大崗山針葉與闊葉林林分結(jié)構(gòu)比較分析

夏晨，范慧濤，彭博，閆佳琦，賈雙竹，谷建才

(1中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，北京 100089；

大崗山針葉與闊葉林林分結(jié)構(gòu)比較分析

夏晨1，范慧濤2，彭博2，閆佳琦2，賈雙竹2，谷建才2

(1中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，北京 100089；

2河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河北 保定 071000)

為研究不同林分徑級(jí)、樹高結(jié)構(gòu)差異，在江西大崗山地區(qū)設(shè)置樣地，選取杉木純林、馬褂木純林各4塊，對(duì)樣地進(jìn)行每木檢尺，運(yùn)用SPSS對(duì)胸徑和樹高數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)胸徑、樹高的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行線性擬合，結(jié)果表明：大崗山地區(qū)杉木純林與馬褂木純林胸徑、樹高分布整體上符合正態(tài)分布，假設(shè)檢驗(yàn)的P值均大于0.05，但曲線陡峭程度杉木純林(-1.487)大于馬褂木純林(-1.670)，曲線偏移程度杉木純林(0.191)大于馬褂木純林(0.010)，樹高分布曲線陡峭程度馬褂木純林(2.407)大于杉木純林(-1.706)，曲線偏移程度馬褂木純林(1.134)大于杉木純林(0.459)。

林分結(jié)構(gòu)；直徑分布；樹高分布；江西；大崗山

林分結(jié)構(gòu)決定森林功能,合理的林分結(jié)構(gòu)是森林效益最大化的基礎(chǔ)。林分的徑級(jí)結(jié)構(gòu)是研究林分結(jié)構(gòu)特征十分重要的參數(shù)[1-2]。徑級(jí)結(jié)構(gòu)特征與經(jīng)營措施關(guān)系密切,林分直徑結(jié)構(gòu)歷來是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注和研究的重點(diǎn)[3-4]。從 20世紀(jì)80年代開始,學(xué)者們對(duì)林分的徑級(jí)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了不少研究工作[5-8]。余韻冰對(duì)長沙市杜家沖林場主要林分結(jié)構(gòu)特征的研究表明：楓香(LiquidambarformosanaHance)人工林和針闊混交林的林木多集中在小徑級(jí)林木中,大徑級(jí)林木極少；濕地松人工林和木荷人工林的林木多集中在中徑級(jí)林木中,林分內(nèi)存在一定比例的大徑級(jí)林木；人工林的林分結(jié)構(gòu)反J型的分布均不明顯,離正態(tài)分布結(jié)構(gòu)較接近[5]。為分析江西大崗山地區(qū)杉木[Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.]、馬褂木[Liriodendronchinense(Hensl.)Sargent.]純林的徑級(jí)和樹高結(jié)構(gòu)分布，以及該地區(qū)針葉林、闊葉林結(jié)構(gòu)分布差異，將大崗山地區(qū)杉木與馬褂木純林作為研究對(duì)象，采用正態(tài)分布函數(shù)擬合林分直徑、樹高累積株數(shù)分布變化，著重研究大崗山地區(qū)針葉與闊葉林徑級(jí)、樹高結(jié)構(gòu)的差異關(guān)系,探索針葉林與闊葉林生長規(guī)律，以期為針葉林與闊葉林的經(jīng)營管理提供參考。

1 研究區(qū)概況

江西大崗山位于江西省分宜縣境內(nèi)，東經(jīng)114°33′25″，北緯27°35′11″，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，主要植被類型為常綠闊葉林、毛竹林和杉木林等，是國內(nèi)外唯一以毛竹林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及生態(tài)過程為研究對(duì)象的生態(tài)區(qū)。代表區(qū)域?yàn)槿A東南丘陵低山常綠闊葉林及馬尾松黃山松毛竹杉木林區(qū)。大崗山地區(qū)年平均氣溫18.0℃，全年降水量1 434.7 mm，全年無霜期274 d。

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置

在大崗山地區(qū)，杉木與馬褂木種植面積大，是典型的代表樹種。為研究大崗山地區(qū)針葉林與闊葉林的徑級(jí)、樹高結(jié)構(gòu)，在大崗山地區(qū)選擇具有代表性的杉木純林、馬褂木純林各4塊，并設(shè)立面積為20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)地，a-1、a-2、a-3、a-4，b-1、b-2、b-3、b-4(a：杉木純林，b:馬褂木純林)；在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，實(shí)測胸徑、樹高等指標(biāo)。將4塊樣地實(shí)測數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)地林分因子詳見表1。

表1 杉木純林與馬褂木純林標(biāo)準(zhǔn)地林分因子Table 1 Stand factors of Cunninghamia lanceolata plantation and Liriodendron chinense plantation

2.2 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用SPSS對(duì)胸徑和樹高數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[6]；同時(shí), 從篩選出的樹種數(shù)據(jù)中,統(tǒng)計(jì)各徑級(jí)內(nèi)株數(shù)，繪制胸徑、樹高分布規(guī)律圖。用正態(tài)分布函數(shù)擬合胸徑結(jié)構(gòu)變化[7]。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分胸徑結(jié)構(gòu)分析

將杉木純林、馬褂木純林樣地的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，各取平均值。采用正態(tài)分布對(duì)杉木純林、馬褂木純林各徑級(jí)內(nèi)的株數(shù)進(jìn)行擬合，得到圖1和表2。

圖1 杉木純林、馬褂木純林胸徑分布擬合曲線

Fig.1 Distribution fitting curve ofCunninghamialanceolataplantation andLiriodendronchinenseplantation

由圖1a可以看出，杉木純林林分平均胸徑為26.8 cm，在14～35 cm之間變動(dòng)。隨徑級(jí)的增大，其株數(shù)先增加后減少，處于26 cm徑級(jí)的株數(shù)最多，其中，20～32 cm徑級(jí)的林木株數(shù)占整個(gè)樣地的比重達(dá)到了87.10%，處于小徑級(jí)的林木株數(shù)略小于大徑級(jí)林木株數(shù)，符合正態(tài)分布特征。

馬褂木純林林分平均胸徑為19.7 cm，在7～28 cm之間變動(dòng)。由圖1b可以看出，隨徑級(jí)的增大，株數(shù)先增加后減少。在19 cm徑級(jí)出現(xiàn)峰值，徑級(jí)的株數(shù)最多，占整個(gè)林分的25.00%，其中，13～25 cm徑級(jí)的林木株數(shù)占整個(gè)樣地的比重較大，達(dá)到了91.90%，處于小徑級(jí)的林木株數(shù)明顯小于大徑級(jí)林木株數(shù)，符合正態(tài)分布特征。

表2 杉木純林、馬褂木純林林分胸徑正態(tài)分布曲線特征值Table 2 Normal distribution curve of Cunninghamia lanceolata plantation and Liriodendron chinense plantation

由表2可以看出，杉木純林假設(shè)檢驗(yàn)的P值為0.992>0.05，屬于正態(tài)分布，杉木純林符合正態(tài)分布，其正態(tài)分布的偏度為0.191>0，說明其直徑分布呈右偏態(tài)，峭度為-1.487<0，說明曲線略為平緩，林分內(nèi)胸徑分布較為離散；馬褂木純林符合正態(tài)分布，其正態(tài)分布的偏度為0.010>0、峭度為-1.670<0，說明馬褂木純林林分分布呈右偏態(tài)，且曲線較平緩。

通過ForStat的“統(tǒng)計(jì)分布假設(shè)檢驗(yàn)”功能擬合發(fā)現(xiàn)，杉木純林、馬褂木純林的胸徑分布均符合正態(tài)分布，說明正態(tài)分布可以表示研究其針葉林和闊葉林的徑級(jí)分布狀況。通過對(duì)各林分正態(tài)分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)建立分布圖,見圖2。

圖2 杉木純林、馬褂木純林徑級(jí)正態(tài)分布擬合比較

Fig.2 The normal distribution comparison of diameter grade ofCunninghamialanceolataplantation andLiriodendronchinenseplantation

由圖2可以看出，隨著林齡的增加，各徑級(jí)分布的株數(shù)逐漸增加，達(dá)到頂峰后不斷減少，近似符合正態(tài)分布[8]。由于樹種不同，所以各曲線出現(xiàn)的峰值也有很明顯的差異。杉木純林在26 cm徑級(jí)株數(shù)最多；馬褂木純林在19 cm徑級(jí)株數(shù)最多；馬褂木純林曲線的峭度要大于杉木林，而馬褂木純林偏度卻小于杉木林。

3.2 林分樹高結(jié)構(gòu)分析

對(duì)大崗山研究地內(nèi)的杉木純林、馬褂木純林樹高進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，其基本特征見表3及圖3。

表3 杉木純林、馬褂木純林標(biāo)準(zhǔn)地樹高結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)描述Table 3 Statistical description of height structure of standard plots ofCunninghamia lanceolata plantation and Liriodendron chinense plantation

注：a為杉木純林；b為馬褂木純林。

由表3可以看出， 杉木純林樹高總體分布范圍在4.5 m至21 .0 m之間，跨度值16.5 m，平均樹高15.85 m。馬褂木純林的樹高總體分布范圍在2.0 m至21.0 m之間，跨度值19.0 m，平均樹高16.90 m。大崗山杉木純林、馬褂木純林樹高分布，見圖3。

圖3 杉木純林、馬褂木純林林分樹高分布規(guī)律

Fig.3 Height structure distribution principle ofCunninghamialanceolataplantation andLiriodendronchinenseplantation

由圖3可知，杉木樹高結(jié)構(gòu)分布呈現(xiàn)正態(tài)分布，但是一個(gè)右偏的正態(tài)分布類型。馬褂木林分總體上卻呈現(xiàn)多峰分布，形成了2個(gè)高度層，且每個(gè)高度層呈現(xiàn)明顯的正態(tài)分布特征。分別對(duì)杉木、馬褂木林分樹高結(jié)構(gòu)進(jìn)行正態(tài)分布擬合，得到各種曲線參數(shù)，見表4。

表4 杉木純林、馬褂木純林樹高正態(tài)分布曲線統(tǒng)計(jì)量Table 4 Height normal distribution curve statistics of Cunninghamia lanceolata plantation and Liriodendron chinense plantation

圖4 馬褂木純林樹高正態(tài)分布

Fig.4 Height normal distribution figure ofLiriodendronchinenseplantation

由表4、圖4可知，杉木林分樹高分布的偏度為0.459>0，峭度為-1.706<0，整體分布向右偏移，分布較為平坦，杉木純林樹高分布呈單峰狀，分布較為聚攏，其樹高主要集中在17 m、18 m階段，占林分的62.5%；馬褂木純林樹高結(jié)構(gòu)呈雙正態(tài)分布，其中綜合樹高結(jié)構(gòu)分布的偏度為1.134>0，峭度為2.407>0，整體分布向右偏移，分布較為陡峭。馬褂木純林樹高分布呈雙峰山狀，分布較離散，其樹高主要集中在17 m階段，占林分的23.4%。其中馬褂木純林在7～12 m，正態(tài)分布偏度為1.258>0，峭度為0.312>0，整體分布向右偏移，分布較為陡峭；14～20 m內(nèi)偏度為1.339>0，峭度為1.878>0，整體分布向右偏移，分布較為陡峭。

4 結(jié)論

杉木和馬褂木純林胸徑結(jié)構(gòu)比較一致，都遵循正態(tài)分布特征曲線。但二者也有一定差異，馬褂木林分胸徑結(jié)構(gòu)分布曲線較杉木林要陡峭一些，杉木的峭度值為-1.487，馬褂木的峭度值為-1.670，說明馬褂木林分徑級(jí)分布較為集中。在曲線偏度上也有差異，杉木及馬褂木林分徑級(jí)結(jié)構(gòu)分布曲線都往右偏，但杉木林分比馬褂木偏的程度要大些，杉木的偏度值為0.191，馬褂木的偏度值為0.010，說明杉木林分中小徑級(jí)林木數(shù)量相對(duì)較少。

在樹高結(jié)構(gòu)中，杉木樹高結(jié)構(gòu)分布呈現(xiàn)正態(tài)分布，但是一個(gè)右偏的正態(tài)分布類型。馬褂木林分總體上卻呈現(xiàn)多峰分布，形成了2個(gè)高度層，且每個(gè)高度層呈現(xiàn)明顯的正態(tài)分布特征。就整體分布而言，馬褂木樹高結(jié)構(gòu)分布偏度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于杉木林分，馬褂木林分偏度值為1.134，杉木林分偏度值為0.459。就峭度而言，杉木林分遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于馬褂木林分，馬褂木林分峭度值為2.407，而杉木林分的峭度值為-1.706。

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(編輯 劉彥琴)

Stand structure comparative analysis of coniferous forest and broad-leaved forest in Dagang mountain

XIA Chen2，F(xiàn)AN Huitao2，PENG Bo2，YAN Jiaqi2，JIA Shuangzhu2，GU Jiancai2

(1SubtropicalForestryExperimentCenter,TheChineseForestryScienceInstitute,Beijing100089,China；2CollegeofForestry,HebeiAgriculturalUniversity，Baoding071000，China)

In order to study the discrimination of different stand’s diameter class and the height distribution, 4Cunninghamialanceolataplantation sample plots and 4Liriodendronchinenseplantation sample plots in Dagang mountain of Jiangxi province were set for the study, and we engaged gauging for each wood in sample area. SPSS was applied to deal with the data of DBH and height, and linear fitting was carried out on the relationshop between diameter at breast height and the height of tree. The data contrast analysis shows that by curve fitting, the DBH and tree height ofCunninghamialanceolataplantation andLiriodendronchinenseplantation accord with normal distribution.Pvalues of hypothesis test were greater than 0.05, but the curve steep ofCunninghamialanceolataplantation (1.487) was greater than that ofLiriodendronchinenseplantation (1.670); Curve deviation degree ofCunninghamialanceolataplantation (0.191) was also greater than that ofLiriodendronchinenseplantation (0.010). The steepness of tree height distribution curve isLiriodendronchinenseplantation (2.407)>Cunninghamialanceolataplantation (-1.706).The degree of curve deviation is thatLiriodendronchinenseplantation(1.134) greater than that ofCunn-inghamialanceolataplantation (0.459).

stand structure; diameter at breast height distribution; height distribution; Jiangxi; Dagang mountain

1007-4961(2017)01-0017-05

10.13320/j.cnki.hjfor.2017.0004

2016-09-12；

2016-12-30

夏晨(1970-)，男，湖南衡陽人，本科，長期從事林業(yè)管理工作。

谷建才(1963-)，男，河北藁城人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事林業(yè)經(jīng)營教學(xué)、科研工作。

S 718.54

A