陜西華州天然次生林林分直徑結(jié)構(gòu)研究

莊麗娟，高治中，秦媛，張奇，王林，周東輝，李會(huì)田

(1.渭南市林業(yè)工作站，陜西 渭南 714000；2.合陽縣林業(yè)科技推廣中心，陜西 渭南 715399;3.陜西省牛背梁國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，陜西 西安 710100；4.渭南市華州區(qū)國有生態(tài)林場(chǎng)，陜西 渭南 714100)

在林分內(nèi)不同直徑大小林木的分布狀態(tài)，稱為林分直徑結(jié)構(gòu)[1]。林分直徑結(jié)構(gòu)反映了各徑級(jí)林木的株數(shù)分布，是林分測(cè)量和開展森林經(jīng)營活動(dòng)最基礎(chǔ)的信息[2]。直徑的變化規(guī)律可作為制定、檢查經(jīng)營技術(shù)措施的依據(jù)之一。以往對(duì)天然林的大量研究表明，異齡混交林的直徑結(jié)構(gòu)常見的是小徑木數(shù)量多，隨著徑階增大林木株數(shù)減少，株數(shù)按徑階分布呈倒“J”形，并依常量q值遞減。同齡純林直徑結(jié)構(gòu)形成一條以林分算數(shù)平均直徑為峰點(diǎn)，兩端徑階林木株數(shù)減少的單峰左右對(duì)稱的山狀曲線，近似正態(tài)分布曲線。本研究在華州區(qū)秦嶺南麓天然次生林區(qū)的櫟類林、闊葉混交林和松櫟混交林進(jìn)行了典型樣地每木調(diào)查，得出相應(yīng)林分類型的林木直徑分布規(guī)律，并提出了基于林木直徑分布的森林撫育措施建議。

1 研究區(qū)概況

華州區(qū)國有生態(tài)林區(qū)地處華州區(qū)境內(nèi)秦嶺南麓的金堆林區(qū)，距離縣城58 km，地理坐標(biāo)為34°12′27″—34°36′27″ N，109°36′—110°2′48″ E，屬亞熱帶氣候，北緣屬大陸性季風(fēng)半濕潤氣候，四季冷暖分明，年平均氣溫9.1 ℃，1月平均氣溫-1.0 ℃，7月平均氣溫26.9 ℃，極端最高氣溫43.0 ℃，極端最低氣溫-16.5 ℃，≥10 ℃年積溫2 909.3 ℃，無霜期170～180 d，年最大降水量885.1 mm，年最小降水量473.7 mm，年平均降水量867.4 mm。

秦嶺華州區(qū)段是渭南市最大的天然林區(qū)，是區(qū)域重要的種質(zhì)資源基因庫，樹種豐富的天然林承擔(dān)著重要的生態(tài)防護(hù)功能和木材儲(chǔ)備功能。

華州區(qū)國有生態(tài)林區(qū)總經(jīng)營面積10 573.3 hm2，天然林面積8 813.3 hm2，人工林面積1 760 hm2。森林總蓄積量64.63萬m3，森林覆蓋率達(dá)到83%，郁閉度0.7以上。林區(qū)現(xiàn)有的大部分天然林主要是天然次生林，主要樹種有銳齒櫟、華山松、油松、椴樹、漆樹、千金榆等。

2 研究方法

根據(jù)華州區(qū)國有生態(tài)林區(qū)森林類型分布情況，在調(diào)研了解和充分踏查的基礎(chǔ)上，選擇該林區(qū)下岔和栗子溝的次生松櫟混交林作為研究對(duì)象，在立地條件基本一致的地塊設(shè)置了4個(gè)方形樣地，每個(gè)樣地面積0.09 hm2，1～3號(hào)樣地位于下岔，4號(hào)樣地位于栗子溝。調(diào)查的天然次生林林齡30～50年左右，均經(jīng)歷過皆伐或不合理的擇伐，林分郁閉度在0.8以上。本研究采用2018年10月份進(jìn)行的樣地每木調(diào)查數(shù)據(jù)。

設(shè)置30 m×30 m樣地4個(gè)，記錄調(diào)查樣地內(nèi)所有胸徑大于5 cm的林木樹種、胸徑、樹高、健康狀況，并編號(hào)掛牌。用負(fù)指數(shù)函數(shù)對(duì)樣地所有林木直徑分布進(jìn)行擬合，將各徑階林木株數(shù)帶入Meyer方程Y=k·e-ax(Y為株數(shù)，e為自然對(duì)數(shù)底，x為胸徑)，求得常量k和a，則相鄰徑階株數(shù)比q=eah(h為徑階距)便可得出。惠剛盈認(rèn)為q值在1.2～1.7范圍之間徑階株數(shù)是合理的，否則不合理，本研究q值沿用惠剛盈理論。數(shù)據(jù)分析使用DPS統(tǒng)計(jì)軟件。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 林分徑階結(jié)構(gòu)分析

為了掌握研究區(qū)域松櫟混交林林分直徑結(jié)構(gòu)，對(duì)4個(gè)樣地調(diào)查數(shù)據(jù)按樹種進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)匯總，共有28個(gè)樹種，319株林木，直徑分布范圍從5～55.6 cm，總斷面積4.948 m2。個(gè)體數(shù)量排列前三位的樹種分別是銳齒櫟120株、華山松43株、油松36株，三個(gè)樹種數(shù)量占樣地林木總數(shù)的62.38%，三個(gè)樹種斷面積3.75 m2，相對(duì)顯著度75.79%，從個(gè)體數(shù)量和相對(duì)顯著度來看，銳齒櫟、華山松、油松為林分主要樹種，構(gòu)成以銳齒櫟和松類為主要建群種的天然次生林。樣地樹種個(gè)體數(shù)量、胸徑及斷面積情況如表1所示。

表1 樣地樹種個(gè)體數(shù)量、胸徑及斷面積統(tǒng)計(jì)

研究對(duì)象林分林木平均胸徑14 cm，胸徑在5～10 cm的林木174株，占到樣地總株數(shù)的54.54%，胸徑在5～20 cm的林木283株，占到樣地總株數(shù)的88.71%，樣地中絕大部分林木為中小徑木。在46～54 cm徑階處出現(xiàn)林木缺失，應(yīng)與原先的擇伐歷史有關(guān)。運(yùn)用負(fù)指數(shù)函數(shù)對(duì)樣地所有林木直徑分布進(jìn)行擬合，擬合方程為y=257.481 4e-0.176 1 x(R2=0.980 2)，研究對(duì)象林分具有典型的異齡林直徑結(jié)構(gòu)特征，樣地林木直徑分布的q均值為1.422，落在了1.2～1.7之間，該林分直徑結(jié)構(gòu)合理。

圖1 林木直徑分布和擬合曲線

3.2 主要組成樹種徑階結(jié)構(gòu)分析

3.2.1 銳齒櫟徑階結(jié)構(gòu)分析 在所調(diào)查的4個(gè)樣地中，銳齒櫟在每一個(gè)樣地中個(gè)體數(shù)量都居第一位，胸徑從5～55.6 cm，共有120株，樹種斷面積2.67 m2，平均直徑16.8 cm，相對(duì)顯著度為53.96%，是林分主要建群樹種和蓄積量的主要貢獻(xiàn)者。對(duì)銳齒櫟這一樹種的直徑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，有利于掌握林分撫育質(zhì)量和制定撫育措施。運(yùn)用負(fù)指數(shù)函數(shù)對(duì)樣地內(nèi)所有銳齒櫟直徑分布進(jìn)行擬合，擬合方程為y=93.427 4e-0.183 x(R2=0.898 4)，該樹種具有異齡林直徑結(jié)構(gòu)特征，樣地銳齒櫟直徑分布的q均值為1.441，落在了1.2～1.7之間，銳齒櫟株數(shù)按徑階分布結(jié)構(gòu)合理。

圖2 銳齒櫟直徑分布和擬合曲線

3.2.2 華山松徑階結(jié)構(gòu)分析 在4個(gè)調(diào)查樣地中，僅3號(hào)樣地?zé)o華山松出現(xiàn)，其他樣地均有分布。華山松個(gè)體總數(shù)43株，樹種斷面積0.542 m2，平均直徑12.6 cm，相對(duì)顯著度10.95%，是調(diào)查林分類型的第二大樹種。從華山松直徑結(jié)構(gòu)分布來看，具有近似截尾正態(tài)分布的同齡林直徑結(jié)構(gòu)特征，與調(diào)查中得到該區(qū)域經(jīng)歷過皆伐或不合理擇伐的結(jié)論相對(duì)一致。

圖3 華山松直徑分布圖

3.2.3 油松徑階結(jié)構(gòu)分析 油松在4個(gè)調(diào)查樣地中均有分布，個(gè)體總數(shù)36株，樹種斷面積0.538 m2，平均直徑14.8 cm，相對(duì)顯著度10.87%，是研究對(duì)象林分的第三大樹種。運(yùn)用負(fù)指數(shù)函數(shù)對(duì)樣地所有油松直徑分布進(jìn)行擬合，擬合方程為y=12.149 1e-0.093 6 x(R2=0.734 5)，油松直徑分布的q均值為1.206，落在了1.2～1.7之間。從擬合方程決定系數(shù)來看，油松直徑分布擬合效果不佳，但是林木株數(shù)按徑階分布仍具有異齡林林木直徑分布特征。

圖4 油松直徑分布圖

4 結(jié)論與建議

通過對(duì)華州區(qū)秦嶺南麓典型天然次生松櫟混交林的樣地調(diào)查分析，得到林分直徑結(jié)構(gòu)和林分主要樹種銳齒櫟、華山松、油松的直徑結(jié)構(gòu)分布信息。研究對(duì)象林分具有典型的混交異齡林直徑結(jié)構(gòu)特征，林分林木直徑分布的q均值為1.422。銳齒櫟和油松的直徑結(jié)構(gòu)也具有異齡林林木直徑結(jié)構(gòu)特征，q均值分別為1.441和1.206。華山松直徑結(jié)構(gòu)具有近似截尾正態(tài)分布，從數(shù)據(jù)分析上可以得出樣地內(nèi)華山松基本為同齡林木，與經(jīng)營歷史調(diào)查記錄相吻合。

從林木直徑結(jié)構(gòu)分析數(shù)據(jù)可以得出，研究對(duì)象林分林木株數(shù)在直徑分布上是合理的，從銳齒櫟等主要樹種的直徑結(jié)構(gòu)看，僅個(gè)別徑階林木株數(shù)值偏離合理區(qū)間范圍，對(duì)此可以采取補(bǔ)植或者撫育采伐的方式來調(diào)整徑階株數(shù)。