馬尾松天然次生林林分結(jié)構(gòu)規(guī)律研究

許善財(cái)

(福建省武夷山市科技試驗(yàn)林場，福建 武夷山 354300)

馬尾松天然次生林林分結(jié)構(gòu)規(guī)律研究

許善財(cái)

(福建省武夷山市科技試驗(yàn)林場，福建 武夷山 354300)

以武夷山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)低山石質(zhì)山區(qū)的馬尾松天然次生林為研究對(duì)象，對(duì)林分結(jié)構(gòu)規(guī)律進(jìn)行研究，并應(yīng)用概率分布函數(shù)對(duì)林分胸徑、樹高進(jìn)行擬合。結(jié)果表明：正態(tài)分布、Weibull分布、β分布對(duì)馬尾松天然次生林林分胸徑分布具有較好的適應(yīng)性，其擬合效果較好，能通過卡方檢驗(yàn)；對(duì)林分樹高與胸徑曲線擬合方程進(jìn)行優(yōu)化，最佳回歸模型為y=1.141x0.842(R2=0.979)，擬合效果較好，樹高與胸徑之間存在正相關(guān)關(guān)系。

馬尾松；天然次生林；林分結(jié)構(gòu)；直徑；樹高

馬尾松(Pinusmassoniana)是重要造林先鋒樹種，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值。福建省閩北地區(qū)具有大量經(jīng)過近期人為干擾后自然演替恢復(fù)的呈片段化或孤島式分布的馬尾松天然次生林。目前，對(duì)馬尾松天然林研究取得了一定的研究成果[1-2]，但對(duì)于馬尾松天然次生林的研究還較為缺乏。本研究以武夷山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)低山石質(zhì)山區(qū)的馬尾松天然次生林為研究對(duì)象，對(duì)現(xiàn)有的次生林生長規(guī)律進(jìn)行探討，并結(jié)合長期的經(jīng)營目標(biāo)，使其逐步發(fā)展為健康穩(wěn)定的天然馬尾松林，實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的開發(fā)和利用。

1 研究區(qū)概況

本研究試驗(yàn)地位于福建省武夷山市洋莊鄉(xiāng)林場的低山石質(zhì)山區(qū)，在武夷山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的范圍之內(nèi)，北緯27°27′31″—28°04′49″、東經(jīng)117°37′22″—118°19′44″。全區(qū)山峰聳立，其中武夷山脈最高處黃崗山位于洋莊鄉(xiāng)境內(nèi)，海拔2158 m，一般海拔在800～1500 m。本區(qū)屬中亞熱帶氣候區(qū)域，溫暖濕潤，陰天多，年均氣溫14～19 ℃，極端最高氣溫39.17 ℃，在高海拔處的極端最低溫度達(dá)-11.15 ℃，年均降水量在1500～1900 mm。

2 研究方法

為了充分反映林分結(jié)構(gòu)規(guī)律，在對(duì)試驗(yàn)地全面普查的基礎(chǔ)上，根據(jù)林齡、密度和立地條件的不同選擇30 m×30 m的標(biāo)準(zhǔn)地60塊。標(biāo)準(zhǔn)地的平均坡度為17°～40°，海拔高度為632～1571 m，林分年齡為21～60 a，林分密度為753～3273株·hm-2，胸徑為2.8～27.1 cm，樹高為3.2～19.5 m。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析，胸徑按2 cm徑階分組，樹高按1 m高階分組[3]。根據(jù)馬尾松天然次生林林分胸徑、樹高分布規(guī)律得到其偏度、峰度和變動(dòng)系數(shù)(CV)。分別使用正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、Weibull分布、Γ分布和β分布等5種概率分布函數(shù)對(duì)胸徑和樹高進(jìn)行擬合，并采用常用的表達(dá)樹高依胸徑變化的方程對(duì)樹高依胸徑的變化規(guī)律進(jìn)行擬合[4]。

3 結(jié)果與分析

3.1 胸徑與樹高結(jié)構(gòu)特征

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，馬尾松天然次生林林分胸徑分布、樹高分布均以中間級(jí)階占多數(shù)，其中胸徑、樹高株數(shù)分布最多的分別為16 cm(14.57%)、12 m(19.21%)，而較大、較小的胸徑和樹高的株數(shù)都較少(表1)。

馬尾松天然次生林的林分胸徑分布、樹高分布特征數(shù)見表2。林分胸徑分布、樹高分布的偏度系數(shù)均為正值，分別為0.576、0.532，說明該標(biāo)準(zhǔn)地林木胸徑、樹高分布偏度為左偏，整個(gè)林分中以中、小徑階的林木占多數(shù)。從峰度分布來看，林分胸徑、樹高的峰度均為負(fù)值，說明其分布規(guī)律較標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布曲線略為平坦。而兩者的變動(dòng)系數(shù)都比較大，說明由于馬尾松天然次生林林分存在年齡差異，山地海拔高度差異和立地條件差異等造成胸徑及樹高分布范圍均比較大。

3.2 胸徑、樹高結(jié)構(gòu)的概率分布函數(shù)

采用概率分布函數(shù)對(duì)馬尾松天然次生林林分胸徑和樹高進(jìn)行擬合，結(jié)果表明：正態(tài)分布、Weibull分布、β分布對(duì)馬尾松天然次生林的林分胸徑分布具有較好的適應(yīng)性，其擬合效果較好，能通過卡方檢驗(yàn)；而對(duì)數(shù)正態(tài)分布、Γ分布的擬合效果較差(表3)。說明在人工干擾較小的馬尾松天然次生林中，林分胸徑分布接近于正態(tài)分布，均以單峰有偏分布為主。而正態(tài)分布、Weibull分布、β分布也能對(duì)馬尾松天然次生林的林分樹高分布進(jìn)行較好的擬合，說明天然林分中樹高與胸徑之間存在著較好的相關(guān)性。有報(bào)道指出，林分胸徑分布與樹高分布有著極好的相關(guān)性[5-6]。如胸徑分布遵從Weibull分布，則樹高分布也遵從Weibull分布[7]。

表1 60個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地林分胸徑分布、樹高分布

表2 林分胸徑分布、樹高分布特征數(shù)

表3 林分胸徑、樹高結(jié)構(gòu)規(guī)律的χ2檢驗(yàn)

3.3 樹高與胸徑的關(guān)系

反映樹高隨胸徑而變化的數(shù)學(xué)方程稱作樹高曲線方程或樹高曲線經(jīng)驗(yàn)公式[8]。為探討林分樹高與胸徑的變化規(guī)律，可將林木株數(shù)按樹高、胸徑2個(gè)因子分組進(jìn)行樹高—胸徑相關(guān)歸納，并進(jìn)行擬合回歸分析，結(jié)果見表4。其中F值、R2最大，且Prob>F達(dá)到極顯著相關(guān)水平(0.001)的擬合方程為最佳回歸模型，林分樹高與胸徑曲線最佳回歸模型為y=1.141x0.842(R2=0.979)，其擬合效果較好，反映出樹高與胸徑之間存在著正相關(guān)關(guān)系，林分樹高隨著胸徑增加而增加。

表4 林分樹高與胸徑的回歸模型

4 小結(jié)

對(duì)馬尾松天然次生林林分結(jié)構(gòu)的概率分布研究表明，馬尾松天然次生林林分胸徑分布和樹高分布均符合正態(tài)分布、Weibull分布和β分布。林分胸徑分布、樹高分布的偏度系數(shù)均為正值，左偏情況比較嚴(yán)重；說明株數(shù)對(duì)于徑級(jí)的分布較為平坦；變動(dòng)系數(shù)較大，說明胸徑分布及樹高分布的范圍比較大。林分樹高與胸徑之間存在著正相關(guān)關(guān)系，回歸分析所得最佳回歸模型為y=1.141x0.842(R2=0.979)，擬合效果較好，林分樹高隨著胸徑增加而增加。林分胸徑和樹高結(jié)構(gòu)分析是林分蓄積量和出材量表編制的基礎(chǔ)[6]，本研究對(duì)林分結(jié)構(gòu)規(guī)律的研究為建立馬尾松天然次生林收獲預(yù)估模型提供了重要的依據(jù)。

[1]蘇志堯，吳大榮.粵北天然林優(yōu)勢(shì)種群結(jié)構(gòu)與空間格局動(dòng)態(tài)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，11(3)：337-341.

[2]譚著明，匡樟青.馬尾松天然純林林分生長與結(jié)構(gòu)特征[J].湖南林業(yè)科技，1996，23(1)：19-25.

[3]陳燦，洪偉，吳承禎，等.東南沿海濕地松防護(hù)林胸徑樹高關(guān)系研究[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2012，2(2)：35-41.

[4]盂憲宇.測樹學(xué)[M].北京：中國林業(yè)出版社，2006.

[5]林家財(cái).四川榿木人工林林分結(jié)構(gòu)規(guī)律研究[J].武夷科學(xué)，2008，23(1)：115-119.

[6]許善財(cái).馬尾松天然次生林林分結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)及生物量研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2010.

[7]孟憲宇.使用 Weibull 函數(shù)對(duì)樹高分布和胸徑分布的研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1988，10(1)：40-48.

[8]鄧?yán)っ叮郾?，李飛.長白山北坡云冷杉林胸徑，樹高結(jié)構(gòu)及其生長規(guī)律的分析[J].資源科學(xué)，1999，21(1)：77-84.

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Research on Structure of Natural Secondary Forest ofPinusmassoniana

XU Shan-cai

(WuyishanScienceandTechnologyExperimentalForestFarm，Wuyishan354300，F(xiàn)ujian，China)

In this study，the stand structure of the natural secondary forest ofPinusmassonianain low stone mountain of Wuyishan national nature reserve was researched.The application of the probability distribution function of diameter and tree height show that the normal distribution，Weibull distribution，beta distribution had well adaptability and great fitting effect on stand diameter and height distribution，which pass the chi square test.In addition，the stand curve fitting equations of tree height and diameter are optimized，the best fitting equation isy=1.141x0.842(R2=0.979)，indicated that the tree height and diameter is positively related.

Pinusmassoniana；natural secondary forest；stand structure；diameter；tree height

2014-09-25；

2014-10-19

福建省林業(yè)廳科研項(xiàng)目(閩林科[2012]2號(hào))資助

許善財(cái)(1980—)，男，福建福安人，武夷山市科技試驗(yàn)林場林業(yè)工程師，林學(xué)碩士，從事森林培育研究與病蟲害、林政管理等工作。E-mail：xushancai984@sohu.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.03.023

S791.248

A

1002-7351(2015)03-0107-03