黑龙江东南部天然次生林生长与收获模型研究

2019-10-15殷霈瑶赵禹宁

福建林业科技 2019年3期

魏彪，戴福，殷霈瑶，刘影，金虎，陆莹，赵禹宁

(1.黑龙江省牡丹江林业科学研究所，黑龙江牡丹江 157009；2.黑龙江省穆棱林业局，黑龙江穆棱 157009)

天然次生林在黑龙江省森林资源中占有重要的地位，其面积和蓄积占全省森林资源相应统计量的60%和50%左右，这些林分不但发挥着重要的生态效益，而且大量次生林的立地条件很好，有很好的经营利用前途。对该林分采取科学合理的保护和经营利用，可以大大提高林分质量、生产力和森林健康程度。现有天然次生林生产力很低，年平均生长率不足4%，而且存在结构不合理等问题[1-3]。林分生长和收获模型，一直受到国内外林业研究者的高度重视，并且从提出以来，一直是研究热点之一，因为林分生长和收获模型具有多种重要用途：模型的预估结果为森林管理决策提供林木资源方面的依据；通过生长模型和经营模型实现资源数据的更新和检测校对；对各种经营措施或林业工程的影响和效应进行评价评估；为采伐计划提供基础参考数据[4-8]。为此，本研究对黑龙江省东南部山区典型天然次生林特点进行研究，尝试建立林分生长和收获模型，作为研究该地区森林生长变化规律及预估林分生长量、收获量的基础手段，为资源保护和未来的经营利用提供基础资料和技术参考。

1 试验地资源概况

黑龙江省东南部山区分布着大量的天然次生林，特别是地处该区的穆棱林业局有着丰富的次生林资源，资源类型十分典型而且经营条件较好，有很大的经营价值，本研究以该地区为典型，开展天然次生林生长与收获模型建模研究。试验地地处黑龙江省东南部山区，施业区总面积为267530 hm2，有林地面积230470 hm2；活立木总蓄积2487万m3。天然林蓄积1850万m3，人工林蓄积350万m3，森林覆被率为88.03%。森林经营经历了多个发展阶段，森林资源已经发生巨大的变化，已由原始林、成熟林占主体的森林转变为中、幼龄林占主体的形式，间或拥有或分布一定数量的成熟木的天然次生林。从结构看，中幼龄林面积占94%。按林型计算，阔叶混交林占37.3%、针阔混交林占29.3%、针叶混交林占14.5%、其他占18.9%。采伐间隔期越来越短，频繁短期轮伐，森林资源得不到休养生息，结构和质量发生了极大变化，森林资源的质量仍在下降。主要表现在树种结构、径阶、密度、年龄、更新和针阔比重等不合理，由此也导致林地生产力较低，近期很难恢复到森林资源的原始风貌。

2 试验内容与方法

2.1 试验方法

本研究利用两期固定样地与临时样地每木检尺数据，对天然杨桦混交次生林、天然云杉混交次生林、天然冷杉混交次生林的林分生长和收获模型进行研究。2013年在穆棱林业局牛心山、桦树河、代马沟林场按照林分类型，每个林型建立长期固定经营试验区，在试验区内每个林型建立0.1 hm2固定样地20块，2018年对固定样地进行复测。利用这些标准地调查数据对最近两期二类调查数据进行修正。利用两期调查数据和林业局二类调查360个小班数据，对各个林型的生长收获方程参数进行估计，并利用20块固定标准地中的20 m×5 m固定样地数据对模型进行检验。根据计算得出的树种组成和每木检尺的结果，选取试验区标准地外的林木作为解析木，计算生长过程曲线。

固定标准地不但作为模型检验数据来源，而且作为后期定向定株经营技术试验的主要试验地，主要固定标准地情况见表1。

2.2 模型选择

选择Sullivan和Clutter(1972)改进的Schumacher相容性林分生长与收获模型[9-10]。

表1 固定标准地分布表

(1)

式中：b0～b5为模型待估参数；M2为未来林分蓄积量；SI为林分地位级指数；G1为林分现在胸高断面积；t1为林分现在林龄；t2为林分未来林龄。

3 模型建立与检验

3.1 建模准备工作

将2013年、2018年固定样地与临时样地资料经过整理建立数据库，并编制微机程序计算固定样地各调查因子。首先分树种统计林分平均直径、平均树高、株数、断面积、蓄积等，并根据各树种的蓄积组成比例来确定林分的优势树种(组)。其次统计优势树种(组)年龄、林分优势树种平均直径、林分优势树种平均树高，在此基础上计算地位级指数，林分每公顷株数、每公顷断面积等统计量。

根据试验区森林资源状况，本研究主要对天然杨桦混交次生林、天然云杉混交次生林、天然冷杉混交次生林3个林分类型进行研究，根据2013年、2018年两期数据得出试验样地内因子概况(表2～表4)。