大石头林业有限公司天然紫椴种群空间结构特征

吕学燕，杨 奇，高铭蔚，巩佳琦，董 慧，张 骁

(吉林省林业勘察设计研究院，吉林 长春 130022)

种群是栖息在同一地域中同种个体组成的复合体，是物种在自然界中存在的基本单位，种群的空间结构特征是其核心的研究内容[1-3]。研究种群空间结构特征对阐明种群的生态特征、群落的稳定性以及森林生态系统的维持具有重要意义[4]。目前众多学者对群落主要建群树种的种群空间结构特征进行了分析。李玲丽等对湖南八大公山黄杉种群结构和群落特征进行了研究，结果表明种群年龄结构可分为稳定型向衰退型过渡和衰退型2个类型，幼苗和幼树极度缺失，中龄和老龄个体居多[5]。王泳腾等对燕山山脉黄檗种群结构与动态特征进行了分析，结果表明黄檗种群结构总体上呈倒“J”型，外部干扰时种群结构数量变化动态指数为1.017 %，表明该种群趋于稳定[6]。任毅华等研究了色季拉山东坡急尖长苞冷杉种群结构与动态，结果表明色季拉山急尖长苞冷杉种群林龄结构完整，呈典型的“金字塔”型，该种群为增长型种群[7]。本文对长白山森工集团大石头林业有限公司天然紫椴种群林分空间结构进行了分析，对掌握该地区紫椴种群生长状况和林分空间结构多元分布具有重要作用，为紫椴种群天然林的保护、恢复造林及可持续利用提供参考。

1 研究地概况

大石头林业有限公司位于吉林省东部，延边朝鲜族自治州西部，跨越安图县、敦化市，隶属长白山森工集团。属大陆性季风气候，年平均气温2.2 ℃，年平均降水量629.1 mm，无霜期112 d。该区域属国家重点林区，森林植被丰富，主要乔木树种有红松(Pinuskoraiensis)、红皮云杉(Piceakoraiensis)、蒙古栎(Quercusmongolica)、紫椴(Tiliaamurensis)、白桦(Betulaplatyphylla)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、黄檗(Phellodendronamurense)等；主要灌木有忍冬(Lonicerajaponica)、胡枝子(Lespedezabicolor)、卫矛(Euonymusalatus)、珍珠梅(Sorbariasorbifolia)等；主要草本有羊须草(Carexcallitrichosvar.callitrichos)、蚊子草(FilipendulaPalmata)、木贼(Equisetumhyemale)等。

2 研究方法

2.1 数据来源

数据来源于2014年大石头林业有限公司森林资源调查复位样地数据库，筛选出天然紫椴集中分布的25个样地数据。其中，阔叶混交林样地17个，纯林样地2个，针阔混交林样地6个。筛选的数据库包括样地号、树种、胸径、树高、公顷蓄积和公顷株数等字段。

2.2 林分结构划分

径级结构：5.0～6.9 cm为6 cm径级、7.0～8.9 cm为8 cm径级、9～10.9 cm为10 cm径级，以此类推，大于32.9 cm均为34cm径级。

高度级：分为5 m以下高度级，5.0～6.9 m为6 m高度级、7.0～8.9 m为8 m高度级、9～10.9 m为10 m高度级，以此类推，大于20.9 m均为22 m及以上高度级。

2.3 统计方法

利用Excel软件和SAS 8.0软件对数据进行整理和分析，t值检验水平为0.05。

3 结果与分析

3.1 种群林分因子

对纯林、阔叶混交林和针阔混交林3种类型的紫椴种群林分因子进行调查，结果见表1。林分蓄积量均较大；平均胸径分别为22.4 cm、20.1 cm和17.2 cm；平均树高分别为16.5 m、15.8 m和16.1 m；公顷株数平均值分别为930株、1 290株和1 080株。

表1 紫椴种群样地林分因子

3.2 种群径级结构

对3种林分类型紫椴种群各径级个体数量进行整理，结果见图1。阔叶混交林中个体数量总体上均随着径级增加而逐渐减少，呈倒“J”型分布，属于典型的增长型群落。纯林和针阔混交林中个体数量总体上均随着径级增加表现出先增加后减少的趋势，呈“单峰”型分布，峰值分别出现在14 cm径级和12 cm径级，属于稳定型群落。

图1 紫椴种群径级个体数量

进一步将6～14 cm径级整合为幼树、16～24 cm径级整合为中龄树、26 cm径级以上整合为成龄树(见表2)。可以看出，3种林分类型中幼树数量所占百分比均大于中龄树和成龄树；阔叶混交林的幼树数量所占百分比最大，为75.6 %，且与其他2种林分类型幼树数量所占百分比均达到显著差异；纯林中龄树数量所占百分比最大，为27.9 %，与其他2种林分类型中龄树数量所占百分比均达到显著差异；针阔混交林成龄树数量所占百分比最大，为15.6 %，与其他2种林分类型成龄树数量所占百分比均达到显著差异。主要是由于阔叶混交林中幼树更新较好、数量较多，而针阔混交林中高大的针叶树冠对冠下紫椴幼树和中龄树生长影响较大。

表2 紫椴种群径级个体数量整合情况

3.3 种群高度级结构

对3种林分类型紫椴种群各高度级个体数量进行整理，结果见图2。阔叶混交林和针阔混交林中个体多出现在6 m、8 m、10 m和22 m及以上高度级，种群中林冠下层和上层个体数量较多，中层个体数量较少，是典型单层林分特征。纯林中个体数量多出现在10 m、12 m和14 m高度级上，种群中林冠中层个体数量较多，种群垂直结构较复杂。

图2 紫椴种群高度级个体数量

进一步将8 m以下高度级整合为下层、10～16 m高度级整合为中层、18 m高度级以上整合为上层(见表3)。可以看出，阔叶混交林中下层紫椴数量所占百分比最大，为57.2 %，且与其他2种林分类型下层林木数量所占百分比均达到显著差异；纯林中层林木数量所占百分比最大，为51.1 %，与其他2种林分类型下层林木数量所占百分比均达到显著差异；针阔混交林上层林木数量所占百分比最大，为31.2 %，与阔叶混交林上层林木数量所占百分比差异显著。

表3 紫椴种群高度级个体数量整合情况

4 结论与讨论

林木种群结构是植物种群的重要属性，不仅反映了种群个体在空间上的分布方式，也在一定程度上反映了种群的发展趋势[8，9]。大石头林业有限公司3种林分类型紫椴种群林分密度和林分蓄积量均较大。在水平结构上阔叶混交林中种群个体数量呈倒“J”型分布，属于典型的增长型群落，且幼树数量所占百分比最大，为75.6 %，且与其他2种林分类型幼树数量所占百分比均达到显著差异。纯林和针阔混交林中紫椴种群个体数量均呈“单峰”型分布，峰值分别出现在14 cm径级和12 cm径级，属于稳定型群落。

在垂直结构上紫椴个体数量在下层、中层和上层所占百分比最大的分别为阔叶混交林、纯林和针阔混交林。其中阔叶混交林和针阔混交林种群中林冠下层和上层个体数量较多，中层个体数量较少，是典型单层林分特征；纯林中种群林冠中层紫椴个体数量较多，种群垂直结构较复杂。本文对紫椴种群空间结构特征进行了分析，对其种群空间分布格局的分析有待于进一步研究。