思茅松天然成熟林林分直徑結(jié)構(gòu)及環(huán)境解釋

（西南林業(yè)大學(xué) 西南地區(qū)生物多樣性保育國家林業(yè)局重點實驗室，云南 昆明 650224）

林分結(jié)構(gòu)反映林分內(nèi)部許多特征因子如直徑、樹高、樹冠等的分布規(guī)律，是林分生長、林分經(jīng)營的理論基礎(chǔ)[1-2]。其中，林分直徑分布形態(tài)對林木的樹高、材積、樹冠、干性等因子的變化有直接的影響，是最重要、最基本的林分結(jié)構(gòu)[3-4]。再者，從森林經(jīng)營管理的角度來看，它不但是直接檢驗經(jīng)營措施效果的依據(jù)，而且直接關(guān)系到林分生物量、蓄積量、材種規(guī)格以及森林的經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益[5]。因此，林分直徑結(jié)構(gòu)分布的研究具有重要的科研價值和實踐意義。

近年來有關(guān)林分直徑分布規(guī)律的研究，多借助于數(shù)理統(tǒng)計中的各種概率密度函數(shù)，諸如正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布、Weibull分布、β分布、Γ分布等分布函數(shù)[6-7]。其中，多數(shù)研究表明Weibull分布函數(shù)在林分直徑結(jié)構(gòu)研究中有足夠的靈活性、適用性，無論是在研究幼齡林、成熟林、人工林、天然林還是次生林中，都取得了最優(yōu)的擬合效果[8-13]。

思茅松Pinus kesiya var.langbianensis是松科Pinaceae松屬Pinus常綠喬木，適宜生長在云南省部南亞熱帶與熱帶地區(qū)[14]。由于具有樹干端直高大、生長迅速、用途廣等優(yōu)點，已成為云南省荒山造林的先鋒樹種，同時也是云南省特有的林地類型[15]。其分布面積廣、蓄積量大，具有極其重要的經(jīng)濟價值、森林生態(tài)服務(wù)功能和碳匯效益，在云南省區(qū)域林業(yè)發(fā)展中占有舉足輕重的位置[16-20]。當前，有關(guān)思茅松天然林林分直徑結(jié)構(gòu)的研究主要集中在林分直徑結(jié)構(gòu)分布規(guī)律、動態(tài)變化以及在林分直徑結(jié)構(gòu)分布模型的基礎(chǔ)上揭示擬合函數(shù)參數(shù)與環(huán)境因子的關(guān)系等方面[21-22]。尤其缺乏分別對思茅松天然成熟林內(nèi)所有樹種、思茅松和其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)變化以及環(huán)境因子（林分、地形、土壤和氣候）對其變化的影響的研究。

鑒于此，本研究以云南省普洱市45塊思茅松天然成熟林樣地為研究對象，采用Weibull分布函數(shù)分析樣地內(nèi)總體、思茅松和其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)分布的變化規(guī)律，并借助典范對應(yīng)分析（Canonical correspondence analysis，CCA）方法，揭示思茅松天然成熟林內(nèi)總體、思茅松和其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)分布變化與環(huán)境因子（林分、地形、土壤和氣候）之間的關(guān)系，以期為思茅松天然林資源的科學(xué)經(jīng)營管理、可持續(xù)開發(fā)利用提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

云南省普洱市位于云南省西南部，地處N22°2′ ～ 24°50′、E99°9′ ～ 102°19′，總占地面積為45 385 km2，山地面積占98.3%，是云南省面積最大的（州）市，海拔在317 m～3 370 m之間。由于受到亞熱帶季風(fēng)氣候的影響，年均氣溫在15℃～20.3 ℃之間，年無霜期在315 d以上，年均降水量在1 100 mm～2 780 mm之間，溫暖濕潤。全市森林覆蓋率超過67%，是云南省重點林區(qū)，思茅松是主要樹種。普洱市是鑲嵌在云南省的一顆綠色明珠，素有綠海明珠、天然氧吧的美譽。本研究結(jié)合普洱市的實際情況，選取墨江縣通關(guān)鎮(zhèn)( SiteⅠ) 、思茅區(qū)云仙鄉(xiāng)( SiteⅡ) 和瀾滄縣糯福鄉(xiāng)( SiteⅢ)作為研究位點（見圖1），研究位點基本情況見表1。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)調(diào)查和收集

在3個研究位點分別調(diào)查15塊、共45塊面積分別為20 m×30 m的思茅松天然成熟林典型樣地（表2）。其中，部分樣地除了思茅松外，還伴生有其他樹種，諸如，滇青岡Cyclobalanopsis glauca、艾膠樹Glochidion lanceolarium、茶梨Anneslea fragrans、 密 花 樹 Rapanea nerrifolia、水錦樹 Wendlandia uvariifolia、紅木荷 Schima wallichii等。對樣地內(nèi)喬木進行每木檢尺，記錄樹種名稱，實測胸徑、樹高。采集土壤樣品，記錄樣地基本地形因子（海拔、坡度、坡向），并從環(huán)境氣象網(wǎng)站( http://www.worldclim.org)獲取三個研究位點的生物氣候數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)基于1970—2000年30年間的最小月均溫、最大月均溫和平均月均溫以及月平均降水量等數(shù)據(jù)計算而來。

2.2 數(shù)據(jù)整理和測定

對獲取的研究位點4類環(huán)境因子數(shù)據(jù)進行整理、測定?；诟鳂拥孛磕緳z尺數(shù)據(jù)，計算得到林分平均年齡（Age）、郁閉度（YBD）、林分平均高（Hm）、林分優(yōu)勢高（Ht）、林分密度指數(shù)（SDI） 和地位指數(shù)（SI），并構(gòu)建林分因子數(shù)據(jù)矩陣。構(gòu)建海拔（Alt）、坡度（SLO） 和坡向（ASPD）地形因子數(shù)據(jù)矩陣。測定土壤樣品常規(guī)8項指標：土壤 pH 值（pH）、土壤有機質(zhì)含量（OM）、全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）、水解性氮（HN）、有效磷（YP） 和速效鉀（SK），并構(gòu)建土壤因子數(shù)據(jù)矩陣。對獲取的19個氣候因子：年均溫（b1）、氣溫年較差（b2=最熱月均溫-最冷月均溫）、等溫性（b3= b2/b7）、季節(jié)性溫度（b4）、最熱月最高溫（b5）、最冷月最低溫（b6）、氣溫年較差（b7=b5-b6）、最濕季均溫（b8）、最干季均溫（b9）、最熱季均溫（b10）、最冷季均溫（b11）、年降水（b12）、降水最大月降水（b13）、降水最小月降水（b14）、季節(jié)降水變異系數(shù) b15）、最濕季降水（b16）、最干季降水（b17）、最熱季降水（b18）、最冷季降水（b19）進行數(shù)據(jù)分析，并構(gòu)建氣候因子數(shù)據(jù)矩陣。

圖1 研究位點位置示意Fig.1 The location of study sites

表1 研究位點基本情況Table 1 The basic information of study sites

2.3 數(shù)據(jù)計算與分析

2.3.1 林分直徑結(jié)構(gòu)的Weibull分布函數(shù)擬合

采用Weibull分布函數(shù)擬合林分直徑結(jié)構(gòu)變化，Weibull分布函數(shù)公式為：

式中：a為位置參數(shù)，b為尺度參數(shù)，c為形狀參數(shù)；

X為徑階值，Y為不同徑階的株數(shù)累積值。

Weibull分布函數(shù)中的3個參數(shù)與林分特征因子有關(guān)。其中，a是指林分最小直徑，它隨著林分平均胸徑、林齡、立地增大而增大；b是指林分直徑分布范圍，它隨林分平均胸徑、林齡、立地、密度增大而增大；c決定了林分直徑分布偏度，是分析林分直徑分布動態(tài)的重要依據(jù)之一，也是Weibull分布函數(shù)中具有實質(zhì)意義的參數(shù)。

2.3.2 CCA排序分析

典范對應(yīng)分析方法(CCA)是一種把對應(yīng)分析與多元回歸分析結(jié)合起來的直接排序方法，能夠直接分析多個自變量與因變量的關(guān)系，是專門為分析植被與環(huán)境因子之間的關(guān)系而設(shè)計的方法，需要借助植被與環(huán)境因子兩個數(shù)據(jù)矩陣來完成[23-25]。本研究采用CANOCO Version 4.5軟件分別對樣地總體、思茅松和其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)與林分因子、地形因子、土壤因子、氣候因子進行CCA 排序分析，根據(jù)CCA排序軸的前兩軸分別制作總體、思茅松和其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)與4類環(huán)境因子的二維排序圖，并分析各林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)與環(huán)境因子之間的關(guān)系。

表2 樣地基本特征表Table 2 The basic information for the plots

3 結(jié)果分析

3.1 林分直徑結(jié)構(gòu)的分布擬合

3.1.1 總體林分直徑結(jié)構(gòu)的分布擬合

從三個位點思茅松天然成熟林總體林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull分布函數(shù)擬合來看，擬合方程的決定系數(shù)（R2）均在0.99以上，分別達到了0.998 9、0.998 7和0.998 6；a值分布區(qū)間為92.827 2～96.105 9，b值在0.076 5～0.080 0之間，c值在1.609 6～1.809 3之間，均方差MSE在5.726 6～10.969 8之間；其中，墨江縣的擬合效果最好，決定系數(shù)（R2=0.998 9）最大，均方差（MSE=5.726 6）最?。豢傮w而言，決定系數(shù)R2為0.998 7，MSE為7.743 3（表3）。此外，擬合參數(shù)a、b、c的F檢驗顯著性均大于0.05（表4），可見，3個位點思茅松天然成熟林內(nèi)總體林分最小直徑、林分直徑分布范圍、林分直徑結(jié)構(gòu)分布偏度的差異均不顯著。

表3 總體林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull擬合函數(shù)參數(shù)分析表Table 3 Weibull fitting function parameters of the overall stand diameter structures

表4 總體林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull擬合函數(shù)參數(shù)單因素方差分析表Table 4 The ANOVA of Weibull fitting function parameters for overall stand diameter structures

3.1.2 思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)的分布擬合

從3個位點思茅松天然成熟林思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull分布函數(shù)擬合來看，擬合方程的決定系數(shù)（R2）均在0.99以上，分別達到了0.998 2、0.998 3和0.997 3；a值分布區(qū)間為48.369 7～84.996 0，b值在0.053 2～0.064 2之間，c值在2.096 3～2.662 7之間，均方差MSE在2.379 0～3.801 5之間；思茅地區(qū)的擬合效果最好，決定系數(shù)（R2=0.998 3）最大；總體的決定系數(shù)R2為0.997 9，MSE為3.0574（表5）。擬合參數(shù)a、b、c的F檢驗顯著性均大于0.05（表6）?？梢?，3個位點思茅松天然成熟林內(nèi)思茅松林分最小直徑、林分直徑分布范圍、林分直徑結(jié)構(gòu)分布偏度的差異均不顯著。

表5 思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull擬合函數(shù)參數(shù)分析表Table 5 Weibull fitting function parameters of the Simao pine stand diameter structures

表6 思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull擬合函數(shù)參數(shù)單因素方差分析表Table 6 The ANOVA of Weibull fitting function parameters for Simao pine stand diameter structures

3.1.3 其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)的分布擬合

從3個位點思茅松天然成熟林其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull分布函數(shù)擬合來看，擬合方程的決定系數(shù)（R2）均在0.99以上，分別達到了0.998 8、0.998 6和0.999 2；a值分布區(qū)間為35.999 0～52.031 0，b值在0.105 8～0.132 1之間，c值在1.972 2～2.5664之間，均方差MSE在0.848 5～2.482 3之間；瀾滄縣的擬合效果最好，決定系數(shù)（R2=0.999 2）最大；總體而言，決定系數(shù)R2為0.998 9，MSE為1.657 9（表7）。擬合參數(shù)a的F檢驗顯著性為0.032 3，小于0.05；擬合參數(shù)b、c的F檢驗顯著性分別為0.213 7、0.237 9，均大于0.05（表8）?？梢?，三個位點思茅松天然成熟林內(nèi)其他樹種林分最小直徑呈現(xiàn)出較顯著差異，而其林分直徑分布范圍、林分直徑結(jié)構(gòu)分布偏度的差異較不顯著。

表7 其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull擬合函數(shù)參數(shù)分析表Table 7 Weibull fitting function parameters of the other tree species stand diameter structures

表8 其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull擬合函數(shù)參數(shù)單因素方差分析表Table 8 The ANOVA of Weibull fitting function parameters for other tree species stand diameter structures

3.2 林分直徑結(jié)構(gòu)變化CCA排序分析

3.2.1 環(huán)境因子CCA排序結(jié)果

從林分、地形、土壤和氣候因子與林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull分布函數(shù)擬合參數(shù)進行CCA排序分析可以看出，各類環(huán)境因子的CCA排序結(jié)果較好。其中，林分、地形、土壤和氣候因子排序軸的第一軸分別解釋了林分直徑結(jié)構(gòu)變化55.0%、46.5%、43%和59.1%的信息量，前兩個排序軸分別累計解釋其變化的77.2%、81.9%、73.1%和74.5%，可見排序軸的前兩軸，尤其是第一軸，較好的反映了林分直徑結(jié)構(gòu)隨各類環(huán)境因子的變化。從第一排序軸解釋的信息量來看，氣候因子解釋了最多的林分直徑結(jié)構(gòu)變化信息，林分因子次之，土壤因子最小。

表9 環(huán)境因子CCA排序參數(shù)表?Table 9 The parameters of CCA for environmental factors

3.2.2 林分因子與林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)CCA排序分析

從表10可以看出，林分平均高與排序軸第一軸具有最大相關(guān)性，為0.682 0，林分優(yōu)勢高次之。郁閉度與第二軸具有最大相關(guān)性，為0.532 8。且所有林分因子均與第一、二軸呈現(xiàn)出正相關(guān)。地位指數(shù)與第三軸存在最大相關(guān)性，為-0.265 3。所有林分因子與第四軸的相關(guān)性均在0.17以下，相關(guān)性較弱。林分年齡與四個排序軸第一軸具有最大相關(guān)性，為0.481 5。同時，前兩軸的累計解釋量達到77.2 %（見表9），說明第一、二排序軸較好的擬合了林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)與各林分因子的關(guān)系?？梢?，對思茅松天然成熟林林分直徑結(jié)構(gòu)影響較顯著的林分因子是郁閉度、林分平均高和林分優(yōu)勢高。

表10 林分因子與Weibull擬合參數(shù)CCA排序軸關(guān)聯(lián)系數(shù)表?Table 10 The correlation coefficients between the stand factors and CCA axes of Weibull fitting parameters

根據(jù)前兩軸繪制的二維排序圖（見圖2-a）可以看出，第一軸從左至右，郁閉度、林分密度指數(shù)、林分年齡等6個林分因子不斷增大；第二軸從下往上，地位指數(shù)、林分平均高、林分優(yōu)勢高等6個林分因子逐漸上升。思茅松天然成熟林內(nèi)其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)a參數(shù)（ao）在郁閉度、林分年齡最大時取得最大值。思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)c參數(shù)（cp）受林分平均高影響較大?？傮w林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)a參數(shù)（at）、b參數(shù)（bt）和其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)b參數(shù)（bo）聚集在一起，說明三個參數(shù)的變化趨勢相似，它們在相似的條件下取得最大值，即郁閉度偏小、林分平均高、地位指數(shù)等林分因子最小時取得最大值。思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)a參數(shù)（ap）、b參數(shù)（bp）、總體林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)c參數(shù)（ct）和其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)c參數(shù)（co）并沒有體現(xiàn)出類似的規(guī)律。

3.2.3 地形因子與林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)CCA排序分析

從表11可以看出，坡度與排序軸第一軸具有最強相關(guān)性，為0.386 1，海拔、坡度與第一軸呈現(xiàn)出正相關(guān)，而坡向與之呈現(xiàn)出負相關(guān)。海拔與第二軸具有最大相關(guān)性，為-0.285 9，海拔、坡向與第二軸呈現(xiàn)出負相關(guān)，而坡度與之呈現(xiàn)出正相關(guān)。坡向與第三軸具有最大相關(guān)性，為-0.275 8，海拔、坡度與第三軸呈現(xiàn)出正相關(guān)，坡向與之呈現(xiàn)出負相關(guān)。而各地形因子與第四軸無相關(guān)性。同時，前兩軸的累計解釋量達到81.9%（見表9），說明第一、二軸較好的擬合了個林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)與各地形因子的關(guān)系?？梢?，對思茅松天然成熟林林分直徑結(jié)構(gòu)影響較大的地形因子是海拔和坡度因子。

表11 地形因子與Weibull擬合參數(shù)CCA排序軸關(guān)聯(lián)系數(shù)表?Table 11 The correlation coefficients between the topography factors and CCA axes of Weibull fitting parameters

根據(jù)前兩軸繪制的二維排序圖（見圖2-b）可以看出，第一軸從左至右，坡向不斷降低，海拔和坡度有不斷上升的趨勢；第二軸從下往上，坡向和海拔逐漸減小，坡度有逐漸增大的趨勢。在海拔、坡向和坡度最小時，思茅松天然成熟林內(nèi)其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)b參數(shù)（bo）取得最大值；在坡向最大、海拔和坡度最小的條件下，其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)c參數(shù)（co）取得最大值?？傮w林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)c參數(shù)（ct）受坡度影響較大；總體林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)a參數(shù)（at）與海拔有十分密切的關(guān)系；思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)b參數(shù)（bp）與坡向密切相關(guān)。

3.2.4 土壤因子與林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)CCA排序分析

從表12可以看出，全磷與排序軸第一軸具有最強相關(guān)性，為-0.576 5，全氮次之。除全鉀外，其他土壤因子與第一軸的相關(guān)性均超過0.22。除土壤pH值外，其他土壤因子均與第一軸呈現(xiàn)出負相關(guān)。土壤pH值與第二軸具有最強相關(guān)性，為-0.263 9。土壤pH值、有機質(zhì)含量、全磷、有效鉀與第二軸呈現(xiàn)出正相關(guān)，全氮等與第二軸呈現(xiàn)出正相關(guān)。土壤pH值、全鉀和有效磷與第三、四軸均呈現(xiàn)出正相關(guān)，而土壤有機質(zhì)含量等與第三、四軸呈現(xiàn)出負相關(guān)。同時，前兩軸的累計解釋量達到73.1%（見表9），表明第一、二軸較好的擬合了林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)與各土壤因子的關(guān)系?？梢?，對思茅松天然成熟林林分直徑結(jié)構(gòu)影響較大的土壤因子是土壤pH值、全氮、全磷和水解性氮。

表12 土壤因子與Weibull擬合參數(shù)CCA排序軸關(guān)聯(lián)系數(shù)?Table 12 The correlation coefficients between the soil factors and CCA axes of Weibull fitting parameters

根據(jù)前兩軸繪制的二維排序圖（見圖2-c）可以看出，第一軸從左至右，全磷、全氮、有效磷等土壤因子不斷減小，土壤pH值不斷變大；從第二軸從下往上，全磷、有效磷、土壤pH值、土壤有機質(zhì)含量逐漸降低，全氮、全鉀等土壤因子有逐漸上升的趨勢。思茅松天然成熟林內(nèi)總體林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)a參數(shù)（at）和b參數(shù)（bt）聚集在一起，說明兩者具有相似的變化趨勢，它們在相似的環(huán)境下取得最大值，即全磷、全氮最小、土壤pH值中等的條件；總體林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)c參數(shù)（ct）和思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)c參數(shù)（cp）位置很近，說明兩個參數(shù)的變化趨勢相似，即速效鉀、水解性氮最大，土壤pH值最小時，兩者取得最大值。而其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)a參數(shù)（ao）、c參數(shù)（co）等參數(shù)并沒有體現(xiàn)出類似的規(guī)律性。

3.2.5 氣候因子與林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)CCA排序分析

從表13可以看出，氣候因子b17與排序軸第二軸具有最強負相關(guān)，為-0.486 4。b3與第二軸具有最強正相關(guān)，為0.424 2。而氣候因子b4、b14和b19與第二軸的相關(guān)性也大于0.4。氣候因子b2、b12、b15與第二軸的相關(guān)性、b8與第四軸的相關(guān)性和b16與第三軸的相關(guān)性均大于0.3。所有氣候因子與第一軸的相關(guān)性均小于0.075。同時，前兩軸的累計解釋量達到74.5%（見表9），表明，第一、二軸較好的擬合了林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)參數(shù)與各氣候因子的關(guān)系。因此，對思茅松天然成熟林林分直徑結(jié)構(gòu)影響較明顯的氣候因子有b2、b3、b4、b12、b14、b15、b16、b17 和 b19。

表13 氣候因子與Weibull擬合參數(shù)CCA排序各軸關(guān)聯(lián)系數(shù)?Table 13 The correlation coefficients between the climate factors and CCA axes of Weibull fitting parameters

根據(jù)前兩軸繪制的二維排序圖（見圖2-d）可以看出，第一軸從左至右，b1、b2、b3、b5、b6、b8等氣候因子不斷減小，b4、b13、b14、b15等氣候因子有不斷增大的趨勢；從第二軸從下往上，b4、b6、b8、b13、b14、b15等氣候因子逐漸降低，b1、b2、b3、b5、b7等氣候因子逐漸增加。思茅松天然成熟林內(nèi)思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)b參數(shù)（bp）、c參數(shù)（cp）和總體林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)c參數(shù)（ct）聚集在一起，說明三個參數(shù)的變化趨勢相似，它們在相似的條件下取得最大值，即b4、b6、b8、b13、b14等氣候因子偏小，b1、b2、b3、b5較中等時，三個參數(shù)取得最大值。而思茅松林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)a參數(shù)（ap）并沒有體現(xiàn)出類似的規(guī)律性。林內(nèi)其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)a參數(shù)（ao）、b參數(shù)（bo）和c參數(shù)（co）受氣候因子b6、b8和b10影響較大。

圖2 環(huán)境因子CCA二維排序圖Fig.2 CCA two-dimensional diagrams for four types of environmental factors

4 結(jié)論和討論

本文充分利用Weibull分布函數(shù)可塑性大、準確性高、實用性強等獨特的優(yōu)越性[1]，研究思茅松天然成熟林內(nèi)總體、思茅松和其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)規(guī)律，并通過對Weibull擬合函數(shù)參數(shù)與4類36個環(huán)境因子關(guān)系的CCA排序分析，分析各參數(shù)的變化規(guī)律，主要得到以下幾個結(jié)論。

(1) 從Weibull分布函數(shù)擬合結(jié)果來看，3個研究位點總體、思茅松和其他樹種的林分直徑分布范圍、林分直徑結(jié)構(gòu)分布偏度的差異均不顯著；而3個研究位點的其他樹種林分最小直徑呈現(xiàn)出較顯著的差異。

(2) 林分直徑結(jié)構(gòu)Weibull擬合函數(shù)參數(shù)CCA排序分析結(jié)果較好的反映了林分直徑結(jié)構(gòu)隨環(huán)境因子的變化規(guī)律。4類環(huán)境因子中，氣候因子最好的解釋了思茅松天然成熟林林分直徑結(jié)構(gòu)的變化，林分因子次之。

(3) 郁閉度、林分平均高和林分優(yōu)勢高，海拔與坡度，全氮和全磷，等溫性、季節(jié)性氣溫變化、最小月降水、最干季降水和最冷季降水分別是影響林分直徑結(jié)構(gòu)的林分、地形、土壤和氣候因子中的主要因素。

(4) 從二維排序圖來看，林內(nèi)總體、思茅松和其他樹種Weibull分布函數(shù)擬合參數(shù)的變化與氣候因子密切相關(guān)。林分總體與思茅松的林分直徑結(jié)構(gòu)擬合函數(shù)c參數(shù)的位置相對較近，表明林分總體與思茅松的林分直徑結(jié)構(gòu)分布呈現(xiàn)較為一致的變化趨勢。

目前，國內(nèi)在Weibull分布函數(shù)的基礎(chǔ)上研究思茅松天然成熟林林分直徑結(jié)構(gòu)變化規(guī)律還是比較少的，特別是有關(guān)林分直徑結(jié)構(gòu)環(huán)境解釋的更是少有報道。Weibull分布函數(shù)因其具有足夠的靈活性、參數(shù)的生物學(xué)意義明顯、參數(shù)以求解等優(yōu)點，能成功用于模擬林分直徑結(jié)構(gòu)[26]，本研究采用Weibull分布函數(shù)對思茅松天然成熟林分總體、思茅松和其他樹種林分直徑結(jié)構(gòu)進行擬合，各研究位點總體、思茅松和其他樹種的擬合方程決定系數(shù)（R2）在0.997 3～0.999 2，說明各研究位點總體、思茅松和其他樹種林分直徑分布均符合Weibull分布，同時也再次驗證了Weibull分布函數(shù)在林分直徑結(jié)構(gòu)的研究中具有很強的實用性。此外，本文借助CCA排序分析解釋擬合函數(shù)參數(shù)與36個環(huán)境因子的關(guān)系，得出林分總體、思茅松和其他樹種擬合函數(shù)參數(shù)的變化與氣候因子密切相關(guān)，且總體林分直徑結(jié)構(gòu)與思茅松的變化趨勢較為一致。歐光龍等有關(guān)思茅松天然林胸徑與樹高結(jié)構(gòu)的變化研究中采用Weibull擬合思茅松天然林整體林分直徑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，用逐步回歸的方法分析擬合了函數(shù)參數(shù)與包含林分因子和土壤因子的15個環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系[23]。而本研究更為全面考慮環(huán)境因素對林分直徑結(jié)構(gòu)分布的影響，并且考慮了思茅松天然林的樹種組成差異，分別分析了林內(nèi)總體、優(yōu)勢樹種思茅松以及其他樹種的林分直徑結(jié)構(gòu)變化，以及環(huán)境因子對其結(jié)構(gòu)的影響，從而為更為科學(xué)合理經(jīng)營思茅松天然林提供非常重要的參考。當然，環(huán)境因子之間會相互作用從而影響林分生長，從而影響林分直徑結(jié)構(gòu)變化，本研究僅分別分析4類環(huán)境因子對林分直徑結(jié)構(gòu)的影響，而未考慮環(huán)境因子間相互作用對林分直徑結(jié)構(gòu)的影響，這有待在今后的研究中進一步完善。

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