红安县紫云寨林场枫香次生林林分结构特征分析.pdf

第 卷第期 年月湖 北 林 业 科 技H u b e iF o r e s t ryS c i e n c ea n dT e c h n o l og yV o l ,N o A ug,收稿日期:基金项目:大别山特色资源开 发湖北省协同创 新中心开放基 金项目“大别山区不 同 演 替 阶 段 枫 香 林 林 分 特 征 及 更 新 格 局 研 究”().作者简介:路宽(),男,助理研究员,主要从事林业规划设计相关工作.胡文杰为通讯作者.红安县紫云寨林场枫香次生林林分结构特征分析路宽()宋菲()庞宏东()杨佳伟()李铠()李欢欢()宋云瑞()黄自谦()胡文杰(,)(湖北省林业勘察设计院武汉 ;湖北省林业科学研究院武汉 ;红安县国有紫云寨林场黄冈 ;经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室武汉 )摘要:以枫香次生林为研究对象,通过标准地作业了解湖北大别山区枫香林分结构特征,为合理经营提供科学依据.在有代表性林分中设置标准地,并进行常规标准地作业,在此基础上进行林分结构特征进行分析.结果表明:红安县紫云寨林场枫香次生林物种组成较为丰富,共有 科 属 个树种.在上林层中,枫香是主要树种;在中林层中,枫香、杉木、杜仲及朴树是主要树种,中林层基本包含整个森林类型树种.上林层、中林层和下林层的平均胸径分别为 、c m.上林层是林分总体蓄积量的主要贡献层次,占总体蓄积量的 .上林层径级分布主要呈不规则多峰曲线,中林层的径级主要集中分布在 c m,下林层径级分布呈倒“J”形分布.只要停止自然及人为的干扰,森林就能在自然力的作用进行顺行演替.关键词:枫香林;次生林;森林结构;演替;红安中图分类号:S 文献标识码:A文章编号:()S t r u c t u r eC h a r a c t e r i s t i c so fL i q u i d a m b a r f o r m o s a n aS e c o n d a ryF o r e s t si nZ iyu n z h a iF o r e s tF a r mi nH o nga nC o u n tyL uK u a n()S o ngF e i()P a ngH o ngd o ng()Y a ngJ i a w e i()L iK a i()L iH u a n h u a n()S o ngY u n r u i()H u a ngZ iqi a n()H uW e nji e(,)(H u b e iP r o v i n c i a lF o r e s t ryS u r v eya n dD e s ignI n s t i t u t e W u h a n ;H u b e iA c a d e myo fF o r e s t ryW u h a n ;H o nga nZ iyu n z h a iN a t i o n a lF o r e s tF a r mH u a ng ga ng ;H u b e iK eyL a b o r a t o ryo fN o n T i m b e rF o r e s tG e r mpl a s mI mpr o v e m e n ta n dR e s o u r c e sC o mpr e h e n s i v eU t i l i z a t i o n Wu h a n )A b s t r a c t:T a k i ngL iqu i d a m b a rfo r m o s a n as e c o n d a ryf o r e s t sa sr e s e a r c ho bje c t,a n a lyz e di t ss t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c s i nt h eD a b i eM o u n t a i na r e ao fH u b e ipr o v i n c e,i no r d e r t opr o v i d ea s c i e n t i f i cb a s i s f o r r a t i o n a lm a n age m e n t S t a n d a r dpl o t sw e r es e tupi nr epr e s e n t a t i v e s t a n d s,a n dc o n v e n t i o n a l s t a n d a r dpl o t sw e r e c a r r i e do u t O n t h i s b a s i s,t h e s t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c so f s t a n d sw e r ea n a lyz e d T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es e c o n d a ryf o r e s tspe c i e sc o mpo s i t i o nw a sr e l a t i v e lyr i c h,t h e r ew e r e i n t o t a l o f f a m i l i e s,ge n e r aa n d t r e e spe c i e s I n t h eup pe r f o r e s t l aye r,Lfo r m o s a n aw a s t h em a i n t r e espe c i e s I n t h em i d d l e f o r e s t l aye r,Lfo r m o s a n a,C u n n i ngh a m i a l a n c e o l a t a,E u c o mm i au l m o i d e sa n dC e l t i s s i n e n s i sw e r em a i nt r e espe c i e s,a n dt h em i d d l ef o r e s t l aye rb a s i c a l lyc o n t a i n s t h ew h o l ef o r e s t ty pet r e espe c i e s T h ea v e r ageD B Ho ft h eup pe r,m i d d l ea n d l o w e r l aye r sw e r e ,c mr e spe c t i v e ly T h eup pe r f o r e s t l ay湖北林业科技第 卷e rw a s t h em a i nc o n t r i b u t i o n l e v e l o f t h e t o t a l s t a n ds t o c k,a c c o u n t i ngf o r o f t h e t o t a l s t a n d s t o c k T h ed i a m e t e r c l a s s d i s t r i b u t i o no f t h eup pe r f o r e s t l aye rw a sm a i n lyi r r egu l a rm u l t i pe a kc u r v e,t h ed i a m e t e r c l a s s o f t h em i d d l ef o r e s t l aye rw a sm a i n lyc o n c e n t r a t e d i nt h e r a ngeo f c m,a n dt h ed i a m e t e r c l a s sd i s t r i b u t i o no f t h e l o w e r f o r e s t l aye rw a s i n v e r t e d“J”d i s t r i b u t i o ni nZ iyu n z h a iF o r e s tF a r mi nH o nga nC o u n ty A s l o nga sn a t u r a l a n dm a n m a d ed i s t u r b a n c e sw e r es t op pe d,t h ef o r e s t c o u l dc a r ryo nas equ e n t i a l s u c c e s s i o nu n d e r t h ea c t i o no fn a t u r a l f o r c e s K eyw o r d s:L iqu i d a m b a rfo r m o s a n af o r e s t;s e c o n d a ryf o r e s t;f o r e s t s s t r u c t u r e;s u c c e s s i o nt r e n d;H o nga n森林结构包括树种组成结构、林木个体年龄结构、林分密度及植株在林地中空间分布结构,植株在林地中空间分布结构又包括水平空间分布结构与垂直空间分布结构.群落垂直结构反映了林木个体在空间上的分层情况,体现了树种在群落中的地位和作用,提高了群落个体对光照等资源空间的利用效率 ,垂直结构越复杂,群落生物多样性越高 ,开展群落垂直结构特征研究可对林分演替发展趋势进行较好预测.径级结构是群落个体的分异现象,反映了群落植物和环境之间的综合关系,对了 解 群 落 生 长 特 征 等 方 面 具 有 重 要 作用.因此,垂直结构和径级分布是表征群落结构特征的重要指标,开展相关研究可较好地掌握林分生长情况,对预测林分演替趋势以及制订森林经营措施具有重要意义.中国南方造林树种多以杉木C u n n i n g h a m i al a n c e o l a t a和马尾松P i n u sm a s s o n i a n a等针叶树种为主,近年来反映出的生态问题已经越来越突出,采用优良乡土树种对林分进行改造已成为当前的关注的热点 .枫香L i q u i d a m b a rf o r m o s a n a在中国南方各省市均有自然分布,具有适应性强、生长较快等特点,已在生态林营建和针叶林改造中有较为广泛的应用,并取得较好效果 .本研究以红安县紫云寨林场枫香次生林为研究对象,通过标准地设置与调查开展森林植物群落结构研究,以期为枫香林科学经营管理提供依据.研究方法 研究区概况研究区位于湖北省黄冈市红安县紫云寨林场,属亚热带季风气候区,年均温 ,年降水量约 mm,年无霜期 d,年均相对湿地.枫香次生林位于南坡,坡度 .林分起源为人工林,林龄近 a,已形成枫香次生林植物群落.乔木层主要树种主要有枫香、杉木、栓皮栎Q u e r c u s v a r i a b i l i s等.标准地设置与调查()标准地设置.按常规方法在适宜地段,选择有代 表性枫香次生 林林分设置 标准地,面 积 m m,共块.()标准地调查.将各标准地划分为 m m的网格状小样方进行调查.对小样方内所有胸径c m的树木进行每木检尺,记录种名、胸径、树高、冠幅、第一枝下高等信息.树高及第一枝下高采用V e r t e x测量仪测定.林分层次划分采用树冠光竞争高度法将林分划分为上林层、中林层和下林层,具体划分方法参照胡文杰等研究.分不同林层统计林分树种组成;按c m径级距划分径级,分析林木径级分布特征.结果与分析 枫香次生林树种组成 枫香次生林树种组成枫香次生林树种组成包括:柏科、唇形科、大戟科、大麻科、豆科、杜仲科、胡桃科、壳斗科、苦木科、楝科、漆树科、蔷薇科、桑科、山矾科、蕈树科、榆科和樟科等 科 属 种,其中豆科、壳斗科和蔷薇科各有个属,柏科、大戟科、漆树科和桑科各有个属,其余均为单科单属单种.枫香次生林各林层的树种组成枫香次生林各林层的树种组成,从表可以看出:枫香是上林层 的主要树种,占比 .除枫香外,各标准地还有 种树进入上林层,说明在此地采用枫香营建生态林效果较好.中林层的树种数基本代表了整个林分的树种第期路宽,等:红安县紫云寨林场枫香次生林林分结构特征分析数,随着林分继续生长,可能有更多的树种会进入上林层.枫香、杉木、杜仲E u c o mm i au l m o i d e s、朴树C e l t i s s i n e n s i s等是中林层的主要树种,占该层次树木个体总数的 .下林层的树种数比中林层的少,表明林分更新状况有待改善.各标准地下林层中均出现枫香、杉木和山胡椒L i n d e r ag l a u c a,说明这个树种的天然更新及生长情况相对较好.总体来看,林分总体演替趋势较好.表枫香次生林各标准地各林层树种组成标准地上林层树种中林层树种下林层树种组成(占比)()数量组成(占比)()数量组成(占比)()数量枫()、栓()、水()、朴()、柘()、桑()、乌()、臭()、黄连()、榔()、山胡()、杉()枫()、杉()、山胡()、柘()、榔()、朴()、桑()、樱()、楝()、栓()、水()、乌()山胡()、杉()、枫()、柘()、榔()、黄连()、朴()、盐()、牡()、桑()、栓()、桃()、油()枫()、栓()、槐()、榔()、杉()、乌()、栗()、山胡()杉()、枫()、山胡()、栓()、栗()、榔()、黄连()、化()、桑()、朴()、樱()、油()、柘()、白()、黄()杉()、山胡()、枫()枫()、槲()、桑()、杉()、化()、臭()、朴()、盐()枫()、杜()、杉()、山胡()、化()、桑()、栗()、槲()、盐()、合()、白()、栓()、山()、朴()山胡()、杉()、枫()、杜()、槲()、化()、山()、栗()、桑()枫()、朴()、桑()、杉()、臭()、杜()、乌()、栗()、牡()杜()、朴()、枫()、山胡()、桑()、杉()、牡()、山()、臭()、黄连()、柘()、槲()、桃()、乌()山胡()、牡()、杜()、枫()、柘()、朴()、杉()、槲()、黄连()、桑()、桃()、乌()注:杉(杉木),水(水杉M e t a s e q u o i ag l y p t o s t r o b o i d e s),牡(牡荆V i t e xn e g u n d ov a r c a n n a b i f o l i a),乌(乌桕T r i a d i c a s e b i f e r a),油(油桐V e r n i c i af o r d i i),朴(朴树),合(合欢A l b i z i a j u l i b r i s s i n),槐(槐S t y p h n o l o b i u mj a p o n i c u m),黄(黄檀D a l b e r g i ah u p e a n a),杜(杜仲),化(化香树P l a t y c a r y a s t r o b i l a c e a),槲(槲栎Q u e r c u s a l i e n a),栗(栗C a s t a n e am o l l i s s i m a),栓(栓皮栎),臭(臭椿A i l a n t h u s a l t i s s i m a),楝(楝M e l i aa z e d a r a c h),黄连(黄连木P i s t a c i a c h i n e n s i s),盐(盐麸木R h u s c h i n e n s i s),山樱(山樱桃P r u n u s s e r r u l a t a),桃(桃P r u n u s p e r s i c a),樱(樱桃P r u n u s p s e u d o c e r a s u s),桑(桑M o r u s a l b a),柘(柘M a c l u r a t r i c u s p i d a t a),白(日本白檀S y m p l o c o sp a n i c u l a t a),枫(枫香),榔(榔榆U l m u sp a r v i f o l i a),山胡(山胡椒).湖北林业科技第 卷 枫香次生林林分密度 枫香次生林各林层林木密度特征枫香次生林林分密度为 株h m.上林层、中林层及下林层林木密度依次为 、株h m,中林层林木密度最高.方差分析表明,枫香次生林不同林层林木密度之间存在一定差异,中林层的林木密度显著高于上林层和下林层(P ),上林层和下林层之间则无显著性差异.枫香次生林各林层林木大小特征 枫香次生林各林层林木树高特征枫香次生林不同林层的林木树高测定结果,从表可以看出,枫香次生林分上林层、中林层、下林层平均树高分别为 、m.为了比较各林层林木树高之间的差异,方差分析结果表明,上林层、中林层和下林层的平均树高间差异达极显著水平.说明采用树冠光竞争高度法对林分进行分层方法切实可行.上林层的平均树高分别是中林层和下林层的 及 .枫香次生林各林层林木胸径特征枫香次生林不同林层的林木胸径测定结果,从表枫香次生林各林层林木特征标准地林层胸径树高平均值/c m标准差平均值/m标准差蓄积量比例()林分密度/(株h m)蓄积量/m上林层 a a 中林层 b b 下林层 c c 上林层 a a 中林层 b b 下林层 c c 上林层 a a 中林层 b b 下林层 c c 上林层 a a 中林层 b b 下林层 c c 注:同列不同字母代表存在显著性差异(P ).表可以看出,枫香次生林上林层、中林层和下林层林木平均胸径分别为 、m.为了比较各林层林木胸径之间的差异,方差分析结果表明,各林层的平均胸径间存在显著性差异.这主要是因为上林层的树种主要为造林树种,生长时间较长,且处于较上层次的林木在光能利用方面具有较强优势,因此林木个体的平均胸径随垂直层次的上升而增大.从蓄积量看,林分总体蓄积量主要集中在上林层,占林分整体蓄积量的 .枫香次生林各林层林木径级结构枫香次生林各林层林木径级结构,从图可以看出,枫香次生林不同林层的径级分布存在一定差异.就径级分布范围来看,上林层林木径级分布范围的最广,中林层次之,下林层最小.上林层的径级分布主要呈不规则变化,标准地的径级峰值主要出现在 c m和 c m,其他标准地林木径级峰值分别出现在 c m、c m和 c m.说明研究区域枫香次生林生长进程存在不同.中林层的径级主要分布在较小径级范围内,的林木集中在 c m径级范围内.除标准地外,其他标准地中林层总体均表现为随着径级的增大林木逐渐减少的趋势.下林层的径级均呈倒“J”形分布,林分密度随径级的增大急剧减小,林木主要集中在c m径级.在下林层中,有个别林木胸径稍大,但树高较低,这些个体在今后的生长中会面临不小的竞争压力.第期路宽,等:红安县紫云寨林场枫香次生林林分结构特征分析图枫香次生林各林层林木径级分布 枫香次生林各林层林木蓄积量枫香次生林各标准地林木蓄积量为 m.上林层、中林层及下林层林木蓄积量依次为 、m.林分总体蓄积量主要集中在上林层,占林分整体蓄积量的 .方差分析表明,上 林 层 林 木 蓄 积 量 显 著 高 于 下 林 层(P ),中林层林木蓄积量则与上林层、下林层无显著差异.讨论与结论基于林木冠层光合作用的生态学特性,采用树冠光竞争高度法对林分进行分层,可较好获取林分的垂直结构信息 .在本研究中,各标准地上林层、中林层和下林层的平均树高均存在极显著差异,为开展不同层次的林分特征分析提供了良好基础.对次生林而言,下林层的林木主要来源于上层林木的天然更新以及通过风力、动物传播的外来种源,因此随着垂直层次的降低,树种数和林分密度会呈上升趋势.但在本研究中,下林层的树种数量和林分密度总体均低于中林层,这主要是因为在研究区内,近年来长期存在放羊、放牛等人为活动,对下林层的幼小林木生长产生不良影响,导致树种数及其数量减少.林分演替发展阶段一般可分为建群生长阶段、竞争生长阶段、质量选择阶段、近自然阶段和恒续林阶段.其中,竞争生长阶段和质量选择阶段的林分平均胸径分别为 c m和 c m,本研究中的枫香块标准地平均胸径为 c m,表明研究区域内的枫香次生林总体处于从竞争生长阶段到质量选择的过渡阶段,林分内还存在较为明显的竞争.这也在一定程度上解释了中林层大部分林木集中在较小径级的原因.在中林层的树种绝大部分为强阳性树种,为争夺光照资源,树木在高生长方面表现较为突出,因此虽然径级较小,但仍有不少林木进入了中林层,在后期生长过程中,中林层的林木仍面临不小的竞争压力.一般来说,主林层林木的径级分布多呈正态分布,即中等径级的林木个体较多,较小和较大径级的林木个体较少.在本研究中各标准地上林层的径级分布均未表现出正态分布特征,这可能是因为林分还处于中龄林阶段,林木个体仍处于高度分化状态,因此径级分布还不够完全.中林层对林分演替来说起着承上启下的作用,随着林分生长,该层次的大部分个体将进入上林层,因此中林层的湖北林业科技第 卷生长状况在很大程度上决定着未来林分的演替方向.从中林层树种组成来看,杉木、杜仲、朴树在上林层中的占比可能会逐渐提高.值得注意的是,中林层虽然树种较多,但除枫香、杉木、杜仲及朴树外,其他树种的个体数量较少,不排除后期因为竞争性生长导致部分树种被淘汰的可能,因此后期枫香林分特征如何变化有待进一步研究.参考文献 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