白河林业局天然水曲柳材积模型的研究

谢振财

(吉林省国土资源调查规划研究院,吉林 长春 130061)

水曲柳(Fraxinusmandschurica)又名东北梣，木犀科，梣属，落叶乔木，最高可达30m。是东北三大硬阔叶树种之一，多分布于东北、华北地区，是家具、乐器、体育器具、车船、机械等物品的制造原材料。水曲柳属阳性树种，适应性极强，能在寒冷、盐碱、水湿等特殊条件下生长，多长于海拔700～2100m的山区，一般生长在山坡疏林地或河谷平缓山地。在肥沃湿润土壤，生长迅速，伐根具有较强的萌蘖性，萌条生长迅速。水曲柳的研究一直备受关注，已有学者对水曲柳的组培[1]、生长模型[2]、优势树种的选择[3]等方面进行了研究，研究表明，水曲柳的生长受立地条件的影响较大，不同地区的水曲柳生长状况会有所不同。林木材积模型能够比较精准地推测出单株树木以及纯林的材积,为合理开发利用树木提供了一定的理论依据，有很多学者对一元立木材积模型W=aDb[4]和二元立木材积模型W=aDbHc[5-7]进行了研究，证实这两个模型准确度较高，适合模拟水曲柳材积。二道白河是吉林省天然水曲柳分布主要地区之一，对水曲柳材积模型的研究，能够为当地水曲柳的合理开发与利用提供一定的理论依据。

1 研究地区概况

白河林业局位于吉林省延边朝鲜族自治州安图县的南部，位于长白山脚下，地理坐标为127°53′—128°34′E，42°01′—42°48′N，南北长64.8km，总面积约19143.96km2。白河林业局属温带大陆性季风气候，冬长夏短，低温多雨。全局年平均气温为2.2℃，最热的七月份平均气温为27.9℃，最冷的一月份平均气温为-26.6℃。全年无霜期为110d左右。年平均降水量为700mm左右，多集中于6-8月份。结霜和降雪早来晚退，结冻期甚长，冬季最大积雪厚度为1m多，最大冻土深度为1.7m左右。境内森林密布，森林覆盖率高达94%，有林地面积272883hm2。该地区植被类型繁多，树种多达120余种，其中，有30多种经济价值较高，如：红松、长白落叶松、胡桃楸、水曲柳等，年均出材量约30万立方米。

2 研究方法

调查地区水曲柳胸径在10～52cm之间分布最多，调查人员需携带围尺、皮尺、记录纸、笔、油锯等工具，以2cm划分为一个径级，选取林区内径级在10～52cm之间，生长正常、无断稍、无分叉、无病虫害的水曲柳样木，准确测量并记录每株树木的胸径。伐倒后测量水曲柳的树高，样木树高小于等于10m的采用1m区分段，树高大于10m的采用2m区分段。用胸径尺准确测量每个区分段的直径，将数据记录在表格中。每个径级的水曲柳选取3株，将所得数据进行整理，采用区分段面积求材积的方法，计算出每株树的材积，再运用Excel软件和SAS程序将所得数据进行整理分析。

3 结果与分析

外业抽样调查水曲柳共计66株，根据外业实际测量的22个径级的水曲柳胸径和树高数据，最终以散点图的形式表示出来，如图1所示。

图1 不同胸径树高分布格局

利用圆柱体公式计算各个区分段的材积，梢头材积用圆锥体公式计算，区分段材积之和加上梢头材积即立木材积。最终将同径级水曲柳树高和材积分别计算平均值，不同径级水曲柳平均材积作差得到平均材积增长量，最终统计结果如表2所示。

表2水曲柳树高、材积分布表

从表2可以看出，水曲柳随着径级的不断升高，平均树高有所波动，平均材积不断增大呈上升的趋势。其中24～26径级、34～36径级、36～38径级立木材积增长量都超过了0.1m3，12～14径级、14～16径级、30～32径级、32～34径级、44～46径级立木材积增长量均少于0.02m3，虽然不是同一株树木的材积增长量，但调查树木来自同一地区，立地条件相同，因此，对于不同径级的水曲柳立木材积的增长有一定的参考价值。

为了探讨水曲柳不同径级的树木材积之间的差异性，利用SAS软件对不同径级的水曲柳平均材积进行单因素方差分析，结果如表3所示。

表3不同径级水曲柳单因素方差分析

从表3可以看出，P值小于0.0001，达到了极显著水平，说明水曲柳各个径级的材积总体上差异是极显著的，水曲柳生长比较迅速。

对调查的不同径级水曲柳建立树高与径级的回归方程，根据一元立木材积模型W=aDb和二元立木材积模型W=aDbHc，求出各参数a、b、c的值，并计算拟合度，比较拟合度的大小，结果如表4所示。

表4水曲柳立木材积模型

从表4可以看出，两个模型的R2值都超过了0.9，说明两个立木材积模型的拟合度都很高，都适合水曲柳立木材积的推算，其中二元立木材积模型的拟合度要比一元立木材积的拟合度略高，说明模型W=aDbHc拟合水曲柳的材积更为精准。

4 结论与讨论

水曲柳作为东北地区重要的乔木树种之一，在调节气候和发展经济方面起着重要作用，从调查结果来看，白河林业局的水曲柳生长状况良好，树木在14～16径级时立木材积增长最小，34～36径级时立木材积增长最大。通过方差分析得知，不同径级的水曲柳材积差距较大，二元立木材积模型比一元立木材积模型精准，在测量小面积的林木材积时适用二元立木材积模型，测量大面积林木时适合使用一元立木材积模型。