吉林省白云县天然混交林主要林分枯损规律研究

吉林省白云县天然混交林主要林分枯损规律研究

20世纪60年代，中国的第一个关于林分枯萎率的文献可以追溯到20世纪60年代。李克志利用小兴安岭带岭林区的43个每木检尺标准地资料,对红松、云杉、冷杉、阔叶林4种天然林类型的枯损率进行了比较深入的研究;王志忠提出了一种用“模拟法”测定自然枯损率的方法;胡晓龙利用辽宁省的46个森林资源连续清查固定样地资料,用直径回归模型和株数分布函数构成叠加模型预估了林分株数枯损分布;郑治刚对林木枯损与适宜度、健康度、竞争度的关系、影响林木枯损的因素及林木枯损的分布进行了论述,为建立枯损模型提供了理论依据,并叙述了利用统计分布模型、模拟模型、函数模型建立枯损模型的基本方法。国内一些学者针对同龄纯林,建立了林分和径阶层次的枯损模型;而单木枯损模型,尤其是混交林的单木枯损模型,目前在国内研究较少。向玮等利用吉林省金沟岭林场的20块固定样地,建立了近天然落叶松云冷杉林中长白落叶松、红松、云冷杉、中阔和慢阔5个树种(组)的单木枯损模型,曾伟生还建立了天然云杉林总消耗率、枯损率、采伐率三者一致兼容的估测模型,也为枯损率模型的研建提供了经验借鉴。目前关于林木枯损研究,多数是以径阶林木的枯损株数比率作为研究对象,探索枯损率与直径、株数、年龄等因子之间的关系,许多研究者已经建立了枯损率模型;但对林木枯损蓄积的研究则涉及较少,很少人对林分蓄积枯损率和直径、年龄的关系进行研究。本文以长白山地区白河林业局6个天然混交林作为研究对象,分析不同林分的枯损率变化规律,旨在为以后建立各林分枯损率模型提供有益的参考。1气候变化及营造对比白河林业局位于吉林省延边朝鲜族自治州安图县的南部,地处长白山脚下,地理座标为:东经127°53′～128°34′,北纬42°01′～42°48′。本区属于温带大陆性季风气候,气候寒冷,冬长夏短,低温多雨。全局年平均气温仅为2.2℃,最热的7月份平均气温为27.9℃,最冷的1月份平均气温为-26.6℃。全年无霜期仅为110d左右。年平均降水量为700mm左右,多集中于6—8月份。结霜、降雪早来晚退,结冻期甚长,最大积雪厚度为1m多,最大冻土深度为2m。最大风力6级,风速11.3m/s。白河林业局地带性顶极群落为以针叶树为主的针阔混交林。日伪时期对森林的破坏较为严重,许多珍贵树种被大量砍伐外运。1971年建局以来,经过几十年的开发、利用,大面积的原始森林被次生演替群落所代替。天然林主要林分类型为慢生阔叶混交林、落叶松林、针阔混交林、中生阔叶混交林、柞树林和白桦林6个主要林分类型。2学习方法2.1林分类型复位样地分布以长白山地区白河林业局天然混交林为研究对象,采用了1990年和2000年2次森林经理调查中6个主要林分类型的518块复位样地,6个主要林分类型复位样地分布:柞树林50块、白桦林61块、落叶松林44块、慢生阔叶混交林141块、中生阔叶混交林74块、针阔混交林48块。2.2枯损率的计算对6个主要的林分进行样地整理。根据样木测量记录前后期的对应情况,确定清查间隔期内采伐和枯死的样木(包括枯立木和枯倒木)。统一采用国家森林资源连续清查数据处理方法计算其枯损量,同时也计算样地的总生长量。汇总各样地上的生长量、枯死木的消耗量,得到每个样地的枯损量和总生长量。然后,按普雷斯勒公式P=((C/(2V1+G))×(200/n),计算样地间隔10a的枯损率。式中:C为枯损量,V1为样地前期材积,G为总生长量,n为间隔期长度(10a),P为枯损率。林木的枯死不像生长那样是一个连续的过程,它受各种自然因素和人为因素的影响,可以视为一个概率事件。不是所有林分样地都会出现枯损量,有些样地的枯损量是0。为了探索白河林业局各林分的平均枯死率变化规律,必须对各林分样地数据进行汇总和归纳。本文通过按龄组和按径级分别进行统计,得到不同林分各龄组和不同林分不同径阶的枯损率。平均枯损率的计算可以有两种方法:一是直接将不同林分的各样地的枯损率进行算术平均;二是将不同林分各龄组的样地蓄积和枯损量进行汇总(相当于将各龄组的样地合并为一个大样地),再分别按普雷斯勒公式计算不同林分的枯损率。经对比分析,本文认为方法二较好。3结果与分析3.1不同龄组林枯损量利用上述方法对白河林业局10a间6个主要林分类型各龄组枯损量进行了统计(见表1)。从表1可以看出,6个林分类型各龄组枯损量有共同的变化规律:随着龄组的增大,林分的枯损量呈上升趋势,各林分过熟林的枯损量达最大值。就林分而言,慢生阔叶过熟林枯损量最大(55.00m3·hm-2),白桦过熟林枯损量最小(17.00m3·hm-2)。从表1还可以看出,在同一龄组,幼龄林中,慢阔混交林枯损量最大(10.61m3·hm-2),柞树林枯损量最小(2.71m3·hm-2);中龄林中,针阔混交林枯损量最大(14.33m3·hm-2),柞树林枯损最小(5.00m3·hm-2);近熟林中,针阔混交林枯损量最大(24.33m3·hm-2),柞树林枯损量最小(8.71m3·hm-2);成熟林中,针阔混交林枯损量最大(35.53m3·hm-2),柞树林最小(11.33m3·hm-2);过熟林中,慢生阔叶混交林枯损量最大(55.00m3·hm-2),白桦林枯损量最小(17.00m3·hm-2)。3.2不同龄组枯损率各林分5个龄组样地分布见表2。由表2可以看出,柞树林以近熟林为主,过熟林较少;白桦林以中龄林为主,幼龄林、近熟林、过熟林较少;落叶松林以幼龄林、中龄林和成熟林为主,近熟林、过熟林较少;慢生阔叶混交林以中龄林、近熟林和成熟林为主,过熟林较少;中生阔叶混交林以中龄林为主,过熟林较少;针阔混交林以成熟林主,过熟林较少。从整体上看,白河林业局的森林资源主要以中龄林和成熟林为主,过熟林很少。各龄组平均枯损率见表3。从表3可看出:①柞树林,枯损率随龄组增大有增大的趋势,柞树林近熟林枯损率较中龄林稍有下降。在近熟林之后,柞树林枯损率有明显的增大趋势,柞树幼龄林枯损率最小(0.23%),过熟林枯损率最大(0.58%)。总体看,柞树林枯损率随龄组的增大呈线性关系(R2=0.91)。②白桦林,枯损率随龄组增大而增大,呈现指数函数的关系(R2=0.88)。幼龄林到中龄林枯损率增幅较大,近熟林之后增幅较稳定。白桦林幼龄林枯损率最小(0.51%),过熟林枯损率最大(1.03%)。③中生阔叶混交林,枯损率随龄组的增大而增大,呈现线性增长的关系。幼龄林枯损率最小(0.72%),过熟林枯损率最大(0.95%)。④针阔混交林,枯损率随龄组的增大而增大,中龄林到成熟林枯损率增长幅度较小。针阔混交林幼龄林枯损率最小(0.26%),过熟林枯损率最大(1.57%)。⑤慢生阔叶混交林,枯损率随龄组的增大而增大,呈现线性增长的关系。慢生阔叶混交林幼龄林枯损率最小(0.63%),过熟林枯损率最大(1.47%)。⑥落叶松林,枯损率随龄组呈现一种线性增长的趋势(R2=0.84)。但枯损率在成熟林比近熟林有所减少。幼龄林枯损率最小(0.45%),过熟林枯损率最大(1.03%)。3.3中龄林枯损率从表3可以看出:①不同林分,幼龄林的枯损率差异较大。中生阔叶混交林枯损率最大(0.72%),柞树林枯损率最小(0.23%)。各林分幼龄林枯损率较小,都在1%之内。②不同林分,中龄林的枯损率差异较大。白桦林枯损率最大(0.9%),柞树林枯损率最小(0.36%)。各林分中龄林枯损率也较小,也都在1%之内。③各林分近熟林,枯损率在0.35%～0.95%之间,差异较大。其中:白桦林枯损率最大,柞树林枯损率最小。④各林分成熟林,枯损率在0.43%～0.99%之间。针阔混交林枯损率最大,柞树林枯损率最小。⑤各林分过熟林,枯损率差异较明显。其中:柞树林枯损率最小(0.58%),针阔混交林枯损率最大(1.57%)。3.4林分枯损量统计本文将6个林分按6～10、12～16、18～22、24～28、30～34、36cm以上6个径阶段划分,10a间不同林分各径阶枯损量统计见表4。由表4可以看出,6个主要林分10a间枯损量,除了中生阔叶混交林24～28、30～34cm径阶的枯损量相对于18～22cm径阶有所减小之外,其他5个主要林分10a间枯损量都随径阶的增大而增大。慢生阔叶混交林和针阔混交林随径阶的增大,变化幅度较大,其中:慢生阔叶混交林的平均枯损量最大(41.78m3·hm-2),中生阔叶混交林的平均枯损量最小(8.83m3·hm-2)。3.5枯损率与径阶的关系根据10a间各林分的枯损量,计算出6个主要林分各径阶的枯损率(见表5)。由表5可以看出:6个主要林分,慢生阔叶混交林、中生阔叶混交林和针阔混交林枯损率有起伏外,其他3个主要林分枯损率都随径阶的增大而增大,其中:36cm以上径阶的慢生阔叶混交林枯损率最大(1.53%),30～34cm径阶的中生阔叶混交林枯损率最小(0.17%)。整体看,枯损率随径阶的增大有增大的趋势。从表5还可以看出:同一径阶不同林分,6～10cm径阶各林分的枯损率相差不大,相对比较平稳;随着径阶的增大,各林分枯损率差异明显。4林分枯损率6个主要林分枯损量随着龄组的增大而增加,慢生阔叶混交林过熟林枯损量最大,白桦过熟林枯损量最小。在同一龄组,幼龄林:慢生阔叶混交林枯损量最大,柞树林枯损量最小;中龄林:针阔混交林枯损量最大,柞树林枯损量最小;近熟林:针阔混交林枯损量最大,柞树林枯损量最小;成熟林:针阔混交林枯损量最大,柞树林枯损量最小;过熟林:慢生阔叶混交林枯损量最大,白桦林枯损量最小。总体看,柞树林、白桦林的枯损量较少,慢生阔叶混交林和针阔混交林的枯损量较大。6个主要林分类型的枯损率都随龄组的增大而增大,不同林分各龄组的枯损率差异较大。幼龄林:中生阔叶混交林枯损率最大,柞树林枯损率最小;中龄林:白桦林枯损率最大,柞树林枯损率最小;近熟林:白桦林枯损率最大,柞树林枯损率最小;成熟林:针阔混交林枯损率最大,柞树林枯损率最小;过熟林:柞树林枯损率最小,针阔混交林枯