福建將樂林場栲屬次生林直徑結(jié)構(gòu)的研究

趙 娜，鄭小賢

（北京林業(yè)大學 林學院，森林資源與環(huán)境管理國家林業(yè)局重點實驗室，北京 100083）

福建將樂林場栲屬次生林直徑結(jié)構(gòu)的研究

趙 娜，鄭小賢

（北京林業(yè)大學 林學院，森林資源與環(huán)境管理國家林業(yè)局重點實驗室，北京 100083）

選用福建將樂林場的十塊栲屬次生林的樣地調(diào)查數(shù)據(jù)分析該地區(qū)栲屬次生林的直徑結(jié)構(gòu)，為將樂林場栲類次生林的經(jīng)營和結(jié)構(gòu)調(diào)整提供依據(jù)。采用樣地調(diào)查法獲得12塊樣地的基本數(shù)據(jù)，將胸徑分大、中、小三徑級計算各徑級比例及q值，用4種概率分布對各樣地直徑結(jié)構(gòu)進行擬合，檢驗不同的擬合效果。小徑級林木所占比例較大，占到了56.9%～88.1%，中徑級和大徑級的q值變化較大，Weibull分布擬合效果最好，γ分布次之，正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布擬合效果較差。該區(qū)栲屬次生林的直徑分布基本符合異齡林直徑分布的特點，可以以q值為參考對大、中級林木進行進一步結(jié)構(gòu)調(diào)整研究。

栲屬次生林；直徑結(jié)構(gòu)；徑級；Weibull分布；gamma分布；q-值

栲屬植物是殼斗科的常綠闊葉樹種，在中國主要分布在長江以南地區(qū)。栲屬的大部分樹種喜歡溫暖潮濕的生境，其材質(zhì)堅硬，色澤美觀，而且是水源涵養(yǎng)和水土保持的主要樹種。栲屬是常綠闊葉林的主要樹種，由于長期不合理利用，在常綠闊葉林中形成栲類次生林。對栲類次生林結(jié)構(gòu)的研究是常綠闊葉林生態(tài)恢復的一個重要環(huán)節(jié)。

對于栲類次生林，已經(jīng)有不少學者從地理分布[1-3]、生態(tài)特征[4-5]、群落及空間結(jié)構(gòu)[6-11]、直徑結(jié)構(gòu)[10,12-13]等方面進行了研究，其實關(guān)于群落及空間結(jié)構(gòu)大都是具體到某一種栲屬植物的林分進行研究，沒有綜合分析栲屬植物次生林的文章監(jiān)看，關(guān)于福建三明將樂地區(qū)栲類次生林結(jié)構(gòu)的研究也鮮見報道。本文通過對福建三明地區(qū)將樂林場典型栲類次生林樣地調(diào)查，分析其直徑結(jié)構(gòu)特征，為該地區(qū)栲類次生林的經(jīng)營管理和林分調(diào)整提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

福建省將樂縣位于福建省西北部，將樂林場的地理坐標為 117°05′～ 117°40′E， 26°26′～27°04′N，海拔在400～800 m，屬于中亞熱帶沿海海洋性季風氣候，具有海洋性和大陸性氣候特點，年平均氣溫18.7℃，最高氣溫41.1℃，最低氣溫-2.5℃，年平均降雨量1 669 mm，雨季持續(xù)時間長，氣候溫潤，雨量充足。土壤一般為沙壤土或者輕壤土，塊狀結(jié)構(gòu)，緊實度適中，濕度比較潮濕。

2 材料與方法

2.1 資料收集方法

栲類次生林是指栲屬植物占較大比例的林分，將樂地區(qū)的主要栲屬植物有苦櫧、米櫧、栲樹、羅浮栲等。在將樂林場栲類次生林設(shè)置12塊典型樣地，其中1～10號樣地為20 m×30 m，11、12號樣地為30 m×40 m。在每塊樣地進行每木檢尺并測量樹高，還開展地況調(diào)查，包括海拔、坡度、坡向、土壤條件等因子。

樣地基本情況見表1。

2.2 研究方法

2.2.1 徑階整化

以2 cm整化，分別統(tǒng)計各個徑階林木株數(shù)。

按照森林資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程，將林木直徑劃分為小徑級（≤14 cm）、中徑級（16≤d≤24 cm）、大徑級（≥26 cm），分別計算各徑級喬木所占比例。

2.2.2q值理論

在未受到干擾的天然異齡林中，連續(xù)兩個徑級間林木株數(shù)的比例趨向一個常數(shù)，即為q值。

Xtd=Xtd-1/q。

式中：X為在t時刻中徑級d的立木株數(shù)；q為一個遞減系數(shù)或常數(shù)。

表1 樣地基本情況Table 1 Basic situation of plots

計算全林分q值及各徑階的q值，用q值分析該樣地直徑的徑階分布狀況。

2.2.3 函數(shù)擬合檢驗

本文選用了Weibull分布、γ分布、正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布對株數(shù)—直徑結(jié)構(gòu)進行擬合，擬合結(jié)果用x2檢驗[14]。計算過程主要使用ForStat軟件進行。

3 結(jié)果與分析

3.1 栲類次生林徑級結(jié)構(gòu)分析

樣地的平均胸徑在12.2～19.4 cm。由表2可以看出，小徑階林木所占比例較大， 1、2號樣地的小徑階比例分別為56.90%和63.49%，其余大部分達到80%左右。大徑階林木所占比例較小，其中3、5號樣地，大徑級林木占了不到2%，其余樣地大徑級林木基本占到了總株數(shù)的10%～15%。

表2 各樣地大、中、小徑級比例Table 2 Ratios of diameter classes in different plots

表3是研究區(qū)各樣地的q值計算均值，由此表可知，研究區(qū)栲類次生林q值得范圍是1.25～2.36，q值得跨度較大，說明幾塊樣地中林分的直徑結(jié)構(gòu)有很大差別。美國學者Meyer的研究中指出所有森林類型的q值都基本處于1.2～2的范圍內(nèi)[15]，而5號樣地顯然是個例外。實際上，林分的均值并不能很好地說明林分的徑階結(jié)構(gòu)，因此表5中計算了分大、中、小徑級的q值均值。小徑級q值范圍為1.27～1.98，處于q值得一般范圍內(nèi)，中徑級和大徑級中都存在q值大于2的樣地，說明這些林分中某一徑級的林木株樹突然發(fā)生了驟減，其中5號樣地中徑級q值為3.47，也正是導致5號樣地林分q值大于2的原因。12塊樣地中的中徑級q值基本都要大于林分平均q值，說明中徑級林木株樹隨著徑級的變化較大，3,5,8號樣地的大徑級林木不存在q值，是由于大徑級中林木徑階不連續(xù)，導致q值無法計算。

表3 全林分及各徑階Q-值Table 3 Q-value of whole stand and each diameter class

3.2 各分布擬合的參數(shù)估計及x2檢驗

擬合結(jié)果見表4，1號和2號樣地的c值在1～3.6，其直徑結(jié)構(gòu)為單峰左偏山狀，其他樣地的c值均小于1，說明林分徑階曲線是倒J型分布。γ分布的結(jié)果與Weibull分布結(jié)果一致。偏度系數(shù)＞0，說明直徑分布都呈現(xiàn)左偏，林分中的小徑級林木所占比例較大。其中2號樣地的峰度系數(shù)為負值，說明2號樣地中直徑曲線比較平坦，直徑的分布范圍較大。

偏度表示非對稱分布的偏斜方向與偏斜程度，偏度的正負分別表示右偏和左偏。偏度的絕對值越大表示左偏或右偏的偏斜程度越大，及曲線上左端或右端拖得尾巴越長。峭度表示分布的尖峭或平坦程度，及直徑分布的集中程度，正值表示尖峭，負值表示平坦。由表4可知，11塊樣地偏度值都為正，說明樣地左偏比較嚴重，說明所有樣地中都是小徑階林木所占比例較大。

根據(jù)分布函數(shù)得到各徑階的理論值，與實際的徑階株數(shù)進行X2檢驗，與進行比較，小于則說明擬合效果較好。由表5可以看出， 1、4、6、7、9、11、12號樣地服從Weibull分布；4、6、7、9、12號樣地均符合Gama分布；1、2號樣地服從正態(tài)分布，1、9、12號樣地服從對數(shù)正態(tài)分布?？偟膩碚f，Weibull分布的擬合效果較好，擬合率也只有54.5%，γ分布次之，正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布的擬合效果較差。理論上來講，Weibull分布具有很大的靈活性，可以擬合不同偏度。峭度的直徑分布，但本研究表明，weibull分布雖然擬合率最高，但是效果并不理想，這是由于栲類次生林樹種豐富，樹種間直徑生長情況的差異也會對直徑的擬合結(jié)果產(chǎn)生部分影響。

表4 栲類次生林各樣地直徑擬合參數(shù)值Table 4 Fitting parameter values of diameters of Castanopsis secondary forests

表5 樣地X2-檢驗結(jié)果Table 5 X2-test results of standard plots

4 結(jié)論與討論

栲類次生林的小徑階林木所占比例較大，占到了56.9%～88.1%，大徑級林木所占比例較小，僅為10%～15%，個別林分的大徑級林木占了不到2%。說明將樂地區(qū)的栲類次生林中幼齡木較多，仍然處于恢復初期。

栲類次生林的直徑-株數(shù)分布除了少數(shù)為單峰左偏山狀分布外，大多為倒J型分布，即最小徑階的林木株樹最多，隨著直徑的增大，林木株樹開始急劇遞減，到一定階段后，其遞減速度減慢，并逐漸趨于平穩(wěn)。說明研究對象符合異齡林直徑分布的特點，穩(wěn)定性較強。

在直徑分布擬合中，Weibull分布的擬合效果最好，正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布的擬合效果較差。說明了Weibull分布的適用性較強，可以進一步研究使用Weibull分布對林分直徑結(jié)構(gòu)進行預測[16-17]。

通過林分q值可以了解林分徑階株樹的變化，將樂林場的栲類次生林中q值得變化較大，主要是由于中徑級和大徑級林木的徑階分布不合理，可能是由于早期對于闊葉林分的砍伐導致的，可以以此作為林分調(diào)整的一個方面。

本研究只是初步了解了福建將樂林場地區(qū)的直徑結(jié)構(gòu)，可以為林分的經(jīng)營和調(diào)整措施的制定提供一些參考，要更加細致的了解該地栲類次生林的林分結(jié)構(gòu)，需要更多的樣地調(diào)查并且分樹種進行分析。

[1] 劉孟奇,周浙昆.栲屬（殼斗科）植物的現(xiàn)代和地史分布[J].云南植物研究，2006,28(3):223-235.

[2] 董莉莉,姜振華,魏文俊,等. 我國主要栲屬植物的地理分布[J].防護林科技，2009,5:67-69.

[3] 范海蘭,洪 偉,閆淑君,等. 中亞熱帶栲樹次生林植物區(qū)系研究[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學學報，2003,37(3):270-273.

[4] 鄧賢蘭. 江西井岡山栲屬群落生態(tài)學特征研究[D]. 重慶：西南師范大學，2002.

[5] 涂育合,陳永聰,鄭肇快. 正紅菇依存森林的群落學特征[J].植物資源與環(huán)境學報，2001,10(2):26-30.

[6] 范海蘭,洪 偉,吳承禎,等. 福建大田栲樹次生林優(yōu)勢種群結(jié)構(gòu)與動態(tài)[J]. 植物資源與環(huán)境學報，2004,13(3):44-49.

[7] 劉金福. 格式栲種群結(jié)構(gòu)與動態(tài)規(guī)律研究[D]. 北京：北京林業(yè)大學，2004.

[8] 張宜輝,洪 寧,闕德海,等. 福建三明小湖赤枝栲群落組成結(jié)構(gòu)及物種多樣性分析[J]. 廈門大學學報：自然科學版,2002, 41(2):251-257.

[9] 吳大榮,蘇志堯,李秉滔,等. 福建三明莘口青鉤栲種群結(jié)構(gòu)和空間分布格局動態(tài)初步研究[J]. 林業(yè)科學,2000,36(3):27-32.

[10] 劉金福,洪 偉,林升學. 格式栲天然林主要種群直徑分布結(jié)構(gòu)特征[J]. 福建林學院學報，2001,21(4):325-328.

[11] 樊后保. 福建三明格式栲群落的結(jié)構(gòu)特征[J]. 福建林學院學報，1996,16(1):14-19.

[12] 陳明壽. 天然甜櫧林主要樹種直徑分布結(jié)構(gòu)特征的研究[J].山東林業(yè)科技，2006,3:23-25.

[13] 劉森勛. 格式栲自然保護區(qū)米櫧種群直徑結(jié)構(gòu)規(guī)律研究[J]. 林業(yè)勘察設(shè)計，2008，2:9-12.

[14] 龔直文,亢新剛,顧 麗,等. 天然林林分結(jié)構(gòu)研究方法綜述[J]. 浙江林學院學報，2009,26(3):434-443.

[15] Meyer H A. Structure, growth and drain in balanced uneven-aged forests[J]. J.For. 1952,50,85-92

[16] 李 俊, 佘濟云, 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)科技大學學報, 2012, 32(3): 37-43.

[17] 杜 志, 亢新剛, 岳 剛, 等. 限定混合模型模擬不規(guī)則和多峰直徑結(jié)構(gòu)分布——以長白山云冷杉林為例[J]. 中南林業(yè)科技大學學報, 2013, 32(4): 43-49.

Study on diameter structure of Castanopsis secondary forest in Jiangle Forest Farm, Fujian

ZHAO Na , ZHENG Xiao-xian
(College of Forestry of Beijing Forestry University, Key Laboratory for Forest Resources and Environmental Management of State Forestry Administration, Beijing 100083, China)

By selecting 10 plots of Castanopsis secondary forest as the studying object in Jiangle Forest Farm in Fujian province, the sample-plot survey were made and the diameter structure and diameter classes were investigated for providing the basis to adjust the stand structure and to manage the forest plots. Through adopting Plot survey method, the 12 basic data were obtained, the diameters were divided into large, medium and small classes to calculate the proportions of each class and q-value. The diameter structures of the plots were fi tted with 4 kinds of probability distribution type to test the fi tting effects of different methods. The results show that the small classes trees occupied greater proportion, about 56.9%～88.1%. the q-values of medium and large classes changed largely; the fi tting effect with Weibull distribution was the best, the next was with γ-distribution, followed by normal and lognormal distribution in ture, being poor effects. It can be concluded that the diameter distribution law of Castanopsis secondary forest in this area was basically in line with the diameter distribution characteristics of uneven-aged forest, the big and middle Castanopsis secondary forest trees can be further adjust by using q-value as a reference.

Castanopsis secondary forest; diameter structure; diameter classes; Weibull distribution; gamma distribution; q-value

S758.5+3

A

1673-923X(2014)02-0077-04

2013-04-23

“十二五”國家科技支撐計劃“南方集體林區(qū)生態(tài)公益林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)研究與示范”（2012BAD22B05）

趙 娜（1989-），女，河北保定人，碩士研究生，研究方向為森林可持續(xù)經(jīng)營

鄭小賢（1956-），男，上海人，教授，博士生導師，主要從事森林可持續(xù)經(jīng)營理論與技術(shù)研究；

E-mail：zheng8355@bjfu.edu.cn

[本文編校：吳 彬]