中条山油松人工林胸径分布规律研究

廉凯敏，段福军，苗 科，李浩浩，樊兰英

(1.山西省中条山国有林管理局,山西 侯马 043000；2.山西省林业科学研究院,太原 030012)

林分直径分布是林分结构的基本特征之一，是研究林木及材种结构的基础，直接影响林木的冠幅、树高、枝下高、干形等因子的变化，能够预测森林未来的发展方向，同时影响着森林各项功能的发挥[1]。

油松(Pinustabulaeformis)为阳性树种，深根性，适应性强，耐干旱、抗瘠薄，属华北温性针叶林的代表类型，是我国特有，北方地区造林的主要树种之一[2]。中条山的油松主要分布在翼城、浮山、闻喜、沁水、阳城，海拔600～1 700 m地段，多年来，中条山林区注重人工造林、绿化荒山，首选栽植乡土针叶树种油松，有力地提高了造林成活率、保存率，确保了造林质量。

目前，对中条山人工林直径分布的研究不多，以此为基础的新的经营模式探索也很少。本文利用正态分布函数对中条山油松人工林林木直径分布规律进行拟合。在此基础上，提出该区域油松人工林新的经营对策，为今后合理地经营森林提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于中条山中部山西省中条山国有林管理局中村林场下川营林区，地理坐标35°24′00″～35°40′00″ N，111°56′12″～112°14′00″ E，总面积18 060.7 hm2，行政区划属山西省沁水县，属暖温带大陆性季风气候区，年均温10.3 ℃，平均无霜期197 d，年均降水量860.0 mm，地貌类型以石质及土石中山为主，最高峰仙红坪2 174 m。

中村林场地带性植被为落叶阔叶林，主要森林类型有油松林、白皮松(P.bungeana)林、辽东栎(Quercuswutaishannica)林、白桦(Betulaplatyphylla)林、槲栎(Q.aliena)林、鹅耳枥(Carpinusturczaninowii)林等。天然林面积13 373.07 hm2，人工林面积4 615.5 hm2，森林总蓄积量906 010 m3，森林覆盖率82.8%。土壤类型沿海拔由低到高依次为山地褐土、山地淋溶褐土、山地棕壤土等[3]。

2 研究方法

2.1 样地设置

2019年5月，在对中条林局中村林场下川营林区油松人工林全面踏查的基础上，选择具有代表性的地块作为研究对象，在立地条件类型相似的区域设置3块样地，每块样地面积0.25 hm2。详细记录样地海拔、坡度、坡向等环境因子，以及林龄、树种、胸径(DBH>5 cm)、树高等生长因子，样地基本情况见表1。

表1 样地基本情况表

2.2 数据处理

目前多数研究采用正态分布函数拟合同龄林的胸径分布，并取得了良好效果[4-6]。因此，本研究采用正态分布函数对油松人工林株数——胸径分布规律进行拟合，并用卡方检验对结果进行显著性检验。

2.2.1 径阶划分 林木胸径通常采用2 cm整化进行径阶划分，林木直径划分为小径阶(DBH≤14)、中径阶(16≤DBH≤24)、大径阶(DBH≥26)。

2.2.2 正态分布函数

2.2.3 理论径阶株数 理论径阶株数计算公式为

ni=N·W·f(xi)

式中：ni为第i径阶的理论株数，N为林木总株数，W为径阶距，xi为第i径阶的中值。

所有计算用Excel2007和SPSS17.0软件计算。

3 结果与分析

3.1 胸径分布曲线

由图1可知，3块样地的油松人工林胸径分布呈现较为一致的变化，即均呈左偏的单峰曲线分布，胸径处于10～18 cm径阶的林木数量最多，分布最广，林分基本处在中、小径阶阶段。曲线向右呈现下降的趋势，表明大径阶林木逐渐减少，林分正处在正向生长阶段。

图1 油松人工林胸径分布图

曲线偏度代表了非对称分布的偏斜程度和方向，曲线峰度代表了陡峭和平坦程度。经计算可知，样地1的偏度和峰度分别为0.706、0.029，样地2的偏度和峰度分别为0.786、0.181，样地3的偏度和峰度分别为0.679、1.225。由此可知，各样地偏度值均>0，说明油松人工林左偏现象明显，中小径阶林木所占比例较大。左偏程度由高到低分别为样地2、样地1、样地3。样地峰度值均>0，说明油松人工林胸径分布曲线较陡，特别是样地3，峰度值>1，胸径14 cm的株数有80株，数量最多，胸径6～8 cm的有33株，胸径20～30 cm的有34株，表现出明显的聚集性。

结合表1、图1，对3块样地胸径分布规律比较，结果显示，随着林分密度的增加，胸径分布曲线的左偏逐渐增大，表明林分密度在一定程度上制约着胸径的生长和分布。

3.2 胸径分布拟合

对样地观测数据进行拟合，求得各胸径径阶的实际株数和理论株数(表2)。

表2 油松人工林各径阶理论株数与实际株数比较

4 结论

本研究采用正态分布函数拟合中条山下川营林区油松人工林的胸径分布。结果显示，该区的油松人工林胸径分布呈左偏的单峰曲线，中间径阶的分布株数最多，小径阶的林木株数次之，大径阶的分布株数最少。正态分布函数可以很好地描述该区的油松人工林胸径分布，预估油松人工林的林木特征、分化趋势、生长规律、出材量等，与张丽楠等[7-8]研究结果一致。

各样地峰度值均>0，说明左偏现象严重，其现实密度和林分合理的密度存在较大偏差，随着林分密度的增加，曲线分布的偏度也逐渐增加。各样地峰度值>0，样地3峰度值为1.225，说明林分径阶分布聚集程度大，可见栽植初期忽略了林分密度控制效应，后期又没有得到合理的经营，延长了林分分化的时间。

总体来看，该区域油松人工林胸径分布不合理，中间及小径阶的林木数量较多，大径阶的林木数量较少。林分密度较大，导致林木生长受到挤压，变化缓慢，单株蓄积量小，林分结构不合理，林木对光照、水分、土壤养分等生长因子竞争激烈。为此，应及时调控林分结构，改善林分质量，促进林木逐渐向大径阶方向生长。

5 建议

据资料，该区域自然分布的同龄级油松胸径可达40 cm以上，与同类研究结果一致[7]。样地油松人工林胸径最大30 cm，多数在24 cm以下，说明林分仍处在分化的初级阶段，急需进行人为干扰，调整密度结构，释放林木生长空间。

中条山林业局近些年实施了多项中德林业技术合作项目，注重德国近自然经营理念的目标树作业体系，编制了基于不同立地质量、树种和目标胸径的目标树数量和间距表格，消化、吸收、改进经营措施，形成了目标树全林经营的模式。不同立地类型适合培育不同目标树种的目标胸径，下川营林区油松目标树的目标胸径是50 cm。

目标树全林经营，就是以目标树为架构的全林分经营，是“传统模式经营”和“单株目标树经营”的结合，在围绕单株目标树经营的同时，也关注目标树以外其他树木的生长，提高全林质量的育林方法[9]，是把林分所有树种分为目标树、干扰树、辅助树、其他树等4种类型，并对不同树木采取不同措施，达到理想的经营效果。该区域油松人工林的具体经营措施可按以下操作进行。

选择目标树。选择作为目标树的油松要符合“有活力、有质量、有价值、可持续”的4个原则，油松要树干通直、树冠丰满、活力旺盛，目标树密度为120株/公顷，间距约为9 m。

确定干扰树。将影响目标树生长的树木标记为干扰树，目标树下方对目标树生长具有支撑和辅助作用的树木应作为辅助木予以保留。伐除干扰树。采伐时不能对目标树造成任何损伤，对林下幼树和灌丛遭受损伤的，可以不清理。目标树修枝。根据目标树的树高，修枝高度可达到7 m，修枝要尽可能贴近树干，但不要损害形成层。其他树疏伐。对目标树范围以外的其他树木，按照密度大小进行适度疏伐，促进树木径向生长。一方面可提高油松人工林的经济效益，另一方面可促进生态系统的健康性、稳定性和多样性。