泗水县黄山林场刺槐林空间结构分析

韩文芹，毛士海，杨志军，张 芬，王一辰，谭绪泉*

（1.泗水县自然资源和规划局,山东泗水273200;2.泗水县高峪镇政府,山东泗水273200;3.山东省林业监测规划院,山东济南250014）

刺槐，因其耐瘠薄、耐旱，适应性强，成为山东省低山丘陵地区水土保持林的主要造林树种之一，曾经广泛栽植于山东省的各大国有林场和集体林场，经过半个多世纪的经营，山东省现有刺槐林16.15万hm2，林龄最大的达到79年。

林分空间结构是指林木在林地上的分布格局及其属性在空间上的排列方式[1]，反映了森林群落内物种的空间关系。林分空间结构决定了树木之间的竞争优势及其空间生态位，在很大程度上决定了林分的稳定性、发展方向和经营措施[2-4]。

空间结构决定了林分中光照、温度的分布以及气体运动，对林木的生长和稳定性以及经营的可能性等都产生十分重要的影响。大小比数、角尺度和混交度这3个参数，分别从个体分化程度、空间分布格局和树种隔离程度3个方面进行了描述，一定程度上反映了林分的现实生长状态和未来发展方向[5-6]。

1 研究地概况

泗水县位于山东省中南部，泰沂山区南麓，这里地势南北高，中部低，由东向西倾斜，南北低山丘陵有738.5km2，占总面积67%，中部是河谷平地，有353.2km2，属暖温带季风气候区，年均温13.4℃，无霜期180d～220d，常年降水量平均755mm。泗水县最高处凤仙山海拔608m。

泗水县黄山林场位于泗水县南端，与邹城市接壤，属国有林场，经营面积301.66ha，森林覆盖率为95.88%，林种全部为生态林，树种主要以刺槐、侧柏等为主，刺槐林面积占到49.7%，刺槐林平均林龄为49年。

所选样地位于黄山林场的狼洞沟西侧，属于低山地区，坡向东南，坡度26°，人工植苗造林，林龄50年，单层阔叶纯林，无灾害发生。样地大小设置为667m2，方形样地，对样地内的每株立木进行检尺，获取树种、胸径、树高和其在样地内的相对坐标等主要信息，从而进行林分空间结构分析。

2 研究方法

2.1 林分空间结构参数指标

由于是刺槐纯林，此次分析仅选取了大小比数和角尺度两个空间结构参数，通过林分空间聚集状态和优势木及被压木的比例来说明该林分目前的结构状态，进而对森林经营提供指导参考。

2.1.1 大小比数

大小比数，被定义为大于参照木的相邻木数占所考察的全部最近相邻木的比例，其公式为：

式中：Ui— 大小比数，n— 最近相邻木数量，i— 参照木，j— 相邻木，

大小比数量化了参照树与其最近相邻木的关系，其取值范围为[0,1]，Ui值越小，说明比中心木大的相邻木越少，中心木处于竞争优势。

2.1.2 角尺度

角尺度，被定义为最近相邻木间夹角小于标准角的个数占所考察的最近相邻木的比例。其公式为：

其中：Wi—角尺度，n—最近相邻木数量，i—参照木，j—相邻木，标准角

角尺度取值范围为[0,1]，Wi=0表示4株相邻木之间构成的夹角均不小于标准角，中心木分布均匀；Wi=1表示4株相邻木之间构成的夹角均小于标准角，中心木分布极度不均匀。

2.2 边界木处理方法

参考文献[7]中的边界木确定方法，采用第4邻体距离判定法确定样地内的边界木，边界木仅作为其它立木的相邻木参与单木结构参数的计算，不作为参与林分空间结构平均参数计算的中心木。

3 结果与分析

所选样地内共有刺槐立木67株，无枯立木，林分郁闭度0.7，林龄50年，林分平均胸径16.2cm，径阶范围8cm～26cm，平均树高9.6m，如图1中所示。经过计算确定边界木有15株，其余52株立木可以作为中心木参与林分空间结构平均参数的计算。

图1 样地立木径阶分布图Figure1 Distribution of Tree Diameter Grade

从图2中可以看出，处于竞争绝对优势 Ui=0和竞争绝对劣势Ui=1的立木共有22株，占42.3%，处于竞争中等水平 Ui=0.5的立木共有8株，占15.4%，说明样地内立木开始出现两极分化现象，但目前分化状况尚不显著。

图2 样地立木大小比数分布图Figure2 Distribution of Neighbourhood Comparison

从图3中可以看出，参与计算平均林分结构参数的52株立木中，角尺度Wi=0.5的立木占到75%，即林分中有75%的单株立木空间分布格局为随机分布状态，而角尺度Wi=0.75的立木则占到25%，其单株立木空间分布格局为不均匀分布状态。

图3 样地立木角尺度分布图Figure3 Distribution of Uniform Angle Index

计算52株立木的结构参数平均数得到，林分的平均大小比数为0.5096，平均角尺度为0.5625，结合林分内单株立木的空间结构参数分布状态，可以初步判断所选刺槐样地林分内立木开始出现两极分化，即在相邻的立木中，竞争优势木和竞争劣势木相邻较近，而在空间分布格局上，林分整体分布则偏向于聚集分布，但聚集程度不显著，林分内出现较大面积林窗的概率仍较小。从图4中也可以看出，在样地中心点的东南方向和正北方向，存在两个小面积的林窗。

图4 样地立木空间分布模拟图Figure4 Distribution of Spatial Simulation in the Plot

4 结论与讨论

通过此次分析，建议重点关注林分内聚集分布结构中的老龄被压木，如果后期生长趋于缓慢或停止，可以考虑通过定点抚育采伐的方式，制造适度面积的林窗，结合人工促进更新措施，优化林分结构，提高林分健康质量。

所研究样地的空间结构分布状态，仅为某个时间点的分布状态，若要对林分未来发展状态进行更深入的研究，还需要通过不同时间跨度（比如五年、十年或更长时期）的空间结构分布状态进行对比分析，研究林木竞争态势变化和空间分布格局态势变化，结合立木生长模型以及森林经营模拟软件，有针对性的改造林分结构，在保证生态林长期存续的前提下，最大限度发挥生态林的防护作用。