浙江省景寧中山區(qū)3個柏科樹種人工林直徑分布特征研究

徐端妙，葛永金，袁位高，劉日林，朱錦茹，林 堅，焦?jié)崫?，藍巧美

浙江省景寧中山區(qū)3個柏科樹種人工林直徑分布特征研究

徐端妙1，葛永金2，袁位高3，劉日林1，朱錦茹3，林 堅1，焦?jié)崫?，藍巧美4

（1. 景寧縣林業(yè)總場，浙江 景寧 323500；2. 麗水市林業(yè)科學研究院，浙江 麗水 323000；3. 浙江省林業(yè)科學研究院，浙江 杭州 310023；4. 麗水市蓮都林場，浙江 麗水 323000）

2016年6月，對引種于景寧縣草魚塘林場中山區(qū)的35年生日本扁柏，日本花柏和日本香柏3個樹種純林林分直徑進行調(diào)查，分析其直徑分布規(guī)律。結(jié)果表明，3個樹種純林徑階多集中分布在16 ~ 26 cm徑階，林分平均胸徑最大為日本香柏；大徑木比率從大到小依次為日本花柏>日本香柏>日本扁柏；林木總斷面積從大到小分別為日本香柏（69.79 m2·hm-2）>日本花柏（58.29 m2·hm-2）>日本扁柏（42.16 m2·hm-2）；3個樹種偏度系數(shù)絕對值從大到小分別為日本香柏（0.47）>日本扁柏（0.39）>日本花柏（0.03）。利用正態(tài)分布函數(shù)和Γ分布函數(shù)分別對3個林分進行直徑分布擬合和卡方檢驗，日本扁柏、日本花柏林分直徑均符合正態(tài)分布函數(shù)，其中日本扁柏還服從Γ分布函數(shù)。研究結(jié)果表明，3個樹種林分生長均有較好的適應性，在林分經(jīng)營過程中，可選用正態(tài)分布函數(shù)作為日本扁柏、日本花柏等樹種的株數(shù)分布預測函數(shù)指導林分間伐，使林木直徑結(jié)構(gòu)達到最佳狀態(tài)。

日本花柏；日本香柏；日本扁柏；直徑結(jié)構(gòu)；正態(tài)分布

柏科Cupressaceae樹種作為珍貴硬木用材，具有優(yōu)良的材性和獨特的香味，是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。日本扁柏，日本花柏和日本香柏等柏科樹種，具有較強的氣候和土壤適應能力，是優(yōu)良的中高山地區(qū)觀賞樹種和用材樹種[1]。我國自上世紀二三十年代，即陸續(xù)從日本引種[2-4]，也在引種適應性和早期生長等方面做了一些研究[5-8]，但對林分直徑結(jié)構(gòu)規(guī)律的研究仍未見相關(guān)報道。林分直徑結(jié)構(gòu)規(guī)律是林分結(jié)構(gòu)中最基礎、最重要的規(guī)律，無論是在理論還是在實際應用中，林分直徑結(jié)構(gòu)是最重要、最基本的林分結(jié)構(gòu)[9]。直徑和樹高是2個最主要的測樹因子，相對于樹高，直徑更便于測定，且林分內(nèi)各種大小直徑樹木的分配狀態(tài)，將直接影響樹木的樹高、干形、材積、材種及樹冠等因子的變化[10]。合理的林分直徑結(jié)構(gòu)是充分發(fā)揮森林各種功能，尤其是木材產(chǎn)出功能的基礎[11]。目前關(guān)于林分直徑規(guī)律的研究大多集中在杉木[12-13]、松spp.類[14-19]等樹種的研究，而對中山地區(qū)引種的柏科樹種的林分直徑規(guī)律研究較少。

浙江省景寧畬族自治縣位于浙江西南部，屬浙南中山區(qū)，景寧縣草魚塘林場從1968年開始引種包括日本扁柏、日本花柏和日本香柏在內(nèi)的柏科樹種，在中山地區(qū)進行了造林試驗。本文通過研究景寧縣1980年造林的3個柏科樹種純林林分的直徑分布規(guī)律，為柏科樹種純林林分科學和高效的經(jīng)營提供科學依據(jù)。

1 試驗地自然概況

試驗地設在景寧縣草魚塘林場，27°51′ N，119°41′ E，海拔1 120 ~ 1 370 m，屬中亞熱帶季風氣候，年平均氣溫12.8℃，最熱月平均氣溫22.6℃，最冷月平均氣溫2.8℃，歷年極端最低氣溫－14.0℃，年平均降水量1 918 mm，年蒸發(fā)量1 000 mm，年均相對濕度86%，年日照時數(shù)1 617.6 h，無霜期196 d。研究對象為日本扁柏、日本香柏和日本花柏3種柏科人工純林，3種林分均于1980年春季造林，共計面積20 hm2余，坡位中下坡，坡度25°以下，使用苗木為1年生扦插裸根苗，初始造林密度3 000株·hm-2，土壤為山地黃壤，土層較厚約70 cm，林下草本及灌木稀少。

2 材料與方法

2.1 試驗設計與數(shù)據(jù)采集

試驗于2016年6月，在3個樹種的純林林分內(nèi)典型地段，各設置一個面積為50 m×50 m的大樣地，主林冠層每木檢尺，胸徑5.0 cm起測，調(diào)查因子為株數(shù)、胸徑、樹高。

2.2 研究方法

林分直徑結(jié)構(gòu)特征研究，以所測各林木胸徑值為基礎數(shù)據(jù)，利用Origin7.0繪制直方圖，選用Gauss方程進行直方圖擬合，參照任珺[18]等的研究，本文定義5 cm≤胸徑＜25 cm 的林木為中徑木，胸徑≥25 cm 的林木為大徑木，計算3個柏科樹種的中大徑木的比率。參考胡煥香[27]等的研究，本研究擬利用Forstat.0軟件，選擇正態(tài)分布函數(shù)和Γ分布函數(shù)對景寧縣中山地區(qū)造林的3個柏科樹種純林林分進行胸徑分布擬合，計算相應偏度系數(shù)和峰度系數(shù)，擬合結(jié)果用χ2檢驗法進行檢驗。其中正態(tài)分布的概率密度函數(shù)為：

式中，表示隨機變量的數(shù)學期望，即林分平均直徑，表示林分直徑標準差。

Γ分布函數(shù)概率密度函數(shù)為：

式中，表示為形狀參數(shù)，表示尺度參數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 3個柏科樹種胸徑和樹高測定結(jié)果

根據(jù)樣地實測數(shù)據(jù)如表1，3個柏科樹種林分平均胸徑表現(xiàn)為日本香柏（23.10 cm）>日本花柏（22.45 cm）>日本扁柏（20.47 cm）；林分平均樹高則為日本花柏（15.2 m）>日本扁柏（11.7 m）>日本香柏（10.9 m）。

表1 3個柏科樹種的人工純林林分樣地基本概況

3.2 林分徑階結(jié)構(gòu)特點

經(jīng)統(tǒng)計分析，3個柏科樹種人工林的直徑與株數(shù)分布如圖1。從圖1可知，日本扁柏純林較集中分布在18 ~ 26 cm 的中徑木，其林木株數(shù)所占比重較大（76.25%），其中又以22 cm直徑的林木株數(shù)最多，達到整個林分林木總株數(shù)的19.92%。日本花柏主要以分布在18 ~ 26 cm的中徑木居多，該區(qū)間林木株數(shù)占比高達85.60%，20 cm直徑的林木株數(shù)出現(xiàn)峰值，占整個調(diào)查林分林木總株數(shù)近22.93%。相對于日本扁柏和日本花柏林分，日本香柏林分直徑生長較大，其直徑分布峰值亦相對左偏，林分直徑多集中在16 ~ 28 cm，其株數(shù)占比高達86.69%，其中以24 cm徑階株數(shù)最多，占比近25.01%。

3個柏科樹種在造林35年后，大徑木比率為日本香柏（27.27%）>日本花柏（25.34%）>日本扁柏（14.42%）。林分總斷面積從大到小分別為日本香柏（69.79 m2·hm-2）>日本花柏（58.29 m2·hm-2）>日本扁柏（42.16 m2·hm-2）。對3個樹種的徑階分布圖進行Gauss擬合，其相關(guān)系數(shù)R2在0.93 ~ 0.98之間，擬合效果較好（圖1）。

Figure 1 Histogram and Gauss fitting curve of DBH distribution of each sample plots

3.3 林分直徑的擬合與檢驗

偏度系數(shù)用來衡量分布的不對稱程度或偏斜的程度，負值表示均值在峰值左邊，正值則表示均值在峰值右邊。日本扁柏偏度系數(shù)（0.39）>0，說明其人工林直徑分布呈右偏，日本香柏（－0.47）和日本花柏（－0.03）偏度系數(shù)均<0，說明其直徑分布呈左偏，3個樹種偏度系數(shù)絕對值從大到小分別為日本香柏（0.47）>日本扁柏（0.39）>日本花柏（0.03）。從峰度系數(shù)來看，其峰度系數(shù)均>0，表明柏科人工林直徑分布屬單峰形，林分直徑分布比較集中，直徑分布曲線較正態(tài)分布陡峭。

本研究利用正態(tài)分布函數(shù)和Γ分布函數(shù)函數(shù)分別對3個柏科樹種林分進行直徑分布擬合，各參數(shù)估計值如表2。經(jīng)檢驗，3個樹種卡方值均小于顯著性水平（0.05）值，因此認為林分直徑均符合正態(tài)分布函數(shù)，其中日本扁柏還服從Γ分布函數(shù)。根據(jù)樣本實測資料，利用以上2個函數(shù)估計求得各徑階的實際株數(shù)與理論株數(shù)，如表3。由上述分析可以看出，3個柏科樹種林分的直徑規(guī)律分布不盡一致，在研究林分直徑分布規(guī)律時，可選用正態(tài)分布函數(shù)作為3個柏科樹種的株數(shù)分布預測函數(shù)，在林分撫育過程中，可按照正態(tài)分布函數(shù)的預測值，通過合理間伐，使林木直徑結(jié)構(gòu)達到最佳狀態(tài)。

表2 林分直徑分布特征值及相關(guān)函數(shù)的參數(shù)估計值

表3 各徑階實際株數(shù)與分布函數(shù)擬合結(jié)果

4 結(jié)論與討論

在林業(yè)生產(chǎn)中，林分直徑分布規(guī)律是準確評價營林措施、制定主伐年齡的基礎，而對林分直徑研究主要通過胸徑的研究來實現(xiàn)[20-21]。由于直方圖能直觀地反映出不同徑階的分布狀況而被廣泛應用[22-25]。在本研究中，3個柏科樹種在造林35年后，林木中徑木的比率的基本都在3/4以上，直方圖及Gauss函數(shù)擬合曲線呈單峰形，林分中的中徑木株數(shù)較多，其直徑分布比較集中。本研究利用正態(tài)分布函數(shù)和Γ分布函數(shù)對林木直徑分布進行擬合和檢驗，結(jié)果表明，正態(tài)分布函數(shù)能較好擬合除日本花柏外的其他2個樹種（日本扁柏、日本香柏），由于正態(tài)分布只有兩個參數(shù)，分布曲線變化小, 一般只用來擬合林分發(fā)育過程中某一階段的直徑分布，但在本文研究過程中，相比Γ分布函數(shù)，正態(tài)分布函數(shù)具有較好的適用性，調(diào)查的林分在造林35年后，在林分的生長發(fā)育過程中，通過長時間的種間競爭，其直徑分布確實遵從正態(tài)分布或近似正態(tài)分布有關(guān)[12]。本研究結(jié)果也表明正態(tài)分布作為經(jīng)典的林分直徑結(jié)構(gòu)模型，仍具有重要意義[26]。在林業(yè)生產(chǎn)實踐中，不同林分的直徑結(jié)構(gòu)仍需根據(jù)林分本身的特征來選擇適宜的密度函數(shù)[27-28]。在本研究中，盡管3個柏科樹種林分的直徑規(guī)律分布不盡一致，研究結(jié)果顯示，可選用正態(tài)分布函數(shù)作為日本扁柏和日本花柏等樹種的株數(shù)分布預測函數(shù)，在林分撫育過程中，可按照正態(tài)分布函數(shù)的預測值，通過合理間伐，使林木直徑結(jié)構(gòu)達到最佳狀態(tài)。

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Diameter Distribution of Three Species ofin Jingning County

XU Duan-miao1，GE Yong-jin2，YUAN Wei-gao3，LIU Ri-lin1，ZHU Jin-ru3，LIN Jian1，JIAO Jie-jie3，lan qiao-mei4

（1. Jingning Forest Farm of Zhejiang, Jingning 323500, China; 2. Lishui Academy of Forestry of Zhejiang, Lishui 323000, China; 3. Zhejiang Academy of Forestry, Hangzhou 310023, China; 4. Liandu Forestry Farm of Lishui, Lishui 323000, China）

Investigations were implemented in June 2016 on diameter of 35-year pure forest plantation of,andin Jingning, Zhejiang province. The results showed that the diameter class of three species plantation distributed mostly in 16-26 cm,plantation had the maximum mean DBH. The average rate of large diameter tree was ordered by>>. Total basal area of different plantations was followed by(69.79 m2·ha-2)>(58.29 m2·ha-2)>(42.16 m2·ha-2). Absolute value of skewness of 3 different plantations was as follows:(0.47)>(0.39)>(0.03). Diameter distribution of three plantations was fitted and chi square tested by normal and gamma distribution function, it demonstrated thatandstand had normal distribution function, whilealso obeyed the gamma function. The investigation resulted that 3 species had good adaptability of growth in Jingning. Normal distribution function was recommended for thinning ofandplantation.

;;; diameter distribution; normal distribution

S794.4

A

1001-3776（2019）06-0007-05

10.3969/j.issn.1001-3776.2019.06.002

2019-05-22 ；

2019-10-17

浙江省景寧縣重點科技項目（2017Ａ02），浙江省重大科技專項（2015C02016）

徐端妙，工程師，從事森林生態(tài)和森林經(jīng)營研究；E-mail:705241632@qq.com。

焦?jié)崫?，助理研究員，從事森林經(jīng)營技術(shù)研究；E-mail:jjjjust@163.cm。