徐曉林

(甘肅省小隴山林業(yè)實驗局龍門林場，甘肅 天水 741020)

大量科學研究表明，森林功能的發(fā)揮很大程度上取決于森林空間結(jié)構(gòu)是否合理，因此要通過優(yōu)化森林空間結(jié)構(gòu)實現(xiàn)培育多功能森林的目標，就必須了解森林空間結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀[1]。本研究利用角尺度、混交度、大小比數(shù)空間結(jié)構(gòu)指標，分析龍門林場天然闊葉林林分空間結(jié)構(gòu)，為制訂和實施科學的森林經(jīng)營及保護規(guī)劃提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)的概況

研究區(qū)位于龍門林場西溝管護站轄區(qū)。該區(qū)地處秦嶺南坡，地帶性土壤主要為褐土和棕壤。部分地段土層較薄，直至巖石裸露，石礫含量高，土壤肥力差。地勢南高北低，山崖陡峻，溝谷狹長. 該區(qū)為次生林區(qū)、國家級森林公園龍門景區(qū)，植物資源豐富。該區(qū)土地總面積3 828 hm2，其中有林地面積2 414.8 hm2，灌木林地面積60.4 hm2。有林地中天然林面積1 630 hm2，占有林地面積67.0%；人工林面積808.1 hm2，占33.0%，區(qū)域內(nèi)天然林以櫟類為主，其余為華山松、楊樹、樺、榆及其他闊葉樹種形成的闊葉林和針闊混交林。人工林主要有落葉松、油松林。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

2016年2月，在研究區(qū)內(nèi)按海拔不同，分上、中、下3個區(qū)域各選取林相結(jié)構(gòu)完整、能代表該區(qū)域天然闊葉林林分特征的地段，用羅盤儀閉合導線法設置28.28 m×28.28 m樣地，要求閉合差不大于1/200[2]。樣地調(diào)查方法[3]，以每個樣地的西南角作為坐標原點，用皮尺測量胸徑≥5 cm活立木在該樣地內(nèi)的x、y坐標，x表示東西方向，y表示南北方向，并對樣地內(nèi)樣木逐株確定樹種并編號、測定胸徑、樹高、繪制樣木位置圖、填寫樣地調(diào)查記錄表等。3塊調(diào)查樣地的基本情況見表1。

表1 各樣地基本情況

2.2 數(shù)據(jù)處理及分析方法

植物群落由不同樹種構(gòu)成，樹種重要值(Importance value)是反映其在群落中的地位和作用的相對數(shù)量指標。重要值=相對多度+相對優(yōu)勢度+相對頻度[8]。相對多度(Relative abundance)指群落中某一物種的個體數(shù)占所有物種的個體數(shù)之和的百分比；相對優(yōu)勢度(Relative superiority)指群落中某物種胸高斷面積占所有物種胸高斷面積之和的百分比；相對頻度(Relative frequency)指某物種周圍出現(xiàn)同物種的概率。重要值越大，物種在群落中地位越重要，因此可用其表征群落物種的結(jié)構(gòu)變化狀況[9]。

林分內(nèi)任意一株單木和離它最近的n株相鄰木均可構(gòu)成林分空間結(jié)構(gòu)的基本單位—林分空間結(jié)構(gòu)單元?？臻g結(jié)構(gòu)單元核心的那株樹被稱為參照樹，而最近的n株樹則被稱為相鄰木，n的取值不同，空間結(jié)構(gòu)單元框架大小就不同。取n=4來分析林分空間結(jié)構(gòu)特征。

3 結(jié)果與分析

3.1 林木個體空間分布格局

用角尺度描述林分中林木個體分布格局時，關(guān)注林木個體之間方位關(guān)系，不需要分樹種統(tǒng)計，只考慮整個樣地林木角尺度取值情況即可。根據(jù)角尺度定義，Wi的值越接近中值，且中值兩側(cè)對稱性越強，則隨機分布的概率越高。

表2給出3塊樣地林木角尺度分布頻率及均值，3塊樣地角尺度分布頻率中Wi=0的比例都極小，這說明絕對均勻分布很少或沒有；Wi=0.50的比例都很大，說明出現(xiàn)隨機分布的林木概率很高。3塊樣地角尺度均值分別為：0.497、0.523、0.518，范圍在0.497～0.523之間，樣地3角尺度均值0.497在隨機分布取值范圍[0.475，0.517]之內(nèi)，屬隨機分布；樣地1角尺度均值0.518接近隨機分布取值范圍[0.475，0.517]上限，樣地2角尺度均值0.523略高于隨機分布取值范圍[0.475，0.517]上限，屬弱度聚集分布。表明天然闊葉林林分空間結(jié)構(gòu)為隨機分布或弱度聚集分布。

表2 各樣地林木角尺度分布頻率及均值

3.2 樹種組成

從表1可以看出，樣地2樹種數(shù)最多、樣地1次之、樣地3最少，說明天然闊葉林內(nèi)物種豐富度在垂直分布上：中部區(qū)域最為豐富、下部次之、頂部最差；林分群落結(jié)構(gòu)樣地1、樣地2為完整，樣地3為較完整，說明天然闊葉林群落結(jié)構(gòu)總體較完整，林木生長狀況良好。

表3 各樣地喬木層主要樹種的重要值

表3為天然闊葉林各樣地喬木層的重要值?？梢钥闯?，樣地1紅皮椴、白樺重要值最大，分別為87.158、86.219，相差0.939；樣地2白樺、遼東櫟重要值最大，分別為105.689、79.424，相差26.265；樣地3 日本落葉松、遼東櫟重要值最大，分別為107.853、55.074，相差57.779，說明樣地1→3海拔由低到高林分樹種組成結(jié)構(gòu)由幾個闊葉樹種共同占主導遞減到1個闊葉樹種為主；在3塊樣地中，樣地1、樣地3主要樹種都為闊葉樹，只有樣地2中有七葉樹(重要值占第2)、油松(重要值占第5)，說明天然闊葉林中松類等針葉樹作為主要樹種只在垂直分布的中部區(qū)域的林分中出現(xiàn)。

3.3 林木個體種間結(jié)構(gòu)

表4列出了3塊樣地林木混交度分布頻率及均值。樣地1、2、3強度混交(1株參照樹周圍有3株相鄰木屬其他樹種，Mi=0.75)、極強混交(1株參照樹周圍有4株相鄰木屬其他樹，Mi=1)之和，分別為0.73、0.50、0.56，混交度均值都在0.6以上，說明大多數(shù)樹木周圍有2株以上其他樹種存在；中度混交(Mi=0.5)所占比例在3塊樣地相差不大，都在1/4上下；樣地1強度混交最高、極強混交次之，說明樣地中1株單木周圍有4株或3株不同樹種概率最大；樣地2中度混交最高，說明樣地中1株單木周圍有2株不同樹種概率大，其中度、強度、極強混交比例相近，說明1株單木周圍出現(xiàn)2、3、4株不同樹種的概率相近；樣地3強度混交最高，說明樣地中1株單木周圍有3株不同樹種概率大，其弱度、極強混交相同，該樣地1株單木周圍有2株或4株不同樹種概率一致；3塊樣地零混交比例都很低，說明1株單木周圍有4株相同樹種的情況很小，其中樣地1弱度混交比例也很小，該樣地1株單木周圍有3株相同樹種情況也不大。

表4 各樣地樹種混交度分布頻率及均值

3.4 林木個體分化程度

表5反映了3塊樣地林木大小比數(shù)分布頻率及均值。從表中可以看出3塊樣地大小比數(shù)均值都在[0.475，0.517]范圍內(nèi)，且5種大小比數(shù)的分布頻率都在0.2左右，說明每1株單木周圍的4株相鄰木，其胸徑大于參照樹的株數(shù)，存在的5種可能的概率相近。

表5 各樣地林木大小比數(shù)分布頻率及均值

4 結(jié)論與討論

龍門林場天然闊葉林林分角尺度為0.497～0.523，混交度為0.618～0.760，大小比數(shù)為0.490～0.503。林分空間分布格局為隨機偏弱聚集分布，林木個體種間結(jié)構(gòu)關(guān)系屬中強度混交，林木空間大小對比上，除日本落葉松在空間大小對比上占明顯優(yōu)勢，山合歡處于受壓外，其余樹種大小比數(shù)分布均勻，既有優(yōu)勢樹種，也有受壓樹種。森林進展演替后，頂級群落的水平分布格局應為隨機分布。林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)研究對森林撫育作業(yè)具有直接的操作意義，樣地3林分角尺度在隨機分布取值范圍內(nèi)，樣地1、樣地2林分角尺度略大于隨機分布取值范圍上限，屬弱聚集分布，撫育作業(yè)時，可在作業(yè)區(qū)相鄰木密度較大的一側(cè)確定少量的擇伐木，撫育作業(yè)設計力求做到對目的樹種、珍貴樹種、生物多樣性保護。3塊樣地混交度均值都在0.6以上，零度、弱度混交都很低，中、強度混交占1/2以上，極強度混交比例較大但不同樣地差距明顯，說明3塊樣地總體混交度較強，大多數(shù)樹木周圍都會出現(xiàn)2、3或4株其他樹種，其中樣地1參照樹周圍出現(xiàn)3、4株不同樹種相鄰木的概率最大。3塊樣地大小比數(shù)均值都在[0.475，0.517]范圍內(nèi)，且5種大小比數(shù)的分布頻率都在0.2左右，說明3塊樣地中，參照樹周圍的4株相鄰木，存在的0～4株胸徑大于參照樹的5種可能，其概率都接近1/5。

天然闊葉林林分樹種組成結(jié)構(gòu)及分布受垂直高差影響。海拔由低到高：①林分樹種結(jié)構(gòu)由幾個闊葉樹種共同占主導遞減到1個闊葉樹種為主，②松類等針葉樹作為天然闊葉林林分的主要樹種最有可能在垂直分布的中部區(qū)域林分中出現(xiàn)。由于樣地個數(shù)及樣地取點不同，可能對不同區(qū)域幾個或單個闊葉樹種占主導及松類等針葉樹種作為天然闊葉林主要樹種出現(xiàn)機會產(chǎn)生偏差，其結(jié)果有待進一步驗證。