南岳衡山馬尾松天然林徑級結(jié)構(gòu)特征研究

曾掌權(quán)， 李明紅， 楊 蕊， 匡代勇， 陽 清， 夏江林，田育新， 張燦明

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004； 2.湖南衡山森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站, 湖南 衡陽 421999；3.湖南南岳衡山國家級自然保護(hù)區(qū)管理局，湖南 衡陽 421999； 4.湖南水資源研究和利用合作中心， 湖南 長沙 410013)

在森林發(fā)育過程中，林木的胸徑大小會發(fā)生分化。林木的徑級結(jié)構(gòu)是指不同胸徑林木株數(shù)的分布狀況[1]。林分徑級分布在很大程度上與林分的層次、樹高及林木的干形等因子相關(guān)，是一種重要的林分結(jié)構(gòu)特征[2]。徑級結(jié)構(gòu)與森林類型有關(guān)[3-4]，受樹種的組成、林齡、林木更新、干擾歷史、氣候變化等因素的影響[5-7]，是判斷演替進(jìn)程[8]、評價干擾影響程度[3]，預(yù)測林分發(fā)育[9]的重要因子。

馬尾松是我國南方重要的鄉(xiāng)土樹種和造林先鋒樹種，主要分布于海撥850 m 以下的區(qū)域。馬尾松天然林是原生植被遭到破壞后成林的[10-11]。目前不少研究探討了同齡[12]、異齡[13]及不同坡向[14]馬尾松人工林的徑級結(jié)構(gòu)，但對馬尾松天然林徑級結(jié)構(gòu)研究較少[15]。湖南衡山森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站根據(jù)馬尾松在衡山的分布特征，在華嚴(yán)湖附近建立了長期固定樣地，并根據(jù)樣地調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)，探討馬尾松林徑級結(jié)構(gòu)特征，旨在定位觀測馬尾松天然林的動態(tài)變化。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于湖南衡山森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站。該站位于湖南省中部的南岳區(qū)，地處112°43′E，27°15′N，海拔介于80～1300m之間。該區(qū)屬于典型的亞熱帶濕潤氣候區(qū)，其年平均氣溫12.2℃，年降水量2300mm，相對濕度在80%以上。試驗(yàn)地土壤為山地黃壤，土壤pH值4～6[16]。

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

2018年設(shè)置1塊1600m2(40m×40m)的馬尾松固定樣地。用全站儀將樣地分成10m×10m的方格，10m點(diǎn)埋設(shè)固定樁，對樣地內(nèi)胸徑1cm以上的林木進(jìn)行每木調(diào)查，并掛牌定位。樣地特征見表1。相關(guān)參數(shù)的計算公式如下[17]:

表1 馬尾松樣地特征Tab.1 Plot characteristics of Pinus massoniana坡度/(°)坡向胸高斷面積/(m2·hm-2)林齡/a密度/(株·hm-2)平均樹高/m平均胸徑/cm20南坡60.10807 05612.6415.57

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

用Microsoft Office Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分的樹種組成

由表2可知：林分中共有12個樹種，其中檵木的相對多度達(dá)到82.27%，馬尾松的為12.51%，其他樹種的均在1.00%以下；檵木、馬尾松的相對顯著度分別為11.51 %和86.68 %，香樟的僅為1.21%，其他樹種的均在1.00%以下。無論是從相對多度還是從相對顯著度方面來說，檵木和馬尾松都占絕對優(yōu)勢。馬尾松為林分中平均胸徑最大的樹種，其平均胸徑達(dá)25.00cm，密度和相對多度均較大，是林分喬木層的建群樹種。試驗(yàn)林是成熟的馬尾松林。檵木是灌木層的主要樹種，其密度為5838株·hm-2。林分中不管是喬木層還是灌木層，樹種均單一，闊葉樹種的侵入較少。林分處于演替的早期。

3.2 林分的林木徑級分布

以1cm為起測胸徑，林分樣地內(nèi)林木的密度為7056株·hm-2(見表1)。以2cm為徑階步長，林分樣地內(nèi)胸徑大于1cm林木的徑級分布為單峰分布(見圖1)，其峰值在2～4cm徑階，該徑階內(nèi)林木的密度占樣地總密度的45.97%。從圖1可知：胸徑為1.00～7.97cm的林木密度占樣地林木總密度的85.47%；胸徑為8.00～17.86cm的林木密度占樣地林木總密度的6.29 %；胸徑為18.08～25.12cm的林木密度占樣地林木總密度的2.38%；胸徑為26.21～55.79cm的林木密度占樣地林木總密度的5.85%。從各徑階范圍內(nèi)林木密度占樣地林木總密度的結(jié)果來看，該林分灌木密度較大，小徑階和大徑階的林木密度次之，中徑階的

表2 樹種組成特征Tab.2 The characteristics of tree species composition樹種胸高斷面積/(m2·hm-2)密度/(株·hm-2)相對多度/%相對顯著度/%胸徑/cm最大最小平均楓香0.02660.080.047.287.287.28檵木6.9205 83882.2711.5112.461.103.56馬尾松52.09888812.5186.6855.798.0525.00藤構(gòu)0.031560.790.053.601.672.58香樟0.726690.971.2119.951.9310.54杜鵑0.061630.890.107.781.032.96苦楝0.004130.180.012.702.702.70木姜子0.021190.270.035.073.924.50泡桐0.040250.350.078.012.804.60山茶0.095500.700.168.613.314.95細(xì)齒葉柃0.038560.790.065.561.052.79櫻桃0.041130.180.079.099.099.09

林木密度較小。這可能主要與試驗(yàn)林林分是成熟的馬尾松天然林有關(guān)。而以4 cm為徑階步長，林分樣地內(nèi)胸徑大于5cm林木的徑級分布為“L”分布(見圖2)。這說明起測胸徑會影響對林木徑級分布的判斷。

3.3 不同樹種林木的徑級分布

以1cm為起測胸徑，樣地內(nèi)檵木的密度為5838株·hm-2，其相對多度為82.73%。以2cm為徑階步長，樣地內(nèi)胸徑大于1cm檵木的徑級分布也為單峰分布(見圖3)，其峰值在2～4cm徑階，該徑階內(nèi)檵木的密度占樣地該樹種林木總密度的53.10%。從圖3可知: 胸徑為1.10～2.00cm的檵木密度占樣地該樹種總密度的13.49%；胸徑為4.01～5.96cm的檵木密度占樣地該樹種總密度的25.27%；胸徑為6.05～7.97cm檵木密度占樣地該樹種總密度的6.96%；胸徑為8.12～12.46cm的檵木總密度最少，占樣地該樹種總密度的1.18%。

樣地內(nèi)馬尾松的起測胸徑為8.05cm，其密度為888株·hm-2，相對多度為12.58%。以4cm為徑階步長，樣地內(nèi)胸徑大于8cm馬尾松的徑級分布沒有明顯峰形，其胸徑總體隨徑階增加而降低(見圖4)。從圖4可知: 8.05～11.98、12.08～15.86、16.19～18.25、20.16～24、28.41～30.45、32.02～35.85cm等6個徑階內(nèi)的馬尾松株數(shù)占樣地該樹種林木總密度的比例在12.68%～13.38%之間，其他徑階內(nèi)的馬尾松密度占比均在10%以下；胸徑為50.16～55.79cm的馬尾松密度最小，占樣地該樹種林木總密度的2.11%。

以1cm為起測胸徑，樣地內(nèi)其他樹種的密度為331株·hm-2，相對多度為度為4.69%。以2cm為徑階步長，樣地內(nèi)胸徑大于1cm的其他樹種的徑級分布為單峰分布(見圖5)，其峰值在2～4cm徑階，該徑階內(nèi)其他樹種的密度占樣地其他樹種總密度的43.40%。

4 結(jié)論與討論

南岳衡山馬尾松天然林已進(jìn)入成熟林階段，其樹種單一，喬木層優(yōu)勢樹種是馬尾松，灌木層優(yōu)勢樹種是檵木，侵入的闊葉樹種較少，林分尚處于演替的早期。林分中檵木的相對多度為82.27%，馬尾松的相對顯著度為86.68%，說明檵木的密度和馬尾松的總材積分別占林分總密度和總材積的大部分。以2cm為徑階步長，林分樣地內(nèi)胸徑大于1cm林木的徑級分布為單峰分布，其峰值在2～4cm徑階；而以4cm為徑階步長，林分樣地內(nèi)胸徑大于5cm林木的徑級分布為“L”分布。檵木和其他樹種的徑級分布均為單峰分布，其峰值在2～4cm徑階，而馬尾松沒有明顯的峰形，各徑階內(nèi)的林木分布較均勻，這與馬尾松林處于成熟林階段有關(guān)。