低質(zhì)低效杉木立地特征與低質(zhì)低效林分類

低質(zhì)低效杉木立地特征與低質(zhì)低效林分類

杉木是我國(guó)南方最重要的樹種之一，分布廣泛，人工經(jīng)營(yíng)和栽培歷史悠久。杉木材料細(xì)膩，生長(zhǎng)速度快，加工方便，深受群眾喜愛(ài)。然而，由于長(zhǎng)期的管理和使用，一些砧木的地理分布強(qiáng)度降低，砧木的生產(chǎn)力降低，因?yàn)樗鼈冞m合土地和樹木，所以有些林是小的、老的和老的。這導(dǎo)致森林形成不是材料。因此，有必要正確界定低質(zhì)量杉木次生林的分類標(biāo)準(zhǔn)，為低質(zhì)量低效森林的管理和轉(zhuǎn)型提供重要依據(jù)。在本文中，我們分析了杉木生長(zhǎng)過(guò)程中形成低質(zhì)量效率的原因和布局的主要特征。11.1樣地設(shè)置及其水質(zhì)效因子的測(cè)定為全面反映研究區(qū)域內(nèi)杉木林的真實(shí)狀況,調(diào)查收集了長(zhǎng)江中上游地區(qū)的四川、云南、貴州、湖南、湖北5省全部及江西部分的最近2～3次一類森林資源清查的樣地資料329塊,據(jù)此計(jì)算林分的蓄積量、自然生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)率等因子.此外,還在四川、湖南、湖北等省有代表性的區(qū)域設(shè)置詳測(cè)樣地進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)查,詳細(xì)測(cè)定林分土壤、植被、生物量、林分結(jié)構(gòu)、水文功能等質(zhì)效因子,將其作為典型樣本資料.1.2低質(zhì)低效指標(biāo)因子的選擇研究的基本思路、低質(zhì)低效林分的基本定義見(jiàn)參考文獻(xiàn)在低質(zhì)低效指標(biāo)因子的選擇中考慮到如下情況:長(zhǎng)江中上游地區(qū)林分類型多樣,立地條件復(fù)雜22.1杉木群落生長(zhǎng)過(guò)程及分析方法將樣地的單位面積蓄積量、樹高、生長(zhǎng)量等林分因子與林分年齡描散點(diǎn)圖,根據(jù)散點(diǎn)分布特點(diǎn)選擇生長(zhǎng)過(guò)程曲線方程進(jìn)行擬合,并劃分生長(zhǎng)等級(jí).生長(zhǎng)過(guò)程見(jiàn)圖1、圖2、圖3.生長(zhǎng)過(guò)程分析方法以樹高等級(jí)的劃分為例說(shuō)明如下:1)建立林分生長(zhǎng)方程:=11.29106/(1+2.74899e式中,2)用兩倍標(biāo)準(zhǔn)差剔除法確定上下限,,式中,б3)根據(jù)上下限范圍,用平均離差法將全部杉木群落樣地劃分為6個(gè)等級(jí),以羅馬字母Ⅰ至Ⅵ表示,以Ⅰ等級(jí)為最好,其余類推.2.1.1杉木天然林生長(zhǎng)狀況從杉木各蓄級(jí)年齡-蓄積散點(diǎn)圖可以看出,現(xiàn)存的大部分杉木天然林分為中幼年林,林齡大于502.1.2樹高分布圖和生長(zhǎng)率分布從杉木的年齡—樹高分布圖和對(duì)生長(zhǎng)率的分析得出,202.2綜合因子的提取表現(xiàn)林分質(zhì)效高低的因子很多,如林分蓄積、林分平均高、林分生長(zhǎng)量、林分生長(zhǎng)率等.但這些因子在表現(xiàn)林分質(zhì)效中所起的作用大小不同,即權(quán)重不同,且它們之間可能還存在著相互關(guān)系.因此采用主成分分析法,把錯(cuò)綜復(fù)雜的因子歸結(jié)成幾個(gè)綜合因子.其分析計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1.表中,2.3樣地標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)及判別函數(shù)根據(jù)數(shù)量化得分結(jié)果對(duì)樣地進(jìn)行聚類分析.因選取的樣地?cái)?shù)較多,這里我們采用爬山法,利用已有電算程序,對(duì)329個(gè)樣地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行逐步聚類.根據(jù)樣地標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)和的頻率分布特點(diǎn),最后將樣地聚為3類,第3類包含樣地?cái)?shù)111個(gè),其樣地標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)和小于或等于36,第2類包含樣地?cái)?shù)137個(gè),其樣地標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)和小于63并大于36,第1類包含樣地?cái)?shù)81個(gè),其樣地標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)和大于或等于63.因此,我們根據(jù)聚類結(jié)果,把樣地分為3個(gè)等級(jí),第3類為Ⅲ等級(jí),第2類為Ⅱ等級(jí),第1類為Ⅰ等級(jí).建立類型判別函數(shù).采用蓄積、樹高、直徑、生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)率和郁閉度的等級(jí)作為判別因子,用Fisher判別方法進(jìn)行判別,得判別函數(shù):=0.00623類樣本的類中心在判別坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為:第1類0.0879;第2類0.1554;第3類0.2218.閾值點(diǎn)第1類正判樣本數(shù)為79個(gè),正判率97.5%,第2類正判樣本數(shù)為130個(gè),正判率94.9%,第3類正判樣本數(shù)109個(gè),正判率99.2%.相關(guān)比為0.8483.根據(jù)所建立的判別函數(shù)對(duì)所有樣地進(jìn)行判別歸類,將杉木林劃分為3組綜合質(zhì)效類型,第Ⅰ類為生長(zhǎng)較好的正常林分,第Ⅲ類為極低質(zhì)低效型林分,第Ⅱ介上述二者之間,以低質(zhì)型、生長(zhǎng)潛力型和綜合低質(zhì)低效型為主.各類型所包括的生長(zhǎng)等級(jí)及主要因子平均值見(jiàn)表2和表3.2.4主導(dǎo)立地因子的分異性長(zhǎng)江中上游地區(qū)杉木分布范圍廣,立地類型多樣,在不同地區(qū)影響其生長(zhǎng)的主導(dǎo)立地因子不一定相同,故采取逐步回歸分析方法,確定影響最顯著的主導(dǎo)因子.2.4.1年齡-樹高導(dǎo)向曲線在林分質(zhì)效的表現(xiàn)因子中,與立地因子關(guān)系最密切的是樹高,因此首先建立年齡-樹高的調(diào)整方程,其導(dǎo)向曲線為:2.4.2立地條件類型的劃分杉木主要分布在中低海拔.由于樣地資料在各海拔中分布不均,故選取海拔800～1200m人為影響較小的樣地,對(duì)坡向、坡位、坡度、土壤厚度等立地環(huán)境因子與標(biāo)準(zhǔn)年齡的林分高進(jìn)行逐步回歸分析,海拔因子不參與分析.其結(jié)果如表4所示.從表4的結(jié)果看,除海拔外,其他幾個(gè)因子對(duì)杉木生長(zhǎng)影響的大小依次為坡位、土壤厚度、坡度和坡向.因此,低質(zhì)低效杉木林的立地條件類型主要可由海拔、坡位、土層厚度、坡度和坡向5因子各等級(jí)的組合來(lái)構(gòu)成.2.5極低質(zhì)低效型杉木林前已述及,林分生產(chǎn)力、林分結(jié)構(gòu)和水保功能強(qiáng)弱是我們劃分低質(zhì)低效次生類型的指標(biāo)和依據(jù).根據(jù)主成分分析結(jié)果,林分蓄積量、林分平均高和5年蓄積生長(zhǎng)量可以全面反映林分生產(chǎn)力,林分郁閉度、灌木草本蓋度和土壤厚度等較全面反映了林分結(jié)構(gòu)與功能.從林分這些綜合質(zhì)效表現(xiàn)因子及形成的原因考慮,我們把低質(zhì)低效杉木林劃分為以下4個(gè)類型:(1)極低質(zhì)低效型即Ⅲ等級(jí)杉木林,這種類型林分的蓄積等級(jí)、生長(zhǎng)量等級(jí)和樹高等級(jí)絕大部分大于或等于5,其質(zhì)效因子和立地條件都處于極低水平;(2)生長(zhǎng)潛力型這種林分為Ⅱ等級(jí)中樹高等級(jí)和生長(zhǎng)率等級(jí)小于2的那一部分林分,其質(zhì)效綜合評(píng)價(jià)得分較低,林分的蓄積量較低,但其平均樹高和生長(zhǎng)率較大,也就是說(shuō),其立地條件較好,生長(zhǎng)潛力力較大;(3)低質(zhì)型為Ⅱ等級(jí)中的部分林分,其蓄積量較小,林分喬木層生長(zhǎng)很差,但林分的郁閉度較大,下層植被較多,林分的總體植被覆蓋率大,保水保土能力較強(qiáng);(4)綜合低質(zhì)低效型這種林分為Ⅱ等級(jí)中的部分林分,其蓄積、生長(zhǎng)量、郁閉度和立地條件都處于較低水平,其基本特征為,林分喬木層郁閉度在0.3～0.6之間,一般都有部分灌木和草本層植物,其平均灌木蓋度約40%,平均草本蓋度約60%,林分的蓄積量和平均樹高都明顯偏低.低質(zhì)低效杉木林劃分的技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表5所示.表中蓄積量、樹高和5年的蓄積生長(zhǎng)量是各因子生長(zhǎng)過(guò)程曲線模型展開后所得之值,表示各因子的平均值,凡低于表中對(duì)應(yīng)年齡各因子值的林分,均稱為低質(zhì)低效林.2.6低質(zhì)低效杉木次生林的形成緣由杉木屬于“偏途頂極群落”,沒(méi)有純粹的原始天然林,所有的杉木次生林都是在人工林的基礎(chǔ)上,因砍伐、火燒等原因被破壞后,重新萌生發(fā)育演潛而來(lái)的.因此,杉木低質(zhì)低效次生林的的形成絕大部分是人為原因.一部分低質(zhì)林的形成是因?yàn)榱址值臍夂驐l件不適于杉木生長(zhǎng),如在一些高海拔地區(qū),人工林經(jīng)破壞后,萌生的杉木同灌木混生,形成低質(zhì)低效杉木殘次林.一部分低質(zhì)林的形成是因?yàn)榱址直旧碛啥啻斯ち职l(fā)育而成,消耗地力過(guò)多,沒(méi)有得到施肥補(bǔ)充,且林分基本上是杉木純林,林下灌木和草本較少,林地枯落物少,分解還原少,林地的肥力已衰退到不適宜杉木生長(zhǎng)的地步,因而形成低質(zhì)低效杉木次生林.3低質(zhì)低效杉木林的主要成因(1)根據(jù)對(duì)低質(zhì)低效次生林的定義,我們將蓄積量、樹高和林分5年蓄積生長(zhǎng)量均低于同類林分的均值,且灌木草本蓋度小,土壤條件差的林分稱為低質(zhì)低效林.依據(jù)其主要特征的不同,又進(jìn)一步將低質(zhì)低效林分為極低質(zhì)低效型、低質(zhì)型、綜合低質(zhì)低效型和生長(zhǎng)潛力型4種類型.(2)根據(jù)對(duì)樣地資料的分析,影響杉木生長(zhǎng)的主要立地因子是海拔高度、坡位、土層厚度、坡度和坡向,它們的組合可以構(gòu)成不同的杉木立地條件類型.(3)形成低質(zhì)低效杉木林的主要原因是不合理經(jīng)營(yíng),部分是由于立地條件不適合,如海拔太高或土層太薄,地力衰退.(4)本文中以不同年齡時(shí)期林分蓄積量、林分平均高和林分5年蓄積生長(zhǎng)量為生產(chǎn)力指標(biāo),以林分郁閉度、灌木草本蓋度、土壤條件、地表侵蝕狀況等為主要特征,用綜合多因素的方法對(duì)杉木低質(zhì)低效林進(jìn)行了系統(tǒng)分類研究,其結(jié)果深入淺出,可操作性強(qiáng).(5)本文中根據(jù)杉木主要結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)進(jìn)行了杉木低質(zhì)低效林的