桃山林场杨桦天然次生林结构和竞争特征及模拟采伐评价

摘要

杨桦天然次生林是冀北山地的主要林分类型之一，基于结构和竞争特征采伐方案的研究对于进一步优化森林经营技术体系具有重要意义。研究工作以河北省木兰围场国有林场管理局桃山林场3块树种组成不同的杨桦次生林为研究对象，2012年7月份，采用50m×50m的样地进行实地调查。采用相邻木结构单元法，从林木个体、种群和林分三个层次，运用林分空间结构参数（混交度、大小比数、角尺度和开阔比数），结合生态位特征和Hegyi单木竞争指数，定量分析杨桦天然次生林的空间结构特征和竞争状况。在对林分空间结构合理描述的基础上，运用Winklemass空间结构分析软件对其进行不同程度的模拟采伐，调整林分结构，进而为调整冀北山地现有不合理的杨桦天然次生林林分结构及实现其可持续经营提供理论依据。主要得出以下结论:
　　(1) S-1树种组成为:6桦3杨1棘，S-2树种组成为:5桦5杨+棘，S-1和S-2直径分布近似正态分布。S-3的树种组成为:10桦，直径分布呈双峰山状曲线分布。白桦在各样地断面积中所占比例最大，为林分的建群种和优势种。
　　(2)空间结构分析表明:S-1林分平均混交度为0.395，混交状况不良;S-2林分平均混交度为0.430，混交状况较S-1好;S-3林分平均混交度最低为0.083，混交状况差;相关性分析表明，样地中各径阶林木混交度与白桦和山杨在各径阶林木中所占的比例均呈负相关关系。S-1、S-2、S-3的平均大小比数分别为0.488、0.498和0.512，基本上处于中庸状态;白桦、棘皮桦和山杨在空间结构单元中占有优势地位;各样地大小比数随径阶的增大呈逐渐递减的趋势。S-1的林分平均角尺度为0.482，属于随机分布;S-2的林分平均角尺度为0.469，属于均匀分布;S-3的林分平均角尺度为0.532，属于聚集分布。S-1和S-2的平均开阔比数分别为0.772和0.775，处于开阔的光环境中;S-3的平均开阔比数为0.638，处于中等开阔到开阔的光环境中;白桦和山杨处于光利用和光竞争的优势地位;各样地开阔比数随径阶的增大呈逐渐增加的趋势;相关性分析表明，各样地树种的大小比数与开阔比数之间均为负相关。S-1、S-2和S-3空间结构单元中参照木与相邻木的平均距离分别为1.846m、2.006m和1.747m;大部分相邻木出现在3m范围之内，主要集中分布于2m范围之内，说明林木间竞争较为激烈。林木空间隔离程度，空间分布格局和林木空间结构单元距离主要与白桦在各样地中所占株数比例及其生物学特性有关。
　　(3)林木竞争方面:S-1、S-2和S-3的林分平均竞争强度分别为4.971、3.818和8.093;白桦在生长过程中不断与种内发生竞争，随着径阶的增大白桦受到的竞争强度逐渐减小;白桦对各树种的竞争强度有一定的差异，这主要与白桦在各样地所占株数比例、生长特性和生态位特征有关。
　　(4)在对林分空间结构合理描述的基础上，以创建最佳的林分空间结构为目标，采用结构化森林经营的方法，设置4种模拟采伐方案，对杨桦次生林进行林木水平分布格局调整、树种组成调整和竞争关系调整，并对调整效果进行了多方面的评价。评价结果表明，通过林分结构调整，各样地混交度，开阔比数和空间结构单元距离均有不同程度的增加;各样地平均竞争强度有所降低，降低了林木竞争压力，增加了保留木的营养空间。综合分析，S-1、S-2和S-3适合的模拟采伐方案分别为采伐原有株数的30％、20％和40％。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究目的与意义

1．2 研究综述

1．2．1 林分非空间结构

1．2．2 林分空间结构

1．2．3 林分竞争

2 研究区概况

2．1 自然地理概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 气候条件

2．1．3 水文条件

2．1．4 土壤状况

2．2 森林资源现状

2．3 社会经济条件

3 研究内容和研究方法

3．1 研究内容

3．1．1 研究目标

3．1．2 主要研究内容

3．2 研究方法

3．2．1 数据采集

3．2．2 数据处理

3．3 技术路线

4 杨桦天然次生林的基本结构特征

4．1 杨桦天然次生林的树种组成结构

4．2 直径结构

4．2．1 径阶株数分布

4．2．2 直径分布拟合及检验

4．3 树高曲线方程

5 杨桦天然次生林的空间结构特征

5．1 树种混交程度

5．1．1 各样地不同树种混交度及其频率分布

5．1．2 不同样地林分的混交度

5．1．3 混交度随径阶的变化规律

5．2 林木大小分化程度

5．2．1 不同样地林分的大小分化程度

5．2．2 各样地林木的大小分化程度及其频率分布

5．2．3 大小比数随径阶的变化规律

5．3 林木空间分布格局

5．4 林分开阔比数

5．4．1 各样地和树种的开阔比数及其频率分布

5．4．2 开阔比数随径阶的变化规律

5．4．3 开阔比数与大小比数相关分析

6 林木竞争和生态位研究

6．1 杨桦次生林的生态位特征

6．2 杨桦次生林单木竞争分析

6．2．1 各树种与整个林分的竞争指数

6．2．2 对象木特征及白桦种内竞争分析

6．2．3 杨桦次生林种间竞争分析

7 杨桦天然次生林结构调整模拟

7．1 结构调整模拟设置、目标及原则

7．1．1 调整方案

7．1．2 调整目标

7．1．3 模拟采伐原则

7．2 调整后杨桦天然次生林基本结构分析

7．2．1 树种组成

7．2．2 直径结构

7．3 调整后杨桦天然次生林空间结构分析

7．3．1 结构单元的距离尺度

7．3．2 树种空间隔离程度

7．3．3 林木空间分布格局

7．3．4 林木大小分化程度

7．3．5 林分开阔比数

7．4 调整后杨桦天然次生林竞争分析

7．4．1 各树种与整个林分的竞争指数

7．4．2 调整后白桦种内竞争分析

7．4．3 调整后杨桦天然次生林种间竞争分析

8 杨桦天然次生林结构调整模拟效果评价及其方案确定

8．1 林分空间结构指数和林分空间结构距离

8．2 模拟采伐方案的确定

9 结论与讨论

9．1 结论

9．2 讨论

参考文献

在读期间已发表的论文

作者简介

致谢