小陇山天然阔叶林林分空间结构研究

徐晓林

(甘肃省小陇山林业实验局龙门林场，甘肃 天水 741020)

大量科学研究表明，森林功能的发挥很大程度上取决于森林空间结构是否合理，因此要通过优化森林空间结构实现培育多功能森林的目标，就必须了解森林空间结构的现状[1]。本研究利用角尺度、混交度、大小比数空间结构指标，分析龙门林场天然阔叶林林分空间结构，为制订和实施科学的森林经营及保护规划提供参考依据。

1 研究区的概况

研究区位于龙门林场西沟管护站辖区。该区地处秦岭南坡，地带性土壤主要为褐土和棕壤。部分地段土层较薄，直至岩石裸露，石砾含量高，土壤肥力差。地势南高北低，山崖陡峻，沟谷狭长. 该区为次生林区、国家级森林公园龙门景区，植物资源丰富。该区土地总面积3 828 hm2，其中有林地面积2 414.8 hm2，灌木林地面积60.4 hm2。有林地中天然林面积1 630 hm2，占有林地面积67.0%；人工林面积808.1 hm2，占33.0%，区域内天然林以栎类为主，其余为华山松、杨树、桦、榆及其他阔叶树种形成的阔叶林和针阔混交林。人工林主要有落叶松、油松林。

2 研究方法

2.1 数据来源

2016年2月，在研究区内按海拔不同，分上、中、下3个区域各选取林相结构完整、能代表该区域天然阔叶林林分特征的地段，用罗盘仪闭合导线法设置28.28 m×28.28 m样地，要求闭合差不大于1/200[2]。样地调查方法[3]，以每个样地的西南角作为坐标原点，用皮尺测量胸径≥5 cm活立木在该样地内的x、y坐标，x表示东西方向，y表示南北方向，并对样地内样木逐株确定树种并编号、测定胸径、树高、绘制样木位置图、填写样地调查记录表等。3块调查样地的基本情况见表1。

表1 各样地基本情况

2.2 数据处理及分析方法

植物群落由不同树种构成，树种重要值(Importance value)是反映其在群落中的地位和作用的相对数量指标。重要值=相对多度+相对优势度+相对频度[8]。相对多度(Relative abundance)指群落中某一物种的个体数占所有物种的个体数之和的百分比；相对优势度(Relative superiority)指群落中某物种胸高断面积占所有物种胸高断面积之和的百分比；相对频度(Relative frequency)指某物种周围出现同物种的概率。重要值越大，物种在群落中地位越重要，因此可用其表征群落物种的结构变化状况[9]。

林分内任意一株单木和离它最近的n株相邻木均可构成林分空间结构的基本单位—林分空间结构单元。空间结构单元核心的那株树被称为参照树，而最近的n株树则被称为相邻木，n的取值不同，空间结构单元框架大小就不同。取n=4来分析林分空间结构特征。

3 结果与分析

3.1 林木个体空间分布格局

用角尺度描述林分中林木个体分布格局时，关注林木个体之间方位关系，不需要分树种统计，只考虑整个样地林木角尺度取值情况即可。根据角尺度定义，Wi的值越接近中值，且中值两侧对称性越强，则随机分布的概率越高。

表2给出3块样地林木角尺度分布频率及均值，3块样地角尺度分布频率中Wi=0的比例都极小，这说明绝对均匀分布很少或没有；Wi=0.50的比例都很大，说明出现随机分布的林木概率很高。3块样地角尺度均值分别为：0.497、0.523、0.518，范围在0.497～0.523之间，样地3角尺度均值0.497在随机分布取值范围[0.475，0.517]之内，属随机分布；样地1角尺度均值0.518接近随机分布取值范围[0.475，0.517]上限，样地2角尺度均值0.523略高于随机分布取值范围[0.475，0.517]上限，属弱度聚集分布。表明天然阔叶林林分空间结构为随机分布或弱度聚集分布。

表2 各样地林木角尺度分布频率及均值

3.2 树种组成

从表1可以看出，样地2树种数最多、样地1次之、样地3最少，说明天然阔叶林内物种丰富度在垂直分布上：中部区域最为丰富、下部次之、顶部最差；林分群落结构样地1、样地2为完整，样地3为较完整，说明天然阔叶林群落结构总体较完整，林木生长状况良好。

表3 各样地乔木层主要树种的重要值

表3为天然阔叶林各样地乔木层的重要值。可以看出，样地1红皮椴、白桦重要值最大，分别为87.158、86.219，相差0.939；样地2白桦、辽东栎重要值最大，分别为105.689、79.424，相差26.265；样地3 日本落叶松、辽东栎重要值最大，分别为107.853、55.074，相差57.779，说明样地1→3海拔由低到高林分树种组成结构由几个阔叶树种共同占主导递减到1个阔叶树种为主；在3块样地中，样地1、样地3主要树种都为阔叶树，只有样地2中有七叶树(重要值占第2)、油松(重要值占第5)，说明天然阔叶林中松类等针叶树作为主要树种只在垂直分布的中部区域的林分中出现。

3.3 林木个体种间结构

表4列出了3块样地林木混交度分布频率及均值。样地1、2、3强度混交(1株参照树周围有3株相邻木属其他树种，Mi=0.75)、极强混交(1株参照树周围有4株相邻木属其他树，Mi=1)之和，分别为0.73、0.50、0.56，混交度均值都在0.6以上，说明大多数树木周围有2株以上其他树种存在；中度混交(Mi=0.5)所占比例在3块样地相差不大，都在1/4上下；样地1强度混交最高、极强混交次之，说明样地中1株单木周围有4株或3株不同树种概率最大；样地2中度混交最高，说明样地中1株单木周围有2株不同树种概率大，其中度、强度、极强混交比例相近，说明1株单木周围出现2、3、4株不同树种的概率相近；样地3强度混交最高，说明样地中1株单木周围有3株不同树种概率大，其弱度、极强混交相同，该样地1株单木周围有2株或4株不同树种概率一致；3块样地零混交比例都很低，说明1株单木周围有4株相同树种的情况很小，其中样地1弱度混交比例也很小，该样地1株单木周围有3株相同树种情况也不大。

表4 各样地树种混交度分布频率及均值

3.4 林木个体分化程度

表5反映了3块样地林木大小比数分布频率及均值。从表中可以看出3块样地大小比数均值都在[0.475，0.517]范围内，且5种大小比数的分布频率都在0.2左右，说明每1株单木周围的4株相邻木，其胸径大于参照树的株数，存在的5种可能的概率相近。

表5 各样地林木大小比数分布频率及均值

4 结论与讨论

龙门林场天然阔叶林林分角尺度为0.497～0.523，混交度为0.618～0.760，大小比数为0.490～0.503。林分空间分布格局为随机偏弱聚集分布，林木个体种间结构关系属中强度混交，林木空间大小对比上，除日本落叶松在空间大小对比上占明显优势，山合欢处于受压外，其余树种大小比数分布均匀，既有优势树种，也有受压树种。森林进展演替后，顶级群落的水平分布格局应为随机分布。林分空间结构参数研究对森林抚育作业具有直接的操作意义，样地3林分角尺度在随机分布取值范围内，样地1、样地2林分角尺度略大于随机分布取值范围上限，属弱聚集分布，抚育作业时，可在作业区相邻木密度较大的一侧确定少量的择伐木，抚育作业设计力求做到对目的树种、珍贵树种、生物多样性保护。3块样地混交度均值都在0.6以上，零度、弱度混交都很低，中、强度混交占1/2以上，极强度混交比例较大但不同样地差距明显，说明3块样地总体混交度较强，大多数树木周围都会出现2、3或4株其他树种，其中样地1参照树周围出现3、4株不同树种相邻木的概率最大。3块样地大小比数均值都在[0.475，0.517]范围内，且5种大小比数的分布频率都在0.2左右，说明3块样地中，参照树周围的4株相邻木，存在的0～4株胸径大于参照树的5种可能，其概率都接近1/5。

天然阔叶林林分树种组成结构及分布受垂直高差影响。海拔由低到高：①林分树种结构由几个阔叶树种共同占主导递减到1个阔叶树种为主，②松类等针叶树作为天然阔叶林林分的主要树种最有可能在垂直分布的中部区域林分中出现。由于样地个数及样地取点不同，可能对不同区域几个或单个阔叶树种占主导及松类等针叶树种作为天然阔叶林主要树种出现机会产生偏差，其结果有待进一步验证。