桂花林場(chǎng)南酸棗全林分直徑生長(zhǎng)模型的研究

孟 偉 ，陳彩虹 ，胡煥香 ，李 俊 ，張 敏 ，吳 疆

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州 510520）

桂花林場(chǎng)南酸棗全林分直徑生長(zhǎng)模型的研究

孟 偉1，陳彩虹1，胡煥香1，李 俊2，張 敏1，吳 疆1

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004； 2.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州 510520）

為了給湖北省國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)南酸棗林分的結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)營(yíng)管理提供科學(xué)、合理的參考依據(jù)，利用SPSS中的逐步回歸法對(duì)湖北省國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)南酸棗的全林分直徑生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了分析與探討，結(jié)果表明：不論是混交林還是純林，以林分平均年齡和形狀參數(shù)為自變量建立的直徑生長(zhǎng)模型來(lái)擬合南酸棗的全林分直徑生長(zhǎng)過(guò)程效果都比較理想，顯著性水平均為0.00，檢驗(yàn)結(jié)果極顯著；在林分的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，林分平均年齡整體上表現(xiàn)為正貢獻(xiàn)分別為1.26和0.25，但貢獻(xiàn)能力有限，形狀參數(shù)則整體上表現(xiàn)為負(fù)貢獻(xiàn)分別為-34.74和-19.97，而且貢獻(xiàn)能力較強(qiáng)。

生長(zhǎng)模型；形狀參數(shù)；逐步回歸法；湖北崇陽(yáng)

全林分生長(zhǎng)模型[1-3]又稱(chēng)第一類(lèi)模型或全林分模型，是用以描述全林分總量及平均單株木生長(zhǎng)過(guò)程的生長(zhǎng)模型。此類(lèi)模型以林分總體特征指標(biāo)為基礎(chǔ)，應(yīng)用十分廣泛，對(duì)于森林經(jīng)營(yíng)者掌握森林的生長(zhǎng)量和預(yù)估森林的收獲量具有重要意義。目前，關(guān)于全林分生長(zhǎng)模型的研究比較常見(jiàn)，但大多是針對(duì)桉樹(shù)[4]、側(cè)柏[5]、杉木[2,6]、落葉松[7]、楊樹(shù)[8]等樹(shù)種的研究，而對(duì)南酸棗Choerospondias axillaria 的研究相對(duì)較少。南酸棗[9-13]，又名五眼果、酸棗樹(shù)和鼻涕果等，是漆樹(shù)科南酸棗屬的落葉喬木，具有喜光、速生、適應(yīng)強(qiáng)等特點(diǎn)，果實(shí)既可食用也可入藥，又因其干直蔭濃，也常用作庭蔭樹(shù)和行道樹(shù)。南酸棗分布范圍較廣，在湖北、湖南、廣東、廣西、貴州、江蘇、云南、福建、江西、浙江、安徽等地均有分布，是崇陽(yáng)縣國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)的主要喬木樹(shù)種之一。李俊[14-15]于2011年對(duì)桂花林場(chǎng)南酸棗的林分結(jié)構(gòu)、單木斷面積生長(zhǎng)模型和全林分?jǐn)嗝娣e生長(zhǎng)模型進(jìn)行了初步的探討與分析，但是對(duì)南酸棗的全林分直徑生長(zhǎng)模型尚未涉及。直徑[16-17]是林分內(nèi)部最重要的、最基本的特征因子，研究全林分的直徑生長(zhǎng)模型不僅有利于了解林分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，也有助于制定科學(xué)合理的經(jīng)營(yíng)措施。因此，本研究通過(guò)對(duì)湖北省國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)的南酸棗林分建立以林分平均年齡和形狀參數(shù)為自變量的直徑生長(zhǎng)模型來(lái)模擬預(yù)測(cè)南酸棗林分的動(dòng)態(tài)變化，以期為該地區(qū)南酸棗林分的結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)營(yíng)管理提供科學(xué)、合理的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)位于湖北省崇陽(yáng)縣國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)[18]，林場(chǎng)屬低山丘陵與江漢平原的過(guò)渡地帶，海拔最低為50 m，最高為750 m，屬低山丘陵地貌。林場(chǎng)有石灰土和紅壤兩個(gè)土類(lèi)，其中前者占30%，后者占70%；母巖主要是頁(yè)巖。林區(qū)內(nèi)土層深厚、土壤肥沃，植被繁多，現(xiàn)有森林面積約為1萬(wàn)hm2，一望無(wú)垠，盛夏濃蔭蔽日，冬季白雪皚皚，形成獨(dú)特的森林景觀，是有名的全國(guó)示范林場(chǎng)，是鄂東南地區(qū)一顆璀璨的綠色明珠。桂花林場(chǎng)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，日照充足，四季分明，雨量充沛，年平均氣溫15.5℃，年平均降雨量1 636.2 mm。林區(qū)的主要喬木樹(shù)種有南酸棗、檫木Sassafras tzumu、杉木Cunninghamia lanceolata、 楓 香 Liquidambar formosana、馬 尾 松Pinus massoniana、 苦 櫧Castanopsis sclerophylla 等。

1.2 試驗(yàn)材料

2011年5月與7月，在湖北省國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)中選擇具有代表性的南酸棗次生林林分類(lèi)型，用羅盤(pán)儀分別設(shè)置4塊面積大小為400 m2，規(guī)格為20 m×20 m的固定樣地，對(duì)其中胸徑≥5 cm的林木進(jìn)行每木檢尺，并記錄樣地的地形地貌等信息。樣地基本信息見(jiàn)表1。

表1 樣地基本信息Table 1 Basic information of sample plots

1.3 研究方法

本研究選取的以年齡和形狀參數(shù)為自變量的函數(shù)如公式（1）所示；以年齡為自變量的函數(shù)如公式（2）所示：

y=a+bt+ck。 （1）

y=a+b。 （2）

式中：y表示林分的直徑連年生長(zhǎng)量；t表示林分的平均年齡；k表示直徑結(jié)構(gòu)的形狀參數(shù)；a表示常數(shù)項(xiàng)；b、c表示未知系數(shù)。

本研究利用SPSS軟件中的多元回歸分析功能，采用Stepwise（逐步回歸法）進(jìn)行湖北省國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)南酸棗的全林分直徑生長(zhǎng)模型的擬合與檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 南酸棗混交林的全林分直徑生長(zhǎng)模型的構(gòu)建

根據(jù)模型擬合摘要表（見(jiàn)表2）可知，包含2個(gè)自變量（林分平均年齡和形狀參數(shù)）的模型復(fù)相關(guān)系數(shù)（R）為0.67，決定系數(shù)（R Square）為0.45，而調(diào)整決定系數(shù)（Adjusted R Square）為0.43；包含1個(gè)自變量（林分平均年齡）的模型復(fù)相關(guān)系數(shù)為0.55，決定系數(shù)為0.30，而調(diào)整決定系數(shù)為0.29；由此可見(jiàn)，模型1的決定系數(shù)和調(diào)整決定系數(shù)都明顯高于模型2，說(shuō)明模型1要比模型2更加理想。

表2 模型摘要Table 2 Models summary

根據(jù)方差分析表（表3）可知，模型1和模型2中統(tǒng)計(jì)量F值分別為25.12、23.02，P值均為0.000，說(shuō)明2個(gè)回歸方程均為極其顯著。由回歸系數(shù)表（見(jiàn)表4）可知，模型1中未標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，常數(shù)項(xiàng)為73.42，林分平均年齡為1.26，形狀參數(shù)為-34.74，直徑連年生長(zhǎng)量、形狀參數(shù)和常數(shù)項(xiàng)對(duì)應(yīng)的顯著性水平均為0.00，檢驗(yàn)結(jié)果均為極顯著。根據(jù)上述分析結(jié)果，可以判定模型1的擬合效果更好。因此，湖北國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)南酸棗混交林的全林分直徑生長(zhǎng)模型表達(dá)式為：

表3 方差分析Table 3 Analysis of variance

表4 回歸系數(shù)Table 4 Regression coefficients

y=73.42+1.26t-34.7k。

2.2 南酸棗純林的全林分直徑生長(zhǎng)模型的構(gòu)建

根據(jù)模型擬合分析結(jié)果及模型摘要表（見(jiàn)表5）可知，包含2個(gè)自變量（林分平均年齡和形狀參數(shù)）的模型1與包含1個(gè)自變量（林分平均年齡）的模型2在復(fù)相關(guān)系數(shù)、決定系數(shù)以及調(diào)整決定系數(shù)與南酸棗混交林相似，仍為模型1＞模型2；這說(shuō)明對(duì)于南酸棗純林而言，模型1仍然要比模型2理想。

根據(jù)方差分析表（表6）可知，模型1和模型2中統(tǒng)計(jì)量F值分別為30.16、14.28，P值分別為0.00，說(shuō)明2個(gè)回歸方程均為極其顯著。由回歸系數(shù)表（見(jiàn)表6）顯示，模型1中未標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，常數(shù)項(xiàng)為80.75，林分平均年齡為0.25，形狀參數(shù)為-19.97，常數(shù)項(xiàng)和2變量的對(duì)應(yīng)P值均為0.00，檢驗(yàn)結(jié)果均為極顯著。根據(jù)上述分析結(jié)果，可以判定模型1的擬合效果更加理想。南酸棗純林的全林分直徑生長(zhǎng)模型表達(dá)式為：

y=80.75+0.25t-19.91k。

表5 模型摘要Table 5 Models summary

表6 方差分析Table 6 Analysis of variance

表7 回歸系數(shù)Table 7 Regression coefficients

3 結(jié)論與討論

本研究利用2個(gè)模型對(duì)湖北省國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)南酸棗的全林分直徑生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了擬合，得出不論是南酸棗混交林還是南酸棗純林，模型1的擬合效果均比模型2的擬合效果更佳，南酸棗混交林與純林的全林分直徑生長(zhǎng)模型表達(dá)式分別為：y=73.42+126t-34.74k；y=80.75+0.25t-19.97k。

（1）就林分平均年齡方面而言：從林分生長(zhǎng)初期到衰老期，林分平均年齡整體上表現(xiàn)為負(fù)貢獻(xiàn)。其中，當(dāng)林分達(dá)到直徑連年生長(zhǎng)量峰值之前，林分平均年齡表現(xiàn)為正貢獻(xiàn)，當(dāng)林分達(dá)到直徑連年生長(zhǎng)量峰值之后，林分平均年齡表現(xiàn)為負(fù)貢獻(xiàn)。對(duì)于一個(gè)無(wú)人工干擾的林分而言，直徑連年生長(zhǎng)量到達(dá)峰值所需的時(shí)間比峰值之后的生長(zhǎng)時(shí)間要短。

（2）就形狀參數(shù)方面而言：在林分的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，形狀參數(shù)整體上表現(xiàn)為負(fù)貢獻(xiàn)。當(dāng)形狀參數(shù)較小時(shí)，林分處于中幼齡階段，林分生長(zhǎng)發(fā)育比較旺盛、林分穩(wěn)定性較高、混交度較大、林下更新?tīng)顩r良好、中小徑階林木株樹(shù)占林分林木總株樹(shù)的比重較大；當(dāng)形狀參數(shù)較大時(shí)，林分處于近成熟齡階段，林分生長(zhǎng)開(kāi)始衰退并逐漸加劇、林分穩(wěn)定性較低、混交度較小、林下更新?tīng)顩r較差，中小徑階林木株樹(shù)占林分林木總株樹(shù)的比重較小。

（3）就模型整體而言：南酸棗林分整體處于中幼齡階段，林分直徑連年生長(zhǎng)量的峰值出現(xiàn)在整個(gè)擬合數(shù)據(jù)的中間偏后位置，因此林分平均年齡與林分直徑連年生長(zhǎng)量的關(guān)系表現(xiàn)為正相關(guān)，前者對(duì)后者起到了正貢獻(xiàn)的作用，但貢獻(xiàn)能力有限；形狀參數(shù)整體表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，對(duì)林分直徑連年生長(zhǎng)量起到了負(fù)貢獻(xiàn)的作用，貢獻(xiàn)能力較強(qiáng)；特別在南酸棗混交林中表現(xiàn)的更加明顯。

（4）南酸棗林分是湖北省國(guó)營(yíng)桂花林場(chǎng)的典型林分類(lèi)型，利用研究結(jié)果可以較準(zhǔn)確的掌握南酸棗林分直徑的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，這對(duì)于預(yù)估單位面積林分收獲量及整個(gè)林分的總收獲量、南酸棗林分的結(jié)構(gòu)調(diào)整和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)都具有重要的參考意義。但是由于條件有限，本研究所選取的樣地面積偏小，數(shù)量偏少，這對(duì)研究結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生一定的影響，今后的研究應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行補(bǔ)充和完善。此外，本研究建立的全林分模型實(shí)質(zhì)上一種固定密度的全林分模型，可變密度的全林分模型尚需進(jìn)一步的分析和探討。

[1] 孟憲宇.測(cè)樹(shù)學(xué)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2008:255-275.

[2] 易 娟.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的杉木人工林全林分生長(zhǎng)模型[D].福州:福建農(nóng)林大學(xué),2009:14-58.

[3] 盧 軍,張會(huì)儒,李鳳日.大興安嶺天然林林分生長(zhǎng)模型研究[J].林業(yè)資源管理,2011,(3):33-36.

[4] 郭恩瑩.桉樹(shù)人工林林分生長(zhǎng)模型研究[D].福州:福建農(nóng)林大學(xué),2009:10-79.

[5] 馮仲科,熊妮娜,王 佳,等.北京市側(cè)柏人工林全林分模型建立與研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(增刊1):214-217.

[6] 江希鈿,溫素平,余 希.杉木人工林可變密度的全林分模型及其應(yīng)用研究[J].福建林業(yè)科技,2000,27(2):23-25.

[7] 鄭小賢.信州落葉松人工林生長(zhǎng)模型及其系統(tǒng)收獲表的研究[J].林業(yè)科學(xué),1997,33(1):42-49.

[8] 肖 君.南方型楊樹(shù)人工林生長(zhǎng)與收獲模型的研究[D].南京:南京林業(yè)大學(xué),2006:9-57.

[9] 韋曉霞,吳如健,熊月明,等.南酸棗嫁接育苗試驗(yàn)初報(bào)[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(14):197-200.

[10] 何貴平,陳益泰,余元華,等.南酸棗人工林早期生長(zhǎng)特性及其與杉木混交效應(yīng)研究[J].林業(yè)科學(xué)研究,2004,17(2):206-212.

[11] 曾凡地.南酸棗天然林生長(zhǎng)規(guī)律研究[J].福建林業(yè)科技,2001,28(增刊):13-15.

[12] 楊 鵬.杉木與南酸棗混交造林效果分析[J].福建林業(yè)科技,2011, 38(2):42-45.

[13] 林金國(guó),陳慈祿,林秀芳.人工純林和混交林中南酸棗木材解剖特性的比較分析[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2009,18(4):46-52.

[14] 李 俊.南方集體林區(qū)典型林分類(lèi)型結(jié)構(gòu)特征及生長(zhǎng)模型研究[D].長(zhǎng)沙:中南林業(yè)科技大學(xué),2012:87-108.

[15] 曾思齊,李 俊,李東麗,等.南方集體林區(qū)南酸棗次生林林分結(jié)構(gòu)研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32 (4):1-6.

[16] 胡煥香,佘濟(jì)云,劉立武,等.海南阿陀嶺4種加勒比松林分直徑分布規(guī)律研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2012,28(22):16-21.

[17] 李 俊,佘濟(jì)云,胡煥香,等.昌化江流域天然林直徑結(jié)構(gòu)研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(3):37-43.

[18] 曾思齊,李東麗,宋武剛,等.檫木次生林空間結(jié)構(gòu)的研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32 (3):1-6.

Study on whole stand diameter growth model of Choerospondias axillaris forest for Guihua Forest Farm

MENG Wei1, CHEN Cai-hong1, HU Huan-xiang1, LI Jun2, ZHANG Min1, WU Jiang1
(1.Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2.Forestry Surveying and Designing Institute of Guangdong Province, Guangzhou 510520, Guangdong, China)

In order to provide scientif i c and reasonable reference for structural adjustment, operation and management of Choerospondias axillaris forest for Guihua Forest Farm in Hubei province, the stepwise regression method of SPSS was used to analyze and discuss the stand diameter growth process of C. axillaris forest. The results show that whether mixed forest or pure stand, the diameter growth model with the stand average age and shape parameters as independent variables was ideal comparatively to fi t the stand diameter growth process of C. axillaris forest，both the signif i cance levels are 0.00 and highly signif i cantly test results. During the whole stand growing process, the stand average age performed as a positive contribution but to be a limited contribution ,which are 1.26 and 0.25, while the shape parameters performed as a negative contribution but to be more contribution, which are -34.74 and -19.97 .

Choerospondias axillaris; growth model; shape parameter; stepwise regression method; Chongyang County of Hubei Province

S758.1

A

1673-923X(2013)05-0026-04

2012-12-18

國(guó)家林業(yè)局行業(yè)公益性項(xiàng)目（201004032）；湖南省“十二五”重點(diǎn)學(xué)科-森林經(jīng)理學(xué)科（034-0014）

孟 偉（1987-），男，河南寧陵人，碩士研究生，主要從事林業(yè)規(guī)劃和森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的研究；E-mail：641816613@qq.com

陳彩虹（1968-），女，湖南邵東人，教授，博士，主要從事土地資源管理和森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理等方面的教學(xué)科研工作；

E-mail：chencaihong056@163.com

[本文編校：吳 毅]