第37卷第11期东 北 林 业 大 学 学 报
V o.l 37N o .11
2009年11月J OURNA L O F NORTHEA ST FORESTRY UN I VER SI TY N ov .2009
小兴安岭林区低质林类型的界定与评价
1)
张 泱 姜中珠 董希斌
蒙宽宏
(黑龙江省铁力市人民政府，铁力,152500) (东北林业大学) (黑龙江省林业科学研究所)
摘 要 利用对小兴安岭林区典型低质林进行实地调查获得的样地森林资源的详细资料，应用多元统计分析
理论对林分树种、林分密度、林分径级、林分多样性和丰富度以及土壤状况等进行了分析，筛选造成低质林分的主要影响因子。在分析主要因子变化过程的基础上，确定了低质林划分的技术参数，据此划分了低质林的不同类型：非经济型低质林、低密度型低质林、草原型低质林、生长潜力型低质林和高肥低
效低质林。
关键词 低质林；界定；类型；评价分类号 S756.4
Classification and E valuati on of Low quality Forests in Forest R egi ons of X iaoxi ng an M ountai n s/Zhang Y ang (t he People s G overn m ent o f T i e liC i ty in H e il ong jiang P rov ince ,T ie li 152500,P .R.Chi na);Ji ang Zhongzhu ,D ong X i b i n (N o rt heast F orestry U niversity);M eng K uanhong(H e ilong jiang A cade m y of F orestry)//Journal of N ortheast F orestry U n i versity .-2009,37(11).-99~102
Spec i es co m position ,stand density ,d ia m eter c l ass distr i bution ,stand diversity ,spec i es richness ,and so il conditi on w ere stud ied by the t heory of mu lti var i a te stati stical ana l y si s bad on t he fi e l d da ta of lo w qua lity forests i n t he forest re g i ons o f X i aox i ng anM ounta i ns .M a i n facto rs contri buti ng to t he lo w qua lit y of the forests w ere i dentified .T he chang i ng pro cess o f the m a i n facto rs was analyd and t he para m eters fo r the c l assifi cation of low qua lity forests w ere deter m i ned .T he low qua lity forests we re then c l assifi ed into fi ve types ,na m e l y nonco mme rc ial l ow qua lit y forest ,l ow dens it y and l ow qua lity fo rest ,l ow quality forest w ith invading grass ,low qua lity f o rest w ith po tentia l produc tiv ity ,and h i gh fertilizati on and l ow benefit fo rest .
K eywords Low quality forests ;C lassifica ti on ;T ypes ;Eva l uation 低质林是指受到强烈自然和非自然因素的干扰破坏，林
分系统功能呈逆向发展趋势，系统组成成分缺失，林木生长缓慢，质量低劣，植被总盖度低，林下土壤受到严重侵蚀，最终表现为保水保土功能差，整个林分生态系统几乎丧失自我恢复能力，其防护效益和经济效益低的林分[1]。但是，林分组成、林分密度、径级分布、林分多样性、物种丰富度以及土壤状况的不同，形成的低质林类型也不相同[2-7]。笔者以小兴安岭林区典型低质林分为研究对象，以影响低质林分的主要因子为依据，划分低质林的类型。
1 研究区域概况
选取小兴安岭林区内典型的低质林设置3个调查区。其中：调查区 设置在带岭林业局下属林场!!!红光林场的301林班第3作业区内，该作业区位于红光林场四线沟301林班17、19、20小班，是以桦树为主的针阔混交林，林木组成为3桦2椴2冷1色1云1杨。优势树种平均树高17m，胸径16c m，平均坡度10∀，林内灌丛覆盖度为65%，主要有榛柴(Cory l us heterophy lla F i sch)、忍冬(F los lonicerae)等。林下主要指示性植物有蕨类(P teri dop hy ta)、三棱草(Carex phacota Spr .)，多度为60%。土壤为暗棕色，厚度35c m 。
调查区#与调查区∃设置在铁力林业局的马永顺林场500林班内。该林班林分类型为阔叶混交林，平均林龄53a ，平均胸径16c m，平均树高14m，株数534株/h m 2，蓄积77m 3/h m 2,
1)黑龙江省重大攻关项目(GA07B301-05)。
第一作者简介：张泱，男,1961年4月生，黑龙江省铁力市人民政府，研究员级高级工程师。
通信作者：董希斌，东北林业大学工程技术学院，教授。收稿日期:2009年7月15日。责任编辑：张建华。
林分郁闭度0.3。林种为商品林，土壤为暗棕壤，土壤平均厚度45c m，调查区#下木层主要为榛柴、暴马丁香(Syr i nga re ticulata)；调查区∃下木层主要为白丁香。其中：调查区#的3个试验样地为横山带设置，调查区∃的3个试验样地为顺山带设置，如图1所示。图1中空白部分为间隔带，阴影部分为调查带。
图1 横山带和顺山带试验区设置(调查区#和调查区∃)
2 数据采集
数据采用实地调查的方法进行采集，调查区 、#、∃分别设置3块样地，面积为20m %20m 。主要调查样地保留木中乔木层、灌木层、草本层的生长状况；土壤化学性质是每个点取10~20c m 深混合土样，样品在实验室做自然阴干处理，然后研磨过筛，以备室内化验分析。土壤物理性质的测定用环刀法(LY /T 1215!1999)，选设样点处挖1个50cm %40c m 的长方形土坑，土坑的深度到60c m，自上而下用环刀分0~20c m 、20~40c m 和40~60c m 3个层次取样；将各样地3个土壤剖面相同层次的土壤样品风干后采用常规法分析。
数据分析主要应用基本的数理统计理论，并运用Excel 软件进行数据的基本统计计算及函数模拟分析等，以达到对低质林分不同类型的分析。
3 结果与分析
3.1 林分树种分析
统计调查区、#、∃保留带中乔木层各主要树种株数占总株数的百分比，见表1。
表1 各主要树种株数统计
调查区树 种数量/株比例/%水曲柳(F raxi nu s mand shurica)920.00
枫桦(B et u la c ost a t a)1328.89
紫椴(T ili a amu rensis)48.89
色木槭(T ili a amu rensis)24.44
糠椴(T ili a m and shuric a)12.22
大青杨(P o pu l u s u ssu riensis)1226.67
红松(P inu s kora i ensis)48.89 #春榆(Ul m u s japon ic a)1330.23色木槭(T ili a amu rensis)613.95
紫椴(T ili a amu rensis)24.65
水曲柳(F raxi nu s mand shurica)716.28
兴安落叶松(La ri x gm elli n i)49.31
白桦(B et u la platyphy ll a)1125.58∃春榆(Ul m u s japon ic a)925.71白桦(B et u la platyphy ll a)1131.43
大青杨(P o pu l u s u ssu riensis)720.11
红皮云杉(P ice a kora ie n sis)12.86
水曲柳(F raxi nu s mand shurica)38.57
黄波罗(Ph ellodend ron amu ren)25.71
色木槭(T ili a amu rensis)25.71 从表1中看出，调查区中的枫桦(28.89%)、水曲柳(20.00%)、大青杨(26.67%)这3个树种占样地总株数的75.56%，而剩下的色木槭、红松、糠椴、紫椴只占总数的24.44%；
调查区#中的春榆(30.23%)、白桦(25.58%)两者占总数的55.81%，达到半数以上，而水曲柳(16.28%)、紫椴(4.65%)、落叶松(9.31%)等材质优良的树种占的比例很小；调查区∃中春榆(25.71%)、白桦(31.43%)、大青杨(20.11%)3者占总数的77.25%，云杉、水曲柳、黄波罗等优良树种占比例也很小。
另外，红松(P i nus koraiensis)、水曲柳(Frax i nus mand shu rica)、紫椴(T ilia a murensis)、落叶松(Lar i x g m ellini)等材质好、出材率高、经济价值也高的树种所占比例较少，而经济价值较低，主要作为绿化用的春榆、白桦、杨树等却占有较大比例，说明调查区内树种竞争激烈。
更新较快的树种占主要优势，表明林分树种结构不合理。因此，需要根据林分的树种结构，依照森林生态系统演替规律，选择适宜林分环境生长的、价值高的树种，及时更换掉价值低的树种，达到对低质林改造的目的。经调查，相同径级的情况下，不同树种的价格大约为：红松1050元/m3，椴木850元/m3，落叶松800元/m3，桦木700元/m3，杨木500元/m3，榆木750元/m3。分析调查结果，调查区低质林树种分布不均衡，区域性的树种比较单一，大部分为经济价值较低的林分，因此，将该部分林分界定为&非经济型低质林∋。3.2 林木密度分析
森林中林木的密度也是反映林木质量好坏的一个重要指标，在整个森林更新过程中，密度是控制的主要因子，是形成一定林分水平结构的基础。密度大小在幼、中龄林阶段十分重要，它决定着成林速度、自然稀疏的早晚和强度[2]。调查区、#、∃保留带乔木层林木密度统计见表2。
表2 各样地总株数统计
调查
区
伐前
数/株
保留
数/株
采伐强
度/%
样地面
积/m2
林木密度/
株(hm-2 1122775.8400890 #1423178.17400991
∃1083071.294001052
为了研究低质低效林分与优良林分之间的差异，选取优良林分并以一定的立地因子进行不同梯度的设置，划分了多块标准地进行调查研究。通过调查发现，低质低效林分的幼龄林，其分布明显低于优良林分，总平均蓄积生长量也远低于优良林分；在近成熟林龄组中，低质低效林分中的个别树木的胸径、树高高于优良林分，平均单株材积也较大，但是总蓄积和总平均生长量并没有明显的差别。
调查发现，各个调查区的林木密度都小于当地优良林分的总平均密度1470株/h m2。由此可见，调查区内的林木很稀疏，森林质量低，这必然会导致将来的林木产量很低。同时，稀疏的森林在生态效益方面的效用也很有限，很难达到预期的效益。因此，将该地区林木密度低于850~1000株/h m2的低质林界定为&低密度型低质林∋。
3.3 林分物种多样性分析
植物群落种类多样性指数，反映了植物群落内各植物种类的多少及各植物种的数量在种间分布的均匀程度[3]。低质林的形成与林分组成结构不合理有密切关系，特别是乔木层多样性往往决定林分发展的
方向。低质林改造的效果和实施的力度直接影响天然林保护工程的质量。因此，可以从以下几个主要参数[8]对物种的多样性进行分析。
赛尔号启航
)丰富度指数：物种丰富度(N
)采用物种数(S)测度。
∗物种多样性指数(H):
H=-+P i l og P i。(1)
其中,P
i
=n
i
/N，为第i种总个体数N的比例。
，物种均匀度指数：均匀度分析采用P ielou指数。
E=H/l n(S)。(2)式中:S代表物种数。
−生态优势度指数(C)：生态优势度指数反映了各物种种群数量的变化情况，生态优势度指数越大，说明群落内物种数量分布越不均匀，优势种的地位越突出。
C=+n i(n i-1)/N(N-1)。(3)根据式(1)、(2)、(3)算得3块调查区生物多样性指数，见表3。
由表3可以看出：草本层的物种丰富度(N
)为16.22，明显高于灌木层(9.67)和乔木层(13.78)；草本层的物种多样性指数(H)也高于灌木层和乔木层，平均分别为3.14、1.48和2.04；各样地的物种均匀度指数(E)和生态优势度指数(C)变动幅度不大。这说明，作为优势种的乔木由于采伐量大，增加了草本植物的生长空间，导致该区域生态系统不平衡性，抗干扰能力降低，造成大量的草类植物迅速生长。因此，将其界定为&草原型低质林∋。
100 东 北 林 业 大 学 学 报 第37卷
表3 乔灌草多样性统计
调查区样地
乔木层
N0H E C
灌木层
N0H E C
草本层
N0H E C
110 2.030.560.3781.940.590.43132.140.510.56
29 1.980.510.4261.720.490.38132.090.460.49
320 2.230.520.5170.940.610.29141.970.570.42 #118 2.120.600.41100.820.630.31212.310.600.52 211 1.960.480.51142.010.510.61172.240.480.58 321 2.180.530.49111.790.540.42202.160.610.57∃114 1.830.410.3981.140.480.37171.980.420.39
29 1.860.490.42151.230.560.36152.040.370.42
312 2.180.520.5181.730.620.40162.310.570.51平均13.78 2.040.510.459.671.480.560.4016.223.14
0.510.50 3.4 林分径级分析
径级结构是指林分内林木株数按直径大小的分布状态,
在森林经营和森林调查中，胸径是最基本的调查因子，所以,
胸径分布作为林分结构的基本内容之一。取调查区、#、∃
的保留带乔木层数据作为基础数据，共有9块样地，总面积
0.36h m2。将9块样地中的林分按胸径进行统计，确定每一
级别胸径的林木株数和q值，计算统计结果见表4。其中:
每公顷株数=株数(株)/面积(h m2)。(4)
表4 调查区径级分布及q值
径级/ c m 数量/
株
数量/
株(h m-2
q
径级/
c m
数量/
株
数量/
株(h m-2
q
325.560.50171130.561.22 4411.111.9918925.000.64 525.560.33191438.891.75 6616.670.6720822.
223.99 7925.001.802125.560.67 8513.891.002238.330.50 9513.890.3623616.672.99 101438.891.082425.562.00 111336.111.632512.780.33 12822.220.532638.330.75 131541.670.5627411.111.99 142775.004.502825.560.33 15616.672.9929616.672.00 1625.560.183038.33
相邻径级株数之比(q)[9-10]可以反映出林木径级间的竞争趋势，是影响林分水平结构的主要因子,q值按公式(5)进行计算:
q=L
n
/L
n+1
(L为各径级的每公顷株数)。(5)由表4看出，径级在5~20cm的株数最多,20~30c m的株数较少，整体来看，中小径林木占很大比重，说明调查区内林分质量较差。但就长远意义上来讲，经过阶段性的生长，可以使林木产量有所提高，说明该区域的低质林还是具有一定的生长潜力。从表4可以看出，调查区内q值在0.02~5范围内,q值均值为1.167，比较偏低，说明林区不同径级的株数分布不均匀。因此，
将林分径级70%以上集中在5~20cm的低质林界定为&生长潜力型低质林∋。
3.5 林地土壤分析
影响林木生长的因素多而复杂，如气候、地貌、地形条件、土壤等。在诸多因素中，土壤作为植物生长的基质[6]，不但影响植物群落的形成，而且由于土壤质量的差异，导致林木呈现不同的生长状态。土壤质量主要包括养分状况及某些理化性质，作为土壤表征的3大要素，即N、P、K对林木生长的促进作用已被证明[11]。
以调查区#、∃的土嚷试验数据为基础，将调查地土壤的物理性质和化学性质统计计算结果列于表5和表6。
表5 调查区土壤物理性质
培养兴趣调查
区
土壤密度/
g(c m-3
非毛管孔
隙度/%
毛管孔隙
度/%
总孔隙
度/%
土壤含水
率/%
#0.938.7235.1843.9075.09
∃0.937.0140.0147.0277.93 调查区的土壤呈暗棕色和棕色，由表5可知，两个调查区土壤的物理性质无明显差异，平均含水率在76.51%左右，平均土壤密度0.93g(c m-3。
表6 调查区土壤化学性质
调查区样 地
有效量/m g(kg-1
有效氮有效磷速效钾
全量/g(kg-1
全氮全磷全钾
有机质/
g(kg-1
碳氮比p H
2850.5112.2032.657.14 1.721.70363.7329.55 5.04 3846.168.3732.827.68 1.811.51329.0624.86 5.00平均值827.418.6334.447.27 1.701.74331.4326.47 4.97对照地676.4913.4334.56 6.26 1.281.82300.7127.86 5.18∃11079.9810.5834.4410.92 2.491.04324.5817.23 5.07 2882.4511.0329.408.58 2.740.80395.8126.75 5.24 31048.4727.7322.4013.47 2.720.78372.9716.0
6 5.05平均值1003.6316.4528.7510.13 2.650.87364.4520.01 5.12对照地748.3612.6920.398.33 2.760.99332.4123.16 4.89
由表6可知，与对照地相比，土壤有效量中，除有效氮的质量分数大于对照地外，有效磷和速效钾的质量分数均小于对照地；土壤全氮、全磷及有机质的质量分数都大于对照地，全钾小于对照地；碳氮比和p H值稍微小于对照地。这说明
101
第11期 张 泱等：小兴安岭林区低质林类型的界定与评价
光照强度加速了枯落物的降解及采伐剩余物、死根的分解，使土壤有机质和全量增加，土壤酸性增加，土壤呈现&溢肥∋现象[11-12]。但是由于缺少植被，土壤水土保持能力降低，造成可溶性营养元素淋失，使营养元素的可利用性降低。因此，将土壤微量元素质量分数高而利用率低的低质林命名为&高肥低效低质林∋。
4 讨论
从树种组成方面，林分中树种类型不均匀，经济价值低的树种占多数，珍稀、价值高的树种少，即&非经济型低质林∋林分不具有较高的经济价值，主要起到防风固沙、保持水土以及绿化作用。
从林分密度方面,&低密度型低质林∋林木稀疏，森林质量低，从而导致将来的林木产量很低，在生态效益方面的效用也很有限，很难达到预期的效益。
从林分物种多样性方面,&草原型低质林∋生物多样性的各项指标偏低且不稳定，乔木的大量砍伐，增加了草本的生长空间，导致该区域生态系统不平衡性，抗干扰能力降低，造成大量的草类植物迅速生长。
从林分径级方面，林分径级70%以上集中在3.5~20c m 的&生长潜力型低质林∋，中小径林木占很大比重，说明目前一段时间林分质量较差。但就长远意义上来讲，经过阶段性的生长，可以使林木产量有所提高，具有一定的生长潜力。
从林地土壤方面，土壤微量元素质量分数高而利用率低的&高肥低效低质林∋林地土壤具有一定的肥力，但由于缺少植被的保护，致使大量的营养元素流失，从而导致林分生长缓慢。
参 考 文 献
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(上接98页)用杂木颗粒比较适合。与其他4种颗粒相比，杨木颗粒和杂木颗粒的质量损失率较低，分别为0.1316%和0.1438%，说明其抗破碎性能都非常好，可以满足运输和贮存。木质颗粒燃料以椴桦混颗粒燃料的渗水率最大(10.235%)，其次为白桦去皮颗粒(10.233%)，白桦未去皮颗粒的抗渗水性要强于去皮颗粒。通过不同时间抗渗水性能测试,20h后6种颗粒基本都呈完全剥落状，但杂木颗粒状态要稍好一些，仍呈颗粒外型。杂木较其他颗粒适合储运条件。无论从热值和灰分质量分数方面分析，还是从储运性能和成本角度考虑，杂木颗粒都应为最佳选择。本研究中发现6种木质颗粒燃料的径向压力无显著差异(p>0.05)，质量损失率也没有显著差异(p>0.05)，此结论对以后颗粒燃料储运性能研究有一定参考作用。
参 考 文 献
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102 东 北 林 业 大 学 学 报 第37卷
