陕西华州天然次生林林分直径结构研究

庄丽娟，高治中，秦媛，张奇，王林，周东辉，李会田

(1.渭南市林业工作站，陕西 渭南 714000；2.合阳县林业科技推广中心，陕西 渭南 715399;3.陕西省牛背梁国家级自然保护区管理局，陕西 西安 710100；4.渭南市华州区国有生态林场，陕西 渭南 714100)

在林分内不同直径大小林木的分布状态，称为林分直径结构[1]。林分直径结构反映了各径级林木的株数分布，是林分测量和开展森林经营活动最基础的信息[2]。直径的变化规律可作为制定、检查经营技术措施的依据之一。以往对天然林的大量研究表明，异龄混交林的直径结构常见的是小径木数量多，随着径阶增大林木株数减少，株数按径阶分布呈倒“J”形，并依常量q值递减。同龄纯林直径结构形成一条以林分算数平均直径为峰点，两端径阶林木株数减少的单峰左右对称的山状曲线，近似正态分布曲线。本研究在华州区秦岭南麓天然次生林区的栎类林、阔叶混交林和松栎混交林进行了典型样地每木调查，得出相应林分类型的林木直径分布规律，并提出了基于林木直径分布的森林抚育措施建议。

1 研究区概况

华州区国有生态林区地处华州区境内秦岭南麓的金堆林区，距离县城58 km，地理坐标为34°12′27″—34°36′27″ N，109°36′—110°2′48″ E，属亚热带气候，北缘属大陆性季风半湿润气候，四季冷暖分明，年平均气温9.1 ℃，1月平均气温-1.0 ℃，7月平均气温26.9 ℃，极端最高气温43.0 ℃，极端最低气温-16.5 ℃，≥10 ℃年积温2 909.3 ℃，无霜期170～180 d，年最大降水量885.1 mm，年最小降水量473.7 mm，年平均降水量867.4 mm。

秦岭华州区段是渭南市最大的天然林区，是区域重要的种质资源基因库，树种丰富的天然林承担着重要的生态防护功能和木材储备功能。

华州区国有生态林区总经营面积10 573.3 hm2，天然林面积8 813.3 hm2，人工林面积1 760 hm2。森林总蓄积量64.63万m3，森林覆盖率达到83%，郁闭度0.7以上。林区现有的大部分天然林主要是天然次生林，主要树种有锐齿栎、华山松、油松、椴树、漆树、千金榆等。

2 研究方法

根据华州区国有生态林区森林类型分布情况，在调研了解和充分踏查的基础上，选择该林区下岔和栗子沟的次生松栎混交林作为研究对象，在立地条件基本一致的地块设置了4个方形样地，每个样地面积0.09 hm2，1～3号样地位于下岔，4号样地位于栗子沟。调查的天然次生林林龄30～50年左右，均经历过皆伐或不合理的择伐，林分郁闭度在0.8以上。本研究采用2018年10月份进行的样地每木调查数据。

设置30 m×30 m样地4个，记录调查样地内所有胸径大于5 cm的林木树种、胸径、树高、健康状况，并编号挂牌。用负指数函数对样地所有林木直径分布进行拟合，将各径阶林木株数带入Meyer方程Y=k·e-ax(Y为株数，e为自然对数底，x为胸径)，求得常量k和a，则相邻径阶株数比q=eah(h为径阶距)便可得出。惠刚盈认为q值在1.2～1.7范围之间径阶株数是合理的，否则不合理，本研究q值沿用惠刚盈理论。数据分析使用DPS统计软件。

3 数据分析

3.1 林分径阶结构分析

为了掌握研究区域松栎混交林林分直径结构，对4个样地调查数据按树种进行了统计汇总，共有28个树种，319株林木，直径分布范围从5～55.6 cm，总断面积4.948 m2。个体数量排列前三位的树种分别是锐齿栎120株、华山松43株、油松36株，三个树种数量占样地林木总数的62.38%，三个树种断面积3.75 m2，相对显著度75.79%，从个体数量和相对显著度来看，锐齿栎、华山松、油松为林分主要树种，构成以锐齿栎和松类为主要建群种的天然次生林。样地树种个体数量、胸径及断面积情况如表1所示。

表1 样地树种个体数量、胸径及断面积统计

研究对象林分林木平均胸径14 cm，胸径在5～10 cm的林木174株，占到样地总株数的54.54%，胸径在5～20 cm的林木283株，占到样地总株数的88.71%，样地中绝大部分林木为中小径木。在46～54 cm径阶处出现林木缺失，应与原先的择伐历史有关。运用负指数函数对样地所有林木直径分布进行拟合，拟合方程为y=257.481 4e-0.176 1 x(R2=0.980 2)，研究对象林分具有典型的异龄林直径结构特征，样地林木直径分布的q均值为1.422，落在了1.2～1.7之间，该林分直径结构合理。

图1 林木直径分布和拟合曲线

3.2 主要组成树种径阶结构分析

3.2.1 锐齿栎径阶结构分析 在所调查的4个样地中，锐齿栎在每一个样地中个体数量都居第一位，胸径从5～55.6 cm，共有120株，树种断面积2.67 m2，平均直径16.8 cm，相对显著度为53.96%，是林分主要建群树种和蓄积量的主要贡献者。对锐齿栎这一树种的直径结构进行分析，有利于掌握林分抚育质量和制定抚育措施。运用负指数函数对样地内所有锐齿栎直径分布进行拟合，拟合方程为y=93.427 4e-0.183 x(R2=0.898 4)，该树种具有异龄林直径结构特征，样地锐齿栎直径分布的q均值为1.441，落在了1.2～1.7之间，锐齿栎株数按径阶分布结构合理。

图2 锐齿栎直径分布和拟合曲线

3.2.2 华山松径阶结构分析 在4个调查样地中，仅3号样地无华山松出现，其他样地均有分布。华山松个体总数43株，树种断面积0.542 m2，平均直径12.6 cm，相对显著度10.95%，是调查林分类型的第二大树种。从华山松直径结构分布来看，具有近似截尾正态分布的同龄林直径结构特征，与调查中得到该区域经历过皆伐或不合理择伐的结论相对一致。

图3 华山松直径分布图

3.2.3 油松径阶结构分析 油松在4个调查样地中均有分布，个体总数36株，树种断面积0.538 m2，平均直径14.8 cm，相对显著度10.87%，是研究对象林分的第三大树种。运用负指数函数对样地所有油松直径分布进行拟合，拟合方程为y=12.149 1e-0.093 6 x(R2=0.734 5)，油松直径分布的q均值为1.206，落在了1.2～1.7之间。从拟合方程决定系数来看，油松直径分布拟合效果不佳，但是林木株数按径阶分布仍具有异龄林林木直径分布特征。

图4 油松直径分布图

4 结论与建议

通过对华州区秦岭南麓典型天然次生松栎混交林的样地调查分析，得到林分直径结构和林分主要树种锐齿栎、华山松、油松的直径结构分布信息。研究对象林分具有典型的混交异龄林直径结构特征，林分林木直径分布的q均值为1.422。锐齿栎和油松的直径结构也具有异龄林林木直径结构特征，q均值分别为1.441和1.206。华山松直径结构具有近似截尾正态分布，从数据分析上可以得出样地内华山松基本为同龄林木，与经营历史调查记录相吻合。

从林木直径结构分析数据可以得出，研究对象林分林木株数在直径分布上是合理的，从锐齿栎等主要树种的直径结构看，仅个别径阶林木株数值偏离合理区间范围，对此可以采取补植或者抚育采伐的方式来调整径阶株数。