南岳衡山马尾松天然林径级结构特征研究

曾掌权， 李明红， 杨 蕊， 匡代勇， 阳 清， 夏江林，田育新， 张灿明

(1.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004； 2.湖南衡山森林生态系统定位观测研究站, 湖南 衡阳 421999；3.湖南南岳衡山国家级自然保护区管理局，湖南 衡阳 421999； 4.湖南水资源研究和利用合作中心， 湖南 长沙 410013)

在森林发育过程中，林木的胸径大小会发生分化。林木的径级结构是指不同胸径林木株数的分布状况[1]。林分径级分布在很大程度上与林分的层次、树高及林木的干形等因子相关，是一种重要的林分结构特征[2]。径级结构与森林类型有关[3-4]，受树种的组成、林龄、林木更新、干扰历史、气候变化等因素的影响[5-7]，是判断演替进程[8]、评价干扰影响程度[3]，预测林分发育[9]的重要因子。

马尾松是我国南方重要的乡土树种和造林先锋树种，主要分布于海拨850 m 以下的区域。马尾松天然林是原生植被遭到破坏后成林的[10-11]。目前不少研究探讨了同龄[12]、异龄[13]及不同坡向[14]马尾松人工林的径级结构，但对马尾松天然林径级结构研究较少[15]。湖南衡山森林生态系统定位观测研究站根据马尾松在衡山的分布特征，在华严湖附近建立了长期固定样地，并根据样地调查监测数据，探讨马尾松林径级结构特征，旨在定位观测马尾松天然林的动态变化。

1 试验区概况

试验地位于湖南衡山森林生态系统定位观测研究站。该站位于湖南省中部的南岳区，地处112°43′E，27°15′N，海拔介于80～1300m之间。该区属于典型的亚热带湿润气候区，其年平均气温12.2℃，年降水量2300mm，相对湿度在80%以上。试验地土壤为山地黄壤，土壤pH值4～6[16]。

2 研究方法

2.1 调查方法

2018年设置1块1600m2(40m×40m)的马尾松固定样地。用全站仪将样地分成10m×10m的方格，10m点埋设固定桩，对样地内胸径1cm以上的林木进行每木调查，并挂牌定位。样地特征见表1。相关参数的计算公式如下[17]:

表1 马尾松样地特征Tab.1 Plot characteristics of Pinus massoniana坡度/(°)坡向胸高断面积/(m2·hm-2)林龄/a密度/(株·hm-2)平均树高/m平均胸径/cm20南坡60.10807 05612.6415.57

2.2 数据统计方法

用Microsoft Office Excel 2007进行数据处理与分析。

3 结果与分析

3.1 林分的树种组成

由表2可知：林分中共有12个树种，其中檵木的相对多度达到82.27%，马尾松的为12.51%，其他树种的均在1.00%以下；檵木、马尾松的相对显著度分别为11.51 %和86.68 %，香樟的仅为1.21%，其他树种的均在1.00%以下。无论是从相对多度还是从相对显著度方面来说，檵木和马尾松都占绝对优势。马尾松为林分中平均胸径最大的树种，其平均胸径达25.00cm，密度和相对多度均较大，是林分乔木层的建群树种。试验林是成熟的马尾松林。檵木是灌木层的主要树种，其密度为5838株·hm-2。林分中不管是乔木层还是灌木层，树种均单一，阔叶树种的侵入较少。林分处于演替的早期。

3.2 林分的林木径级分布

以1cm为起测胸径，林分样地内林木的密度为7056株·hm-2(见表1)。以2cm为径阶步长，林分样地内胸径大于1cm林木的径级分布为单峰分布(见图1)，其峰值在2～4cm径阶，该径阶内林木的密度占样地总密度的45.97%。从图1可知：胸径为1.00～7.97cm的林木密度占样地林木总密度的85.47%；胸径为8.00～17.86cm的林木密度占样地林木总密度的6.29 %；胸径为18.08～25.12cm的林木密度占样地林木总密度的2.38%；胸径为26.21～55.79cm的林木密度占样地林木总密度的5.85%。从各径阶范围内林木密度占样地林木总密度的结果来看，该林分灌木密度较大，小径阶和大径阶的林木密度次之，中径阶的

表2 树种组成特征Tab.2 The characteristics of tree species composition树种胸高断面积/(m2·hm-2)密度/(株·hm-2)相对多度/%相对显著度/%胸径/cm最大最小平均枫香0.02660.080.047.287.287.28檵木6.9205 83882.2711.5112.461.103.56马尾松52.09888812.5186.6855.798.0525.00藤构0.031560.790.053.601.672.58香樟0.726690.971.2119.951.9310.54杜鹃0.061630.890.107.781.032.96苦楝0.004130.180.012.702.702.70木姜子0.021190.270.035.073.924.50泡桐0.040250.350.078.012.804.60山茶0.095500.700.168.613.314.95细齿叶柃0.038560.790.065.561.052.79樱桃0.041130.180.079.099.099.09

林木密度较小。这可能主要与试验林林分是成熟的马尾松天然林有关。而以4 cm为径阶步长，林分样地内胸径大于5cm林木的径级分布为“L”分布(见图2)。这说明起测胸径会影响对林木径级分布的判断。

3.3 不同树种林木的径级分布

以1cm为起测胸径，样地内檵木的密度为5838株·hm-2，其相对多度为82.73%。以2cm为径阶步长，样地内胸径大于1cm檵木的径级分布也为单峰分布(见图3)，其峰值在2～4cm径阶，该径阶内檵木的密度占样地该树种林木总密度的53.10%。从图3可知: 胸径为1.10～2.00cm的檵木密度占样地该树种总密度的13.49%；胸径为4.01～5.96cm的檵木密度占样地该树种总密度的25.27%；胸径为6.05～7.97cm檵木密度占样地该树种总密度的6.96%；胸径为8.12～12.46cm的檵木总密度最少，占样地该树种总密度的1.18%。

样地内马尾松的起测胸径为8.05cm，其密度为888株·hm-2，相对多度为12.58%。以4cm为径阶步长，样地内胸径大于8cm马尾松的径级分布没有明显峰形，其胸径总体随径阶增加而降低(见图4)。从图4可知: 8.05～11.98、12.08～15.86、16.19～18.25、20.16～24、28.41～30.45、32.02～35.85cm等6个径阶内的马尾松株数占样地该树种林木总密度的比例在12.68%～13.38%之间，其他径阶内的马尾松密度占比均在10%以下；胸径为50.16～55.79cm的马尾松密度最小，占样地该树种林木总密度的2.11%。

以1cm为起测胸径，样地内其他树种的密度为331株·hm-2，相对多度为度为4.69%。以2cm为径阶步长，样地内胸径大于1cm的其他树种的径级分布为单峰分布(见图5)，其峰值在2～4cm径阶，该径阶内其他树种的密度占样地其他树种总密度的43.40%。

4 结论与讨论

南岳衡山马尾松天然林已进入成熟林阶段，其树种单一，乔木层优势树种是马尾松，灌木层优势树种是檵木，侵入的阔叶树种较少，林分尚处于演替的早期。林分中檵木的相对多度为82.27%，马尾松的相对显著度为86.68%，说明檵木的密度和马尾松的总材积分别占林分总密度和总材积的大部分。以2cm为径阶步长，林分样地内胸径大于1cm林木的径级分布为单峰分布，其峰值在2～4cm径阶；而以4cm为径阶步长，林分样地内胸径大于5cm林木的径级分布为“L”分布。檵木和其他树种的径级分布均为单峰分布，其峰值在2～4cm径阶，而马尾松没有明显的峰形，各径阶内的林木分布较均匀，这与马尾松林处于成熟林阶段有关。