基于二類清查數據的人工林生長規律分析研究

董繼敏

摘 要：該研究結合尤溪縣二類調查數據，分析了馬尾松純林、杉木純林、馬尾松闊葉樹混交林、杉木闊葉樹混交林和闊葉林等5種主要森林類型林分生長情況，并提出了林齡分級新標準。結果表明，杉木純林生長周期短，較快達到收獲期；杉木闊葉樹混交林生長最差；馬尾松闊葉樹混交林的平均胸徑在生長后期最大，其生態效益也最好。研究結果為今后森林資源合理經營管理提供了理論參考。

關鍵詞：二類調查；林齡級；林分生長量；成果分析

中圖分類號 S791.246 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2017）09-0108-04

二類清查是針對一定區域范圍內的包括森林的林木和林地資源一項重要的周期性調查，為林業經營規劃提供決策依據。二類清查數據包含森林的地類屬性、小班面積、林齡、平均胸徑、樹高、林分蓄積、保護級別、林分立地質量、土壤肥沃、坡度、經營類型等參數。周期性的二類清查成本較高，因此有必要探討如何運用新技術進行二類調查和不斷的對調查數據的潛在價值的進行深度挖掘[1-2]。一些新技術，如ArcGIS等已在調查中廣泛運用[3-4]，或利用衛星影像資料為數據源，用林業3S技術和相關軟件構建數據模型計算和推測林業資源變化情況取得了較好的效果[5]。二類調查結果可以推算杉木林分的經營收獲表推測經營周期[6]，還可用于碳密度和碳儲量測算研究[7]，甚至對森林資源的管理精細集約到小班單株林木的管理程度[8]。盡管如此，二類調查數據的成果和深刻內涵還須更加深入細致的解讀。本研究利用二類固定樣地調查的結果，用統計分析方法分析尤溪縣不同森林類型的生長情況和影響林分生長的因子，為林分的合理經營提供參考。

1 研究區概況

尤溪縣位于福建省中東部，地處東經117°48′30"～118°40′，北緯25°50′36"～26°26′30"，總面積342530hm2，森林覆蓋率74.2%，多以人工林為主，少量天然次生林。地處戴云山西北部，境內地貌以低山、丘陵、盆地為主，東西高，中部低，呈馬鞍狀，海拔差異大，最高峰大模山海拔1472m，最低尤溪口海拔72m。屬中亞熱帶季風性氣候，年平均降雨量1650mm左右，年平均氣溫19.2℃，極端高溫40.3℃，極端低溫-7.8℃。成土母巖石灰石、大理石，土壤以沙黃壤、沙紅壤為主。

2 材料和方法

2.1 數據來源 以2016年尤溪縣二類清查1143個樣地的數據資料為研究基礎。1143個樣地中，針葉類優勢樹種的樣地共有770個，其中以杉木（321個）和馬尾松（449個）為主；包括木荷、樟樹、楠木、檫樹、栲樹等軟闊葉樹和硬闊葉樹樹種在內的闊葉樹種樣地共231個；毛竹、綠竹和其他雜竹樣地42個；柑橘、萘、桃、油茶、板栗、厚樸、柿等果林藥材經濟林92個樣地。在本區中非標準樣地的林分還有少量的黃山松、禿杉、建柏人工林林分等。其余的為非林地、道路、房屋及少量荒山荒地。選取本地有代表性的馬尾松純林、杉木純林、馬尾松闊葉樹混交林、杉木闊葉樹混交林和闊葉林等5種主要森林類型林分進行生長分析。在所有樣地中少部分超過70a林齡的林分和個別超過80a林齡的林分，因其受到極為嚴重的人為干擾不予考慮。

2.2 研究方法 以標準樣地林木的平均胸徑為林分生長量的依據，先按照10a為1齡級分別計測各類林分的各林齡級的平均生長量，然后與5a為1林齡級計算的林分平均生長量用t檢驗對比。統計分析不同優勢樹種的森林類型的林分生長情況，分析其生長現狀與潛力；分析在不同林齡下林分生長情況，分析推測林地生長量與環境因子的關系。數據統計分析用Excel軟件。

3 結果與分析

3.1 主要森林類型的林分生長情況 以馬尾松、杉木和闊葉樹種為優勢樹種的幾種森林類型的林分占到全部樣地林分類型的84%以上，因此本區內的林分類型主要是以杉木、馬尾松、闊葉樹及其混交林為主。按照10a一林齡級，將馬尾松純林、杉木純林、闊葉林、馬尾松闊葉樹混交林和杉木闊葉樹混交林等5種森林類型的林分生長量分別統計計算，結果見表1、表2、表3、表4和表5。總體而言，平均胸徑、平均數高、林分蓄積和小班蓄積在一定范圍內都隨著林齡的增加而增大，小班蓄積與小班面積關系密切，且林分平均胸徑與林分蓄積高度相關，相關系數接近1。林木的株數則隨著林分齡級增加而逐漸減少。各齡級的標準差沒有一致規律，根據森林類型不同，各有其特點，在一定程度上體現林分分化程度。

3.2 林分齡級劃分科學性研究分析 根據二類調查數據各種森林類型的林分齡級劃分，分別按5a和10a一級的林齡級劃分分組后，各組林分平均胸徑比較的t檢驗結果見表6。由表6可知，以5a與10a不同劃分的林齡級，其林分生長量有極顯著差異，因此可以推斷，林齡是影響林分生長的重要因子，林分齡級劃分應以不同樹種及集約經營程度選擇5a為一林齡級或10a為一林齡級較為合理。

4 討論與結論

4.1 馬尾松林分生長情況 隨著齡級增加，馬尾松胸徑也增大，其標準差也變大，說明在純林的馬尾松生長過程中，分化開始顯著起來，林分平均株數逐漸減少，林分蓄積持續增加，馬尾松林分平均胸徑到31～40a齡級時胸徑和蓄積較大，符合林分收獲指標，但下一齡級又有所減小。一般情況下，馬尾松的蓄積隨著林齡增長而增加，但是林齡超過60a，林分的平均胸徑和蓄積都減少，呈林分過熟狀態，與本區域內馬尾松過熟林的齡級規定相符。林分過熟的原因有以下2個方面，一是馬尾松林分自疏作用，二是由于強烈的人為干擾。馬尾松是主要的造林先鋒樹種，在演替過程中容易在次生林地上首先進入林地很快成為優勢樹種，但是隨著森林演替的持續進行，其他樹種逐漸替代馬尾松，但是在人工干預下，這種進程可能會推遲或根本不會發生，使得在某些立地條件下馬尾松長期在森林中其主導作用。有研究表明，有計劃間伐的馬尾松林16～17年左右收獲經濟效益最好[9]，這與本區不同經營目的或不同程度的人為干擾的林分生長量有所差異。因此要求在經營管理上要強化和細化管理，以期林分較好的生長。

4.2 杉木林分生長情況 在GB/T26424-2010中規定人工起源的杉木林25a即為成熟林，超過了35a后就為過熟林。本區內的杉木林分平均胸徑生長量顯示即使在過熟的杉木林仍然還能生長，杉木林平均胸徑和林分蓄積在30～40a達到峰值，而只有在40a齡級后，杉木的平均胸徑呈下降趨勢，顯示出林分開始過熟而衰老的現象。在全球氣候變暖的大背景下，由于重視森林的生態作用而對采伐有所限制，以至于本區內杉木成熟林和過熟林的比例遠超過《中國可持續發展林業戰略研究總論》中所規定的值，從森林經營角度考慮，應當適當調整杉木成熟林和過熟林的比例，或者考慮在現有林分中選擇合適的林分發展培育杉木大徑材。盡管撫育間伐能不同程度的促進杉木人工林林分平均胸徑變大，增加林分蓄積[10]。本區人工杉木林的胸徑增加幅度較小，原因可能是人工杉木林多代栽培引起的地力衰退[11]，或是不正確的人為干預措施。此外在兩個林齡超過40年的杉木林分平均胸徑和材積都不大，因其情況特殊，故本次研究不予考慮。

4.3 闊葉林林分生長情況 闊葉林總體趨勢與杉木、馬尾松相似，在30～50a齡級之間變化不顯著，但是林分胸徑的生長直到70a林齡級還在持續增加，只是趨勢變緩，但各齡級之間的差異仍然達到極顯著程度（t檢驗）。其中木荷林分超過70a，林分蓄積仍然持續增加。只有超過80a后，林分開始顯著衰退。比起杉木和馬尾松純林，闊葉林森林的變化更加復雜。林木之間的各種效應除了種內作用外[12]，種間競爭作用不可忽視[13]。正是闊葉林各樹種之間復雜的相互作用，導致森林演替過程中的許多不確定性而使林分在生長過程中表現出胸徑大小出現反復的變化。但是最終林分會逐漸衰老而進入下一階段的演替，目前沒有這方面的數據，需要今后在這一方面進一步積累數據以開展后續的研究。

4.4 馬闊混交林林分生長情況 馬尾松和各種闊葉樹不同比例的混交造林，起源主要有二，一是作為生態林留存的馬尾松林或因前期是純林，后期因生態林而禁伐后森林演替而成的馬闊混交林也不在少數，二是人工馬尾松林與不同比例的闊葉樹混交而成。在不同齡級的林分中，胸徑標準差隨著林分增加，到31-40齡級起穩定在5左右，表明在這之前，林分的生長變異較小，隨著林分林齡增長，林分開始出現較大的分化，引起胸徑標準差顯著增大，到71-80齡級時，出現有一次極為顯著的林分分化（胸徑標準差為8.57），此后林分較為穩定。馬尾松闊葉樹混交林林分的總體生長狀況較馬尾松純林好林分生長趨勢總體是不斷增加的，最終林分大徑材是所有森林類型中最多的，當然考慮到其較長的培育周期，在經濟上或是森林總固碳量可能并不是最大的，但無疑其森林的生態效益是最好的。因此，建議在林分培育時可以優先考慮馬闊混交的模式。

4.5 杉闊混交林林分生長情況 本區杉木闊葉樹混交林很多是由原來的天然次生林演替而來，更多是后期杉木與各類闊葉樹、馬尾松等樹種按不同比例混交的人工林。就林分的胸徑生長量而言，其胸徑生長甚至不如杉木純林，在五種林分類型中生長是最差的。按原有標準劃分30a后林分即不再生長。在近自然林分修復過程中，75a齡級的杉木林分中杉木已成退化種群[14]。杉闊混交林分40a后，林分出現較大的分化，由此推斷杉闊混交林在后期40～50a后，混交林就可能就不具備杉木林分的主要特征，更多的呈現出闊葉林的特點。

4.6 林分林齡級劃分 目前林分齡級劃分是通常以10a為一林齡級，劃分較為粗放。對于馬尾松和闊葉樹等生長周期較慢的林分類型尚相對合理，但是對杉木速生林而言不盡合理。因此建議杉木林改為5a一個林齡級較為合理。同時，原來將林分簡單的劃分為幼齡林、中齡林、成熟林和過熟林的林分劃分方法也應相應的改進，改為五年一林齡級，即1～5a為未成林、6～10a為幼齡林，接下去按5a一齡級，分別為中齡林Ⅰ、中齡林Ⅱ、成熟林Ⅰ、成熟林Ⅱ、過熟林Ⅰ、成熟林Ⅱ等相應的級別。這樣的劃分林齡級方法一是符合集約經營的發展趨勢，二是符合生產實踐情況。

總之，本區域內以上5種森林類型中，馬尾松純林表現一般，在立地條件差的情況下是可以考慮的造林類型；杉木純林最快達到林分胸徑的峰值，即能早成林，早形成森林效益，但是林分衰老也快，是造速生林優選林分類型；闊葉林因其生態效益最好，其生長量表現較好，在一些需要發揮生態效益的點位，可以優先考慮；杉闊混交林生長較差，不提倡今后造類似的林分類型；馬闊混交林通過較長的生長周期可以達到最大的林分平均胸徑，森林蓄積量也高，有利于森林生態效益的發揮。

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（責編：張宏民）