长岭岗林场日本落叶松人工林适宜经营密度研究

孙拥康 汤景明 徐红梅 林孝培

摘要：依据湖北省建始县国营长岭岗林场日本落叶松人工林标准地调查资料，研究了胸径、树冠面积、株数的相关关系及规律，结果表明：①日本落叶松人工林树冠面积与胸径最优回归方程为：Y = 2823-0129 4X+0014 9X2；②编制出日本落叶松不同径阶林分理论密度及郁闭度为07～09时的适宜经营密度表；③确定郁闭度08时为研究区最适宜经营密度，并计算出各标准地间伐强度。

关键词：日本落叶松；经营密度；长岭岗林场

中图分类号：S753.3；S791.223文献标识码：A文章编号：1004-3020（2014）03-0017-04

Study on the Suitable Management Density of Larix kaempferi in Changlinggang Forest Farm

Sun Yongkang（1）Tang Jingming（1）Xu Hongmei（1）Lin Xiaopei（2）

（1.Hubei Academy of ForestryWuhan430075； 2.Jianshi County National Changlinggang Forest FarmEnshi445300）

Abstract： Based on the stationary observations of Larix kaempferi plantation in Jianshi County national Changlinggang Forest Farm located in Hubei， the correlation and rule between the diameter at breast height， canopy area and number of trees was studied. The results showed that： ①The fittest model of the canopy area and diameter at breast height of Larix kaempferi plantation was Y = 2.823 0-0.129 4X+0.014 9X2； ②A suitable management density table of Larix kaempferi was charted when the theoretical density and canopy density of Larix kaempferi with different diameter class was between 0.7 and 0.9； ③We confirmed the optimal management density in the study area when the canopy density was 0.8， and calculated the thinning intensity for each sample plot.

Key words：Larix kaempferi；management density；Changlinggang forest farm

合理的林分经营密度，不仅是提高林分质量和生产力，维护森林生态系统稳定的重要生态指标，也是确定合理抚育间伐方式和间伐强度，实现森林可持续经营的关键技术 [1-2 ]。林分经营过程中最优密度管理问题一直都是林业科学研究的热点问题 [3-4 ]。目前，我国学者对于林分合理经营密度的研究，主要采用间伐试验或密度试验 [5-6 ]、遗传算法 [7-8 ]、动态规划法 [9 ]及最优控制理论 [10-11 ]等。采用定性和定量相结合的方法确定林分不同生长阶段合理经营密度，对于指导林业生产实践和科学经营具有重要意义。建始县国营长岭岗林场是我国南方最大的日本落叶松基地 [12 ]。过去，该地区日本落叶松抚育间伐和采伐利用主要借鉴北方经营经验，但南、北方生态环境差异较大，在具体应用中具有一定的局限性 [13 ]。为此，本文以湖北建始县长岭岗林场日本落叶松人工林为研究对象，通过设置并调查不同立地条件、不同年龄日本落叶松临时标准地，利用胸径、树冠面积、株数三者相关关系及规律，推算出该地区日本落叶松人工林不同生长阶段适宜经营密度，以期为长岭岗林场日本落叶松人工林不同生长阶段的抚育间伐及森林可持续经营管理提供理论依据和技术支撑。

1研究区概况

建始县国营长岭岗林场，地处鄂西山区巫山余脉南端，林场中心位置地理坐标为北纬30°48′ 、东经110°03′，海拔高度1 600～1 900 m之间， 平均坡度25°；属北亚热带季风气候，林场年均气温117 ℃，极端最高气温29 ℃， 极端最低气温-172 ℃， 无霜期203天；年降水量1 8843 mm， 年蒸发量9333 mm， 相对湿度85%；年日照时数1 533 h；土壤主要为山地黄壤、黄棕壤，成土母质主要为石灰岩、硅质页岩等，土壤平均厚度为80 cm左右，pH值56～65，呈酸性，有机质含量丰富，但氮磷含量较低。林场内森林植被丰富，除日本落叶松Larix kaempferi外， 主要乡土乔木树种有水冬瓜Idesia polycarpa、檫木Sassafras tzumu、漆树Toxicodendron delavayi、鹅掌楸、桦木、锥栗Castanea henryi等。

2研究方法

2.1样地设置及调查

2013年7～8月，通过对长岭岗林场进行实地踏查，并结合林场林相图及经营规划方案，选取并设置有代表性的不同立地条件、不同年龄日本落叶松人工林样地20块，标准地面积为20 m×20 m，对各标准地内乔木进行每木检尺，详细记录胸径、树高、枝下高、冠幅（取南北方向和东西方向平均值）、经纬度、海拔、坡度、坡向等样地基本信息见表1。

2.2数据处理及分析

利用长岭岗林场日本落叶松临时标准地调查资料，以2 cm径阶对胸径进行划分和取整，统计各径阶日本落叶松株数，并计算各径阶林木对应的树冠面积。在Excel和Spss 170软件支持下，分析胸径、树冠面积、株数三者相关关系及规律，推算出日本落叶松不同径阶林分经营理论密度（最大密度）和适宜经营密度，并在此基础上，计算出各调查样地抚育间伐强度。

3结果与分析

3.1胸径与树冠面积相关关系模拟

胸径与冠幅关系一般不受立地条件及林分年龄差异的影响，根据这一规律，在不考虑林 分郁闭度情况下，利用日本落叶松各立木胸径及树冠面积（树冠垂直投影面积）对应值数据，进行回归分析，经反复拟合优选发现，二次多项式函数能更好的反应胸径与树冠面积的相关关系，模拟回归方程为：

Y = A+ BX + CX2（1）

式中：X 为胸径；Y为树冠面积（树冠垂直投影面积理论值）；A、B、C为参数。在Spss 170软件支持下，获回归方程为：

Y =2823 0-0129 4X+0014 9X2（2）

通过模型精度检验，R2 = 0979 7，p<0001，表明胸径与树冠面积的相关关系极为紧密，回归效果十分显著，可应用于该地区不同径阶日本落叶松树冠营养面积的预测与计算。

3.2理论密度与适宜经营密度的确定

林分的理论密度（即最大密度）为假定树冠之间既不重叠也无空隙时单位面积上立木株数，要求林分中每株林木都有一个适宜生长空间。应用公式：

N0=10 000/Y（3）

式中：N0为理论密度，即单位面积上立木株数（株·hm-2）；Y为各径阶林木树冠面积（树冠垂直投影面积理论值）。

由式（2）和式（3）即可求得日本落叶松各径阶树冠面积理论值和理论密度。根据研究区日本落叶松经营实际情况，一般经营郁闭度取值在07～09之间，由此推算出日本落叶松郁闭度分别为07，08，0.9时的适宜经营密度，建立长岭岗林场日本落叶松人工林不同径阶林分密度表见表2。

由表2可以看出：日本落叶松人工林成林过程中，随着林木的生长，其所占有的生长空间也在相应的增加，径阶越大，树冠面积也越大，所需营养空间也越大，根据日本落叶松的这一生长特性，利用胸径、树冠面积及株数的相关关系及规律来确定不同径阶林分适宜经营密度是合理可行的。同时，由表2也可以准确判断出现实中日本落叶松林分是否需要进行抚育间伐及间伐强度的大小，根据林分的平均胸径及所要达到的郁闭度，就可得到该林分的适宜经营密度。当现实林分密度大于适宜经营密度时，即确定该林分属于间伐对象，此时，现实林分密度与适宜经营密度之差即为间伐量（间伐株数）。

另外，祁万宜等 [14 ]对北亚热带高山区日本落叶松纸浆用材林初值密度研究时发现，高山地区日本落叶松人工林宜适当密植，初值密度每公顷可达到3 333株或4 050株，这也间接证明了表2适宜经营密度的合理性。

3.3各调查标准地间伐强度的确定

根据长岭岗林场日本落叶松人工林立地条件及生长状况，在确保林下植物多样性，有效促进林下植被更新前提下，确定郁闭度08时为日本落叶松人工林经营的最适密度。因此，参照以上编制的日本落叶松人工林不同径阶林分密度表，即可根据各调查样地的平均胸径，得到各样地郁闭度为08时的适宜经营密度（即单位面积上应保留株数），林分现有密度与林分适宜经营密度的差值即为间伐株数，间伐株数与林分现有株数的比值即为抚育间伐强度见表3。

从表3可以看出：大部分的调查样地林分现有密度均超出林分适宜经营密度，但各标准地间伐强度大小不一，在027%～2094%之间，反映出长岭岗林场日本落叶松人工林现有林分密度较大的现状，应进行适当抚育间伐，确保林分质量和生产力的提高。另外，5号、7号、11号样地间伐株数出现负值，主要是由于受2008年雪灾影响，造成林分内部分林木死亡，林分现有密度低于适宜经营密度 [15-16 ]。这3块样地是否需要进行抚育间伐，应根据实际情况而定，对于受灾较轻的林分，根据林分现状选择轻抚后适当补植或不间伐不补植，对于受灾较重的林分，则应对其进行及时补植或更新改造。

4结论与讨论

（1）通过对日本落叶松人工林胸径、树冠面积进行回归分析，得出树冠面积与胸径关系最优模拟回归方程为：Y=2823 0-0129 4X+0014 9X2，模型精度符合对该地区日本落叶松树冠面积预估要求。

（2）根据树冠面积与胸径的回归方程，结合林分理论密度方程，推算出长岭岗林场日本落叶松不同径阶林分理论密度（最大密度）及林分适宜经营密度，编制了长岭岗林场日本落叶松不同径阶林分密度表，根据该表可以准确判断出林分是否需要进行抚育间伐及确定间伐强度大小。

（3）确定郁闭度08时为最适经营密度，经计算各调查标准地间伐株数和间伐强度，发现长岭岗林场多数日本落叶松人工林存在密度较大的现状，应及时开展抚育间伐作业；部分受雪灾影响样地，间伐株数出现负值，是否需要进行抚育间伐，应视具体情况而定。

（4）虽然编制的日本落叶松人工林不同径阶林分密度表为其林分抚育间伐提供了准确的判定标准，但如何确定采伐木，采取何种采伐方式；如何描述林分调控后的分布格局，判定林木分布规律及变化趋势等，还有待从日本落叶松人工林空间细节特征等方面展开研究 [17-19 ]。

致谢：长岭岗林场全永寿在调查选点上提供协助，特致谢意！

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（责任编辑：郑京津）