浙江省景宁中山区3个柏科树种人工林直径分布特征研究

徐端妙，葛永金，袁位高，刘日林，朱锦茹，林 坚，焦洁洁，蓝巧美

浙江省景宁中山区3个柏科树种人工林直径分布特征研究

徐端妙1，葛永金2，袁位高3，刘日林1，朱锦茹3，林 坚1，焦洁洁3，蓝巧美4

（1. 景宁县林业总场，浙江 景宁 323500；2. 丽水市林业科学研究院，浙江 丽水 323000；3. 浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023；4. 丽水市莲都林场，浙江 丽水 323000）

2016年6月，对引种于景宁县草鱼塘林场中山区的35年生日本扁柏，日本花柏和日本香柏3个树种纯林林分直径进行调查，分析其直径分布规律。结果表明，3个树种纯林径阶多集中分布在16 ~ 26 cm径阶，林分平均胸径最大为日本香柏；大径木比率从大到小依次为日本花柏>日本香柏>日本扁柏；林木总断面积从大到小分别为日本香柏（69.79 m2·hm-2）>日本花柏（58.29 m2·hm-2）>日本扁柏（42.16 m2·hm-2）；3个树种偏度系数绝对值从大到小分别为日本香柏（0.47）>日本扁柏（0.39）>日本花柏（0.03）。利用正态分布函数和Γ分布函数分别对3个林分进行直径分布拟合和卡方检验，日本扁柏、日本花柏林分直径均符合正态分布函数，其中日本扁柏还服从Γ分布函数。研究结果表明，3个树种林分生长均有较好的适应性，在林分经营过程中，可选用正态分布函数作为日本扁柏、日本花柏等树种的株数分布预测函数指导林分间伐，使林木直径结构达到最佳状态。

日本花柏；日本香柏；日本扁柏；直径结构；正态分布

柏科Cupressaceae树种作为珍贵硬木用材，具有优良的材性和独特的香味，是社会经济发展的重要战略资源。日本扁柏，日本花柏和日本香柏等柏科树种，具有较强的气候和土壤适应能力，是优良的中高山地区观赏树种和用材树种[1]。我国自上世纪二三十年代，即陆续从日本引种[2-4]，也在引种适应性和早期生长等方面做了一些研究[5-8]，但对林分直径结构规律的研究仍未见相关报道。林分直径结构规律是林分结构中最基础、最重要的规律，无论是在理论还是在实际应用中，林分直径结构是最重要、最基本的林分结构[9]。直径和树高是2个最主要的测树因子，相对于树高，直径更便于测定，且林分内各种大小直径树木的分配状态，将直接影响树木的树高、干形、材积、材种及树冠等因子的变化[10]。合理的林分直径结构是充分发挥森林各种功能，尤其是木材产出功能的基础[11]。目前关于林分直径规律的研究大多集中在杉木[12-13]、松spp.类[14-19]等树种的研究，而对中山地区引种的柏科树种的林分直径规律研究较少。

浙江省景宁畲族自治县位于浙江西南部，属浙南中山区，景宁县草鱼塘林场从1968年开始引种包括日本扁柏、日本花柏和日本香柏在内的柏科树种，在中山地区进行了造林试验。本文通过研究景宁县1980年造林的3个柏科树种纯林林分的直径分布规律，为柏科树种纯林林分科学和高效的经营提供科学依据。

1 试验地自然概况

试验地设在景宁县草鱼塘林场，27°51′ N，119°41′ E，海拔1 120 ~ 1 370 m，属中亚热带季风气候，年平均气温12.8℃，最热月平均气温22.6℃，最冷月平均气温2.8℃，历年极端最低气温－14.0℃，年平均降水量1 918 mm，年蒸发量1 000 mm，年均相对湿度86%，年日照时数1 617.6 h，无霜期196 d。研究对象为日本扁柏、日本香柏和日本花柏3种柏科人工纯林，3种林分均于1980年春季造林，共计面积20 hm2余，坡位中下坡，坡度25°以下，使用苗木为1年生扦插裸根苗，初始造林密度3 000株·hm-2，土壤为山地黄壤，土层较厚约70 cm，林下草本及灌木稀少。

2 材料与方法

2.1 试验设计与数据采集

试验于2016年6月，在3个树种的纯林林分内典型地段，各设置一个面积为50 m×50 m的大样地，主林冠层每木检尺，胸径5.0 cm起测，调查因子为株数、胸径、树高。

2.2 研究方法

林分直径结构特征研究，以所测各林木胸径值为基础数据，利用Origin7.0绘制直方图，选用Gauss方程进行直方图拟合，参照任珺[18]等的研究，本文定义5 cm≤胸径＜25 cm 的林木为中径木，胸径≥25 cm 的林木为大径木，计算3个柏科树种的中大径木的比率。参考胡焕香[27]等的研究，本研究拟利用Forstat.0软件，选择正态分布函数和Γ分布函数对景宁县中山地区造林的3个柏科树种纯林林分进行胸径分布拟合，计算相应偏度系数和峰度系数，拟合结果用χ²检验法进行检验。其中正态分布的概率密度函数为：

式中，表示随机变量的数学期望，即林分平均直径，表示林分直径标准差。

Γ分布函数概率密度函数为：

式中，表示为形状参数，表示尺度参数。

3 结果与分析

3.1 3个柏科树种胸径和树高测定结果

根据样地实测数据如表1，3个柏科树种林分平均胸径表现为日本香柏（23.10 cm）>日本花柏（22.45 cm）>日本扁柏（20.47 cm）；林分平均树高则为日本花柏（15.2 m）>日本扁柏（11.7 m）>日本香柏（10.9 m）。

表1 3个柏科树种的人工纯林林分样地基本概况

3.2 林分径阶结构特点

经统计分析，3个柏科树种人工林的直径与株数分布如图1。从图1可知，日本扁柏纯林较集中分布在18 ~ 26 cm 的中径木，其林木株数所占比重较大（76.25%），其中又以22 cm直径的林木株数最多，达到整个林分林木总株数的19.92%。日本花柏主要以分布在18 ~ 26 cm的中径木居多，该区间林木株数占比高达85.60%，20 cm直径的林木株数出现峰值，占整个调查林分林木总株数近22.93%。相对于日本扁柏和日本花柏林分，日本香柏林分直径生长较大，其直径分布峰值亦相对左偏，林分直径多集中在16 ~ 28 cm，其株数占比高达86.69%，其中以24 cm径阶株数最多，占比近25.01%。

3个柏科树种在造林35年后，大径木比率为日本香柏（27.27%）>日本花柏（25.34%）>日本扁柏（14.42%）。林分总断面积从大到小分别为日本香柏（69.79 m2·hm-2）>日本花柏（58.29 m2·hm-2）>日本扁柏（42.16 m2·hm-2）。对3个树种的径阶分布图进行Gauss拟合，其相关系数R2在0.93 ~ 0.98之间，拟合效果较好（图1）。

Figure 1 Histogram and Gauss fitting curve of DBH distribution of each sample plots

3.3 林分直径的拟合与检验

偏度系数用来衡量分布的不对称程度或偏斜的程度，负值表示均值在峰值左边，正值则表示均值在峰值右边。日本扁柏偏度系数（0.39）>0，说明其人工林直径分布呈右偏，日本香柏（－0.47）和日本花柏（－0.03）偏度系数均<0，说明其直径分布呈左偏，3个树种偏度系数绝对值从大到小分别为日本香柏（0.47）>日本扁柏（0.39）>日本花柏（0.03）。从峰度系数来看，其峰度系数均>0，表明柏科人工林直径分布属单峰形，林分直径分布比较集中，直径分布曲线较正态分布陡峭。

本研究利用正态分布函数和Γ分布函数函数分别对3个柏科树种林分进行直径分布拟合，各参数估计值如表2。经检验，3个树种卡方值均小于显著性水平（0.05）值，因此认为林分直径均符合正态分布函数，其中日本扁柏还服从Γ分布函数。根据样本实测资料，利用以上2个函数估计求得各径阶的实际株数与理论株数，如表3。由上述分析可以看出，3个柏科树种林分的直径规律分布不尽一致，在研究林分直径分布规律时，可选用正态分布函数作为3个柏科树种的株数分布预测函数，在林分抚育过程中，可按照正态分布函数的预测值，通过合理间伐，使林木直径结构达到最佳状态。

表2 林分直径分布特征值及相关函数的参数估计值

表3 各径阶实际株数与分布函数拟合结果

4 结论与讨论

在林业生产中，林分直径分布规律是准确评价营林措施、制定主伐年龄的基础，而对林分直径研究主要通过胸径的研究来实现[20-21]。由于直方图能直观地反映出不同径阶的分布状况而被广泛应用[22-25]。在本研究中，3个柏科树种在造林35年后，林木中径木的比率的基本都在3/4以上，直方图及Gauss函数拟合曲线呈单峰形，林分中的中径木株数较多，其直径分布比较集中。本研究利用正态分布函数和Γ分布函数对林木直径分布进行拟合和检验，结果表明，正态分布函数能较好拟合除日本花柏外的其他2个树种（日本扁柏、日本香柏），由于正态分布只有两个参数，分布曲线变化小, 一般只用来拟合林分发育过程中某一阶段的直径分布，但在本文研究过程中，相比Γ分布函数，正态分布函数具有较好的适用性，调查的林分在造林35年后，在林分的生长发育过程中，通过长时间的种间竞争，其直径分布确实遵从正态分布或近似正态分布有关[12]。本研究结果也表明正态分布作为经典的林分直径结构模型，仍具有重要意义[26]。在林业生产实践中，不同林分的直径结构仍需根据林分本身的特征来选择适宜的密度函数[27-28]。在本研究中，尽管3个柏科树种林分的直径规律分布不尽一致，研究结果显示，可选用正态分布函数作为日本扁柏和日本花柏等树种的株数分布预测函数，在林分抚育过程中，可按照正态分布函数的预测值，通过合理间伐，使林木直径结构达到最佳状态。

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Diameter Distribution of Three Species ofin Jingning County

XU Duan-miao1，GE Yong-jin2，YUAN Wei-gao3，LIU Ri-lin1，ZHU Jin-ru3，LIN Jian1，JIAO Jie-jie3，lan qiao-mei4

（1. Jingning Forest Farm of Zhejiang, Jingning 323500, China; 2. Lishui Academy of Forestry of Zhejiang, Lishui 323000, China; 3. Zhejiang Academy of Forestry, Hangzhou 310023, China; 4. Liandu Forestry Farm of Lishui, Lishui 323000, China）

Investigations were implemented in June 2016 on diameter of 35-year pure forest plantation of,andin Jingning, Zhejiang province. The results showed that the diameter class of three species plantation distributed mostly in 16-26 cm,plantation had the maximum mean DBH. The average rate of large diameter tree was ordered by>>. Total basal area of different plantations was followed by(69.79 m2·ha-2)>(58.29 m2·ha-2)>(42.16 m2·ha-2). Absolute value of skewness of 3 different plantations was as follows:(0.47)>(0.39)>(0.03). Diameter distribution of three plantations was fitted and chi square tested by normal and gamma distribution function, it demonstrated thatandstand had normal distribution function, whilealso obeyed the gamma function. The investigation resulted that 3 species had good adaptability of growth in Jingning. Normal distribution function was recommended for thinning ofandplantation.

;;; diameter distribution; normal distribution

S794.4

A

1001-3776（2019）06-0007-05

10.3969/j.issn.1001-3776.2019.06.002

2019-05-22 ；

2019-10-17

浙江省景宁县重点科技项目（2017Ａ02），浙江省重大科技专项（2015C02016）

徐端妙，工程师，从事森林生态和森林经营研究；E-mail:705241632@qq.com。

焦洁洁，助理研究员，从事森林经营技术研究；E-mail:jjjjust@163.cm。