小隴山林區(qū)日本落葉松人工林經(jīng)營(yíng)密度研究＊

許曉玲，張建華

（1.甘肅省小隴山林業(yè)實(shí)驗(yàn)局張家莊林場(chǎng)，甘肅 兩當(dāng) 742404；2.甘肅省小隴山林業(yè)實(shí)驗(yàn)局林業(yè)科學(xué)研究所，甘肅 天水 741022；3.甘肅小隴山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站，甘肅 天水 741022；4.甘肅省次生林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 天水 741020）

日本落葉松人工林群體結(jié)構(gòu)有其自身的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，同其他森林植物群體一樣，隨著時(shí)間的推移，有一個(gè)從初值密度到適宜密度再到最大密度的變化過(guò)程，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)必須遵循其規(guī)律［1］。隨著日本落葉松人工林林齡的逐步增長(zhǎng)，群落的各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)應(yīng)的林地上都有其適宜的生長(zhǎng)密度。影響日本落葉松群體生長(zhǎng)的因子較多，樹冠競(jìng)爭(zhēng)因子能穩(wěn)定反映林分競(jìng)爭(zhēng)水平的特性［2,3］。

1 研究區(qū)概況

小隴山林區(qū)位于甘肅省東南部，秦嶺山脈西部，位置104°22′E～106°43′E，33°31′N～34°41′N，半濕潤(rùn)半干旱氣候。區(qū)內(nèi)溫度較低，年均氣溫7～12℃，年降水量600～900mm，空氣濕度78%，日照時(shí)數(shù)1520h。林區(qū)土層厚度50～100cm，持水性良好。小隴山林區(qū)從上世紀(jì)六十年代開始引種栽培日本落葉松，九十年代被確定為速生用材林建設(shè)主要樹種，已成為本林區(qū)及周邊地區(qū)森林資源的重要組成樹種，發(fā)揮著重要的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益［4］。

2 研究方法

設(shè)置不同立地條件、不同年齡、面積為20m×20m 日本落葉松人工林標(biāo)準(zhǔn)地60 塊，喬木每木檢尺，記錄胸徑、樹高、枝下高、冠幅（取南北方向和東西方向或坡面上下左右均值）等調(diào)查信息。分析胸徑、樹冠面積、株數(shù)關(guān)系，計(jì)算出日本落葉松不同徑階林分經(jīng)營(yíng)理論密度（最大密度）和適宜經(jīng)營(yíng)密度。資料和以往的研究經(jīng)驗(yàn)，是依據(jù)不同徑級(jí)林分的適宜密度指標(biāo)來(lái)作為確定林木撫育間伐強(qiáng)度的依據(jù)。而林分的適宜密度指標(biāo)往往由現(xiàn)實(shí)林分立木密度與胸徑、胸徑與樹冠投影面積的相關(guān)性來(lái)推算。而胸徑的生長(zhǎng)與冠幅大小的關(guān)系，不受立地條件與林齡差異的影響。因此，無(wú)論日本落葉松林分所處的立地條件和林齡如何，它們的適宜密度指標(biāo)可用下式表示：

式中：N——密度指標(biāo)

基于以上方法，利用測(cè)設(shè)的60 塊標(biāo)準(zhǔn)地分別進(jìn)行了每木檢尺，按上述要求實(shí)測(cè)了每株樹木的冠幅。

3 合理密度表的編制

3.1 理論密度的確定

將林木胸徑分徑階，統(tǒng)計(jì)計(jì)算按徑階的冠幅平均值，見表1：

表1 各徑階林木平均冠幅、樹冠投影面積、密度值 （單位：m2）

以胸徑D 為橫坐標(biāo)，以冠幅直徑為縱坐標(biāo)，繪散點(diǎn)圖，根據(jù)散點(diǎn)圖分布趨勢(shì)繪出相應(yīng)曲線。如圖1所示。

從圖1 看出，冠幅與胸徑的關(guān)系呈明顯的冪函數(shù)相關(guān)，因此，選用公式D=ADB 回歸。根據(jù)表1 數(shù)據(jù)得出胸徑與冠幅的回歸方程為：

根據(jù)調(diào)查資料，由各徑階林木平均冠幅直徑值推算單位面積的立木株數(shù)。依表1，以胸徑（D1.3）為橫坐標(biāo)，密度（N/ha2）為縱坐標(biāo)，如圖2 所示。

圖1 胸徑與冠徑曲線圖

圖2 胸徑與現(xiàn)實(shí)密度關(guān)系曲線

可以看出：胸徑與密度呈雙曲線關(guān)系，建立相應(yīng)回歸方程：

表明胸徑與密度相關(guān)緊密。

根據(jù)上述方程，即可計(jì)算出日本落葉松林分理論密度表。見表2。

表2 日本落葉松理論密度值

3.2 合理密度的確定

當(dāng)林分處在合理密度時(shí)，應(yīng)該是個(gè)體連年生長(zhǎng)量和群體連年生長(zhǎng)量均處在旺盛期，一旦個(gè)體連年生長(zhǎng)量開始下降就表示密度過(guò)大，需要間伐撫育，針對(duì)日本落葉松群體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，從密度效應(yīng)出發(fā)，對(duì)測(cè)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)地于4 年后進(jìn)行復(fù)查，用復(fù)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證合理密度。

表3 林分胸徑連年生長(zhǎng)量、蓄積連年生長(zhǎng)量與樹冠重疊系數(shù)k 的關(guān)系

以重疊系數(shù)為橫坐標(biāo)，以ZD、ZM分別為縱坐標(biāo)繪圖，圖像法解出林分個(gè)體和群體生長(zhǎng)交匯點(diǎn)即為最佳狀態(tài)，其密度值則為最佳密度，在橫坐標(biāo)對(duì)應(yīng)數(shù)值為1.19，即k=1.19。根據(jù)表3 的理論密度值計(jì)算編制小隴山林區(qū)日本落葉松人工林分合理經(jīng)營(yíng)密度表。

表4 小隴山林區(qū)日本落葉松人工林合理密度表