国有林场杉木中龄林材积结构规律研究

戴应发

(贵州林业调查规划院，贵州贵阳 550003)



国有林场杉木中龄林材积结构规律研究

戴应发

(贵州林业调查规划院，贵州贵阳 550003)

以湖南省国有林场杉木中龄林为研究对象，利用ForStat(统计之林)软件进行Weibull函数模拟。模拟结果表明：湖南省国有林场杉木中龄林材积结构服从Weibull函数分布，并采用数量化方法I建立了林分蓄积量预估模型，为科学营林提供理论依据和参考。

湖南杉木;材积结构; Weibull函数模拟

杉木是我国分布较广的速生用材浅根性树种，无明显主根，侧根发达，再生能力强。该研究通过对湖南省国有林场杉木中龄林进行调查，探讨杉木人工中龄林的基本特征及材积结构规律，用统计学方法对杉木的材积结构参数进行全面的研究，为选择科学合理的营林技术措施、设计合理的抚育间伐方案提供可靠的理论依据，从而更好地发挥杉木人工林的经济效益、生态效益和社会效益[1-4]。

1 材料与方法

1.1 研究区概况选择湖南省五盖山国有林场、寨市国有林场、天台山国有林场和紫金山林场为研究对象。其中五盖山国有林场位于113°06′59″～113°13′57″ E,25°31′53″～25°53′27″ N。山高林密，人迹罕至，森林覆盖率80%，动植物资源丰富，处于亚热带季风湿润区，气候温和，雨量充沛。寨市国有林场位于绥宁县西南部，为中山地貌类型和山地特征，海拔在300～1 000 m，主要成土母岩为砂岩，土壤以山地黄壤为主，属亚热带季风湿润气候区。天台山国有林场位于桃源县西南角的西安镇，属雪峰山系中低山地貌，海拔在500～1 047 m。成土母岩以板页岩为主，土壤以板页岩发育而成的红壤和山地黄壤为主，属亚热带北部地带过渡的湿润季风性气候。紫金山林场位于湖南省衡阳市衡山县开云镇，地处112°48′14″ ～ 112°51′45″E， 27°12′06″ ～27°15′24″N，面积2 203.3 hm2,最高峰在紫盖山，海拔为1 026.8 m,最地处在湘江河河岸，海拔仅为60 m。林场属亚热带季风湿润气候，年平均气温为17.5 ℃，年平均降水量为1 400 mm。

1.2 材料来源2014年，采用标准地法对湖南4个国有林场(紫金山、五盖山、寨市、天台山)的杉木中龄林进行了调查，设置了60块标准地，在标准地中对杉木中龄林进行胸径、树高的调查，调查数据见表1～4。

表1 紫金山调查数据

标准地号编号植物名称胸径∥cm树高∥m标准地号编号植物名称胸径∥cm树高∥cmZJ0031杉木7.95.5ZJ00417杉木8.95.0ZJ0032杉木11.16.0ZJ00418杉木8.25.0ZJ0033杉木8.74.0ZJ00419杉木10.65.0ZJ0034杉木7.34.0ZJ00420杉木4.43.5ZJ0035杉木10.75.5ZJ00421杉木10.15.5ZJ0036杉木6.74.5ZJ00422杉木6.25.0ZJ0037杉木10.86.0ZJ00423杉木4.23.5ZJ0038杉木10.56.5ZJ00424杉木6.73.0ZJ0039杉木9.74.0ZJ00425杉木10.15.5ZJ00310杉木7.14.0ZJ00426杉木4.94.0ZJ00311杉木6.24.0ZJ00427杉木7.85.5ZJ00312杉木6.84.0ZJ00428杉木7.05.5

1.3 研究方法

1.3.1Weibull函数模拟方法。Weibull分布是瑞典的Weibull在求算链的强度时，于1951年给出的一种分布函数，将其移植到林业领域中来，在研究森林结构等理论中已显示出较大的灵活性和较强的实用性,它的分布密度函数为[3-8]：

(1)

式中:a为最小值，b为尺度参数，c为形状参数，在生态学中认为，当c=3.6时近似为正态分布。

Weibull分布的3个参数，其中a≥0为位置参数，在研究林木直径分布时一般取最小径阶的下限;b>0为尺度参数，c>0为形状参数，这可以认为是采用Weibull分布研究森林结构规律比传统的正态分布有更强的灵活性与实用性的原因。若Weibull分布取参数a=0，则3参数Weibull分布变成了2参数Weibull分布。尺度参数b不像正态分布那样，只是一个整体尺度参数而已。只有c才是Weibull分布中具有实质意义的参数。c<1呈倒J形，13.6转负偏山状分布。

表2 五盖山调查数据

标准地号编号植物名称胸径∥cm树高∥m标准地号编号植物名称胸径∥cm树高∥mWG0031杉木7.05.1WG00715杉木10.04.5WG0032杉木6.85.0WG00716杉木10.67.0WG0033杉木8.05.5WG00717杉木12.06.0WG0034杉木9.46.3WG00718杉木10.28.5WG0035杉木7.55.2WG00719杉木10.28.0WG0036杉木7.45.0WG00720杉木9.26.5WG0037杉木7.75.2WG00721杉木6.24.2WG0038杉木7.05.1WG00722杉木11.37.5WG0039杉木11.78.1WG00723杉木9.26.5WG00310杉木8.56.0WG00724杉木8.34.5

表3 寨市调查数据

标准地号编号植物名称胸径∥cm树高∥m标准地号编号植物名称胸径∥cm树高∥mZS0031杉木11.210.0ZS00511杉木16.515.6ZS0032杉木5.87.1ZS00512杉木5.46.0ZS0033杉木10.59.7ZS00513杉木8.48.5ZS0034杉木12.212.7ZS00514杉木9.79.2ZS0035杉木11.912.0ZS00515杉木18.717.6ZS0036杉木16.716.1ZS00516杉木10.18.3ZS0037杉木16.415.8ZS00517杉木19.318.2ZS0038杉木11.210.0ZS00518杉木16.915.7ZS00821杉木15.916.0ZS00931杉木8.16.5ZS00822杉木19.717.5ZS00932杉木20.119.5ZS00823杉木9.16.6ZS00933杉木7.78.2ZS00824杉木6.77.4ZS00934杉木12.612.2ZS00825杉木14.214.0ZS00935杉木13.613.2ZS00826杉木19.419.0ZS00936杉木7.68.1ZS00827杉木15.515.1ZS00937杉木13.113.5

表4 天台山调查数据

标准地号编号植物名称胸径∥cm树高∥m标准地号编号植物名称胸径∥cm树高∥mTT0051杉木14.411.1TT00711杉木17.510.0TT0052杉木15.210.8TT00712杉木14.07.0TT0053杉木14.810.3TT00713杉木13.67.0TT0054杉木14.810.2TT00714杉木12.79.0TT0055杉木14.610.1TT00715杉木17.98.0TT0056杉木14.49.6TT00716杉木13.43.0TT0057杉木14.411.1TT00717杉木6.51.8TT0058杉木15.210.8TT00718杉木12.43.0TT00921杉木15.115.1TT01231杉木13.57.0TT00922杉木24.817.3TT01232杉木15.38.0TT00923杉木15.312.7TT01233杉木11.57.0TT00924杉木10.14.7TT01234杉木16.08.0TT00925杉木8.13.7TT01235杉木16.77.6TT00926杉木13.811.0TT01236杉木19.314.5TT00927杉木14.29.1TT01237杉木5.54.3

1.3.2精度检验。该文用ForStat(统计之林)对杉木中龄林材积采取Weibull函数模拟；采用的组间距为0.01。对Weibull函数模拟的结果用精度计算公式进行精度检验[9-14]：

(2)

2 结果与分析

采用Weibull分布函数对衡山紫金山林场、郴州五盖山林场、邵阳绥宁寨市林场、常德桃源县天台山林场的杉木中龄林材积进行组间距为0.01的函数模拟，模拟结果如下：

表5 Weibull函数模拟参数(衡山紫金山林场)

表6 Weibull函数模拟参数(郴州五盖山林场)

表7 Weibull函数模拟参数(邵阳绥宁寨市林场)

表8 Weibull函数模拟参数(常德桃源县天台山林场)

从表5～8中可以看出，对4个林场的杉木中龄林材积进行Weibull函数模拟，其参考结论均显示服从Weibull分布，且可靠性均达到95%。由此可以证明用Weibull函数模拟的效果好，杉木中龄林材积结构遵从Weibull分布，并在相应的模拟方法下以0.01为组间距效果好。

3 结论与讨论

3.1 结论用ForStat(统计之林)对调查数据进行Weibull函数模拟，从处理的结果来看，湖南省杉木中龄林材积结构是服从Weibull分布。对于杉木中龄林来说，以0.01为组间距进行模拟的结果更可靠。并采用数量化方法I建立了林分蓄积量预估模型， 为科学营林提供理论依据和参考。

3.2 讨论

(1)该文旨在对整个湖南省杉木中龄林材积结构进行模拟，虽然最后结果大体令人满意，模拟结果也较为精确，但所选取的研究材料只有紫金山、五盖山、寨市和天台山4个国有林场的杉木林材积结构，具有一定的片面性，对整个湖南省杉木中龄林材积结构的代表性还不够。在以后的研究中，应该选取更多的研究材料，最好能做到分区分片，每一个片区选取多个标准地，做到让所选取的研究材料能覆盖整个湖南省，使研究结果就更加权威和具有代表性。

(2)该文是直接对湖南省杉木林中龄林材积结构进行Weibull函数模拟，虽然模拟结果较好，也大体能代表湖南省杉木中龄林的材积结构分布规律，但是文中并未考虑其他的函数模拟，也就缺乏对比性。在今后的研究工作中，可以考虑对研究对象进行多个函数模拟，然后经过自身对比和多个函数之间的对比来选取最符合研究结果的函数分布。

[1] 尹拥君,曾伟生.试论森林资源与生态环境[J].华东森林经理,2001(2):35-36.

[2] 寇文正.林分直径分布研究[J].南京林产工业学院学报,1982(2):51-65.

[3] 孟宪宇.测树学[M].北京:中国林业出版社，2006.

[4] NISHIMURA N,HARA T,MIURA M,et al.Tree competition and species coexistence in a warm temperate old-growth evergreen broad-leaved forest in Japan[J].Plant Ecology,2003,164(2):235-248.

[5] 王雪峰，唐守正.直径结构模拟中的核方法与直方图及列点法的比较分析[J].林业科学研究, 1996,9(5):469-474.

[6] HYINK D M, MOSER J W. A generalized framework for projecting forest yield and stand structure using diameter distributions[J]. Forest Sci,1983,29(1):85-95.

[7] 惠刚盈, 盛炜彤. 林分结构模型研究[J]. 林业科学研究, 1995, 8(2):127-131.

[8] 王秀云,黄建松,程光明,等.用Weibull分布拟合刺槐林分直径结构研究[J].林业勘测设计,2004(2)：20-22.

[9] MAYER D G.Butler statistical validation[J]. Ecological Modeling，1993，68(1):21-32.

[10] BAILEY R L.Individual trea growth derived from diameter distribution models[J].For Sci，1980，26:626-632.

[11] 陈光彩，郝士成，李怡.麻池背油松天然林林分生长结构的研究[J].山西林业科技,2004(4):10-13.

[12] MALTAMO M.Methods based on k-nearest neighbor regression in the prediction of basal area diameter distribution[J].Ecology，1998，28:1107-1115.

[13] HAARA A M，TOKOLA M T.The k-nearest-neighbour method for estimating basal-area diameter distribution[J].Ecology，1997，12:200-208 .

[14] 李芳东，李宗然,周道顺.兰考泡桐林分结构规律研究[J].林业科学研究，1995，9(2)：4-9.

Study on Volume Structure Law ofCunninghamialanceolataMiddle Forest of State-owned Forest Farm

DAI Ying-fa

(Guizhou Forestry Survey and Planning Institute, Guiyang, Guizhou 550003)

TakingCunninghamialanceolatamiddle forest in state-owned forest farm of Hunan as survey data, ForStat (statistics of the forest) was used to conduct Weibull function simulation. The simulation results show that:Cunninghamialanceolatamiddle volume structure obey the Weibull distribution function. And quantitative methods in I was adopted to establish the stand volume estimation model, providing theoretical basis and reference for scientific battalion forest.

HunanCunninghamialanceolata; Volume structure; Weibull function simulation

戴应发(1965-)，男，贵州凯里人，高级工程师，从事林业调查规划设计研究。

2015-02-05

S 791.27

A

0517-6611(2015)09-144-04