孟连县国有林场多种经营类型林分直径结构特征分析

张远荣 胡明星 王玮玮

(1.云南融创林业规划设计有限公司,昆明 650000;2.贵州林业勘察设计有限公司，贵阳 550000)

林分结构作为森林生态系统中一个单元，有着较为统一的结构和特征，主要表现在树种组成、龄级和胸径结构等，对森林的研究具有很大的意义，利用林分的研究在对森林变化的监测和森林演替变化的预估，科学直观地为森林发展及为森林经营提供理论依据。

1 林分基本结构的研究

关于林分直径结构，之前有着较多的研究，对于在预测和评估林分健康态势及生长状况有着积极的意义。直径结构是林分的一个单元组成，是研究一切的基础[1]。就目前研究中，将林分直径结构研究分静态模拟与动态预测。静态模拟是利用概率密度分布函数研究分布情况。在此基础上，延伸出动态监测数据，从而可以探索林分的动态变化过程与动态变化规律[2]。在研究的过程中，也有人利用多个函数拟合分析，寻找最能反映林分变化的拟合分布函数。在现有的研究中weibull分布函数应用也是最为广泛和直接的[3-12]。

2 研究方法

2.1 样地的设置

样地选取基于现有的立地条件及森林群落的分布情况等，设置的样地结合现地情况主要为半径为8 m的圆形样地与1亩的方形样地。可根据地形而调整标准地的面积；对样地中所有的树木都进行测量统计，对大树胸径5 cm以上的列入大树组，对于小于5 cm的小树归于幼树组。在记录树木的相应信息的同时，通过与起测点的角度和距离确定每个树的位置。

2.2 直径结构的研究方法

(1)负指数分布表达式为：

Y=Ke-ax

式中：Y为各个径阶株数;X为径阶;e为自然对数的底;a、K表示直径分布特征的常数。

迈耶指出森林结构中林分的特征会由常数a和K的大小变化来具体呈现出来。2个常数有很密切的相关关系。其中：a林木增减速率，K为相对密度。

(2)q函数为:

q=eah

式中：q为连续径阶株数之比；a为负指数分布的结构系数；h为径阶距。

在Liocurt长期的实验结果中，推测出异龄林的q合理区间在1.2～1.5，在此区间中的异龄林表现较为健康。

3 数据的收集与整理

3.1 数据收集

孟连县国有林场中10 464.0亩林地划分出45小班，设置样地数530个(529块0.02 hm2样圆及1块0.066 7 hm2方形样地)，样地面积为10.646 7 hm2。该研究中有8个经营上的典型林分，分别是：人工水冬瓜商品林、人工思茅松公益林、人工思茅松-天然阔叶混交公益兼用林、人工思茅松商品林、人工西南桦公益林、人工西南桦商品林、人工西南桦-阔叶混交公益主导兼用林、天然阔叶混交公益性兼用林。依据不同立地类型及不同植被类型等其他因素等共同选择建立23块样地，并逐年进行样地监测和调查。具体见表1。

表1 样地调查基本信息一览表

3.2 标准地因子测定

(1)区划方格：方形样地的设置为25.8 m×25.8 m。圆形样地，固定圆形圆心，以半径为8 m拉线区划样地。

(2)每木检尺：针对大于5 cm以上的大树，需要全样地每株都测量，记录树种、胸径、树高、枝下高、冠幅。

对于5 cm以下的小苗，只需要在样地中再设置2 cm×2 cm的小样方开展调查即可。

最后分别对样地的郁闭度、海拔、坡向和坡位等立地条件及森林环境开展调查。

4 结果与分析

4.1 林分胸径分布拟合

经过对各个林分样地中数据的统计分析得出胸径的分布如图1(a)-图1(h)所示。

由图1可得8个林分负指数分布拟合参数，具体参数如表2所示。

(a)人工水冬瓜商品林胸径分布及拟合图

表2 8个林分负指数分布拟合参数

由表2和图2得出：

图2 8个经营林分负指数分布拟合参数R2分布图

(1)人工水冬瓜商品林、思茅松公益林、西南桦商品林的R2均少于0.81，说明在这几个林分中小径阶的胸径分布曲线上下浮动较大，致使负指数拟合效果较差。而人工思茅松-天然阔叶混交公益兼用林、人工思茅松商品林、人工西南桦公益林、人工西南桦-天然阔叶混交公益兼用林、天然阔叶混交公益性兼用林的R2均高于0.81，说明在这几个林分中小径阶的胸径分布曲线上下浮动较小，负指数拟合效果较好。

(2)从图3拟合参数K可以得到人工西南桦公益林样地的林分的相对密度最大，随之是人工思茅松-天然阔叶混交公益兼用林、人工思茅松公益林、人工思茅松商品林、人工西南桦商品林、人工水冬瓜商品林、人工西南桦-阔叶混交公益主导兼用林。天然阔叶混交公益性兼用林样地的林分的相对密度最小。

图3 8个经营林分负指数分布拟合参数K分布图

(3)Liocurt认为，q一般为1.2～1.5是合理的，反之，林木的直径分布结构是不合理的。此次研究地块的森林近30 a内未被人为干扰下自然生长状态，但从图4可以看出林分中q分布参数均低于1.2这个标准水平。

图4 8个经营林分负指数分布拟合参数q分布图

5 结论与讨论

孟连县国有林场自20世纪80年代抚育一次之后，近年尚未开展大规模的抚育措施，各个经营林分中均衍生形成次生林，但由于各个经营林分类型不一，培养目标不尽相同，相应的管护措施亦有不同，从而形成如今林分分布情况。

从负指数拟合效果R2看林分中小径阶的胸径分布曲线上下浮动。其中公益林地的R2平均值为0.84，商品林地的R2平均值为0.71。得出公益林地的拟合效果高于商品林地的拟合效果，也从中得出商品林地受外界干扰较大，促使径阶存在断层，导致拟合效果较差。从k可以得到林分的相对密度大小，再结合q的大小，从而判断出在国有林场的各个经营林分中，公益林地比商品林地在管护方面表现更加严格，公益林地中人为干扰因素相对于商品林地较少，公益林地中亦有更加明显的次生林群落。其次，在各个林分中，阔叶林中低径阶到高径阶呈现金字塔模型，阔叶林中植株更新能力比针叶林更有优势，但存在人为割灌或动物(家畜)活动干预的区域，植被更新优势更加明显。相反，纯自然放任状态，原先乔木地表已被飞机草、悬钩子等植被完全遮挡覆盖，新生植物的幼苗或是种子难以从中汲取能量生长。

上述结果中，所得出的结果均符合林分的直径分布规律。由于林分在之前受到一定程度的破坏，地表植被均受到破坏，故在整个森林生态系统中，出现径阶分布为反“J”形，由于各个森林群落在生长势态上有着较大的差异，所以各个森林群落中计算出来的a、k、q等均存在一定的差异。但q均在1.2以下，这主要是由于本研究样地周边有较多的村庄，村民在一定程度上破坏了本地的森林植被，但是相对于商品林及公益林，数据的结果也显示出对公益林保护的成效。