基于结构化森林经营理论的华北落叶松混交林经营分析

张岩

（河北省塞罕坝机械林场，河北围场 068466）

塞罕坝机械林场位于河北省围场满族蒙古族自治县最北部，属蒙古高原与冀北山地交汇区，是坝上——坝下过渡带和森林——草原、森林——沙地交错带，有林地面积74777.45hm2，森林覆盖率高达82%，其中以华北落叶松为主的人工林面积38182.08hm2，占总面积的51.1%。华北落叶松是塞罕坝机械林场三大造林树种之一，也是该地区的建群树种，在塞罕坝的森林生态系统中发挥着重要作用。

自20 世纪80 年代塞罕坝机械林场进入营林时期以来，以法正林经营思想为指导的传统森林经营模式一直指导着整个林区的森林经营工作，并以高频次、高强度的经营作业进行人工干预，现实中，以华北落叶松为主的人工林整体表现良好，林分能够健康生长，立木蓄积存量较高，但传统经营导致林木过度均匀分布、空间格局不合理，个体潜力难以有效发挥。依据慧刚盈[1]等的结构化森林经营理论对林分进行系统、科学的分析诊断，根据诊断结果提出有效的森林经营方案，来改善林分系统结构，实现以生态功能为主导、多功能统筹兼顾的现代经营思想，促进培育健康、稳定、优质、高效的森林生态系统。

1 试验地概括

本试验地位于河北省塞罕坝机械林场的北漫甸林场，在塞罕坝机械林场场部的西北，属于坝上地区，林地面积为12876.13hm2，占林场总林地面积的17.22%。

2 试验方法

2.1 采取的主要技术措施

2.1.1 结构化点抽样调查技术。在林分中随机选择一个点，以蛇形线路行进，每隔10～15m 设置1 个抽样点。选择距离抽样点最近的4 株胸径大于等于5cm 的树木作为参照树，然后测量距离最远的参照树与抽样点的长度，分别调查记录这5 株树的种类、树高、胸径、枝下高、平均冠幅、健康状况等。

2.1.2 经营迫切性指数评价。经营迫切性指数量化表达了森林经营的迫切程度，从而为人工林经营确定了方向，其数值越大，则说明该林分需要经营的迫切性越高。

2.1.3 林分空间调整技术。分别以选择的参照树和距离其最近的4 株胸径大于等于5cm 的林木组合成一个结构单元，调查各个参照树的空间结构参数，包括角尺度、混交度、大小比数、密集度。然后林分空间分布格局以角尺度为参照来调整，树种隔离程度混以交度为参照来调整，树种竞争关系以大小比数为参照进行调整，林分密度以密集度为参数进行调整。

2.2 分析方法

主要使用惠刚盈[2]等的结构化森林的水平结构理论，采用了角尺度、混交度、大小比、密集度等林分空间结构因子描述林分状态特征，评价林分的自然度和经营迫切性，依此确定小班的经营方向和制定经营措施。

2.3 调查方法

此次试验地为华北落叶松混交林，样地设置为30m×30m=0.09hm2，调查样地内所有胸径大于5cm 的林木的胸径、树高、冠幅、相对位置，并记录林木的种类。

3 结果与分析

3.1 林分状况

3.1.1 林分基本情况。本试验样地内共有3 个树种，114株林木，优势树种是落叶松，其中健康林木111 株，比例为97.37%。林分的平均胸径20cm，平均树高13.14m，平均冠幅2.88m，林分密度1267（株/hm2），林分断面积39.93m2/hm2。

该样地的林分胸径结构不符合正态分布，最大胸径径级40cm，最小胸径径级为10cm，多数林木的胸径集中在小径级（见图1）。

图1 林分胸径分布图

3.1.2 林木水平分布格局。该林分的角尺度主要集中在0.5，平均水平为0.475，属于随机分布（见图2）。

图2 林分角尺度分布

3.1.3 林分长势。林分长势是反映林木对其所占空间利用程度的一个指标，传统的一般用林分潜在疏密度来表示，即用单位面积上林木的蓄积量（胸高总断面积）与相同条件下单位面积的标准林分蓄积量（胸高总断面积）的百分比表示。此次把70%的较大个体组成的林分作为相同条件下的标准林分。本试验林分潜在疏密度为0.66。

3.1.4 林分拥挤度。林分密度用林分拥挤度表示。该林分的拥挤度为0.95。林分树冠的重叠程度较高，林分较拥挤（见图3）。

图3 林分树冠对空间的利用程度

3.1.5 树种组成。该试验地的林木种类主要有华北落叶松、白桦和云杉，其中华北落叶松为优势树种，统计分析显示该林分的树种优势度为0.36。

3.1.6 垂直结构。森林的垂直结构一般可按乔木层的结构分为两种，分别是单层林和复层林。本试验只考虑森林的乔木层结构，用林层数表达。根据结构化森林经营理论，林层数≥2.5 为多层，给予值为1；林层数＜1.5 属于单层，给予值为0；林层数在[1.5，2.5)之间属于复层，给予值0.5。统计结果显示，该试验地林层数为2，因此为异龄林。

3.1.7 更新状况以及树种多样性。统计分析显示该林分更新幼苗共计400 株，林分的Simpson 指数取值为0.6。

3.2 经营分析

3.2.1 现状分析。（1）年龄结构。植物种群统计的基本参数之一就是林分年龄结构，学者们一般通过对年龄结构的研究分析，就能够反映出种群的一些信息。一个种群如果中幼体多，老年个体少，就属于迅速增长型种群；种群中如果中幼体少，老年个体多，就属于衰退型种群。如果一个种群年龄结构是各个年龄级的个体数基本相同，或均匀递减，出生率与死亡率接近，那么说明这个种群处于一种平衡状态，是正常稳定型的种群。

林业中一般用树木的胸径结构来代替年龄结构，去分析种群结构和动态。同龄纯林一般林分胸径分布属于正态分布，而异龄混交林较复杂，一般是依径级常量q值递减，Liocourt 研究认为理想的直径q 值一般在1.2～1.5，此时异龄混交林相对更加稳定健康，在这个值之外需要调整。本次试验林分的q 值为1.1588，小于1.2，在这个区间外，直径分布不合理，需要调整。

（2）水平结构：林分的空间结构反映了林木在林地的分布格局和属性在空间的排列方式。通常林分水平结构可以用林木点格局来表达。根据结构化森林经营理论，当W（角尺度的平均值）取值范围在0.475 和0.517之间时，为随机分布；当W 大于0.517 时，属于聚集分布；当W 小于0.475 时，属于均匀分布。此次试验林分的角尺度为0.475，属于随机分布，是理想的天然林水平格局。

（3）林分长势。此次试验林分长势用林分疏密度指标来表达，一般在0～1，林分疏密度越大，表示林分长势越好。一般研究将潜在疏密度0.5 作为评价标准，当林分潜在疏密度小于0.5，就需要采取一定的经营措施来提高林分的长势。此次试验林分的潜在疏密度为0.66，由此可以看出林分长势尚可。

（4）林分密度。林分密度反映出林分的拥挤度，而林分的拥挤程度可以更直观地反映林分的状态。研究认为，当林分拥挤度（K）＞1.1，林分较为稀疏，林木还有较大的生长空间，不需要间伐；当K＜0.9，林分之间竞争加大，迫切需要进行经营。因此K＜0.9 是确定林分是否需要进行经营的关键值。本试验林分的拥挤度为0.95，在合理值范围内，该林分密度适中。

（5）顶极树种竞争。一般研究认为林分中顶极树种（组）的优势度是＞0.5 时林分不需要经营，否则林分就需要经营来提高培育树种的优势程度。该试验林分的顶级树种优势度为0.36，由此看来，该林分需要经营来提高华北落叶松林的优势程度。

（6）林木健康。该林分中健康的林木共计111 株，占97.37%。一般认为林分中的健康林木比例≥90%时的林分较健康，由此可见，该林分健康。

（7）林分垂直结构。此次试验结果显示，该林分林层数为2，属于异龄林。

（8）林分更新。该林分更新幼苗共计400 株，更新不良。

3.2.2 林分经营迫切性。林分经营迫切性反应了林分需要经营的紧迫程度。主要是根据林分直径分布、水平分布格局、林分长势、林分拥挤度、目的树种密集度、目的树种优势度、林木健康状况、林分成层性、林分更新、树种组成、树种多样性等指标的综合情况来表达林分各方面的状态，综合来考虑林分是否需要经营。

本试验的主要目的是培育用材林转变为健康稳定的人工林，因此适用该评价指标。经过综合分析，该林分的经营迫切性指数为0.3，林分需要经营。

3.3 经营方案建议

根据多功能森林经营理论，当林分中健康林木的比例小于90%时，优先伐除林分中非健康木；林分中健康林木的比例大于90%时，根据经营方向，主要调整林分空间结构。本试验地的健康木比例大于95%，因此主要采伐培育对象及稀有种、濒危种周围的最近1～2 株相邻木，具体采伐方案（见表1）。

表1 林分采伐方案及其采伐原因

3.4 经营评价

在该方案中，预计采伐27 株，采伐强度为23.68%。采伐断面积共计0.97m2，占该林分总断面积的26.99%。经营后的林分密度为756 株/hm2。经营后的林分基本参数见表2。

表2 采伐后林分基本参数

由表2 可知，经营后健康林木的比例调整为100%。该林分的角尺度由采伐前的0.475 调整为0.482，林分分布格局得到了优化，虽然优势树种的竞争有所下降，但优势度明显提高，说明此次林分调整达到了预期目的。

4 获得效益

此次试验由于森林结构化经营技术的有效实施，试验地林下生物多样性明显增加，森林美学景观得到改善，涵养水源、保土增肥以及防风固沙等能力获得提升，充分发挥了森林的生态效能，森林生产力和价值得到了有效提升。由于各项作业的开展，为社会创造了大量劳动就业岗位，附近的农民可以就近择业，为周边地区的百姓带来实实在在的利益，并在林业推广与示范、生态文化建设、森林生态旅游带动等方面发挥了积极的作用。同时在弘扬传统文化、传播生态文化、建设生态文明、构建和谐社会等方面起到了积极的推动作用。