全 文 ：第２８卷第３期
２　０　１　３年９月
河　北　林　果　研　究
ＨＥＢＥＩ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＦＯＲＥＳＴＲＹ　ＡＮＤ　ＯＲＣＨＡＲＤ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ
Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．３
Ｓｅｐ．２　０　１　３
　 　
文章编号：１００７－４９６１（２０１３）０３－０２３３ －０４
冀北山地杨桦次生林五角枫更新
幼苗种群结构与动态研究
王广海，于树峰，刘春利，金春生，任佳美
（河北省木兰围场国有林场管理局，河北 围场０６８４５０）
摘要：对冀北山地杨桦次生林五角枫更新幼苗种群结构进行了研究，分析了五角枫幼苗种群的径级结构、高
度结构、时间序列预测以及点格局。结果表明，五角枫更新苗总株数为１　０９４株／ｈｍ２，五角枫更新苗径级主要
集中在０．５～２ｃｍ之间，占总株数的７３．３１％。其高度主要集中在０．５～２．５ｍ，占总株数的８１．８１％。Ⅱ径
级、Ⅳ径级和Ⅵ径级后，五角枫更新苗株数分别下降了５％，４０％和８３％，表明五角枫更新幼苗小径阶种群仍
然保持较多的个体，五角枫种群保持相对的稳定性。五角枫更新幼苗在０～１３ｍ范围内呈聚集分布，在１４～
１６ｍ范围内呈随机分布，在１７～２５ｍ范围内呈均匀分布。适当间伐五角枫更新幼苗对杨桦次生林结构优化
和功能发挥具有重要意义。
关键词：杨桦次生林；五角枫；时间序列；点格局；径级结构
中图分类号：Ｓ　７１８．５ 文献标志码：Ａ
Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
ｉｎ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｐｏｐｌａｒ－ｂｉｒｔｈ　ｆｏｒｅｓｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ｒｅｇｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｈｅｂｅｉ
ＷＡＮＧ　Ｇｕａｎｇ－ｈａｉ，ＹＵ　Ｓｈｕ－ｆｅｎｇ，ＬＩＵ　Ｃｈｕｎ－ｌｉ，ＪＩＮ　Ｃｈｕｎ－ｓｈｅｎｇ，ＲＥＮ　Ｊｉａ－ｍｅｉ
（Ｍｕｌａｎ－ｗｅｉｃｈａｎｇ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｅｂｅｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｗｅｉｃｈａｎｇ０６８４５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ　ｉｎ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｐｏｐｌａｒ－ｂｉｒｔｈ
ｆｏｒｅｓｔ　ｉｎ　Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｈｅｂｅｉ　ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｗａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｙ　ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｃｌａｓｓ，
ｈｅｉｇｈｔ　ｃｌａｓｓ，ｔｉｍｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ，ａｎｄ　ｐｏｉｎｔ　ｐａｔｔｅｒｎ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ
ｐｌａｎｔ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇ　ｗａｓ　１　０９４／ｈｍ２，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｃｌａｓｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ
０．５ｃｍ　ａｎｄ　２ｃｍ，ａｃｃｏｕｎｔｅｄ　ｆｏｒ　７３．３１％ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｔｒｅｅｓ，ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｈｅｉｇｈｔ　ｃｌａｓｓ
ｂｅｔｗｅｅｎ　０．５ｃｍ　ａｎｄ　２．５ｃｍ　ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ　ｆｏｒ　８１．８１％ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｔｒｅｅｓ．Ｔｉｍｅ　ｓｅ－
ｑｕｅｎｃｅ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ　ａｆｔｅｒⅡ，ⅣａｎｄⅥｄｉ－
ａｍｅｔｅｒ　ｃａｌｓｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　５％，４０％ａｎｄ　８３％ｄｅｃｌｉｎｅ　ｉｎ　ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｅｅｄｌｉｎｇ　ｎｕｍｂｅｒ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ－
ｌｙ．Ｓｍａｌ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｍａｉｎｓ　ｌａｒｇｅｒ　ｎｕｍｂｅｒ，ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅ－
ｎｅｗｅｄ　ｓｔａｂｌｙ．Ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　０～１３ｍｗａｓ　ｉｎ　ａｎ　ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｒａｎｄｏｍ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　１４～１６ｍ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｎ　１７～
２５ｍ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｔｏ　ｐｒｏｐｅｒ　ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　ｃｕｔｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ
ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｐｏｐｌａｒ－ｂｉｒｔｈ　ｆｏｒｅｓｔ；Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ；ｔｉｍｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ；ｐｏｉｎｔ　ｐａｔｔｅｒｎ；ｄｉａｍｅ－
ｔｅｒ　ｃｌａｓｓ
　　　　　　　　　　　
收稿日期：２０１３－０４－０９；修改稿收期：２０１３－０５－２２
基金项目：林业公益性行业科研专项（２０１００４００２０５）；河北省科技计划项目 （１２２３７５１０）。
作者简介：王广海（１９７５－），男，河北阜城人，林业助理工程师，主要从事林业生产和森林资源管理工作。
２３４　 河　北　林　果　研　究 第２８卷　 　
　　木本植物的幼苗更新是种群增殖、扩散和延续
以及森林群落演替、植被恢复等过程中非常关键的
一步，它不仅影响植物种群的数量动态和种群分布
格局，甚至影响到森林群落的演替过程，对进而了
解森林生态系统的动态特征，具有重要的意义［１－４］。
植物种群的径级结构和高度结构是分析种群更新情
况和动态的一种方式，进行时间序列预测和分布格
局的分析能有效地了解种群的结构与动态变化规
律［５］。分析种群更新幼苗的结构和动态，有助于了
解森林的发展规律，对采取相应的经营措施具有指
导意义［６］。
冀北山地杨桦次生林是该地区主要的森林类型
之一。五角枫（Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ）是杨桦次生林的主要组
成树种，研究杨桦次生林五角枫幼苗种群动态对揭
示杨桦次生林发展规律具有重要意义。目前，对冀
北山地杨桦次生林五角枫更新幼苗种群结构动态方
面的研究未见报道。为此，本文通过研究冀北山地
杨桦次生林五角枫更新幼苗种群径级结构、高度结
构和分布格局，以期为冀北山地杨桦次生林五角枫
幼苗抚育间伐和林分结构优化提供参考。
１　研究地区概况
研究地点选择在河北省围场县木兰林管局桃山
林场南大洼作业区，其地理坐标为 Ｅ　１１６°３２′～
１１７°１４′，Ｎ　４１°３５′～４２°４０′，平均海拔为１　２５０ｍ；年
均气温３℃，年均降水量为４５０ｍｍ，７月至９月为主
要降雨期；林下土壤以黑色棕壤土和沙壤土为主［７］。
研究区植被以天然次生杨桦林、华北落叶松林
（Ｌａｒｉｘ　ｐｒｉｎｃｉｐｉｓ－ｒｕｐｐｒｅｃｈｔｉｉ）、华北落叶松和白桦
（Ｂｅｔｕｌａ　ｐｌａｔｙｐｈｌｌａ）林等为主。作为主要组成物种
的五角枫，在杨桦次生林种群更新占有重要的地位。
２　研究方法
２．１　样地设置
经过多次实地踏查，在围场木兰林管局桃山林
场南大洼作业区，选择了典型的天然次生杨桦次生
林作为研究对象，离开林缘设置１个５０ｍ×２００ｍ
的标准地。对标准地内的坡向，坡度、坡位等因子进
行了调查，同时调查了基径≤３．０ｃｍ的五角枫所有
更新幼苗的地径、株高和坐标。
２．２　更新幼苗径级和高度结构图绘制
更新幼苗径级和高度结构图是根据不同径级和
高度个体数量绘制的。径级划分方法为：Ⅰ≤０．５ｃｍ；
０．５ｃｍ＜Ⅱ≤１．０ｃｍ；１．０ｃｍ＜Ⅲ≤１．５ｃｍ；１．５ｃｍ＜
Ⅳ≤２．０ｃｍ；２．０ｃｍ＜Ⅴ≤２．５；２．５ｃｍ＜Ⅵ≤３．０ｃｍ，
共６个径级。五角枫高度按０．５ｃｍ划分为１个径
级，共划分为９个高度级。Ⅰ≤０．５ｃｍ；０．５ｃｍ＜Ⅱ≤
１．０ｃｍ；１．０ｃｍ＜Ⅲ≤１．５ｃｍ；１．５ｃｍ＜Ⅳ≤２．０ｃｍ；
２．０ｃｍ＜Ⅴ≤２．５ｃｍ；２．５ｃｍ＜Ⅵ≤３．０ｃｍ；３．０ｃｍ＜Ⅶ
≤３．５ｃｍ；３．５ｃｍ＜Ⅷ≤４．０ｃｍ；４．０ｃｍ＜Ⅸ≤４．５ｃｍ。
２．３　点格局分析方法
种群分布格局是植物种群结构的重要特征，点
格局是研究植物种群分布格局的重要方法。点格局
分析法是以种群个体空间的坐标为基础，每种植物
的坐标形成了许多点，这些点也就构成了植物分布
的点图，以此分析种群空间格局［８－９］。本文运用
Ｐｒｏｇｒａｍｉｔａ　２００６软件进行点格局数据处理，拟合
１００次，置信水平达到９９％。
２．４　种群数量动态的时间序列预测
种群数量动态的时间序列预测是研究种群结构
的重要方法。本文采用种群数量动态的时间序列预
测模型：Ｍ（１）ｔ ＝１ｎ ∑
ｔ
ｋ＝ｔ－ｎ＋１
ｘｋ。式中：Ｍ（１）ｔ 为将来ｎ
年时ｔ径级的种群数量；ｎ为将来的某段时间；ｘｋ 表
示目前ｋ 径级的种群数量［１０］。本文分析Ⅱ径级
（Ｍ（２）ｔ ）、Ⅳ径级（Ｍ（４）ｔ ）和Ⅵ径级（Ｍ（６）ｔ ）后的五角枫
更新种群幼苗数量。
３　结果与分析
３．１　杨桦次生林五角枫更新幼苗种群径级结构
杨桦次生林五角枫更新幼苗种群径级结构
见图１。
图１　五角枫更新幼苗径级结构
Ｆｉｇ．１　Ｓｉｚｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
第３期 王广海等：冀北山地杨桦次生林五角枫更新幼苗种群结构与动态研究 ２３５　　 　
从图１可以看出，五角枫更新苗主要集中在
０．５～２ｃｍ之间，占总株数７３．３１％，其中Ⅲ径级株
数最多，占总株数的２７．７０％，Ⅴ和Ⅵ径级分别占总株
数的１７．０％和９．６９％，而Ⅰ径级株数为零。五角枫更
新苗总株数为１　０９４株／ｈｍ２，表明五角枫密度较大。
３．２　杨桦次生林五角枫更新幼苗种群高度结构
图２为杨桦次生林五角枫更新苗高度结构，从
图２可以看出，五角枫树高株数呈现一个正态分
布，其高度主要集中在０．５～２．５ｍ，占总株数的
８１．８１％，而Ⅰ径级、Ⅵ径级、Ⅶ径级、Ⅷ径级和Ⅸ径
级分别占２．５６％、８．０４％、４．５７％、２．４７％和０．５５％。
图２　五角枫更新幼苗种群高度结构
Ｆｉｇ．２　Ｈｅｉｇｈｔ　ｃａｌｓｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
３．３　杨桦次生林五角枫更新幼苗动态的时间序列
预测
为了预测五角枫更新苗数量的未来动态，对其
数量动态进行了分析。其结果见图３。
图３　五角枫更新幼苗时间序列分析
Ｆｉｇ．３　Ｔｉｍｅ　ｓｅｒｉｅｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗｅｄ
Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
从图３可知，五角枫更新幼苗到Ⅱ径级、Ⅳ径级
和Ⅵ径级后，依次为１　０４１株、６６０株和１８２株，分别
下降了５％，４０％和８３％，五角枫小径级种群仍然保
持较多的个体，表明五角枫种群保持相对的稳定性。
３．４　杨桦次生林五角枫更新幼苗点格局
图４中的点为五角枫更新幼苗在样地中的实际
分布点，由图４可知，五角枫种群幼苗数量多，达到
１　０９４株／ｈｍ２，呈现密集生长的趋势。
图４　五角枫更新幼苗分布点图
Ｆｉｇ．４　Ｐｏｉｎｔ　ｃｈａｒｔ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗｅｄ
Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ
３．５　杨桦次生林五角枫更新幼苗点格局分析
由图５可知，在０～１３ｍ 尺度范围内杨桦次生
林五角枫更新幼苗呈聚集分布，在１４～１６ｍ范围
内呈随机分布，在１７～２５ｍ范围内呈均匀分布。
图５　五角枫更新幼苗点格局
Ｆｉｇ．５　Ｐｏｉｎｔ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ
ｓｅｅｄｌｉｎｇ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ
五角枫更新幼苗的最大聚集尺度和强度及其聚
集规模见表１。从表１中可以看出，五角枫更新幼苗
最大聚集强度为０．５８６　３，对应的尺度为４ｍ，聚集规
模为５０．２４ｍ２。五角枫聚集分布的最大尺度为
１３ｍ，聚集强度为０．１１４　７，而聚集规模为５３０．６６ｍ２。
２３６　 河　北　林　果　研　究 第２８卷　 　
表１　五角枫更新幼苗的最大聚集尺度和强度及其聚集规模
Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｍａｘｉｍａｌ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｓｃａｌｅ，ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ　ｏｆ　ｒｅｎｅｗｅｄ　Ａｃｅｒ　ｍｏｎｏ　ｓｅｅｄｌｉｎｇ　ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ
最大聚集强度
　　　　　　Ｍａｘｉｍａｌ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｓｕｍｍｉｔ　　　　　　　
最大聚集尺度
　　　　　　　Ｍａｘｉｍａｌ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｓｃａｌｅ　　　　　　　
尺度大小（ｄ）／ｍ
Ｔｈｅ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ｓｃａｌｅ
最大聚集强度
（Ｌ（ｒ））Ｍａｘｉｍａｌ
ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｓｕｍｍｉｔ
聚集规模（πｄ２）／ｍ２
Ａｇｇｒｅｇａｔｅ
ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ
最大尺度 （ｄ）／ｍ
Ｍａｘｉｍａｌ　ｓｃａｌｅ
聚集强度（Ｌ（ｒ））
Ａｇｇｒｅｇａｔｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
聚集规模（πｄ２）／ｍ２
Ａｇｇｒｅｇａｔｅ
ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ
４　 ０．５８６　３　 ５０．２４　 １３　 ０．１１４　７　 ５３０．６６
４　结论与讨论
４．１　杨桦次生林五角枫更新幼苗种群结构
五角枫更新苗密度为１　０９４株／ｈｍ２，五角枫更新
苗主要集中在０．５～２ｃｍ之间，占总株数７３．３１％。
五角枫不同径级树高呈现一个正态分布，其高度主
要集中在０．５～２．５ｍ，占总株数的８１．８１％，而其他
径级株数比例较少。运用时间序列预测分析，五角
枫更新幼苗种群到Ⅱ径级、Ⅳ径级和Ⅵ径级后，分别
下降了５％，４０％和８３％，小径级种群仍然保持较多
的个体，表明五角枫种群保持相对的稳定。在０～
１３ｍ 尺度范围内五角枫更新幼苗呈聚集分布，在
１４～１６ｍ范围内呈随机分布，在１７～２５ｍ范围内
呈均匀分布。五角枫聚集分布的最大尺度为１３ｍ，
其聚集规模为５３０．６６ｍ２。
４．２　杨桦次生林五角枫更新幼苗的经营措施
杨桦次生林是冀北山地的一种主要的森林类
型。由于五角枫种群幼苗数量多，密度大，因此对五
角枫更新幼苗进行适当的抚育间伐，有利于其他树
种的生长和发育；同时为优化杨桦次生林群落结构，
充分发挥杨桦林的生态功能具有重要的意义。
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（编辑　杨建肖）