马尾松天然次生林林分结构规律研究

许善财

(福建省武夷山市科技试验林场，福建 武夷山 354300)

马尾松天然次生林林分结构规律研究

许善财

(福建省武夷山市科技试验林场，福建 武夷山 354300)

以武夷山国家级自然保护区低山石质山区的马尾松天然次生林为研究对象，对林分结构规律进行研究，并应用概率分布函数对林分胸径、树高进行拟合。结果表明：正态分布、Weibull分布、β分布对马尾松天然次生林林分胸径分布具有较好的适应性，其拟合效果较好，能通过卡方检验；对林分树高与胸径曲线拟合方程进行优化，最佳回归模型为y=1.141x0.842(R2=0.979)，拟合效果较好，树高与胸径之间存在正相关关系。

马尾松；天然次生林；林分结构；直径；树高

马尾松(Pinusmassoniana)是重要造林先锋树种，具有巨大的经济和生态价值。福建省闽北地区具有大量经过近期人为干扰后自然演替恢复的呈片段化或孤岛式分布的马尾松天然次生林。目前，对马尾松天然林研究取得了一定的研究成果[1-2]，但对于马尾松天然次生林的研究还较为缺乏。本研究以武夷山国家级自然保护区低山石质山区的马尾松天然次生林为研究对象，对现有的次生林生长规律进行探讨，并结合长期的经营目标，使其逐步发展为健康稳定的天然马尾松林，实现持续性的开发和利用。

1 研究区概况

本研究试验地位于福建省武夷山市洋庄乡林场的低山石质山区，在武夷山国家级自然保护区的范围之内，北纬27°27′31″—28°04′49″、东经117°37′22″—118°19′44″。全区山峰耸立，其中武夷山脉最高处黄岗山位于洋庄乡境内，海拔2158 m，一般海拔在800～1500 m。本区属中亚热带气候区域，温暖湿润，阴天多，年均气温14～19 ℃，极端最高气温39.17 ℃，在高海拔处的极端最低温度达-11.15 ℃，年均降水量在1500～1900 mm。

2 研究方法

为了充分反映林分结构规律，在对试验地全面普查的基础上，根据林龄、密度和立地条件的不同选择30 m×30 m的标准地60块。标准地的平均坡度为17°～40°，海拔高度为632～1571 m，林分年龄为21～60 a，林分密度为753～3273株·hm-2，胸径为2.8～27.1 cm，树高为3.2～19.5 m。对标准地资料进行统计和数据分析，胸径按2 cm径阶分组，树高按1 m高阶分组[3]。根据马尾松天然次生林林分胸径、树高分布规律得到其偏度、峰度和变动系数(CV)。分别使用正态分布、对数正态分布、Weibull分布、Γ分布和β分布等5种概率分布函数对胸径和树高进行拟合，并采用常用的表达树高依胸径变化的方程对树高依胸径的变化规律进行拟合[4]。

3 结果与分析

3.1 胸径与树高结构特征

对标准地调查资料进行统计，马尾松天然次生林林分胸径分布、树高分布均以中间级阶占多数，其中胸径、树高株数分布最多的分别为16 cm(14.57%)、12 m(19.21%)，而较大、较小的胸径和树高的株数都较少(表1)。

马尾松天然次生林的林分胸径分布、树高分布特征数见表2。林分胸径分布、树高分布的偏度系数均为正值，分别为0.576、0.532，说明该标准地林木胸径、树高分布偏度为左偏，整个林分中以中、小径阶的林木占多数。从峰度分布来看，林分胸径、树高的峰度均为负值，说明其分布规律较标准正态分布曲线略为平坦。而两者的变动系数都比较大，说明由于马尾松天然次生林林分存在年龄差异，山地海拔高度差异和立地条件差异等造成胸径及树高分布范围均比较大。

3.2 胸径、树高结构的概率分布函数

采用概率分布函数对马尾松天然次生林林分胸径和树高进行拟合，结果表明：正态分布、Weibull分布、β分布对马尾松天然次生林的林分胸径分布具有较好的适应性，其拟合效果较好，能通过卡方检验；而对数正态分布、Γ分布的拟合效果较差(表3)。说明在人工干扰较小的马尾松天然次生林中，林分胸径分布接近于正态分布，均以单峰有偏分布为主。而正态分布、Weibull分布、β分布也能对马尾松天然次生林的林分树高分布进行较好的拟合，说明天然林分中树高与胸径之间存在着较好的相关性。有报道指出，林分胸径分布与树高分布有着极好的相关性[5-6]。如胸径分布遵从Weibull分布，则树高分布也遵从Weibull分布[7]。

表1 60个标准地林分胸径分布、树高分布

表2 林分胸径分布、树高分布特征数

表3 林分胸径、树高结构规律的χ2检验

3.3 树高与胸径的关系

反映树高随胸径而变化的数学方程称作树高曲线方程或树高曲线经验公式[8]。为探讨林分树高与胸径的变化规律，可将林木株数按树高、胸径2个因子分组进行树高—胸径相关归纳，并进行拟合回归分析，结果见表4。其中F值、R2最大，且Prob>F达到极显著相关水平(0.001)的拟合方程为最佳回归模型，林分树高与胸径曲线最佳回归模型为y=1.141x0.842(R2=0.979)，其拟合效果较好，反映出树高与胸径之间存在着正相关关系，林分树高随着胸径增加而增加。

表4 林分树高与胸径的回归模型

4 小结

对马尾松天然次生林林分结构的概率分布研究表明，马尾松天然次生林林分胸径分布和树高分布均符合正态分布、Weibull分布和β分布。林分胸径分布、树高分布的偏度系数均为正值，左偏情况比较严重；说明株数对于径级的分布较为平坦；变动系数较大，说明胸径分布及树高分布的范围比较大。林分树高与胸径之间存在着正相关关系，回归分析所得最佳回归模型为y=1.141x0.842(R2=0.979)，拟合效果较好，林分树高随着胸径增加而增加。林分胸径和树高结构分析是林分蓄积量和出材量表编制的基础[6]，本研究对林分结构规律的研究为建立马尾松天然次生林收获预估模型提供了重要的依据。

[1]苏志尧，吴大荣.粤北天然林优势种群结构与空间格局动态[J].应用生态学报，2000，11(3)：337-341.

[2]谭著明，匡樟青.马尾松天然纯林林分生长与结构特征[J].湖南林业科技，1996，23(1)：19-25.

[3]陈灿，洪伟，吴承祯，等.东南沿海湿地松防护林胸径树高关系研究[J].农学学报，2012，2(2)：35-41.

[4]盂宪宇.测树学[M].北京：中国林业出版社，2006.

[5]林家财.四川桤木人工林林分结构规律研究[J].武夷科学，2008，23(1)：115-119.

[6]许善财.马尾松天然次生林林分结构动态及生物量研究[D].福州：福建农林大学，2010.

[7]孟宪宇.使用 Weibull 函数对树高分布和胸径分布的研究[J].北京林业大学学报，1988，10(1)：40-48.

[8]邓坤枚，邵彬，李飞.长白山北坡云冷杉林胸径，树高结构及其生长规律的分析[J].资源科学，1999，21(1)：77-84.

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Research on Structure of Natural Secondary Forest ofPinusmassoniana

XU Shan-cai

(WuyishanScienceandTechnologyExperimentalForestFarm，Wuyishan354300，Fujian，China)

In this study，the stand structure of the natural secondary forest ofPinusmassonianain low stone mountain of Wuyishan national nature reserve was researched.The application of the probability distribution function of diameter and tree height show that the normal distribution，Weibull distribution，beta distribution had well adaptability and great fitting effect on stand diameter and height distribution，which pass the chi square test.In addition，the stand curve fitting equations of tree height and diameter are optimized，the best fitting equation isy=1.141x0.842(R2=0.979)，indicated that the tree height and diameter is positively related.

Pinusmassoniana；natural secondary forest；stand structure；diameter；tree height

2014-09-25；

2014-10-19

福建省林业厅科研项目(闽林科[2012]2号)资助

许善财(1980—)，男，福建福安人，武夷山市科技试验林场林业工程师，林学硕士，从事森林培育研究与病虫害、林政管理等工作。E-mail：xushancai984@sohu.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.03.023

S791.248

A

1002-7351(2015)03-0107-03