基于二类清查数据的人工林生长规律分析研究

摘 要：该研究结合尤溪县二类调查数据，分析了马尾松纯林、杉木纯林、马尾松阔叶树混交林、杉木阔叶树混交林和阔叶林等5种主要森林类型林分生长情况，并提出了林龄分级新标准。结果表明，杉木纯林生长周期短，较快达到收获期；杉木阔叶树混交林生长最差；马尾松阔叶树混交林的平均胸径在生长后期最大，其生态效益也最好。研究结果为今后森林资源合理经营管理提供了理论参考。

关键词：二类调查；林龄级；林分生长量；成果分析

中图分类号 S791.246 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）09-0108-04

二类清查是针对一定区域范围内的包括森林的林木和林地资源一项重要的周期性调查，为林业经营规划提供决策依据。二类清查数据包含森林的地类属性、小班面积、林龄、平均胸径、树高、林分蓄积、保护级别、林分立地质量、土壤肥沃、坡度、经营类型等参数。周期性的二类清查成本较高，因此有必要探讨如何运用新技术进行二类调查和不断的对调查数据的潜在价值的进行深度挖掘[1-2]。一些新技术，如ArcGIS等已在调查中广泛运用[3-4]，或利用卫星影像资料为数据源，用林业3S技术和相关软件构建数据模型计算和推测林业资源变化情况取得了较好的效果[5]。二类调查结果可以推算杉木林分的经营收获表推测经营周期[6]，还可用于碳密度和碳储量测算研究[7]，甚至对森林资源的管理精细集约到小班单株林木的管理程度[8]。尽管如此，二类调查数据的成果和深刻内涵还须更加深入细致的解读。本研究利用二类固定样地调查的结果，用统计分析方法分析尤溪县不同森林类型的生长情况和影响林分生长的因子，为林分的合理经营提供参考。

1 研究区概况

尤溪县位于福建省中东部，地处东经117°48′30"～118°40′，北纬25°50′36"～26°26′30"，总面积342530hm2，森林覆盖率74.2%，多以人工林为主，少量天然次生林。地处戴云山西北部，境内地貌以低山、丘陵、盆地为主，东西高，中部低，呈马鞍状，海拔差异大，最高峰大模山海拔1472m，最低尤溪口海拔72m。属中亚热带季风性气候，年平均降雨量1650mm左右，年平均气温19.2℃，极端高温40.3℃，极端低温-7.8℃。成土母岩石灰石、大理石，土壤以沙黄壤、沙红壤为主。

2 材料和方法

2.1 数据来源 以2016年尤溪县二类清查1143个样地的数据资料为研究基础。1143个样地中，针叶类优势树种的样地共有770个，其中以杉木（321个）和马尾松（449个）为主；包括木荷、樟树、楠木、檫树、栲树等软阔叶树和硬阔叶树树种在内的阔叶树种样地共231个；毛竹、绿竹和其他杂竹样地42个；柑橘、萘、桃、油茶、板栗、厚朴、柿等果林药材经济林92个样地。在本区中非标准样地的林分还有少量的黄山松、秃杉、建柏人工林林分等。其余的为非林地、道路、房屋及少量荒山荒地。选取本地有代表性的马尾松纯林、杉木纯林、马尾松阔叶树混交林、杉木阔叶树混交林和阔叶林等5种主要森林类型林分进行生长分析。在所有样地中少部分超过70a林龄的林分和个别超过80a林龄的林分，因其受到极为严重的人为干扰不予考虑。

2.2 研究方法 以标准样地林木的平均胸径为林分生长量的依据，先按照10a为1龄级分别计测各类林分的各林龄级的平均生长量，然后与5a为1林龄级计算的林分平均生长量用t检验对比。统计分析不同优势树种的森林类型的林分生长情况，分析其生长现状与潜力；分析在不同林龄下林分生长情况，分析推测林地生长量与环境因子的关系。数据统计分析用Excel软件。

3 结果与分析

3.1 主要森林类型的林分生长情况 以马尾松、杉木和阔叶树种为优势树种的几种森林类型的林分占到全部样地林分类型的84%以上，因此本区内的林分类型主要是以杉木、马尾松、阔叶树及其混交林为主。按照10a一林龄级，将马尾松纯林、杉木纯林、阔叶林、马尾松阔叶树混交林和杉木阔叶树混交林等5种森林类型的林分生长量分别统计计算，结果见表1、表2、表3、表4和表5。总体而言，平均胸径、平均数高、林分蓄积和小班蓄积在一定范围内都随着林龄的增加而增大，小班蓄e与小班面积关系密切，且林分平均胸径与林分蓄积高度相关，相关系数接近1。林木的株数则随着林分龄级增加而逐渐减少。各龄级的标准差没有一致规律，根据森林类型不同，各有其特点，在一定程度上体现林分分化程度。

3.2 林分龄级划分科学性研究分析 根据二类调查数据各种森林类型的林分龄级划分，分别按5a和10a一级的林龄级划分分组后，各组林分平均胸径比较的t检验结果见表6。由表6可知，以5a与10a不同划分的林龄级，其林分生长量有极显著差异，因此可以推断，林龄是影响林分生长的重要因子，林分龄级划分应以不同树种及集约经营程度选择5a为一林龄级或10a为一林龄级较为合理。

4 讨论与结论

4.1 马尾松林分生长情况 随着龄级增加，马尾松胸径也增大，其标准差也变大，说明在纯林的马尾松生长过程中，分化开始显著起来，林分平均株数逐渐减少，林分蓄积持续增加，马尾松林分平均胸径到31～40a龄级时胸径和蓄积较大，符合林分收获指标，但下一龄级又有所减小。一般情况下，马尾松的蓄积随着林龄增长而增加，但是林龄超过60a，林分的平均胸径和蓄积都减少，呈林分过熟状态，与本区域内马尾松过熟林的龄级规定相符。林分过熟的原因有以下2个方面，一是马尾松林分自疏作用，二是由于强烈的人为干扰。马尾松是主要的造林先锋树种，在演替过程中容易在次生林地上首先进入林地很快成为优势树种，但是随着森林演替的持续进行，其他树种逐渐替代马尾松，但是在人工干预下，这种进程可能会推迟或根本不会发生，使得在某些立地条件下马尾松长期在森林中其主导作用。有研究表明，有计划间伐的马尾松林16～17年左右收获经济效益最好[9]，这与本区不同经营目的或不同程度的人为干扰的林分生长量有所差异。因此要求在经营管理上要强化和细化管理，以期林分较好的生长。

4.2 杉木林分生长情况 在GB/T26424-2010中规定人工起源的杉木林25a即为成熟林，超过了35a后就为过熟林。本区内的杉木林分平均胸径生长量显示即使在过熟的杉木林仍然还能生长，杉木林平均胸径和林分蓄积在30～40a达到峰值，而只有在40a龄级后，杉木的平均胸径呈下降趋势，显示出林分开始过熟而衰老的现象。在全球气候变暖的大背景下，由于重视森林的生态作用而对采伐有所限制，以至于本区内杉木成熟林和过熟林的比例远超过《中国可持续发展林业战略研究总论》中所规定的值，从森林经营角度考虑，应当适当调整杉木成熟林和过熟林的比例，或者考虑在现有林分中选择合适的林分发展培育杉木大径材。尽管抚育间伐能不同程度的促进杉木人工林林分平均胸径变大，增加林分蓄积[10]。本区人工杉木林的胸径增加幅度较小，原因可能是人工杉木林多代栽培引起的地力衰退[11]，或是不正确的人为干预措施。此外在两个林龄超过40年的杉木林分平均胸径和材积都不大，因其情况特殊，故本次研究不予考虑。

4.3 阔叶林林分生长情况 阔叶林总体趋势与杉木、马尾松相似，在30～50a龄级之间变化不显著，但是林分胸径的生长直到70a林龄级还在持续增加，只是趋势变缓，但各龄级之间的差异仍然达到极显著程度（t检验）。其中木荷林分超过70a，林分蓄积仍然持续增加。只有超过80a后，林分开始显著衰退。比起杉木和马尾松纯林，阔叶林森林的变化更加复杂。林木之间的各种效应除了种内作用外[12]，种间竞争作用不可忽视[13]。正是阔叶林各树种之间复杂的相互作用，导致森林演替过程中的许多不确定性而使林分在生长过程中表现出胸径大小出现反复的变化。但是最终林分会逐渐衰老而进入下一阶段的演替，目前没有这方面的数据，需要今后在这一方面进一步积累数据以开展后续的研究。

4.4 马阔混交林林分生长情况 马尾松和各种阔叶树不同比例的混交造林，起源主要有二，一是作为生态林留存的马尾松林或因前期是纯林，后期因生态林而禁伐后森林演替而成的马阔混交林也不在少数，二是人工马尾松林与不同比例的阔叶树混交而成。在不同龄级的林分中，胸径标准差随着林分增加，到31-40龄级起稳定在5左右，表明在这之前，林分的生长变异较小，随着林分林龄增长，林分开始出现较大的分化，引起胸径标准差显著增大，到71-80龄级时，出F有一次极为显著的林分分化（胸径标准差为8.57），此后林分较为稳定。马尾松阔叶树混交林林分的总体生长状况较马尾松纯林好林分生长趋势总体是不断增加的，最终林分大径材是所有森林类型中最多的，当然考虑到其较长的培育周期，在经济上或是森林总固碳量可能并不是最大的，但无疑其森林的生态效益是最好的。因此，建议在林分培育时可以优先考虑马阔混交的模式。

4.5 杉阔混交林林分生长情况 本区杉木阔叶树混交林很多是由原来的天然次生林演替而来，更多是后期杉木与各类阔叶树、马尾松等树种按不同比例混交的人工林。就林分的胸径生长量而言，其胸径生长甚至不如杉木纯林，在五种林分类型中生长是最差的。按原有标准划分30a后林分即不再生长。在近自然林分修复过程中，75a龄级的杉木林分中杉木已成退化种群[14]。杉阔混交林分40a后，林分出现较大的分化，由此推断杉阔混交林在后期40～50a后，混交林就可能就不具备杉木林分的主要特征，更多的呈现出阔叶林的特点。

4.6 林分林龄级划分 目前林分龄级划分是通常以10a为一林龄级，划分较为粗放。对于马尾松和阔叶树等生长周期较慢的林分类型尚相对合理，但是对杉木速生林而言不尽合理。因此建议杉木林改为5a一个林龄级较为合理。同时，原来将林分简单的划分为幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林的林分划分方法也应相应的改进，改为五年一林龄级，即1～5a为未成林、6～10a为幼龄林，接下去按5a一龄级，分别为中龄林Ⅰ、中龄林Ⅱ、成熟林Ⅰ、成熟林Ⅱ、过熟林Ⅰ、成熟林Ⅱ等相应的级别。这样的划分林龄级方法一是符合集约经营的发展趋势，二是符合生产实践情况。

总之，本区域内以上5种森林类型中，马尾松纯林表现一般，在立地条件差的情况下是可以考虑的造林类型；杉木纯林最快达到林分胸径的峰值，即能早成林，早形成森林效益，但是林分衰老也快，是造速生林优选林分类型；阔叶林因其生态效益最好，其生长量表现较好，在一些需要发挥生态效益的点位，可以优先考虑；杉阔混交林生长较差，不提倡今后造类似的林分类型；马阔混交林通过较长的生长周期可以达到最大的林分平均胸径，森林蓄积量也高，有利于森林生态效益的发挥。

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（责编：张宏民）