冀北山地落叶松林分结构优化技术研究

张 楠 ，郭宾良 ，黄永辉 ，肖志军

（1.河北木兰围场国有林场管理局,河北 围场 068450；2.保定市林木种苗管理站，河北 保定 071000）

国内外对森林树种组成以及林分结构的研究开始较早，德国由于本国自身对林分树种的需求变化，在这方面的研究始于中世纪左右，研究成果较多。中世纪左右的德国由于对木材的需求而广泛营造针叶纯林，然而近几年由于人工纯林生长、更新情况较差，结构单一等弊端的制约，德国开始提出近自然经营理论[1-3]。北沟林场分布着大量天然次生林和人工林，由于天然次生林的经营管理困难，生长状况与林分生态功能均日益下降，因此只有加强对天然次生林与人工林的经营与管理，优化林分空间结构，才能实现森林的可持续发展，使林分发挥最大的生态与经济效益[4-5]。本文通过对河北省木兰林管局北沟林场华北落叶松纯林的研究，以期为林分的生产经营提供理论支持与指导[6-7]。

1 研究区概况

北沟林场位于河北省北部承德境内，北纬41°47＇-42°06＇N，东经 116°51＇-117°45＇E。东、西、北 3 面分别与内蒙古的喀喇沁旗、赤峰市、克什克腾旗、多伦县接壤，西南和南面分别与丰宁满族自治县、隆化县相连，是连接山区与坝上的过渡地带。当地年平均气温在-0.50～6.00℃之间，年平均最高气温在7.00～13.00℃之间，年平均最低气温在-8～4℃之间，年降水量为300～560mm，主要集中在夏季，年平均蒸发量为1491.10mm左右，冬季蒸发量最小，夏季最大。植物资源丰富，有苔藓植物35科200余种，蕨类植物12科20余种，裸子植物3科15种，被子植物90余科800余种或变种[8-9]。

2 研究方法

结合森林资源二类调查数据和实地踏勘，遵循科学性和代表性原则，选择河北省围场县国有林场管理局北沟林场为试验地，以华北落叶松人工纯林为研究对象，分别设置6块50m×50m样地，所选样地要求林龄、坡向、坡度、海拔及其他环境因子具有代表性，在每个样地中分别设置5m×5m样方2个，调查林内灌木，每个样地的四角及中心位置设置1m×1m样方5个，调查林内草本情况。林内调查因子包括地理环境因子（海拔、坡度、坡向和坡位）、每木检尺（树种、胸径、树高、冠幅、枝下高、优势度和干形质量）、草本调查和灌木调查[10]。

3 结果与分析

3.1 树种组成

本文所得数据均为调查所有样地数据的平均值，为了研究林分的结构及其基本属性，本文对林分内树种的组成、优势种等进行了调查研究，得出华北落叶松人工林的林木树种结构，如下表所示。

表1 落叶松种群林木结构特征Tab.1 The forests structure characteristic

分析表1数据可以看出，调查的林分为华北落叶松人工纯林，落叶松为林分树种中的绝对优势树种，数量与蓄积量较大，占据主要地位。林分中落叶松的密度为1396株/hm2,断面积为35.4653m2/hm2,平均胸径为18.8cm，平均树高为14.4m。

3.2 落叶松林水平结构特征

林分水平结构又称直径结构，是指在林分内各种大小直径林木按径阶的分配状态。为了方便研究，将直径的径级确定为2 cm，采用上限排除法进行分级[11]。整理所测林木胸径数据得到落叶松直径分布如图1所示。

图1 落叶松直径分布特征Fig.1 Distribution characteristics of Larix

分析图1可以看出，落叶松林的直径分布主要集中在13～19cm，分布范围较广，大致从5cm到29cm范围内均有分布。从分布情况看，落叶松林的直径分布呈明显的峰状，从5cm开始，每个径阶内所含林木株树逐渐增多，17～19cm境界内分布株树最多，达到峰值，之后每个径阶内所含林木株树开始逐渐减少。落叶松较大直径的林木与较小直径的林木分布均比较少，说明落叶松林下更新较差，处于不良的发育间断。整体分析，落叶松人工林的直径大致符合正态分布情况。

3.3 落叶松林垂直结构特征

为了方便研究把1.3m处的胸高直径作为起测胸径，把大于1m的树高作为起测树高，把2m作为树高等级的径级，为了便于调查把树高在19cm以上的林木划为第10级。整理所测林木树高及枝下高数据得到落叶松树高分布如图2所示。

图2 落叶松树高分布Fig.2 The height distribution of Larix

分析图2可以得出，落叶松树高分布主要集中在5m～17m之间，13m～15m之间树高分布株树最多。整体分析，落叶松树高分布呈现双峰分布情况，从1m～3m径阶开始，每个径阶树高分布株树逐渐增加，5m～7m径阶处达到第一个峰值，之后出现减少趋势，在9m～11m径阶处树高分布株树又开始逐渐增加，13m～15m径阶处达到第二个峰值，之后每个径阶内林木树高分布株树有出现减少趋势。这种双峰分布趋势表明落叶松人工林在垂直结构上存在林木分层现象，但林木主要集中在13m～15m之间，5m～7m径阶处作为第一个峰值，不太明显，也就是说上层木占据空间较多，中下层木较少，落叶松上层分层较为明显。

4 林分结构优化

4.1 林分树种组成调整措施

由上述结果分析可知华北落叶松人工纯林在树种组成上结构比较单一，单一树种结构带来的生态问题较多，容易引起生物多样性的锐减、森林地力的衰退以及抵御病虫害能力的减弱等问题。健康的森林生态系统具有较强的自我恢复和稳定维持的能力，是多物种、多层次发展的，依据这个原则，在人工纯林的经营管理上应混交加入适量阔叶树种丰富林内树种组成及种类，促进林分的更新以及林内生态系统的完善，科学选择造林密度并对成熟林实行块状择伐，保留天然更新幼树或补植与原有植被形成混交林实行块状择伐，避免由于皆伐造成的森林环境的破坏，要保留天然更新幼树，也可进行补植其他树种，使林分形成异龄复层混交林，最大限度地发挥森林的多种功能。

4.2 林分水平结构调整措施

林分直径分布的最佳状态应该是呈现倒“J”型分布，而人工林由于栽植时间的一致性，往往都是同龄林，这就导致了林分直径分布的集中性。林分的直径分布过于集中会增加林木个体之间对生存空间、养分等条件的竞争，从而严重影林木的生长发育及更新情况，以这个为原则，对林分进行调整，尽量保留干形较好、生长较快的林木，适当的人工引进一些乡土树种以促进林分的更新。

4.3 林分垂直结构调整措施

为促进落叶松人工纯林的更新，对林分的垂直结构也需要进行一定的调整。包括对幼树的抚育，对林分密度的修整等。幼树未郁闭成林前，应解放目的树种给幼苗创造生长空间，对林内灌木及草本进行一定的伐除措施，促进幼树尽快成林郁闭。郁闭后，要根据林分生长情况，进行一定的调整伐，使林分在垂直结构上达到合理分层的效果。

5 结论

本文通过对华北落叶松人工纯林空间结构的分析，表明林分中落叶松为绝对优势树种，林分的平均胸径为18.8cm，平均树高为14.4m，树种结构单一；落叶松人工林的直径大致符合正态分布情况，林下更新较差，处于不良的发育阶段；树高分布呈现双峰分布情况，上层木占据空间较多，中下层木较少，落叶松上层分层较为明显。本文以林分树种组成，直径及树高分布为依据，对落叶松人工纯林的林分结构优化提出建议。以直径分布呈现倒“J”型为最终目标，增加林分树种类型、引进乡土树种促进更新、对林分进行合理的密度调整促进幼苗更新。对人工林实现近自然经营，逐渐使其形成健康完善的森林生态系统。

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