太子山主要針葉樹種地徑、樹高、冠徑與胸徑的關(guān)系研究

周歡 樂祥明 楊秋芬 梁杰 徐海超

摘?要：?為掌握太子山主要針葉樹種的干形特征，以指導當?shù)亓帜靖尚卧u價、毀林案件定性、森林經(jīng)營管理，筆者以馬尾松、杉木和柏木為研究對象，分析其地徑、樹高、冠徑與胸徑的關(guān)系。結(jié)果表明：（1）馬尾松的地徑D0.05、D0.10與胸徑呈線性關(guān)系，其余樹種地徑D0.05、D0.10與胸徑間呈二次函數(shù)關(guān)系;3個樹種的地徑D0.20、D0.30、D0.50與胸徑均呈線性關(guān)系。（2）3個樹種的樹高與胸徑均呈三次函數(shù)關(guān)系。（3）冠徑與胸徑的關(guān)系中，馬尾松與柏木都呈冪函數(shù)關(guān)系;杉木為三次函數(shù)關(guān)系。

關(guān)鍵詞：?胸徑;地徑;樹高;冠徑;相關(guān)關(guān)系

中圖分類號：S714.7???文獻標識碼：A???文章編號：1004-3020（2020）05-0010-04

Abstract： In order to get the tree stem feature of the major coniferous tree species to evaluating tree stem form，determining deforestation cases，and inproving forest management in Taizishan，we analyzed the relationship between the ground diameter，the Height，the Crown diameter and the DBH of Pinus massoniana，Chinese fir and Cupressus funebris.The conclusions are as following： （1） There is a quadratic function between Ground diameter （D0.05，D0.10） and DBH except that pinus massoniana is only a linear relationship.Ground diameter （D0.20，D0.30，D0.50） and DBH obey linear relationship.（2） The relationship between tree height and DBH is cubic.（3） There is a power function between crown diameter and DBH except that Chinese fir is a cubic function.

Key words：?ground diameter;tree height;crown diameter;DBH;relationship

胸徑、樹高、冠徑是衡量林分質(zhì)量的重要生長指標[1]，也是森林調(diào)查和林業(yè)科研中常測的干形因子[2]。胸徑因測量方法簡單、精確度高被廣泛應(yīng)用。但是，在僅存有伐樁的盜伐、濫伐林地和火燒跡地上，地徑是唯一的可測因子，通過地徑來間接推算胸徑，可估測森林損失量[3-4]，為毀林案件的定性量刑提供依據(jù)，也可考核撫育間伐質(zhì)量，評定間伐效果。

與胸徑相比，樹高、冠徑較難準確獲得，但樹高、冠徑與胸徑存在一定的相關(guān)關(guān)系[5-7]，通過測量胸徑來推算樹高、冠徑，可使干形因子的調(diào)查工作簡單化;同時，通過胸徑與樹高、冠徑的關(guān)系，可推測出合理的經(jīng)營密度，為林木定量間伐提供依據(jù)。

本文以太子山針葉人工林為研究對象，對地徑、樹高、冠徑與胸徑之間的關(guān)系進行分析，建立數(shù)學模型，為太子山范圍內(nèi)林木干形評價、毀林案件的定性、森林經(jīng)營管理提供參考。

1?研究區(qū)概況

本次研究的數(shù)據(jù)采集于湖北省太子山林場管理局石龍林場。石龍林場地處湖北省荊門市京山市境內(nèi)，地理坐標為東經(jīng)112°48′，北緯30°58′。該地屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，夏秋多雨，冬春干旱，降雨主要集中在4～8月，年均降雨量1 094.6 mm，日照時數(shù)為1 949.9 h。年均氣溫16.4 ℃，1月為最冷月，極端低溫為-19.6 ℃;7月為最熱月，極端高溫為39.2 ℃。初霜期11月中旬，終霜期3月中旬，無霜期240 d。研究區(qū)以人工針葉純林為主，主要樹種有馬尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolata、柏木Cupressus funebris、麻櫟 Quercus acutissima、樟樹 Cinnamomum camphora等。試驗地海拔為80～120m，主坡向為東南陽坡，土壤為黃棕壤，肥力中等。

2?研究方法

數(shù)據(jù)采集時間為2018年7月，在馬尾松、杉木和柏木人工林中，采取隨機抽樣的方式抽取樣木，用皮尺、直徑卷尺測量胸徑（D）、地徑（距樹干基部5個不同部位的直徑D0.05、D0.10、D0.20、D0.30、D0.50）和冠徑（Cw），用布魯萊斯測高器測量樹高（H）?？偣矞y得馬尾松80株、杉木90株和柏木25株。

利用SPSS軟件進行數(shù)據(jù)分析。通過R2、F分析地徑、冠徑、樹高與胸徑的相關(guān)性和顯著性。分析其相關(guān)性時，取R值最大的數(shù)學模型，當R值相同時，比較F值的大小，選取F值大的函數(shù)模型[8]。

3?結(jié)果與分析

3.1?馬尾松干形因子分析

3.1.1?地徑與胸徑的分析

將馬尾松的干形因子數(shù)據(jù)利用SPSS軟件進行分析，結(jié)果表明地徑各部位（D0.05、D0.10、D0.20、D0.30、D0.50）與胸徑（D）的關(guān)系以直線關(guān)系為最優(yōu)，5個模型的R值在0.972～0.987之間。各函數(shù)模型的序數(shù)及相關(guān)系數(shù)都很接近，表明馬尾松的干形通直。其中，D0.30與D的相關(guān)系數(shù)R值（0.987）最大，并且F值（2 905.189）最大，可見D0.30與D相關(guān)關(guān)系最為緊密，地徑與胸徑的最優(yōu)模型為D=0.978 D0.30-2.060。

3.1.2?馬尾松樹高、冠徑與胸徑的分析

分別采用直線函數(shù)、二次函數(shù)、三次函數(shù)、復合函數(shù)、增長函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和冪函數(shù)8種模型，對馬尾松的樹高（H）與胸徑（D）、冠徑（Cw）與胸徑（D）進行回歸分析，結(jié)果見表2、表3。

由表2和表3可以看出，樹高（H）與胸徑（D）的回歸模型中，三次函數(shù)的R值最大，相關(guān)性最為緊密，則樹高（H）與胸徑（D）的最優(yōu)模型為：H=0.001D3-0.046D2+0.869D+11.734;冠徑（Cw）與胸徑（D）的回歸模型中，冪數(shù)函數(shù)R值為最大，則最優(yōu)模型為：Cw=8.094D0.272。

3.2?杉木干形因子分析

3.2.1?杉木地徑與胸徑分析

將杉木的干形因子數(shù)據(jù)利用SPSS軟件進行分析，結(jié)果表明D0.05、D0.10與胸徑（D）的關(guān)系以二次函數(shù)關(guān)系最優(yōu)，D0.20、D0.30、D0.50與胸徑（D）的關(guān)系以直線關(guān)系最優(yōu)，5個模型的R值在0.966～0.986之間，具體見表4。

由表4可知，D0.50與D的相關(guān)系數(shù)R（0.986）最大，并且F（3 026.338）值最大?？梢奃0.50與D的相關(guān)關(guān)系最為緊密。地徑與胸徑的最優(yōu)模型為D=0.812D0.50+2.293。

3.2.2?杉木樹高、冠徑與胸徑分析

由表5可以看出，杉木樹高（H）與胸徑（D）的最優(yōu)回歸模型為三次函數(shù)模型H=-0.002 D3+0.123 D2-2.119 D+22.880，其R=0.804，擬合較好，相關(guān)性最為緊密。由表6可以看出，杉木冠徑（Cw）與胸徑（D）模型分析中三次函數(shù)模型Cw=0.000 D3+0.022 D2+0.844 D-4.103擬合較好，R=0.908最大，相關(guān)性緊密。

3.3?柏木干形因子分析

3.3.1?柏木地徑與胸徑分析

對柏木的干形因子數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明柏木地徑D0.05、D0.10、D0.30、D0.50與胸徑的關(guān)系以二次函數(shù)關(guān)系最優(yōu)，但是D0.20與D的相關(guān)性以直線模型最優(yōu)，5個模型的R值都0.926～0.992之間，其中D0.20與D的相關(guān)系數(shù)R（0.992）最大，說明D0.20與D擬合最好，相關(guān)關(guān)系最為緊密，則地徑與胸徑的最優(yōu)模型為D=0.999D0.20+3.038。

3.3.2?柏木樹高、冠徑與胸徑分析

利用SPSS軟件對柏木的樹高（H）與胸徑（D）、冠徑（Cw）與胸徑（D）進行回歸分析，仍然采用前文所述的8種模型。對各模型的分析參見表8、表9。

由表8可以看出，柏木樹高（H）與胸徑（D）8種模型分析中，三次函數(shù)模型的相關(guān)系數(shù)R（0.835）最大，則H=0.001D3-0.055D2+1.308D+8.754為最優(yōu)函數(shù)模型，此模型的擬合較好。由表9可以看出，柏木冠徑（Cw）與胸徑（D）8種回歸模型分析中，冪函數(shù)是最優(yōu)模型，其R（0.751）最大，選擇Cw=0.232D0.843做為冠徑（Cw）與胸徑（D）的函數(shù)關(guān)系式。

4?結(jié)論與討論

此次研究的三種主要針葉樹種的地徑、樹高、冠徑與胸徑存在一定的相關(guān)關(guān)系，得出的結(jié)論如下：

（1）地徑與胸徑的關(guān)系：馬尾松的地徑D0.05、D0.10與胸徑呈線性關(guān)系，其余樹種地徑D0.05、D0.10與胸徑間呈二次函數(shù)關(guān)系;3個樹種的地徑D0.20、D0.30、D0.50與胸徑均呈線性關(guān)系。

（2）樹高與胸徑的關(guān)系基本都為三次函數(shù)關(guān)系。

（3）冠徑與胸徑的關(guān)系中，馬尾松與柏木都呈冪函數(shù)關(guān)系;杉木為三次函數(shù)關(guān)系。

由此可以看出，地徑與胸徑、樹高與胸徑的相關(guān)關(guān)系是存在一定共性。因為馬尾松的干形通直，所以其分析效果優(yōu)秀，其它樹種由于基部發(fā)生膨大等原因使其相關(guān)函數(shù)為二次函數(shù);冠徑共性不是很明顯，只有馬尾松與柏木的冠徑是冪函數(shù)模型，分析效果良好（林分密度高，冠徑測量工作不易進行）。此次研究結(jié)果可為太子山針葉樹種干形評價、毀林案件定性，以及森林經(jīng)營管理提供依據(jù)，對的野外調(diào)查和森林培育作業(yè)設(shè)計等工作具有較強的實際參考價值。

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（責任編輯：唐?嵐）