 林分更新分析

由表3比較4個標準地的更新情況可知，柞樹紅松林中蒙古櫟更新較好（有12株），它們將會進入次林層，但不會使林分的樹種組成發(fā)生太大的變化。相關(guān)研究表明，森林天然更新受到海拔的制約，隨海拔上升紅松、云杉、冷杉等針葉樹的幼苗幼樹數(shù)量明顯增多［6］。該林分位于山體上部，這顯然與針葉樹種的生態(tài)學特性相適應(yīng)，針葉樹的更新也不會太差。

楓樺紅松林中臭冷杉更新較好，有152株，卻分配相對均勻，既有幼樹又有幼苗。它們將會進入主林層從而改變樹種結(jié)構(gòu)，而楓樺雖然也有更新，但有研究表明楓樺更新主要靠年齡大的母樹［4］，其林分正處于中年齡，母樹較少。臭冷杉進入次林層后，將會與其他闊葉樹強烈競爭，最終進入主林層。

在紫椴紅松林中，花楷槭更新最好（9株），將進入次林層。其他如云杉、紫椴也有更新，它們都是耐陰樹種，將會不斷生長并進入林層。因為林分屬于過熟林，樹冠大而林隙也大。有關(guān)研究說明：成樹樹冠的遮蔽作用所導致的光照減少是制約幼樹生長和存活的關(guān)鍵因素［9］，林冠的存在對于出現(xiàn)耐蔭樹種的幼苗更新顯然是有正面的作用。所以該林分的結(jié)構(gòu)狀況很適宜其更新演替，幼苗有強大樹冠的遮擋而生長的更好，林隙的存在而使林內(nèi)幼樹不至因光照太弱而受制約。

查其他相關(guān)資料有，紅松幼苗是比較典型的聚集分布；成木有隨機分布的趨勢［7］。總之，三種林分的更新情況都較好，在將來其優(yōu)勢種不會改變，紅松仍占優(yōu)勢地位，林分的樹種結(jié)構(gòu)可能會有微小的變動，但對林分穩(wěn)定性的影響不大。

5 結(jié)語

（1）闊葉紅松林可以明顯的分為喬木層、灌木層和草本層，其中喬木層又可分為主林層和次林層。在整個林分中蓄積最大的是紅松，為優(yōu)勢種。主林層的紅松分布最廣，占據(jù)最大的生存空間，同時還有臭冷杉和云杉等伴生樹種；闊葉樹種在次林層爭奪生存空間，上述三種林分中取得優(yōu)勢的分別為蒙古櫟、楓樺和裂葉榆，其灌木層和草本層的優(yōu)勢種也不盡相同。這主要與林地的自然狀況有關(guān)，柞樹紅松林位于山體上部，坡度＞20°，土層厚度相對較薄，闊葉樹種類較其他林分單一，以蒙古櫟為主。而楓樺紅松林和紫椴紅松林則為于山體中下部，屬于緩坡，土層厚度＞50cm，林分樹種組成復雜。

（2）三種林分分別處于紅松林的不同發(fā)育階段，楓樺紅松林為中年林（120年左右），柞樹紅松林為成熟林（150年左右），紫椴紅松林則為過熟林（280年左右）。其林分密度與林分年齡充分適應(yīng)，林分結(jié)構(gòu)較優(yōu)。三種林分相較而言，楓樺紅松林和紫椴紅松林混交程度更高，其穩(wěn)定性要好于柞樹紅松林。隨著紅松林年齡的不斷增加，其林分密度會相應(yīng)的減小。因為在林分不同的發(fā)育階段中，各株成木所需的生長空間不同。隨著林分的不斷成熟，各株木所需的生長空間不斷增大，為了競爭陽光、空氣、水分、營養(yǎng)等生存空間，林分內(nèi)部必然會出現(xiàn)自然稀疏現(xiàn)象，使每公頃的株數(shù)減少，使林分結(jié)構(gòu)趨于優(yōu)化。

（3）三種林分的更新情況都較好，在將來其優(yōu)勢種不會改變，林分的樹種結(jié)構(gòu)會有微小的變動，但對林分穩(wěn)定性的影響不大。從整個調(diào)查結(jié)果看，紅松幼苗是比較典型的聚集分布；成木有隨機分布的趨勢。這種分布特征是紅松天然更新特點與其在競爭中自我維持、自我調(diào)節(jié)、相互制約，與環(huán)境達到最大協(xié)調(diào)的必然結(jié)果。

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