淡竹林分結(jié)構(gòu)與林分因子相關(guān)研究

徐振國，郭起榮 ，馮 云 ，陳 紅 ，黃大勇

（1.廣西林業(yè)科學(xué)研究院, 廣西 南寧 530002；2.國際竹藤中心, 北京 100102）

淡竹林分結(jié)構(gòu)與林分因子相關(guān)研究

徐振國1，郭起榮2，馮 云2，陳 紅2，黃大勇1

（1.廣西林業(yè)科學(xué)研究院, 廣西 南寧 530002；2.國際竹藤中心, 北京 100102）

以中原地區(qū)淡竹林為對象，對不同立地條件下淡竹林分結(jié)構(gòu)進(jìn)行方差分析及主成分分析，研究結(jié)果表明：淡竹林結(jié)構(gòu)因子中的立竹密度、胸徑、枝下高、整齊度、均勻度差異顯著；壁厚、稈高、稈重差異不顯著。其立竹胸徑、株高、枝下高、整齊度、稈重、總重存在顯著相關(guān)關(guān)系。主成分分析表明，胸徑，株高、稈重、均勻度和密度是淡竹林分結(jié)構(gòu)因子主成分，貢獻(xiàn)率達(dá)88.17%。提出淡竹林中原地區(qū)優(yōu)良淡竹林分標(biāo)準(zhǔn)：其中，林分密度20 000株/hm2、胸徑5 cm、株高10 m、枝下高7 m、稈重6 Kg，林相整齊均勻。

淡竹；林分結(jié)構(gòu)；林分因子；主成分分析

淡竹Phyllostachys glauca是中原地區(qū)分布廣、產(chǎn)量高、蓄積量最大的經(jīng)濟(jì)竹種。近年來，隨著地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城鎮(zhèn)工業(yè)化等建設(shè)，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，竹園用地也遭到侵占，淡竹林資源出現(xiàn)衰退現(xiàn)象[1-4]。因此，加強(qiáng)淡竹林資源保護(hù)，探索和發(fā)展新時期竹林對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的可持續(xù)性，具有特別重要的現(xiàn)實(shí)意義。

竹林結(jié)構(gòu)是竹林豐產(chǎn)的基礎(chǔ)，是竹林發(fā)揮多功能效益的內(nèi)因，反映竹林地上結(jié)構(gòu)的主要因子有立竹密度、立竹胸徑、立竹年齡、立竹整齊度及分布均勻度[5]。了解竹林系統(tǒng)中各營林各結(jié)構(gòu)因子的功能和內(nèi)部聯(lián)系，使各結(jié)構(gòu)因子互相協(xié)調(diào)，以充分發(fā)揮竹林系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力，是現(xiàn)代租賃經(jīng)營的重要任務(wù)。

1 研究概況與研究方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地選在淡竹核心分布區(qū)-河南省洛寧縣，位于河南省洛陽市西部，洛河中游，34°05′～ 34°38′N，111°08′～ 111°49′E 之間。最高海拔為2 103 m，年平均氣溫13.7℃，極端最高氣溫42.1℃。極端最低氣溫-21.3℃。日照2 217.6 h，年平均無霜期216 d，年降水量613 mm，林地內(nèi)多為沖積褐土，pH7.5～8.0。

1.2 調(diào)查方法

對淡竹林進(jìn)行全面踏查，根據(jù)淡竹林分生長情況，選擇3種代表性林分類型，具體見表1。在各類型中按20 m×20 m設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地，每類型樣地數(shù)量5塊，記錄樣點(diǎn)坐標(biāo)，調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)全部竹林，逐株記錄各株年齡、胸徑、高度、枝下高等測樹因子，記錄生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)。

表1 研究地概況Table 1 Basic situation of study area

根據(jù)所調(diào)查的竹子胸徑，在每個標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按徑階選取5株標(biāo)準(zhǔn)竹，齊地伐倒，測量全株長度、地徑、胸徑、節(jié)間長，稱總稈重；測量枝下高、1/4、1/2、3/4、分枝處直徑，測各節(jié)壁厚。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007、SPSS17.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，使用Excel 2007制作各種圖形。

2 結(jié)果與討論

2.1 基本結(jié)構(gòu)研究

2.1.1 立竹密度

立竹密度即單位面積林地上活立竹的株數(shù)。用株/hm2表示。根據(jù)所調(diào)查樣地結(jié)果表明：15個淡竹林標(biāo)準(zhǔn)地平均株數(shù)16 067株/hm2，其中最高立竹密度為20 900株/hm2，比平均密度多30.08%；最低立竹密度9 300株/hm2，比平均密度少58.70%。

對本研究設(shè)置的樣地立竹密度進(jìn)行方差分析表明，同一立地內(nèi)淡竹林分的立竹密度無顯著差異性（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的差異系數(shù)p分別是0.806、0.804、0.604）。對不同類型淡竹立竹密度進(jìn)行方差分析表明，三種類型之間立竹密度差異性顯著，立竹密度大小順序Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ。LSD多重比較表明，類型Ⅰ與類型Ⅱ、Ⅲ差異極顯著，類型Ⅱ與類型Ⅲ差異極顯著（表2）。

表2 立竹度LSD多重比較?Table 2 LSD multiple comparison of standing bamboo density

2.1.2 立竹胸徑

根據(jù)調(diào)查林分胸徑大小，以1cm為徑階，區(qū)分為1-2、2-3、3-4、4-5、5-6、5-6六個徑階，分別進(jìn)行各類型內(nèi)立竹胸徑方差分析。結(jié)果表明，同一類型林分內(nèi)，立竹胸徑差異不顯著。類型Ⅰ中，平均胸徑4.14 cm，胸徑為4～5 cm的株數(shù)最多，占42.5%，大于6 cm的最少，僅占2.61%。類型B中，平均胸徑4.80 cm，胸徑4～5 cm的株數(shù)最多，占58.44%。林分Ⅲ中，平均胸徑4.96 cm，胸徑4～5 cm株數(shù)最多，占43.58%。對三種林分類型胸徑進(jìn)行方差分析，P=0.001＜0.01，可知三種類型林分胸徑存在極顯著性差異。LSD多重比較表明，Ⅰ類型與Ⅱ、Ⅲ類型差異極顯著，Ⅱ與Ⅲ類型間差異不顯著（表3）。平均胸徑Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ；大于4 cm以上株數(shù)，Ⅰ占59.98%，Ⅱ占92.05%，Ⅲ占92.52%。由此確定，類型Ⅲ是淡竹大徑階林分。

表3 立竹胸徑LSD多重比較Table 3 LSD multiple comparison of bamboo DBH

2.1.3 立竹整齊度、均勻度

立竹整齊度是反映林分中立竹間個體大小差異程度的指標(biāo)。立竹均勻度是林地中立竹在林地上分布狀況，用單位面積上分布的立竹平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差的比值表示。立竹整齊度是反映林分立地立竹間個體大小差異程度的指標(biāo)，用平均胸徑斷面積和平均胸徑斷面積的標(biāo)準(zhǔn)差的比表示。整齊度小于5為“不整齊”，在5～7之間為“一般整齊”，大于7為“整齊”[14]。立竹均勻度是指竹林中立竹在林地上分布狀況的指標(biāo)，均勻度小于3為“不均勻”竹林，在3～5之間為“一般均勻”竹林，大于5為“均勻”竹林[5]。

數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：淡竹林類型Ⅰ、Ⅲ為整齊林，類型Ⅱ?yàn)椴徽R林，整齊度Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ；類型Ⅰ為不均勻林，類型Ⅱ、Ⅲ為一般均勻林，整齊度Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ（表4）。

表4 不同林分淡竹的整齊度與均勻度Table 4 Uniformity and evenness of three bamboo stands

方差分析表明，不同類型淡竹林林分整齊度、均勻度差異極顯著。整齊度LSD方差分析表明，類型Ⅰ與類型Ⅱ、Ⅲ差異極顯著，類型Ⅱ與類型Ⅲ差異不顯著（表5）。均勻度LSD方差分析表明，類型Ⅰ與類型Ⅱ、Ⅲ差異極顯著，類型Ⅱ與類型Ⅲ差異極顯著（表6）。因此，類型Ⅲ整齊度、均勻度最好。

表5 整齊度LSD方差分析Table 5 LSD multiple comparison of neatness of three type bamboo stands

表6 均勻度LSD方差分析Table 6 LSD multiple comparison of evenness of three bamboo stands

2.1.4 枝下高、株高

分別對各類型的枝下高與株高進(jìn)行方差分析。結(jié)果表明，同類型內(nèi)，竹株的枝下高、株高差異不顯著。對不同類型林分枝下高方差分析，結(jié)果表明，不同類型林分枝下高差異顯著，不同類型枝下高大?、螅劲颍劲?。LSD多重比較分析表明，類型Ⅰ類型Ⅲ差異不顯著，類型Ⅰ與類型Ⅲ差異不顯著，類型Ⅰ與類型Ⅲ差異顯著（表7）。對不同類型株高進(jìn)行方差分析，差異不顯著。由此說明，林分類型對株高不影響。

2.1.5 尖削度

尖削度是以竹株地徑為基數(shù)，將其它高度處的直徑與地徑之比稱為相對直徑。相對直徑隨高度的變化反映了竹子的尖削度[13]。

表7 淡竹枝下高SD多重比較Table 7 LSD multiple comparison of UBH

用3種類型15塊樣地的淡竹林分繪制相對直徑（Y）與高度（X）的散點(diǎn)圖，進(jìn)行曲線擬合，選擇相關(guān)系數(shù)最大的曲線模型，結(jié)果如下：

從圖1可得，3類型植株尖削度近似。

圖1 不同林分淡竹尖削度隨高度的變化Fig.1 Taperness changes of different forest stands with varying of plant height

2.2 竹林結(jié)構(gòu)因子相關(guān)性分析

選擇淡竹立竹胸徑（Y1）、地徑（Y2）、枝下高（Y3）、株高（Y4）、立竹密度（Y5）、整齊度（Y6）、均勻度（Y7）、稈重（Y8）、枝重（Y9）、葉重（Y10）、總重（Y11）11個因子，分析結(jié)果見表8。

立竹胸徑與枝下高、株高、整齊度、稈重、總重存在極顯著正相關(guān)關(guān)系；地徑與株高、整齊度、總重存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與稈重和枝重存在顯著正相關(guān)關(guān)系；枝下高與株高、稈重、總重存在極顯著正相關(guān)關(guān)系；株高與整齊度、稈重、全重存在極顯著正相關(guān)關(guān)系；立竹密度與均勻度存在極顯著正相關(guān)關(guān)系；整齊度與稈重存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與枝重、葉重存在顯著正相關(guān)關(guān)系；稈重與總重存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與枝重存在顯著正相關(guān)關(guān)系；枝重與葉重存在顯著正相關(guān)關(guān)系，與總重存在極顯著正相關(guān)關(guān)系。

2.3 淡竹林分結(jié)構(gòu)因子主成分分析

將淡竹11個結(jié)構(gòu)因子進(jìn)行主成分分析，評價諸多因子對鮮重的影響，按照方差最大正交旋轉(zhuǎn)計算，得到了前3個主成分及因子負(fù)荷量和貢獻(xiàn)率[11]，見表9。這3個主成分綜合了11個指標(biāo)的88.17%信息（累計貢獻(xiàn)率88.17%）。

表8 不同林分結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系Table 8 Relations of different bamboo stand structure

表9 前3個主成分的因子負(fù)荷量和貢獻(xiàn)率Table 9 Load quantity and contribution rate of first three principal component factors

其中，第一主成分的貢獻(xiàn)率最大，達(dá)54.21%，其特征向量較大并且較為靠近的因子分別為胸徑、株高、稈重。第二主成分貢獻(xiàn)率為23.07%，其因子負(fù)荷量主要反映的是均勻度、立竹密度。第三主成分因子貢獻(xiàn)率為10.89%，其主要表達(dá)的因子是葉重。根據(jù)以上的主成分分析表明，影響淡竹鮮重的主要因子是胸徑，株高、稈重，其次為均勻度、立竹密度、葉重。

3 結(jié)論與討論

竹林結(jié)構(gòu)因子是竹林經(jīng)營中影響竹材產(chǎn)量的重要部分，合理的竹林結(jié)構(gòu)是獲取好的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的條[13]。不同類型淡竹林的結(jié)構(gòu)調(diào)查分析表明：中原淡竹不同類型的林分結(jié)構(gòu)中，立竹密度、胸徑、整齊度、均勻度、枝下高差異顯著；壁厚、稈高、稈重差異不顯著。結(jié)合現(xiàn)實(shí)林分生長情況，提出現(xiàn)實(shí)優(yōu)良林分標(biāo)準(zhǔn)：密度20 000株/hm2、胸徑5 cm、株高10 m、枝下高7 m、稈重6 kg，林相整齊、均勻。其中，相關(guān)分析表明，淡竹林立竹胸徑、枝下高、株高、整齊度、稈重、總重存在顯著相關(guān)關(guān)系。主成分分析表明，胸徑，株高、稈重、均勻度和密度是淡竹林分結(jié)構(gòu)因子主成分，貢獻(xiàn)率達(dá)88.17%。盧炯林調(diào)查淡竹林得出，需要22 500～25 000株/hm2才能獲得較高的生產(chǎn)量[19]，現(xiàn)實(shí)淡竹林密度低于此密度，需要加強(qiáng)資源保護(hù)，擴(kuò)大立竹密度。

黃河流域多分布有古竹林，比較著名的有淇園（今河南省淇縣一帶）、鄂杜竹林（今陜西省周至縣一帶）和河內(nèi)竹林（今河南省博愛縣一帶）。隨著歷史變遷，只有少數(shù)得以保存[20-27]。對洛寧淡竹林的竹林結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查、描述研究是實(shí)施淡竹林豐產(chǎn)的基礎(chǔ)，對當(dāng)?shù)氐窳纸?jīng)營管理具有指導(dǎo)作用，也為保護(hù)和發(fā)展具有顯著歷史、文化和資源產(chǎn)業(yè)價值的中原竹林提供了更多的理論依據(jù)。

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Related research on structure characteristics and stand factors of Phyllostachys glauca

XU Zhen-guo1, GUO Qi-rong2, FENG Yun2, CHEN Hong2, HUANG Da-yong1
(1.Guangxi Research Institute of Forestry Science, Nanning 530002, Guangxi, China;2.International Centre for Bamboo and Rattan, Beijing 100102, China)

Bamboo forests in central plains play an important role in the used bamboo resources of China. The high yield structure ofPhyllostachys glaucafor different types of irrigation bamboo was studied. The investigation results ofP. glaucashow that there were signif i cant differences in stand density, diameter at breast height, under branch height, uniformity and evenness of different types ofP.glauca; whereas, the differences in bamboo wall thickness, plant height and culm weight were not signif i cant; the correlations among diameter at breast height, plant height, under branch height, uniformity, culm weight and total weight were remarkable; The diameter at breast height, plant height, culm weight, uniformity and density accounted for 88.17% of the principal component of bamboo stand structure factors. The excellent standards of stand structure forP. glaucain China central plains area were put forward, they are: stand density 20 000 plants?hm-2, diameter at breast height 5 cm, plant height 10 cm, height under branch 7 cm, culm weight 6 kg and forest form tidiness and uniform.

Phyllostachys glauca; Structure Characteristics；stand factors; stand type; high yield structure

S795

A

1673-923X(2014)02-0072-05

2013-04-26

“十二五”國家科技支撐計劃課題（2012BAD23B05）；廣西林科院基本業(yè)務(wù)費(fèi)專項“廣西林科院竹類資源保育研究”（林科201422號）

徐振國，碩士研究生，工程師，主要研究方向：竹子種質(zhì)資源

郭起榮，教授，博士生導(dǎo)師，主要主要從事森林種質(zhì)（尤其竹類）、竹林培育與現(xiàn)代經(jīng)營技術(shù)研究；

E-mail：qrguo@icbr.ac.cn

[本文編校：吳 彬]