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云冷杉天然林林分空间结构对胸径生长量的影响

吕延杰 杨华 张青 王全军 孙权

吕延杰, 杨华, 张青, 王全军, 孙权. 云冷杉天然林林分空间结构对胸径生长量的影响[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
引用本文: 吕延杰, 杨华, 张青, 王全军, 孙权. 云冷杉天然林林分空间结构对胸径生长量的影响[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
LÜ Yan-jie, YANG Hua, ZHANG Qing, WANG Quan-jun, SUN Quan. Effects of spatial structure on DBH increment of natural spruce-fir forest[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(9): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
Citation: LÜ Yan-jie, YANG Hua, ZHANG Qing, WANG Quan-jun, SUN Quan. Effects of spatial structure on DBH increment of natural spruce-fir forest[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(9): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184

云冷杉天然林林分空间结构对胸径生长量的影响

doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
基金项目: 

国家重点研发计划课题 2017YFC0504101

详细信息
    作者简介:

    吕延杰。主要研究方向:森林资源监测与评价。Email: 1095369262@qq.com  地址: 100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学林学院

    通讯作者:

    杨华,博士,副教授。主要研究方向:森林资源监测与评价。Email: huayang8747@163.com  地址:同上

  • 中图分类号: S758.5+2

Effects of spatial structure on DBH increment of natural spruce-fir forest

  • 摘要: 为了探讨长白山云冷杉天然林的空间结构对云杉、冷杉胸径生长量的影响,本研究于2016年8月以吉林省汪清县金沟岭林场2块云冷杉天然林的典型样地(面积分别为60 m×60 m、80 m×80 m)为研究对象,首先计算整个林分和林分内所有云杉、冷杉的角尺度和混交度,分析整个林分和林分内的云杉、冷杉的空间结构分布情况;然后,将角尺度和混交度对应的5种情况加以区分,对比这5种情况分别对应的所有云杉、冷杉近5年平均胸径生长量的均值;最后分析云杉、冷杉不同空间结构对其胸径生长量的影响。结果表明:2块样地平均角尺度均为0.5左右,总体上都呈随机分布;样地1和样地2的平均混交度分别为0.65和0.73,处于强度的混交状态;角尺度为0.5(随机分布)、混交度为0.75(强度混交)时云杉、冷杉株数分布最多;从林分整体角度看,样地2的云杉、冷杉平均胸径生长量都稍高于样地1;云杉、冷杉处于随机分布时胸径生长量最大,明显高于均匀和团状分布;随混交度的增大,云杉、冷杉的胸径生长量总体呈递增趋势,表明混交度的增大能促进云杉和冷杉的生长,而且对冷杉的促进作用更强,说明其生长对混交的强弱程度比较敏感。
  • 图  1  不同角尺度和混交度对应的株数分布情况

    Figure  1.  Tree number distribution corresponding to different neighborhood patterns and mingling intensities

    图  2  不同角尺度和混交度对应的胸径生长量

    Figure  2.  DBH increment of different neighborhood patterns and mingling intensities

    表  1  样地调查因子

    Table  1.   Survey factor of sample plot

    样地
    Sample plot
    株数
    Tree number
    坡度
    Slope degree/(°)
    郁闭度
    Canopy density
    密度/(株·hm-2)
    Density of tree/(tree·ha-1)
    树种组成
    Species composition
    胸径
    DBH/cm
    树高
    Tree height/m
    平均冠幅
    Average crown width/m
    最大
    Max.
    最小
    Min.
    平均
    Average
    最大
    Max.
    最小
    Min.
    平均
    Average
    东西
    East-west
    南北
    South-north
    样地1 Sample plot 158390.79124冷3云1落1红
    1椴+桦-榆
    4 Abies nephrolepis
    3Picea koraiensis
    1Larix olgensis
    1Pinus koraiensis
    1 Tilia amurensis+
    Betula platyphylla-
    Ulmus pumila
    435.218.5227.13.616.284.845.00
    样地2Sample plot 232470.79004冷3云2红
    1椴+桦-落-榆
    4 A. nephrolepis
    3P. koraiensis
    2P. koraiensis
    1T. amurensis+
    B. platyphylla-
    L. olgensis-
    U. pumila
    47.2519.0324.93.916.725.025.12
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    表  2  4株相邻木情况下混交度可能的取值范围

    Table  2.   Possible values of the mingling considering 4 nearest neighbor

    混交度取值
    Mingling value
    说明
    Interpretation
    混交程度
    Mingling degree
    Mi=1参照树周围4株相邻最近木均与参照树不属同一种
    All of the nearest neighbor trees were not the same species as the subject tree
    极强度混交
    Ultra-intensive mixture
    Mi=0.75参照树周围4株相邻最近木中有3株与参照树不属同一种
    The 3 nearest neighbor trees were not the same species as the subject tree
    强度混交
    High-intensive mixture
    Mi=0.50参照树周围4株相邻最近木中有2株与参照树不属同一种
    The 2 nearest neighbor trees were not the same species as the subject tree
    中度混交
    Medium-intensive mixture
    Mi=0.25参照树周围4株相邻最近木中有1株与参照树不属同一种
    The 1 nearest neighbor tree was not the same species as the subject tree
    弱度混交
    Low-intensive mixture
    Mi=0参照树周围的4株相邻最近木均与参照树属同一种
    All of the nearest neighbor trees were the same species as the subject tree
    零度混交
    None-intensive mixture
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    表  3  4株相邻最近木情况下角尺度可能的取值范围

    Table  3.   Possible values of the neighborhood pattern considering 4 nearest neighbor

    角尺度取值
    Neighborhood pattern value
    说明
    Interpretation
    分布情况
    Distribution situation
    Wi=0没有一个角α小于α0
    All α=α0
    很均匀分布
    Very regular distribution
    Wi=0.251个角α小于α0
    One αα0
    均匀分布
    Regular distribution
    Wi=0.502个角α小于α0
    Two αα0
    随机分布
    Random distribution
    Wi=0.753个角α小于α0
    Three αα0
    不均匀分布
    Irregular distribution
    Wi=14个角α全部小于α0
    All αα0
    很不均匀分布
    Very irregular distribution
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    表  4  不同角尺度对应的株数分布和胸径生长量

    Table  4.   DBH increment and distribution of number corresponding to different neighborhood patterns

    样地
    Sample plot
    项目
    Item
    冷杉Fir云杉Spruce
    0.250.50.750.250.50.75
    样地1 Sample plot 1株数Tree number308437295620
    胸径生长量DBH increment/mm1.7692.2071.9121.5082.1151.610
    样地2 Sample plot 2株数Tree number175123204112
    胸径生长量DBH increment/mm1.9572.2431.6661.5302.0051.756
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    表  5  不同混交度对应的株数分布和胸径生长量

    Table  5.   DBH increment and distribution of number corresponding to different mingling intensities

    样地
    Sample plot
    项目
    Item
    冷杉Fir云杉Spruce
    00.250.50.75100.250.50.751
    样地1
    Sample plot 1
    株数Tree number635364727013303626
    胸径生长量DBH increment/mm1.2651.7071.9102.3202.49701.578 51.6761.8182.068
    样地2
    Sample plot 2
    株数Tree number15302019706272216
    胸径生长量DBH increment/mm1.2841.9271.8552.5522.77401.5151.8861.8821.966
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-22
  • 修回日期:  2017-07-30
  • 刊出日期:  2017-09-01

云冷杉天然林林分空间结构对胸径生长量的影响

doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
    基金项目:

    国家重点研发计划课题 2017YFC0504101

    作者简介:

    吕延杰。主要研究方向:森林资源监测与评价。Email: 1095369262@qq.com  地址: 100083北京市海淀区清华东路35号北京林业大学林学院

    通讯作者: 杨华,博士,副教授。主要研究方向:森林资源监测与评价。Email: huayang8747@163.com  地址:同上
  • 中图分类号: S758.5+2

摘要: 为了探讨长白山云冷杉天然林的空间结构对云杉、冷杉胸径生长量的影响,本研究于2016年8月以吉林省汪清县金沟岭林场2块云冷杉天然林的典型样地(面积分别为60 m×60 m、80 m×80 m)为研究对象,首先计算整个林分和林分内所有云杉、冷杉的角尺度和混交度,分析整个林分和林分内的云杉、冷杉的空间结构分布情况;然后,将角尺度和混交度对应的5种情况加以区分,对比这5种情况分别对应的所有云杉、冷杉近5年平均胸径生长量的均值;最后分析云杉、冷杉不同空间结构对其胸径生长量的影响。结果表明:2块样地平均角尺度均为0.5左右,总体上都呈随机分布;样地1和样地2的平均混交度分别为0.65和0.73,处于强度的混交状态;角尺度为0.5(随机分布)、混交度为0.75(强度混交)时云杉、冷杉株数分布最多;从林分整体角度看,样地2的云杉、冷杉平均胸径生长量都稍高于样地1;云杉、冷杉处于随机分布时胸径生长量最大,明显高于均匀和团状分布;随混交度的增大,云杉、冷杉的胸径生长量总体呈递增趋势,表明混交度的增大能促进云杉和冷杉的生长,而且对冷杉的促进作用更强,说明其生长对混交的强弱程度比较敏感。

English Abstract

吕延杰, 杨华, 张青, 王全军, 孙权. 云冷杉天然林林分空间结构对胸径生长量的影响[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
引用本文: 吕延杰, 杨华, 张青, 王全军, 孙权. 云冷杉天然林林分空间结构对胸径生长量的影响[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(9): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
LÜ Yan-jie, YANG Hua, ZHANG Qing, WANG Quan-jun, SUN Quan. Effects of spatial structure on DBH increment of natural spruce-fir forest[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(9): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
Citation: LÜ Yan-jie, YANG Hua, ZHANG Qing, WANG Quan-jun, SUN Quan. Effects of spatial structure on DBH increment of natural spruce-fir forest[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(9): 41-47. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170184
  • 林分空间结构是指林木的分布格局及其属性在空间上的排列方式,它决定了林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,成为森林经营中的重要因素,对于描述林分及其状态的改变有特别重要的意义[1-2]。林分空间结构作为森林结构最直接的表现和最有可能的调控因子,近年来已成为森林结构研究的热点,研究主要集中在森林空间结构优化目标、森林空间结构单元的确定、森林空间结构指标的选取和量化、森林空间结构分析及森林空间结构优化经营模型[3]。森林结构的研究方法可分为传统森林经理学方法、经典植被生态学方法和以相邻木关系为基础的现代森林生态和森林经理学方法,Gadow、惠刚盈等提出的以相邻木为单元来构建林分空间结构参数,能更好地解释林分水平和垂直的空间异质性[4],目前被广泛使用。空间结构参数众多,主要有大小比数[5]、角尺度[6-7]、混交度[8]、全混交度[9]、密集度[10]、竞争指数[11]等,其中混交度、大小比数和角尺度分别描述树种组成及空间配置情况、树种生长优势度和树木水平分布格局,这3个空间结构参数完全可以恰当地表征一个林分的空间结构,甚至可以在此适合参数基础上人工重建复杂林分结构[5]。因此,通过这3个方面作为参数来分析和研究林分空间结构的特征与变化,能很好地表征林分的结构与功能质量。

    空间结构决定了林分内光和温度的分布以及气体运动,对林木的生长和稳定性等都具有十分重要的影响[5]。目前,采用空间结构参数来分析林分空间结构的研究有很多,但关于空间结构对生长量的影响的研究很少,要想评价一个林分的空间结构优劣,生长量应该作为其中的一个重要指标。本文运用混交度和角尺度2个空间结构参数分析云冷杉天然混交林的空间结构特征,并分析这种空间结构的不同对云杉(Picea koraiensis)、冷杉(Abies nephrolepis)胸径生长的影响,为该地区天然林空间结构的优化,以及天然林的经营、抚育和恢复提供科学依据和指导。

    • 研究地区位于吉林省汪清林业局金沟岭林场,地理位置为130°10′E,43°22′N。全林场四面环山,地貌为低山丘陵,海拔为300~1 200 m,坡度多在5°~25°。该区属季风型气候,全年平均气温大约为3.9 ℃,积温2 144 ℃,年降水量600~700 mm,生长期为120 d。土壤多为针叶林灰棕壤。沟谷是草甸土、泥炭土、沼泽土或冲积土,结构一般为黏壤土类,粒状结构,湿松,根系多,平均厚度40 cm左右。研究区为天然针阔叶混交过伐林。主要树种有:冷杉、云杉、落叶松(Larix olgensis)、枫桦(Betula costata)、红松(Pinus koraiensis)、椴树(Tilia amurensis)等,其他树种还有:花楷槭(Acer ukurunduense)、色木槭(A. mono)、青楷槭(A. tegmentosum)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、水曲柳(Fraxinus mandschurica)、黄菠萝(Phellodendron amurense)、白桦(Betula platyphylla)等。

    • 2016年8月,在全面踏查研究区云冷杉天然林分布状况和特征的基础上,于吉林省汪清县金沟岭林场云冷杉天然林中,设置2块立地条件基本一致的典型样地,样地1的面积为6 400 m2 (80 m×80 m),样地2的面积为3 600 m2 (60 m×60 m),用相邻格子法将样地分成20 m×20 m的小样方进行每木检尺,测定样地中所有胸径≥5 cm的乔木树种、胸径、树高、第一枝下高、冠幅、相对坐标值等。对2块样地内所有云杉和冷杉,在距离地面1.3 m处用生长锥通过髓心钻取其木芯,在实验室中用磨砂机打磨,直到能清晰辨出年轮,然后用LINTAB软件测量其年轮宽度,用COFECHA数据进行质量检验。样地中云杉、冷杉和落叶松3个主要树种的平均年龄分别为58、56和45年,样地具体情况见表 1

      表 1  样地调查因子

      Table 1.  Survey factor of sample plot

      样地
      Sample plot
      株数
      Tree number
      坡度
      Slope degree/(°)
      郁闭度
      Canopy density
      密度/(株·hm-2)
      Density of tree/(tree·ha-1)
      树种组成
      Species composition
      胸径
      DBH/cm
      树高
      Tree height/m
      平均冠幅
      Average crown width/m
      最大
      Max.
      最小
      Min.
      平均
      Average
      最大
      Max.
      最小
      Min.
      平均
      Average
      东西
      East-west
      南北
      South-north
      样地1 Sample plot 158390.79124冷3云1落1红
      1椴+桦-榆
      4 Abies nephrolepis
      3Picea koraiensis
      1Larix olgensis
      1Pinus koraiensis
      1 Tilia amurensis+
      Betula platyphylla-
      Ulmus pumila
      435.218.5227.13.616.284.845.00
      样地2Sample plot 232470.79004冷3云2红
      1椴+桦-落-榆
      4 A. nephrolepis
      3P. koraiensis
      2P. koraiensis
      1T. amurensis+
      B. platyphylla-
      L. olgensis-
      U. pumila
      47.2519.0324.93.916.725.025.12
    • 混交度(Mi)用来说明混交林中树种空间隔离程度[8]。它被定义为参照树in株最近相邻木中与参照树不属同种的个体所占的比例。将最近相邻木的株数(n)定为4株,参照树i的4株最近相邻木j中与参照树不属同种的个体所占比例,所有可能出现的情况如表 2所示。计算公式为:

      表 2  4株相邻木情况下混交度可能的取值范围

      Table 2.  Possible values of the mingling considering 4 nearest neighbor

      混交度取值
      Mingling value
      说明
      Interpretation
      混交程度
      Mingling degree
      Mi=1参照树周围4株相邻最近木均与参照树不属同一种
      All of the nearest neighbor trees were not the same species as the subject tree
      极强度混交
      Ultra-intensive mixture
      Mi=0.75参照树周围4株相邻最近木中有3株与参照树不属同一种
      The 3 nearest neighbor trees were not the same species as the subject tree
      强度混交
      High-intensive mixture
      Mi=0.50参照树周围4株相邻最近木中有2株与参照树不属同一种
      The 2 nearest neighbor trees were not the same species as the subject tree
      中度混交
      Medium-intensive mixture
      Mi=0.25参照树周围4株相邻最近木中有1株与参照树不属同一种
      The 1 nearest neighbor tree was not the same species as the subject tree
      弱度混交
      Low-intensive mixture
      Mi=0参照树周围的4株相邻最近木均与参照树属同一种
      All of the nearest neighbor trees were the same species as the subject tree
      零度混交
      None-intensive mixture
      $$ \begin{align} & \ \ \ \ \ \ {{M}_{i}}=\frac{1}{4}\sum\limits_{j=1}^{4}{{{v}_{ij}}} \\ & {{v}_{ij}}=\{\begin{matrix} 1, 当参照树i与相邻木j非同一树种 \\ 0, 当参照树i与相邻木j为同一树种 \\ \end{matrix} \\ \end{align} $$
    • 角尺度(Wi)用来描述相邻木围绕参照树的均匀性,被定义为α角小于标准角α0的个数占所考察最近相邻木的株数(n)的比例[6]。将最近相邻木的株数(n)定为4株,从参照树出发,任意2株最近相邻木有2个夹角,令小角为α,最近相邻木均匀分布时的夹角设为标准角α0Wi定义为α角小于标准角α0的个数占所考察的4个夹角的比例,所有可能出现的情况见表 3。其计算公式为:

      表 3  4株相邻最近木情况下角尺度可能的取值范围

      Table 3.  Possible values of the neighborhood pattern considering 4 nearest neighbor

      角尺度取值
      Neighborhood pattern value
      说明
      Interpretation
      分布情况
      Distribution situation
      Wi=0没有一个角α小于α0
      All α=α0
      很均匀分布
      Very regular distribution
      Wi=0.251个角α小于α0
      One αα0
      均匀分布
      Regular distribution
      Wi=0.502个角α小于α0
      Two αα0
      随机分布
      Random distribution
      Wi=0.753个角α小于α0
      Three αα0
      不均匀分布
      Irregular distribution
      Wi=14个角α全部小于α0
      All αα0
      很不均匀分布
      Very irregular distribution
      $$ \begin{align} & {{W}_{i}}=\frac{1}{4}\sum\limits_{j=1}^{4}{{{Z}_{ij}}} \\ & {{Z}_{ij}}=\{\begin{matrix} 1, \alpha \le {{\alpha }_{0}} \\ 0, \alpha >{{\alpha }_{0}} \\ \end{matrix} \\ \end{align} $$
    • 用LINTAB软件测算出2块样地内所得云杉和冷杉的近5年生长的年轮宽度,其宽度的2倍即为5年间的胸径生长量,用Excel软件处理所得数据,将近5年的胸径生长量取均值(除以5),即为近5年平均胸径生长量[12]

    • 将角尺度和混交度对应的5种情况(表 2表 3)加以区分。对这5种情况分别对应的所有云杉、冷杉近5年平均胸径生长量取均值,并作对比,以探究不同混交度和角尺度对胸径生长量的影响。

    • 样地1的平均角尺度为0.50,其中冷杉的平均角尺度为0.51,云杉的平均角尺度为0.47;样地2的平均角尺度为0.50,其中冷杉的平均角尺度为0.51,云杉的平均角尺度为0.48。样地1和样地2中冷杉、云杉株数分布均呈正态分布,都不存在角尺度为0和1和情况,角尺度为0.5时的株数分布最多。这表明整个林分中的云杉和冷杉基本呈随机分布,均匀和不均匀分布均占较少比例,无很均匀分布和很不均匀分布的情况(图 1表 4)。

      图  1  不同角尺度和混交度对应的株数分布情况

      Figure 1.  Tree number distribution corresponding to different neighborhood patterns and mingling intensities

      表 4  不同角尺度对应的株数分布和胸径生长量

      Table 4.  DBH increment and distribution of number corresponding to different neighborhood patterns

      样地
      Sample plot
      项目
      Item
      冷杉Fir云杉Spruce
      0.250.50.750.250.50.75
      样地1 Sample plot 1株数Tree number308437295620
      胸径生长量DBH increment/mm1.7692.2071.9121.5082.1151.610
      样地2 Sample plot 2株数Tree number175123204112
      胸径生长量DBH increment/mm1.9572.2431.6661.5302.0051.756

      样地1林分平均混交度为0.65,其中云杉的平均混交度为0.66,冷杉的平均混交度为0.60;样地2林分平均混交度为0.73,其中云杉的平均混交度为0.68,冷杉的平均混交度为0.61。这表明2块样地总体处于强度混交的状态,2块样地中云杉都处于强度混交,冷杉偏中度混交。样地1和样地2中,冷杉混交度为0的株数分布都比较少,混交度为0.75时冷杉相对分布最多;样地1和样地2中云杉都无混交度为0的情况,样地1混交度为0.75时云杉相对分布最多,样地2混交度为0.5时云杉相对分布最多, 混交度为0.75时次之。结果表明样地1和样地2中,冷杉存在零度混交情况但很少,极大部分林木都存在混交情况,树种的隔离程度为强度的林木分布最多。云杉无零度混交的情况,说明该林分中的所有云杉都与周围相邻木存在混交,样地1中树种的隔离程度为强度的情况最多,样地2中树种的隔离程度为中度的情况最多,强度次之。

    • 样地1中的所有冷杉平均胸径生长量为1.984 mm,云杉平均胸径生长量为1.806 mm;样地2冷杉平均胸径生长量为2.626 mm, 云杉平均胸径生长量为1.863 mm,虽然2块样地总体差别不大,但样地2云杉和冷杉的总体平均径向生长量要稍高于样地1。

      对冷杉来说,样地1中,胸径生长量都是随着混交度的增大而增大;样地2中,其生长量大小关系为混交度(1)>混交度(0.75)>混交度(0.25)>混交度(0.5)>混交度(0)。总体来说,两者关系为随着混交度的增大其胸径生长量也趋于增大;样地1冷杉的胸径生长量最大值为2.497 mm,最小值为1.265 mm,相差1.232 mm;样地2最大值为2.774 mm,最小值为1.284 mm,相差1.490 mm(表 5)。由图 2可知:2块样地都是在角尺度为0.5时,胸径生长量达到最大;角尺度为0.75和0.25时胸径生长量要低于0.5的胸径生长量,但两者相差不多。

      表 5  不同混交度对应的株数分布和胸径生长量

      Table 5.  DBH increment and distribution of number corresponding to different mingling intensities

      样地
      Sample plot
      项目
      Item
      冷杉Fir云杉Spruce
      00.250.50.75100.250.50.751
      样地1
      Sample plot 1
      株数Tree number635364727013303626
      胸径生长量DBH increment/mm1.2651.7071.9102.3202.49701.578 51.6761.8182.068
      样地2
      Sample plot 2
      株数Tree number15302019706272216
      胸径生长量DBH increment/mm1.2841.9271.8552.5522.77401.5151.8861.8821.966

      图  2  不同角尺度和混交度对应的胸径生长量

      Figure 2.  DBH increment of different neighborhood patterns and mingling intensities

      对云杉来说,样地1和样地2具有一致规律,总体趋势是随着混交度的增大其胸径生长量也逐渐增大,但不同混交度的胸径生长量相差很小,样地1中最大值为2.068 mm,最小值为1.579 mm,相差0.489 mm;样地2中最大值为1.966 mm,最小值为1.615 mm,相差0.451 mm。样地1和样地2的结果都说明,其胸径生长量在角尺度为0.5时最大;0.25和0.75时都明显低于0.5,但二者相差不多,0.75时要稍高于0.25时的胸径生长量。

    • 本文用角尺度描述混交林中的林木个体分布格局,所选的样地2为云冷杉天然林,样地1为有人工补植落叶松的云冷杉天然林。结果显示,样地1和样地2的平均角尺度均为0.5左右,表明整个林分基本呈随机分布,这个研究结果与邵芳丽等[2]对天然杨桦林的空间结构特征的研究相似,即天然林内林木呈随机分布的原因可能是林木间由于自疏作用的调节,空间结构逐渐优化,林木分布格局趋于符合资源随机分布的特点。冷杉和云杉处于随机分布情况的株数分布最多且胸径生长量最大,都明显高于均匀和团状分布。随机分布情况的株数分布最多,表明大多数林木都处于这种分布状态;其生长量最大,说明大多数林木适合这种随机分布状态,这种随机分布的空间格局对于云杉和冷杉的生长比较有利。

      用混交度描述混交林中树木空间的隔离程度,结果显示,云杉和冷杉随混交度的增大,其胸径生长量总体呈现递增趋势,表明混交度的增大能促进云杉和冷杉的生长。冷杉随混交度的增大而增大的幅度比较明显,表明冷杉的生长对混交的强弱程度比较敏感,而混交度的增大对云杉的生长虽然具有促进作用,但可能不明显。这个结果从侧面说明了云冷杉混交林要比云杉纯林或冷杉纯林具有更高的生长量。近年来很多研究也表明,混交得当的林分要优于纯林,如巫志龙等[13]研究杉阔混交林时认为中度的混交降低了林分的适应能力和稳定性。本文结果显示,强度和极强度混交的株数分布较多且生长量较大,从某些方面显示出极强度和强度的混交有利于提高云冷杉天然林分的稳定性和适应性,对于整个林分的生长和发展都具有积极的影响,但由于混交度只是描述了林木的空间隔离程度,对于云冷杉和什么树种混交更合适以及如何混交更有利于林分的发展还需要进一步深入研究。

      从林分整体上来看,样地2的云杉和冷杉平均胸径生长量都要稍高于样地1。样地1和样地2的立地条件、株数密度、树种组成差别不大,通过计算2块样地的角尺度,得到2块样地总体角尺度都接近0.5,其分布都为随机分布,所以其空间分布情况也相似,但2块样地在混交程度上存在差别,样地2整个林分的混交度为0.73,样地1的总体混交度为0.65, 样地2总体混交程度高于样地1,因此这可能是造成样地2的云杉和冷杉平均胸径生长量都稍高于样地1的原因之一。这个结果也从林分整体的角度上说明了对于长白山云冷杉天然林,整个林分空间的隔离程度越大,冷杉、云杉的胸径生长量越大,越有利于二者生长。

      研究区位于东北长白山地区,目前对于该地区20世纪过度采伐后的天然林恢复是一个重要难题,本文的研究结果对于该区的天然林恢复具有一定的指导意义。建议今后对过伐云冷杉天然林补植时,应尽可能将其空间格局调整为随机分布状态,尽可能增大树种间隔离程度;对某些结构不合理的林分进行间伐时,制定以角尺度、混交度为主要调整目标的优化林分空间结构方案,尽量将角尺度取值为0.5、混交度为0.75和1的林木予以保留,使林木水平分布格局趋于随机分布和强度、极强度混交。在今后的营林中应制定符合混交林生长规律的措施,积极营造空间分布状态良好的混交林分,提高林分质量,这样既有利于保持整个生态群落的稳定和良性发展,又能促进该区天然林中原有的云杉和冷杉的恢复和生长,保证该地区经营目标的实现。

参考文献 (23)

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