冀北山地落葉松林分結構優化技術研究

張 楠 ，郭賓良 ，黃永輝 ，肖志軍

（1.河北木蘭圍場國有林場管理局,河北 圍場 068450；2.保定市林木種苗管理站，河北 保定 071000）

國內外對森林樹種組成以及林分結構的研究開始較早，德國由于本國自身對林分樹種的需求變化，在這方面的研究始于中世紀左右，研究成果較多。中世紀左右的德國由于對木材的需求而廣泛營造針葉純林，然而近幾年由于人工純林生長、更新情況較差，結構單一等弊端的制約，德國開始提出近自然經營理論[1-3]。北溝林場分布著大量天然次生林和人工林，由于天然次生林的經營管理困難，生長狀況與林分生態功能均日益下降，因此只有加強對天然次生林與人工林的經營與管理，優化林分空間結構，才能實現森林的可持續發展，使林分發揮最大的生態與經濟效益[4-5]。本文通過對河北省木蘭林管局北溝林場華北落葉松純林的研究，以期為林分的生產經營提供理論支持與指導[6-7]。

1 研究區概況

北溝林場位于河北省北部承德境內，北緯41°47＇-42°06＇N，東經 116°51＇-117°45＇E。東、西、北 3 面分別與內蒙古的喀喇沁旗、赤峰市、克什克騰旗、多倫縣接壤，西南和南面分別與豐寧滿族自治縣、隆化縣相連，是連接山區與壩上的過渡地帶。當地年平均氣溫在-0.50～6.00℃之間，年平均最高氣溫在7.00～13.00℃之間，年平均最低氣溫在-8～4℃之間，年降水量為300～560mm，主要集中在夏季，年平均蒸發量為1491.10mm左右，冬季蒸發量最小，夏季最大。植物資源豐富，有苔蘚植物35科200余種，蕨類植物12科20余種，裸子植物3科15種，被子植物90余科800余種或變種[8-9]。

2 研究方法

結合森林資源二類調查數據和實地踏勘，遵循科學性和代表性原則，選擇河北省圍場縣國有林場管理局北溝林場為試驗地，以華北落葉松人工純林為研究對象，分別設置6塊50m×50m樣地，所選樣地要求林齡、坡向、坡度、海拔及其他環境因子具有代表性，在每個樣地中分別設置5m×5m樣方2個，調查林內灌木，每個樣地的四角及中心位置設置1m×1m樣方5個，調查林內草本情況。林內調查因子包括地理環境因子（海拔、坡度、坡向和坡位）、每木檢尺（樹種、胸徑、樹高、冠幅、枝下高、優勢度和干形質量）、草本調查和灌木調查[10]。

3 結果與分析

3.1 樹種組成

本文所得數據均為調查所有樣地數據的平均值，為了研究林分的結構及其基本屬性，本文對林分內樹種的組成、優勢種等進行了調查研究，得出華北落葉松人工林的林木樹種結構，如下表所示。

表1 落葉松種群林木結構特征Tab.1 The forests structure characteristic

分析表1數據可以看出，調查的林分為華北落葉松人工純林，落葉松為林分樹種中的絕對優勢樹種，數量與蓄積量較大，占據主要地位。林分中落葉松的密度為1396株/hm2,斷面積為35.4653m2/hm2,平均胸徑為18.8cm，平均樹高為14.4m。

3.2 落葉松林水平結構特征

林分水平結構又稱直徑結構，是指在林分內各種大小直徑林木按徑階的分配狀態。為了方便研究，將直徑的徑級確定為2 cm，采用上限排除法進行分級[11]。整理所測林木胸徑數據得到落葉松直徑分布如圖1所示。

圖1 落葉松直徑分布特征Fig.1 Distribution characteristics of Larix

分析圖1可以看出，落葉松林的直徑分布主要集中在13～19cm，分布范圍較廣，大致從5cm到29cm范圍內均有分布。從分布情況看，落葉松林的直徑分布呈明顯的峰狀，從5cm開始，每個徑階內所含林木株樹逐漸增多，17～19cm境界內分布株樹最多，達到峰值，之后每個徑階內所含林木株樹開始逐漸減少。落葉松較大直徑的林木與較小直徑的林木分布均比較少，說明落葉松林下更新較差，處于不良的發育間斷。整體分析，落葉松人工林的直徑大致符合正態分布情況。

3.3 落葉松林垂直結構特征

為了方便研究把1.3m處的胸高直徑作為起測胸徑，把大于1m的樹高作為起測樹高，把2m作為樹高等級的徑級，為了便于調查把樹高在19cm以上的林木劃為第10級。整理所測林木樹高及枝下高數據得到落葉松樹高分布如圖2所示。

圖2 落葉松樹高分布Fig.2 The height distribution of Larix

分析圖2可以得出，落葉松樹高分布主要集中在5m～17m之間，13m～15m之間樹高分布株樹最多。整體分析，落葉松樹高分布呈現雙峰分布情況，從1m～3m徑階開始，每個徑階樹高分布株樹逐漸增加，5m～7m徑階處達到第一個峰值，之后出現減少趨勢，在9m～11m徑階處樹高分布株樹又開始逐漸增加，13m～15m徑階處達到第二個峰值，之后每個徑階內林木樹高分布株樹有出現減少趨勢。這種雙峰分布趨勢表明落葉松人工林在垂直結構上存在林木分層現象，但林木主要集中在13m～15m之間，5m～7m徑階處作為第一個峰值，不太明顯，也就是說上層木占據空間較多，中下層木較少，落葉松上層分層較為明顯。

4 林分結構優化

4.1 林分樹種組成調整措施

由上述結果分析可知華北落葉松人工純林在樹種組成上結構比較單一，單一樹種結構帶來的生態問題較多，容易引起生物多樣性的銳減、森林地力的衰退以及抵御病蟲害能力的減弱等問題。健康的森林生態系統具有較強的自我恢復和穩定維持的能力，是多物種、多層次發展的，依據這個原則，在人工純林的經營管理上應混交加入適量闊葉樹種豐富林內樹種組成及種類，促進林分的更新以及林內生態系統的完善，科學選擇造林密度并對成熟林實行塊狀擇伐，保留天然更新幼樹或補植與原有植被形成混交林實行塊狀擇伐，避免由于皆伐造成的森林環境的破壞，要保留天然更新幼樹，也可進行補植其他樹種，使林分形成異齡復層混交林，最大限度地發揮森林的多種功能。

4.2 林分水平結構調整措施

林分直徑分布的最佳狀態應該是呈現倒“J”型分布，而人工林由于栽植時間的一致性，往往都是同齡林，這就導致了林分直徑分布的集中性。林分的直徑分布過于集中會增加林木個體之間對生存空間、養分等條件的競爭，從而嚴重影林木的生長發育及更新情況，以這個為原則，對林分進行調整，盡量保留干形較好、生長較快的林木，適當的人工引進一些鄉土樹種以促進林分的更新。

4.3 林分垂直結構調整措施

為促進落葉松人工純林的更新，對林分的垂直結構也需要進行一定的調整。包括對幼樹的撫育，對林分密度的修整等。幼樹未郁閉成林前，應解放目的樹種給幼苗創造生長空間，對林內灌木及草本進行一定的伐除措施，促進幼樹盡快成林郁閉。郁閉后，要根據林分生長情況，進行一定的調整伐，使林分在垂直結構上達到合理分層的效果。

5 結論

本文通過對華北落葉松人工純林空間結構的分析，表明林分中落葉松為絕對優勢樹種，林分的平均胸徑為18.8cm，平均樹高為14.4m，樹種結構單一；落葉松人工林的直徑大致符合正態分布情況，林下更新較差，處于不良的發育階段；樹高分布呈現雙峰分布情況，上層木占據空間較多，中下層木較少，落葉松上層分層較為明顯。本文以林分樹種組成，直徑及樹高分布為依據，對落葉松人工純林的林分結構優化提出建議。以直徑分布呈現倒“J”型為最終目標，增加林分樹種類型、引進鄉土樹種促進更新、對林分進行合理的密度調整促進幼苗更新。對人工林實現近自然經營，逐漸使其形成健康完善的森林生態系統。

參考文獻：

［1］高廣磊,丁國棟,張佳音,等．華北土石山區天然次生林空間結構特征分析［J］．水土保持通報,2011,31(6)：81-85．

［2］黃金祥．塞罕壩植物志［M］．北京：中國科學技術出版社,1996．

［3］龔直文,顧麗,亢新剛,等．長白山森林次生演替過程中林木空間格局研究［J］.北京林業大學學報,2010,32(2)：92-99．

［4］惠剛盈，克勞斯·馮佳多．德國現代森林經營技術［M］．北京：中國科學技術出版社，2001：119-134．

［5］顧麗，王新杰，龍直文，等.基于與的近年北京濕地空間格變化分析［J］.北京林業大學學報，2010,32(4):71-75.

［6］黃從德,張健,楊萬勤.四川省森林植被碳儲量的空間分異特征［J］.生態學報，2009,29(9):5115-5121.

［7］惠剛盈,胡艷波．混交林樹種空間隔離程度表達方式的研究［J］．林業科學研究,2001,14(1):177-181．

［8］雷向東,陸元昌,張會儒,等．撫育間伐對落葉松杉落混交林的影響［J］．林業科學,2005,41(4)：78-85.

［9］呂林昭,亢新剛,甘敬.長白山落葉松人工林天然化空間格局變化［J］.東北林業大學學報,2008,36(3):12-15.

［10］湯孟平,周國模,施擁軍,等.天目山常綠闊葉林優勢種群及其空間分布格局［J］.植物生態學報,2006,30(5):743-752.