孟連縣國有林場多種經(jīng)營類型林分直徑結(jié)構(gòu)特征分析

張遠榮 胡明星 王瑋瑋

(1.云南融創(chuàng)林業(yè)規(guī)劃設計有限公司,昆明 650000;2.貴州林業(yè)勘察設計有限公司，貴陽 550000)

林分結(jié)構(gòu)作為森林生態(tài)系統(tǒng)中一個單元，有著較為統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)和特征，主要表現(xiàn)在樹種組成、齡級和胸徑結(jié)構(gòu)等，對森林的研究具有很大的意義，利用林分的研究在對森林變化的監(jiān)測和森林演替變化的預估，科學直觀地為森林發(fā)展及為森林經(jīng)營提供理論依據(jù)。

1 林分基本結(jié)構(gòu)的研究

關于林分直徑結(jié)構(gòu)，之前有著較多的研究，對于在預測和評估林分健康態(tài)勢及生長狀況有著積極的意義。直徑結(jié)構(gòu)是林分的一個單元組成，是研究一切的基礎[1]。就目前研究中，將林分直徑結(jié)構(gòu)研究分靜態(tài)模擬與動態(tài)預測。靜態(tài)模擬是利用概率密度分布函數(shù)研究分布情況。在此基礎上，延伸出動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而可以探索林分的動態(tài)變化過程與動態(tài)變化規(guī)律[2]。在研究的過程中，也有人利用多個函數(shù)擬合分析，尋找最能反映林分變化的擬合分布函數(shù)。在現(xiàn)有的研究中weibull分布函數(shù)應用也是最為廣泛和直接的[3-12]。

2 研究方法

2.1 樣地的設置

樣地選取基于現(xiàn)有的立地條件及森林群落的分布情況等，設置的樣地結(jié)合現(xiàn)地情況主要為半徑為8 m的圓形樣地與1畝的方形樣地?？筛鶕?jù)地形而調(diào)整標準地的面積；對樣地中所有的樹木都進行測量統(tǒng)計，對大樹胸徑5 cm以上的列入大樹組，對于小于5 cm的小樹歸于幼樹組。在記錄樹木的相應信息的同時，通過與起測點的角度和距離確定每個樹的位置。

2.2 直徑結(jié)構(gòu)的研究方法

(1)負指數(shù)分布表達式為：

Y=Ke-ax

式中：Y為各個徑階株數(shù);X為徑階;e為自然對數(shù)的底;a、K表示直徑分布特征的常數(shù)。

邁耶指出森林結(jié)構(gòu)中林分的特征會由常數(shù)a和K的大小變化來具體呈現(xiàn)出來。2個常數(shù)有很密切的相關關系。其中：a林木增減速率，K為相對密度。

(2)q函數(shù)為:

q=eah

式中：q為連續(xù)徑階株數(shù)之比；a為負指數(shù)分布的結(jié)構(gòu)系數(shù)；h為徑階距。

在Liocurt長期的實驗結(jié)果中，推測出異齡林的q合理區(qū)間在1.2～1.5，在此區(qū)間中的異齡林表現(xiàn)較為健康。

3 數(shù)據(jù)的收集與整理

3.1 數(shù)據(jù)收集

孟連縣國有林場中10 464.0畝林地劃分出45小班，設置樣地數(shù)530個(529塊0.02 hm2樣圓及1塊0.066 7 hm2方形樣地)，樣地面積為10.646 7 hm2。該研究中有8個經(jīng)營上的典型林分，分別是：人工水冬瓜商品林、人工思茅松公益林、人工思茅松-天然闊葉混交公益兼用林、人工思茅松商品林、人工西南樺公益林、人工西南樺商品林、人工西南樺-闊葉混交公益主導兼用林、天然闊葉混交公益性兼用林。依據(jù)不同立地類型及不同植被類型等其他因素等共同選擇建立23塊樣地，并逐年進行樣地監(jiān)測和調(diào)查。具體見表1。

表1 樣地調(diào)查基本信息一覽表

3.2 標準地因子測定

(1)區(qū)劃方格：方形樣地的設置為25.8 m×25.8 m。圓形樣地，固定圓形圓心，以半徑為8 m拉線區(qū)劃樣地。

(2)每木檢尺：針對大于5 cm以上的大樹，需要全樣地每株都測量，記錄樹種、胸徑、樹高、枝下高、冠幅。

對于5 cm以下的小苗，只需要在樣地中再設置2 cm×2 cm的小樣方開展調(diào)查即可。

最后分別對樣地的郁閉度、海拔、坡向和坡位等立地條件及森林環(huán)境開展調(diào)查。

4 結(jié)果與分析

4.1 林分胸徑分布擬合

經(jīng)過對各個林分樣地中數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析得出胸徑的分布如圖1(a)-圖1(h)所示。

由圖1可得8個林分負指數(shù)分布擬合參數(shù)，具體參數(shù)如表2所示。

(a)人工水冬瓜商品林胸徑分布及擬合圖

表2 8個林分負指數(shù)分布擬合參數(shù)

由表2和圖2得出：

圖2 8個經(jīng)營林分負指數(shù)分布擬合參數(shù)R2分布圖

(1)人工水冬瓜商品林、思茅松公益林、西南樺商品林的R2均少于0.81，說明在這幾個林分中小徑階的胸徑分布曲線上下浮動較大，致使負指數(shù)擬合效果較差。而人工思茅松-天然闊葉混交公益兼用林、人工思茅松商品林、人工西南樺公益林、人工西南樺-天然闊葉混交公益兼用林、天然闊葉混交公益性兼用林的R2均高于0.81，說明在這幾個林分中小徑階的胸徑分布曲線上下浮動較小，負指數(shù)擬合效果較好。

(2)從圖3擬合參數(shù)K可以得到人工西南樺公益林樣地的林分的相對密度最大，隨之是人工思茅松-天然闊葉混交公益兼用林、人工思茅松公益林、人工思茅松商品林、人工西南樺商品林、人工水冬瓜商品林、人工西南樺-闊葉混交公益主導兼用林。天然闊葉混交公益性兼用林樣地的林分的相對密度最小。

圖3 8個經(jīng)營林分負指數(shù)分布擬合參數(shù)K分布圖

(3)Liocurt認為，q一般為1.2～1.5是合理的，反之，林木的直徑分布結(jié)構(gòu)是不合理的。此次研究地塊的森林近30 a內(nèi)未被人為干擾下自然生長狀態(tài)，但從圖4可以看出林分中q分布參數(shù)均低于1.2這個標準水平。

圖4 8個經(jīng)營林分負指數(shù)分布擬合參數(shù)q分布圖

5 結(jié)論與討論

孟連縣國有林場自20世紀80年代撫育一次之后，近年尚未開展大規(guī)模的撫育措施，各個經(jīng)營林分中均衍生形成次生林，但由于各個經(jīng)營林分類型不一，培養(yǎng)目標不盡相同，相應的管護措施亦有不同，從而形成如今林分分布情況。

從負指數(shù)擬合效果R2看林分中小徑階的胸徑分布曲線上下浮動。其中公益林地的R2平均值為0.84，商品林地的R2平均值為0.71。得出公益林地的擬合效果高于商品林地的擬合效果，也從中得出商品林地受外界干擾較大，促使徑階存在斷層，導致擬合效果較差。從k可以得到林分的相對密度大小，再結(jié)合q的大小，從而判斷出在國有林場的各個經(jīng)營林分中，公益林地比商品林地在管護方面表現(xiàn)更加嚴格，公益林地中人為干擾因素相對于商品林地較少，公益林地中亦有更加明顯的次生林群落。其次，在各個林分中，闊葉林中低徑階到高徑階呈現(xiàn)金字塔模型，闊葉林中植株更新能力比針葉林更有優(yōu)勢，但存在人為割灌或動物(家畜)活動干預的區(qū)域，植被更新優(yōu)勢更加明顯。相反，純自然放任狀態(tài)，原先喬木地表已被飛機草、懸鉤子等植被完全遮擋覆蓋，新生植物的幼苗或是種子難以從中汲取能量生長。

上述結(jié)果中，所得出的結(jié)果均符合林分的直徑分布規(guī)律。由于林分在之前受到一定程度的破壞，地表植被均受到破壞，故在整個森林生態(tài)系統(tǒng)中，出現(xiàn)徑階分布為反“J”形，由于各個森林群落在生長勢態(tài)上有著較大的差異，所以各個森林群落中計算出來的a、k、q等均存在一定的差異。但q均在1.2以下，這主要是由于本研究樣地周邊有較多的村莊，村民在一定程度上破壞了本地的森林植被，但是相對于商品林及公益林，數(shù)據(jù)的結(jié)果也顯示出對公益林保護的成效。