桂花林场南酸枣全林分直径生长模型的研究

孟 伟 ，陈彩虹 ，胡焕香 ，李 俊 ，张 敏 ，吴 疆

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004； 2.广东省林业调查规划院，广东 广州 510520）

桂花林场南酸枣全林分直径生长模型的研究

孟 伟1，陈彩虹1，胡焕香1，李 俊2，张 敏1，吴 疆1

（1.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004； 2.广东省林业调查规划院，广东 广州 510520）

为了给湖北省国营桂花林场南酸枣林分的结构调整和经营管理提供科学、合理的参考依据，利用SPSS中的逐步回归法对湖北省国营桂花林场南酸枣的全林分直径生长过程进行了分析与探讨，结果表明：不论是混交林还是纯林，以林分平均年龄和形状参数为自变量建立的直径生长模型来拟合南酸枣的全林分直径生长过程效果都比较理想，显著性水平均为0.00，检验结果极显著；在林分的整个生长过程中，林分平均年龄整体上表现为正贡献分别为1.26和0.25，但贡献能力有限，形状参数则整体上表现为负贡献分别为-34.74和-19.97，而且贡献能力较强。

生长模型；形状参数；逐步回归法；湖北崇阳

全林分生长模型[1-3]又称第一类模型或全林分模型，是用以描述全林分总量及平均单株木生长过程的生长模型。此类模型以林分总体特征指标为基础，应用十分广泛，对于森林经营者掌握森林的生长量和预估森林的收获量具有重要意义。目前，关于全林分生长模型的研究比较常见，但大多是针对桉树[4]、侧柏[5]、杉木[2,6]、落叶松[7]、杨树[8]等树种的研究，而对南酸枣Choerospondias axillaria 的研究相对较少。南酸枣[9-13]，又名五眼果、酸枣树和鼻涕果等，是漆树科南酸枣属的落叶乔木，具有喜光、速生、适应强等特点，果实既可食用也可入药，又因其干直荫浓，也常用作庭荫树和行道树。南酸枣分布范围较广，在湖北、湖南、广东、广西、贵州、江苏、云南、福建、江西、浙江、安徽等地均有分布，是崇阳县国营桂花林场的主要乔木树种之一。李俊[14-15]于2011年对桂花林场南酸枣的林分结构、单木断面积生长模型和全林分断面积生长模型进行了初步的探讨与分析，但是对南酸枣的全林分直径生长模型尚未涉及。直径[16-17]是林分内部最重要的、最基本的特征因子，研究全林分的直径生长模型不仅有利于了解林分的内部结构和生长动态，也有助于制定科学合理的经营措施。因此，本研究通过对湖北省国营桂花林场的南酸枣林分建立以林分平均年龄和形状参数为自变量的直径生长模型来模拟预测南酸枣林分的动态变化，以期为该地区南酸枣林分的结构调整和经营管理提供科学、合理的参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

实验地点位于湖北省崇阳县国营桂花林场[18]，林场属低山丘陵与江汉平原的过渡地带，海拔最低为50 m，最高为750 m，属低山丘陵地貌。林场有石灰土和红壤两个土类，其中前者占30%，后者占70%；母岩主要是页岩。林区内土层深厚、土壤肥沃，植被繁多，现有森林面积约为1万hm2，一望无垠，盛夏浓荫蔽日，冬季白雪皑皑，形成独特的森林景观，是有名的全国示范林场，是鄂东南地区一颗璀璨的绿色明珠。桂花林场属亚热带季风气候，气候温和，日照充足，四季分明，雨量充沛，年平均气温15.5℃，年平均降雨量1 636.2 mm。林区的主要乔木树种有南酸枣、檫木Sassafras tzumu、杉木Cunninghamia lanceolata、 枫 香 Liquidambar formosana、马 尾 松Pinus massoniana、 苦 槠Castanopsis sclerophylla 等。

1.2 试验材料

2011年5月与7月，在湖北省国营桂花林场中选择具有代表性的南酸枣次生林林分类型，用罗盘仪分别设置4块面积大小为400 m2，规格为20 m×20 m的固定样地，对其中胸径≥5 cm的林木进行每木检尺，并记录样地的地形地貌等信息。样地基本信息见表1。

表1 样地基本信息Table 1 Basic information of sample plots

1.3 研究方法

本研究选取的以年龄和形状参数为自变量的函数如公式（1）所示；以年龄为自变量的函数如公式（2）所示：

y=a+bt+ck。 （1）

y=a+b。 （2）

式中：y表示林分的直径连年生长量；t表示林分的平均年龄；k表示直径结构的形状参数；a表示常数项；b、c表示未知系数。

本研究利用SPSS软件中的多元回归分析功能，采用Stepwise（逐步回归法）进行湖北省国营桂花林场南酸枣的全林分直径生长模型的拟合与检验。

2 结果与分析

2.1 南酸枣混交林的全林分直径生长模型的构建

根据模型拟合摘要表（见表2）可知，包含2个自变量（林分平均年龄和形状参数）的模型复相关系数（R）为0.67，决定系数（R Square）为0.45，而调整决定系数（Adjusted R Square）为0.43；包含1个自变量（林分平均年龄）的模型复相关系数为0.55，决定系数为0.30，而调整决定系数为0.29；由此可见，模型1的决定系数和调整决定系数都明显高于模型2，说明模型1要比模型2更加理想。

表2 模型摘要Table 2 Models summary

根据方差分析表（表3）可知，模型1和模型2中统计量F值分别为25.12、23.02，P值均为0.000，说明2个回归方程均为极其显著。由回归系数表（见表4）可知，模型1中未标准化时，常数项为73.42，林分平均年龄为1.26，形状参数为-34.74，直径连年生长量、形状参数和常数项对应的显著性水平均为0.00，检验结果均为极显著。根据上述分析结果，可以判定模型1的拟合效果更好。因此，湖北国营桂花林场南酸枣混交林的全林分直径生长模型表达式为：

表3 方差分析Table 3 Analysis of variance

表4 回归系数Table 4 Regression coefficients

y=73.42+1.26t-34.7k。

2.2 南酸枣纯林的全林分直径生长模型的构建

根据模型拟合分析结果及模型摘要表（见表5）可知，包含2个自变量（林分平均年龄和形状参数）的模型1与包含1个自变量（林分平均年龄）的模型2在复相关系数、决定系数以及调整决定系数与南酸枣混交林相似，仍为模型1＞模型2；这说明对于南酸枣纯林而言，模型1仍然要比模型2理想。

根据方差分析表（表6）可知，模型1和模型2中统计量F值分别为30.16、14.28，P值分别为0.00，说明2个回归方程均为极其显著。由回归系数表（见表6）显示，模型1中未标准化时，常数项为80.75，林分平均年龄为0.25，形状参数为-19.97，常数项和2变量的对应P值均为0.00，检验结果均为极显著。根据上述分析结果，可以判定模型1的拟合效果更加理想。南酸枣纯林的全林分直径生长模型表达式为：

y=80.75+0.25t-19.91k。

表5 模型摘要Table 5 Models summary

表6 方差分析Table 6 Analysis of variance

表7 回归系数Table 7 Regression coefficients

3 结论与讨论

本研究利用2个模型对湖北省国营桂花林场南酸枣的全林分直径生长过程进行了拟合，得出不论是南酸枣混交林还是南酸枣纯林，模型1的拟合效果均比模型2的拟合效果更佳，南酸枣混交林与纯林的全林分直径生长模型表达式分别为：y=73.42+126t-34.74k；y=80.75+0.25t-19.97k。

（1）就林分平均年龄方面而言：从林分生长初期到衰老期，林分平均年龄整体上表现为负贡献。其中，当林分达到直径连年生长量峰值之前，林分平均年龄表现为正贡献，当林分达到直径连年生长量峰值之后，林分平均年龄表现为负贡献。对于一个无人工干扰的林分而言，直径连年生长量到达峰值所需的时间比峰值之后的生长时间要短。

（2）就形状参数方面而言：在林分的整个生长过程中，形状参数整体上表现为负贡献。当形状参数较小时，林分处于中幼龄阶段，林分生长发育比较旺盛、林分稳定性较高、混交度较大、林下更新状况良好、中小径阶林木株树占林分林木总株树的比重较大；当形状参数较大时，林分处于近成熟龄阶段，林分生长开始衰退并逐渐加剧、林分稳定性较低、混交度较小、林下更新状况较差，中小径阶林木株树占林分林木总株树的比重较小。

（3）就模型整体而言：南酸枣林分整体处于中幼龄阶段，林分直径连年生长量的峰值出现在整个拟合数据的中间偏后位置，因此林分平均年龄与林分直径连年生长量的关系表现为正相关，前者对后者起到了正贡献的作用，但贡献能力有限；形状参数整体表现为负相关，对林分直径连年生长量起到了负贡献的作用，贡献能力较强；特别在南酸枣混交林中表现的更加明显。

（4）南酸枣林分是湖北省国营桂花林场的典型林分类型，利用研究结果可以较准确的掌握南酸枣林分直径的生长动态，这对于预估单位面积林分收获量及整个林分的总收获量、南酸枣林分的结构调整和可持续经营都具有重要的参考意义。但是由于条件有限，本研究所选取的样地面积偏小，数量偏少，这对研究结果可能会产生一定的影响，今后的研究应在此基础上进行补充和完善。此外，本研究建立的全林分模型实质上一种固定密度的全林分模型，可变密度的全林分模型尚需进一步的分析和探讨。

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Study on whole stand diameter growth model of Choerospondias axillaris forest for Guihua Forest Farm

MENG Wei1, CHEN Cai-hong1, HU Huan-xiang1, LI Jun2, ZHANG Min1, WU Jiang1
(1.Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2.Forestry Surveying and Designing Institute of Guangdong Province, Guangzhou 510520, Guangdong, China)

In order to provide scientif i c and reasonable reference for structural adjustment, operation and management of Choerospondias axillaris forest for Guihua Forest Farm in Hubei province, the stepwise regression method of SPSS was used to analyze and discuss the stand diameter growth process of C. axillaris forest. The results show that whether mixed forest or pure stand, the diameter growth model with the stand average age and shape parameters as independent variables was ideal comparatively to fi t the stand diameter growth process of C. axillaris forest，both the signif i cance levels are 0.00 and highly signif i cantly test results. During the whole stand growing process, the stand average age performed as a positive contribution but to be a limited contribution ,which are 1.26 and 0.25, while the shape parameters performed as a negative contribution but to be more contribution, which are -34.74 and -19.97 .

Choerospondias axillaris; growth model; shape parameter; stepwise regression method; Chongyang County of Hubei Province

S758.1

A

1673-923X(2013)05-0026-04

2012-12-18

国家林业局行业公益性项目（201004032）；湖南省“十二五”重点学科-森林经理学科（034-0014）

孟 伟（1987-），男，河南宁陵人，硕士研究生，主要从事林业规划和森林可持续经营的研究；E-mail：641816613@qq.com

陈彩虹（1968-），女，湖南邵东人，教授，博士，主要从事土地资源管理和森林可持续经营管理等方面的教学科研工作；

E-mail：chencaihong056@163.com

[本文编校：吴 毅]