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大興安嶺兩種主要天然次生林林分空間結(jié)構(gòu)特征1)

2020-06-27 16:08:54劉燕李春旭王子純趙衍征李耀翔
關(guān)鍵詞:密集度比數(shù)白樺

劉燕 李春旭 王子純 趙衍征 李耀翔

(東北林業(yè)大學(xué),哈爾濱,150040)

森林結(jié)構(gòu)決定森林功能。以往對(duì)森林結(jié)構(gòu)的研究,多集中在森林群落樹種組成結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)、徑級(jí)結(jié)構(gòu)以及生物量分配方面;而刻畫空間結(jié)構(gòu)的指標(biāo),多為單一的概率值或概率分布圖[1]。角尺度[2]、大小比數(shù)[3]、混交度[4]、密集度[5],能夠分別從林木水平分布格局、林木大小分化狀況、樹種空間隔離程度、樹冠密集程度、林木競(jìng)爭(zhēng)狀況4個(gè)方面對(duì)林分空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,應(yīng)用比較廣泛[6-8],這些指標(biāo)在一定程度上能夠?qū)α址纸Y(jié)構(gòu)進(jìn)行初步的分析,但由于林分結(jié)構(gòu)本身非常復(fù)雜,單一指標(biāo)很難作出較為完整的描述和判斷。張崗崗等[9]基于交叉列聯(lián)表對(duì)4個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析,四元分布涵蓋了所有較低維分布所涵蓋的結(jié)構(gòu)信息,并且以625倍精細(xì)程度細(xì)化了三元分布、二元分布、一元分布和零元分布,這為全面描述森林結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)空間結(jié)構(gòu)可視化提供了有益的借鑒。

大興安嶺是東北地區(qū)森林蓄積量最大的一個(gè)林區(qū),在經(jīng)過(guò)多年的過(guò)度開發(fā)及自然災(zāi)害破壞后,形成了大量生態(tài)功能脆弱的天然次生林。其中,落葉松-白樺混交林是在大興安嶺地區(qū)分布面積最大、分布最廣的基本森林類型[10]。加格達(dá)奇林業(yè)局的森林類型有所不同,混交林是其5種森林類型中覆蓋面積最大的林木,樹種也比較豐富[11]。有學(xué)者在研究中發(fā)現(xiàn),隨著氣候變暖,落葉闊葉樹種蒙古櫟可能取代大興安嶺地區(qū)的落葉松,成為主要樹種[12]。本研究依據(jù)角尺度、大小比數(shù)、混交度、密集度4種空間結(jié)構(gòu)參數(shù),對(duì)大興安嶺蒙古櫟(Quercusmongolica)為主的闊葉混交林、興安落葉松(Larixgmelinii)天然次生林的林分結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析;通過(guò)建立不同樹種的四元分布,分析大興安嶺植被恢復(fù)后不同樹種組成的森林空間結(jié)構(gòu)合理性;旨在為大興安嶺林區(qū)森林結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化提出參考。

1 研究區(qū)域概況

大興安嶺林區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部、黑龍江省西北部,是中國(guó)保存較完好、面積最大的原始森林,是我國(guó)重要的林業(yè)基地之一,也是我國(guó)東北重要的生態(tài)屏障和國(guó)家森林保育區(qū);森林覆被率達(dá)60%以上,以興安落葉松占優(yōu)勢(shì)的針葉林為主,主要樹種有興安落葉松(Larixgmelinii)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv.)、紅皮云杉(PiceakoraiensisNakai)、白樺(Betulaplatyphylla)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、山楊(PopulusdavidianaDode)等。

試驗(yàn)區(qū)設(shè)在大興安嶺地區(qū)加格達(dá)奇林業(yè)局翠峰林場(chǎng)(50°35′~51°35′N,124°23′~124°29′E)和新林林業(yè)局新林林場(chǎng)(51°20′~52°10′N,123°41′~125°25′E)。翠峰林場(chǎng)地勢(shì)多為低山丘陵,地勢(shì)平緩,坡度小于15°,海拔在1 000 m以下;土壤以暗棕色森林土為主,平均厚度20 cm左右。氣候?qū)儆诤疁貛Т箨懶詺夂?,年平均氣?1.3 ℃以上;年平均降水量495 mm左右,降水主要集中在7—8月份。該區(qū)主要樹種有蒙古櫟、興安落葉松、黑樺(Betuladahurica)、白樺、山楊等。林下植被主要有杜香(LedumpalustreL.)、胡枝子(LespedezabicolorTurcz.)、榛子樹(CorylusheterophyllaFisch.)等。蒙古櫟天然次生林是該地區(qū)典型的混交林之一。

新林林業(yè)局位于大興安嶺林區(qū)中部,其林分類型是大興安嶺林區(qū)的典型代表。新林林場(chǎng)地勢(shì)較平緩,坡度一般小于5°,海拔在1 000 m以下;土壤以暗棕色以及黑色森林土為主,平均厚度15 cm。氣候?qū)儆诤疁貛Т箨懶詺夂?,年平均氣?2.6 ℃;年平均降水量514 mm左右,降水時(shí)間集中在6—8月。該林區(qū)是典型的落葉松天然次生林林區(qū),林內(nèi)代表性樹種包括落葉松、白樺、楊樹、色木槭(AcerpictumThunb. ex Murray)等。除此之外,也有少量的人工林,比如樟子松。林下植被主要有興安杜鵑(RhododendrondauricumL.)、杜香、越桔(VacciniumvitisidaeaLinn.)等。

2 材料與方法

2.1 樣地調(diào)查

表1 2種林分類型的基本特征

注:表中樹種組成中的字母,Qm代表蒙古櫟、Bp代表白樺、Hp代表黑樺、Lg代表興安落葉松、Pd代表?xiàng)顦洹?/p>

2.2 林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的遴選

為全面描述蒙古櫟為主的闊葉混交林、落葉松天然次生林2種不同林分類型樹種配置的林木水平分布格局、林分空間隔離程度、林木大小分化程度、樹冠密集程度、林木競(jìng)爭(zhēng)狀況,本文采用角尺度(W)、混交度(M)、大小比數(shù)(U)、密集度(C)4個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)描述不同樹種組成的林分空間結(jié)構(gòu);4個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的取值均有5種,分別為0、0.25、0.50、0.75、1.00(見表2)。林分內(nèi)任何一個(gè)單株木和離它最近的n株相鄰木構(gòu)成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)單元,本文以參照木及其周圍4株相鄰木組成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行計(jì)算[3,14]。

表2 林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)不同取值時(shí)的狀態(tài)描述

角尺度(W)、混交度(M)、大小比數(shù)(U)、密集度(C)4個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算公式:Wi=(1/n)∑Zij、Mi=(1/n)∑Vij、Ui=(1/n)∑Kij、Ci=(1/n)∑Yij。式中:i為參照木(i=1、2、…、m);j為相鄰木(j=1、2、…、n);當(dāng)?shù)趈個(gè)α角小于標(biāo)準(zhǔn)角(α0)時(shí),Zij=1,否則Zij=0;當(dāng)參照木i與第j株相鄰木非同種時(shí),Vij=1,否則Vij=0;如果相鄰木j胸徑比參照木i大,Kij=1,否則Kij=0;當(dāng)參照木i與相鄰木j的樹冠投影相重疊時(shí),Yij=1,否則Yij=0。

角尺度為小于標(biāo)準(zhǔn)角的樹木個(gè)數(shù)占需要調(diào)查的相鄰最近樹的比例[6],當(dāng)相鄰木選擇2~8株時(shí),標(biāo)準(zhǔn)角分別為120.00°、90.00°、72.00°、60.00°、51.43°、45.00°、40.00°。因本文選擇4株相鄰木進(jìn)行計(jì)算,即n=4,選取標(biāo)準(zhǔn)角α0=72.00°[6]。為消除邊緣的影響,設(shè)置5 m緩沖區(qū),緩沖區(qū)內(nèi)的林木只作為鄰近樹木參與計(jì)算。

本文數(shù)據(jù)處理與分析主要使用R3.5.3,包括計(jì)算每株林木空間結(jié)構(gòu)參數(shù),并且對(duì)緩沖區(qū)內(nèi)的林木統(tǒng)計(jì)一元分布、四元分布等。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同樹種組成的喬木層徑級(jí)分布狀況

樹種組成是林分基本結(jié)構(gòu)的重要組成部分,用以反映和推測(cè)林分的發(fā)展趨勢(shì),對(duì)于林分結(jié)構(gòu)的調(diào)整有重要的參考意義[15]。林分類型I中林木個(gè)體數(shù)量占比最大的是蒙古櫟(45.6%),白樺和黑樺各占比19.9%、21.2%,其余均不足10%。林分類型Ⅱ中林木個(gè)體數(shù)量占比最大的為落葉松(75.3%),伴生樹種主要是白樺和山楊,其中白樺占比24.5%(見表3)。由表3可見,林分類型I整體株數(shù)(頻數(shù))隨著徑級(jí)的增大而降低,大徑級(jí)的成熟個(gè)體仍有少量分布。林分內(nèi)徑級(jí)最大值為蒙古櫟(42.4 cm),白樺最大徑級(jí)為35 cm、黑樺最大徑級(jí)為33.4 cm、楊樹最大徑級(jí)為21.1 cm,落葉松數(shù)量少、占比少,最大徑級(jí)僅為14.0 cm。林分類型Ⅱ整體株數(shù)(頻數(shù))按徑階分布與林分類型I不同,株數(shù)分布集中在5.0~18.0 cm的小徑階范圍內(nèi),林分內(nèi)最大徑級(jí)為落葉松(34.1 cm)、白樺最大徑級(jí)為24.4 cm。

表3 不同樹種組成的徑級(jí)分布

3.2 不同樹種組成的林分空間分布格局

3.2.1 林木水平分布格局

角尺度用以描述林木水平分布格局,主要是研究樹木的位置關(guān)系,因此省去了角尺度分樹種統(tǒng)計(jì)的不必要工作[16]。大興安嶺地區(qū)兩種林型的角尺度參數(shù)分布見表4,林分類型I和林分類型Ⅱ的W=0的頻率均為0,W=0.5的頻率均最高,林分類型IW=0.5的頻率略高于林分類型Ⅱ,兩個(gè)林分都是隨機(jī)分布的情況最多,有少量的聚集分布,但不存在絕對(duì)均勻分布情況。林分類型I中,W=0.25、W=0.75的頻率分別為0.18、0.15,說(shuō)明存在較多的隨機(jī)分布,均勻分布及不均勻分布的均較少;林分類型Ⅱ中,W=0.25、W=0.75的頻率分別為0.24、0.17,說(shuō)明存在較多的隨機(jī)分布,均勻分布的頻率比蒙古櫟為主的闊葉混交林高。惠剛盈等[2]提出,當(dāng)W<0.475時(shí)為均勻分布、當(dāng)0.475≤W≤0.517時(shí)為隨機(jī)分布、當(dāng)W>0.517時(shí)為聚集分布。以此為標(biāo)準(zhǔn),林分類型I的平均角尺度W=0.526(見表5),林分偏向于聚集分布;林分類型Ⅱ的平均角尺度W=0.503(見表5),為隨機(jī)分布。

對(duì)這些問(wèn)題要區(qū)別對(duì)待。例如:福建省高考用全國(guó)卷,中考全省統(tǒng)一命題,這屬于導(dǎo)向不同;道德與法治、歷史等學(xué)科全面使用部頒教材,這是教材不同,授課的依據(jù)、內(nèi)容發(fā)生了改變等等。這些都是在校本教研中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題。

表4 兩種樹種組成的林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)值分布頻率

3.2.2 林分空間隔離程度

由不同樹種組成的林分混交度頻率分布(見表4)、平均值(見表5)可知,林分類型I的混交度分布比較均勻,以中度混交為主,存在13%的零度混交,中度混交以上的個(gè)體占64%;混交度平均值在0.5左右,說(shuō)明大多數(shù)林木周圍只有1~2棵不同樹種的林木;從樹種混交度看(見表6),優(yōu)勢(shì)種蒙古櫟的平均混交度為0.40,處于中弱度混交,周圍不同樹種的林木較少,數(shù)量較少的楊樹混交度平均值高達(dá)0.83,屬于強(qiáng)度混交以上,說(shuō)明楊樹周圍不同樹種的林木較多,競(jìng)爭(zhēng)也比較激烈。林分類型Ⅱ的樹種比較單一,平均混交度僅為0.334,屬于中弱度混交;從個(gè)體分布看,林木有37%(見表4)處于零度混交,樣地內(nèi)大多都是落葉松,但落葉松M=0.65處于中強(qiáng)度混交,而白樺M=0.21處于弱度混交,可以得知,一部分落葉松鄰近木為不同樹種,白樺分布比較集中,樹種空間隔離程度較高。

3.2.3 林木大小分化程度

由不同樹種組成的林分大小比數(shù)頻率分布(見表4)、平均值(見表5)可見林木的大小差異分化情況。林分類型I、林分類型Ⅱ的大小比數(shù)頻率分布比較均勻,胸徑大小差異非常明顯。林分類型I、林分類型Ⅱ的平均大小比數(shù)均在0.5左右,林分類型Ⅱ、林分類型I整體處于中庸?fàn)顟B(tài)。林分類型I中處于優(yōu)勢(shì)和亞優(yōu)勢(shì)狀態(tài)的林木占比46%,略多于林分類型Ⅱ的41%,但林分類型I、林分類型Ⅱ中處于劣汰及絕對(duì)劣汰的個(gè)體占比也達(dá)到39%,整體的生長(zhǎng)情況不夠平均,分化過(guò)于明顯,樹種的穩(wěn)定性差。

表6 兩種林型不同樹種5種混交度值(Mi)的分布頻率

從不同林型的大小比數(shù)分布及其平均值(見表7)可見,林分類型I中,白樺、黑樺、楊樹3個(gè)樹種的平均大小比數(shù)分別為0.07、0.16、0.03,均處于優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)狀態(tài);而林木個(gè)體數(shù)占比最大的蒙古櫟平均大小比數(shù)為0.60,處于中庸?fàn)顟B(tài),說(shuō)明蒙古櫟生長(zhǎng)受到一定的壓力,這與混交造成的林木競(jìng)爭(zhēng)有關(guān);占比最小的落葉松平均大小比數(shù)為0.70,胸徑相對(duì)較小,處于受壓狀態(tài)。

表7 兩種林型不同樹種5種大小比數(shù)值(Ui)的分布頻率

林分類型Ⅱ中,落葉松的優(yōu)勢(shì)及亞優(yōu)勢(shì)狀態(tài)占總體的48%、中庸生長(zhǎng)狀態(tài)占21%、劣勢(shì)狀態(tài)占31%,林木個(gè)體大小分化較為明顯,存在一定數(shù)量的受壓樹木,總體發(fā)育較為良好。白樺的優(yōu)勢(shì)及亞優(yōu)勢(shì)狀態(tài)占總體的38%、中庸生長(zhǎng)狀態(tài)占19%、劣勢(shì)狀態(tài)占43%,整體處于中庸生長(zhǎng)狀態(tài)。落葉松和白樺相互競(jìng)爭(zhēng),落葉松處于相對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。

3.2.4 森林樹冠密集程度

林分類型I、林分類型Ⅱ的平均密集度(見表5)都在0.8左右,森林樹冠比較密集。從林分整體密集度分布頻率(見表4)看,林分類型I、林分類型Ⅱ林木樹冠在比較密集以上的分別占73%、80%,對(duì)照樹與周圍3~4株相鄰木樹冠投影重疊。

從林分樹種密集度分布(見表8)看,林分類型I中,蒙古櫟密集度平均值為0.73,森林樹冠比較密集,其他樹種密集度平均值都在0.8以上。蒙古櫟樹冠與4株相鄰木樹冠投影重疊的個(gè)體數(shù)占蒙古櫟總數(shù)的50%,且有5%的個(gè)體與相鄰木樹冠投影無(wú)重疊;白樺、楊樹、落葉松3個(gè)樹種的樹冠沒有與4株相鄰木樹冠投影不重疊的,黑樺有4%的個(gè)體與相鄰木樹冠投影不重疊;白樺、黑樺、楊樹、落葉松均有80%左右的個(gè)體與相鄰3~4株相鄰木樹冠投影重疊,林分內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)激烈,蒙古櫟處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)地位。

林分類型Ⅱ中,落葉松、白樺的平均密集度皆在0.8左右,處于比較密集(C=0.75)、非常密集(C=1.00)的個(gè)體數(shù)分別占落葉松和白樺個(gè)體總數(shù)的78%、81%,大多數(shù)樹冠與周圍3~4株相鄰木樹冠投影重疊,林分間競(jìng)爭(zhēng)激烈。

表8 兩種林型不同樹種5種密集度值(Ci)的分布頻率

3.2.5 空間結(jié)構(gòu)參數(shù)四元分布

相鄰木空間關(guān)系的林分空間結(jié)構(gòu)指標(biāo),能夠精準(zhǔn)的描述林分空間結(jié)構(gòu)特征,角尺度、混交度、大小比數(shù)、密集度分別獨(dú)立地描述林分不同方面的結(jié)構(gòu)特征,有著5個(gè)相同的取值等級(jí),為實(shí)現(xiàn)聯(lián)合分布提供了必要的條件[17]。張崗崗等[9]應(yīng)用交叉列聯(lián)表簡(jiǎn)潔表達(dá)了N元分布的林分空間結(jié)構(gòu)狀況,為直觀可視化方式表達(dá)林分空間結(jié)構(gòu)信息提供了有益的借鑒。四元分布,將兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的可能取值(W=0、0.25、0.50、0.75、1.00,U=0、0.25、0.50、0.75、1.00)與另外兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的可能取值(M=0、0.25、0.50、0.75、1.00,C=0、0.25、0.50、0.75、1.00)進(jìn)行交叉分類,能得到625個(gè)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)組合的相對(duì)頻率分布。本文為全面描述林分類型I、林分類型Ⅱ的林分空間結(jié)構(gòu)信息,運(yùn)用四元分布(圖1、圖2)對(duì)兩種不同樹種組成的樣地進(jìn)行分析。

由圖1可見:在林分類型I中,在不區(qū)分樹種的情況下,相同大小比數(shù)等級(jí)和密集度等級(jí)中,同一混交等級(jí)林木多數(shù)處于隨機(jī)分布或者同一分布格局林木多數(shù)混交良好。不同密集度和大小比數(shù)等級(jí)下,林分中隨機(jī)分布且混交良好的林木比例較大,林分中隨機(jī)分布且混交不好的林木比例次之。林分中最常見林木空間結(jié)構(gòu)單元為,周圍很密集地隨機(jī)分布有其他4種樹種的優(yōu)勢(shì)木,占林型I林木總株數(shù)的4.00%;其次是周圍很密集地隨機(jī)分布有其他2種樹種的亞優(yōu)勢(shì)木,占林型I林木總株數(shù)的2.91%;再者是周圍很密集地隨機(jī)分布有其他1種樹種的亞優(yōu)勢(shì)木,占林型I林木總株數(shù)的2.56%;還有周圍很密集地隨機(jī)分布有其他2種或3種樹種的劣勢(shì)木,均為林型I林木總株數(shù)的2.20%。其中:蒙古櫟中最常見的是,周圍很密集地隨機(jī)分布有其他2種樹種的亞優(yōu)勢(shì)木、劣態(tài)木以及周圍很密集地隨機(jī)分布有其他3種樹種的劣態(tài)木,均占林型I蒙古櫟個(gè)體總數(shù)的3.47%、占林型I林木總株數(shù)的1.83%;白樺中最多的是,周圍很密集地隨機(jī)分布有其他4種樹種的優(yōu)勢(shì)木,占林型I白樺個(gè)體總數(shù)的15.63%、占林型I林木總株數(shù)的1.83%;黑樺中最多的也是周圍很密集地隨機(jī)分布有其他4種樹種的優(yōu)勢(shì)木,占林型I林木總株數(shù)的1.47%;楊樹以周圍很密集地隨機(jī)以及均勻分布有其他4種樹種的優(yōu)勢(shì)木居多,均占林型I林木總株數(shù)的0.07%;而落葉松以周圍很密集地不均勻分布有其他2種樹種的亞優(yōu)勢(shì)木居多。

由圖2可見:在林分類型Ⅱ中,在不區(qū)分樹種的情況下,相同大小比數(shù)等級(jí)和密集度等級(jí)中,同一混交等級(jí)林木多數(shù)處于隨機(jī)分布或者同一分布格局林木多數(shù)混交不好;不同密集度和大小比數(shù)等級(jí)下,林分中隨機(jī)分布且零度混交的林木比例較大,占林型Ⅱ林木總株數(shù)的21.11%,林分中隨機(jī)分布且中度混交的林木比例次之,占林型Ⅱ林木總株數(shù)的12.22%。林分中最常見林木空間結(jié)構(gòu)單元為,隨機(jī)分布且零度混交下很密集分布的亞優(yōu)勢(shì)木,占林型Ⅱ林木總株數(shù)的3.70%;其次是周圍隨機(jī)分布且零度混交下很密集分布的優(yōu)勢(shì)木和中庸木,均占林型Ⅱ林木總株數(shù)的2.59%;再者是周圍很密集地隨機(jī)分布有其他2種樹種的劣態(tài)和絕對(duì)劣汰木,均占林型Ⅱ林木總株數(shù)的2.22%。其中:落葉松中,最常見的林木空間結(jié)構(gòu)單元為,隨機(jī)分布且零度混交下很密集分布的亞優(yōu)勢(shì)木,占林型Ⅱ落葉松個(gè)體總數(shù)5.05%、占林型Ⅱ林木總株數(shù)的3.70%;白樺以周圍很密集地隨機(jī)分布有其他3種樹種的優(yōu)勢(shì)木及中庸木為最多。

兩種不同森林類型的樣地林分空間結(jié)構(gòu)差異較大。從整體看,林分類型I主要是有蒙古櫟、白樺、黑樺、楊樹、落葉松5種樹種的林分類型,比只有2~3個(gè)樹種的林分類型Ⅱ的混交程度強(qiáng)。兩個(gè)林型林木多呈林冠密集的隨機(jī)分布狀態(tài),不同樹種差異較大,相同的樹種為落葉松和白樺,差異也較大。

4 結(jié)論與討論

本研究以大興安嶺地區(qū)兩種不同樹種組成的林型為研究對(duì)象,以角尺度、大小比數(shù)、混交度、密集度4個(gè)空間結(jié)構(gòu)參數(shù)為指標(biāo),量化分析了兩種林型的林分結(jié)構(gòu)狀況。林分類型I優(yōu)勢(shì)樹種主要有蒙古櫟、白樺、黑樺,其中蒙古櫟數(shù)量最多;林分類型Ⅱ?yàn)槁淙~松-白樺針闊混交林樹種組成,比較單一,落葉松數(shù)量最多,白樺次之。從徑級(jí)結(jié)構(gòu)看,林分類型I整體徑級(jí)分布小徑階的林木分布較多,存在一部分的大徑級(jí)林木,林分類型Ⅱ徑級(jí)結(jié)構(gòu)只有小徑階林木;兩種林型的徑階分布都比較連續(xù),沒有明顯的間斷情況,基本符合天然林生長(zhǎng)特點(diǎn)[18]。林分類型I群落狀態(tài)穩(wěn)定,且更新狀況良好;林分類型Ⅱ徑階分布比例失衡,群落穩(wěn)定性較差。

兩種林型所呈現(xiàn)的空間結(jié)構(gòu)有所不同。從林分平均空間結(jié)構(gòu)參數(shù)看,兩種林型林木大小分化狀況呈現(xiàn)中庸?fàn)顟B(tài),森林樹冠比較密集。但不同的是,林分類型I,林型的空間結(jié)構(gòu)整體以輕微聚集分布為主,呈現(xiàn)中度混交狀態(tài);林分類型Ⅱ,林木以隨機(jī)分布為主,呈現(xiàn)弱度混交狀態(tài)。從一元及四元分布看:林分類型I中,最常見林木空間結(jié)構(gòu)單元為,周圍很密集地隨機(jī)分布有其他4種樹種的優(yōu)勢(shì)木,占林型I林木總株數(shù)的4.00%,其中蒙古櫟大多是周圍很密集地隨機(jī)分布有其他2~3種樹種的亞優(yōu)勢(shì)木、劣態(tài)木,占林型I林木總株數(shù)的5.49%;白樺最多的是周圍很密集地隨機(jī)分布有其他4種樹種的優(yōu)勢(shì)木,占林型I林木總株數(shù)的1.83%。林分類型Ⅱ,相同大小比數(shù)等級(jí)和密集度等級(jí)中,同一混交等級(jí)林木多數(shù)處于隨機(jī)分布或者同一分布格局林木多數(shù)混交不好;不同密集度和大小比數(shù)等級(jí)下,林分中隨機(jī)分布且零度混交的林木比例較大;落葉松中,最常見的林木空間結(jié)構(gòu)單元為隨機(jī)分布且零度混交下很密集分布的亞優(yōu)勢(shì)木,白樺以周圍很密集地隨機(jī)分布有其他3種樹種的優(yōu)勢(shì)木及中庸木為最多。

林分的結(jié)構(gòu)越合理,穩(wěn)定性越高,功能性越好[19]。落葉松-白樺天然混交林作為大興安嶺的典型森林類型,雖然整體分布格局處于隨機(jī)分布狀態(tài),但樹種結(jié)構(gòu)單一,空間隔離程度低,樹冠密集度高,容易導(dǎo)致種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇,且徑階分布集中,容易失衡,這與文獻(xiàn)[20]對(duì)大興安嶺的林分結(jié)構(gòu)研究一致。多元分布細(xì)化了不同樹種林分空間結(jié)構(gòu)的特征,相對(duì)于一元分布,能夠在多維上展現(xiàn)出潛在的、更為豐富的空間結(jié)構(gòu)信息[21]。本文中,區(qū)分樹種的四元分布能夠從不同樹種方面更加全面地描述林分的空間結(jié)構(gòu)信息??梢钥闯?,落葉松-白樺混交林中,落葉松和白樺兩個(gè)樹種在空間結(jié)構(gòu)單元上產(chǎn)生了明顯的差異。林分類型I樹種組成較林分類型Ⅱ多,以輕微聚集分布為主,混交度較好,存在種間競(jìng)爭(zhēng)。蒙古櫟、白樺、黑樺等在大興安嶺森林演替中作為先鋒樹種出現(xiàn)[22],在四元分布中,蒙古櫟樹種株數(shù)多占優(yōu)勢(shì),但白樺、黑樺以及楊樹在空間結(jié)構(gòu)單元上較蒙古櫟好,原因是蒙古櫟有一部分樹種聚集程度高,混交度弱。對(duì)于落葉松-白樺混交林,應(yīng)該增加優(yōu)勢(shì)樹種的優(yōu)勢(shì)程度,參考林分類型I地區(qū)混交林的森林空間結(jié)構(gòu)情況,做補(bǔ)植改造、撫育間伐措施調(diào)整,緩解種間競(jìng)爭(zhēng)壓力,提高物種多樣性以及林木整體的穩(wěn)定性。對(duì)于蒙古櫟-白樺混交林,樹種雖然相對(duì)豐富,但優(yōu)勢(shì)樹種蒙古櫟的空間結(jié)構(gòu)不夠合理,應(yīng)該合理調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)木、劣勢(shì)木和抑制樹種的個(gè)體數(shù)量與空間位置,促進(jìn)林分天然更新[23-25]。

本文針對(duì)兩種林型提出以下建議:林分類型I,蒙古櫟-白樺混交林林分結(jié)構(gòu)較為合理,但同種樹種容易聚集,優(yōu)勢(shì)樹種蒙古櫟空間結(jié)構(gòu)不夠合理,應(yīng)適當(dāng)間伐撫育;林分類型Ⅱ,樹種組成單一,徑階結(jié)構(gòu)失衡,且混交度差,樹冠密集度高,容易導(dǎo)致種間競(jìng)爭(zhēng)加劇,應(yīng)合理調(diào)整森林結(jié)構(gòu),做補(bǔ)植改造、間伐撫育調(diào)整,提高群落穩(wěn)定性。

本文盡管相對(duì)比較全面系統(tǒng)地分析了大興安嶺兩種林分的空間結(jié)構(gòu)狀況,但是并沒有確定采伐木以及制定具體的采伐與補(bǔ)植措施。在以后研究中,擬設(shè)置固定大樣地,通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化算法確定采伐木,這需要多次間伐以及長(zhǎng)久的經(jīng)營(yíng)和監(jiān)測(cè)。

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