太子山主要针叶树种地径、树高、冠径与胸径的关系研究

周欢 乐祥明 杨秋芬 梁杰 徐海超

摘 要： 为掌握太子山主要针叶树种的干形特征，以指导当地林木干形评价、毁林案件定性、森林经营管理，笔者以马尾松、杉木和柏木为研究对象，分析其地径、树高、冠径与胸径的关系。结果表明：（1）马尾松的地径D0.05、D0.10与胸径呈线性关系，其余树种地径D0.05、D0.10与胸径间呈二次函数关系;3个树种的地径D0.20、D0.30、D0.50与胸径均呈线性关系。（2）3个树种的树高与胸径均呈三次函数关系。（3）冠径与胸径的关系中，马尾松与柏木都呈幂函数关系;杉木为三次函数关系。

关键词： 胸径;地径;树高;冠径;相关关系

中图分类号：S714.7   文献标识码：A   文章编号：1004-3020（2020）05-0010-04

Abstract： In order to get the tree stem feature of the major coniferous tree species to evaluating tree stem form，determining deforestation cases，and inproving forest management in Taizishan，we analyzed the relationship between the ground diameter，the Height，the Crown diameter and the DBH of Pinus massoniana，Chinese fir and Cupressus funebris.The conclusions are as following： （1） There is a quadratic function between Ground diameter （D0.05，D0.10） and DBH except that pinus massoniana is only a linear relationship.Ground diameter （D0.20，D0.30，D0.50） and DBH obey linear relationship.（2） The relationship between tree height and DBH is cubic.（3） There is a power function between crown diameter and DBH except that Chinese fir is a cubic function.

Key words： ground diameter;tree height;crown diameter;DBH;relationship

胸徑、树高、冠径是衡量林分质量的重要生长指标[1]，也是森林调查和林业科研中常测的干形因子[2]。胸径因测量方法简单、精确度高被广泛应用。但是，在仅存有伐桩的盗伐、滥伐林地和火烧迹地上，地径是唯一的可测因子，通过地径来间接推算胸径，可估测森林损失量[3-4]，为毁林案件的定性量刑提供依据，也可考核抚育间伐质量，评定间伐效果。

与胸径相比，树高、冠径较难准确获得，但树高、冠径与胸径存在一定的相关关系[5-7]，通过测量胸径来推算树高、冠径，可使干形因子的调查工作简单化;同时，通过胸径与树高、冠径的关系，可推测出合理的经营密度，为林木定量间伐提供依据。

本文以太子山针叶人工林为研究对象，对地径、树高、冠径与胸径之间的关系进行分析，建立数学模型，为太子山范围内林木干形评价、毁林案件的定性、森林经营管理提供参考。

1 研究区概况

本次研究的数据采集于湖北省太子山林场管理局石龙林场。石龙林场地处湖北省荆门市京山市境内，地理坐标为东经112°48′，北纬30°58′。该地属亚热带季风性湿润气候区，夏秋多雨，冬春干旱，降雨主要集中在4～8月，年均降雨量1 094.6 mm，日照时数为1 949.9 h。年均气温16.4 ℃，1月为最冷月，极端低温为-19.6 ℃;7月为最热月，极端高温为39.2 ℃。初霜期11月中旬，终霜期3月中旬，无霜期240 d。研究区以人工针叶纯林为主，主要树种有马尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolata、柏木Cupressus funebris、麻栎 Quercus acutissima、樟树 Cinnamomum camphora等。试验地海拔为80～120m，主坡向为东南阳坡，土壤为黄棕壤，肥力中等。

2 研究方法

数据采集时间为2018年7月，在马尾松、杉木和柏木人工林中，采取随机抽样的方式抽取样木，用皮尺、直径卷尺测量胸径（D）、地径（距树干基部5个不同部位的直径D0.05、D0.10、D0.20、D0.30、D0.50）和冠径（Cw），用布鲁莱斯测高器测量树高（H）。总共测得马尾松80株、杉木90株和柏木25株。

利用SPSS软件进行数据分析。通过R2、F分析地径、冠径、树高与胸径的相关性和显著性。分析其相关性时，取R值最大的数学模型，当R值相同时，比较F值的大小，选取F值大的函数模型[8]。

3 结果与分析

3.1 马尾松干形因子分析

3.1.1 地径与胸径的分析

将马尾松的干形因子数据利用SPSS软件进行分析，结果表明地径各部位（D0.05、D0.10、D0.20、D0.30、D0.50）与胸径（D）的关系以直线关系为最优，5个模型的R值在0.972～0.987之间。各函数模型的序数及相关系数都很接近，表明马尾松的干形通直。其中，D0.30与D的相关系数R值（0.987）最大，并且F值（2 905.189）最大，可见D0.30与D相关关系最为紧密，地径与胸径的最优模型为D=0.978 D0.30-2.060。

3.1.2 马尾松树高、冠径与胸径的分析

分别采用直线函数、二次函数、三次函数、复合函数、增长函数、对数函数、指数函数和幂函数8种模型，对马尾松的树高（H）与胸径（D）、冠径（Cw）与胸径（D）进行回归分析，结果见表2、表3。

由表2和表3可以看出，树高（H）与胸径（D）的回归模型中，三次函数的R值最大，相关性最为紧密，则树高（H）与胸径（D）的最优模型为：H=0.001D3-0.046D2+0.869D+11.734;冠径（Cw）与胸径（D）的回归模型中，幂数函数R值为最大，则最优模型为：Cw=8.094D0.272。

3.2 杉木干形因子分析

3.2.1 杉木地径与胸径分析

将杉木的干形因子数据利用SPSS软件进行分析，结果表明D0.05、D0.10与胸径（D）的关系以二次函数关系最优，D0.20、D0.30、D0.50与胸径（D）的关系以直线关系最优，5个模型的R值在0.966～0.986之间，具体见表4。

由表4可知，D0.50与D的相关系数R（0.986）最大，并且F（3 026.338）值最大。可见D0.50与D的相关关系最为紧密。地径与胸径的最优模型为D=0.812D0.50+2.293。

3.2.2 杉木树高、冠径与胸径分析

由表5可以看出，杉木树高（H）与胸径（D）的最优回归模型为三次函数模型H=-0.002 D3+0.123 D2-2.119 D+22.880，其R=0.804，拟合较好，相关性最为紧密。由表6可以看出，杉木冠径（Cw）与胸径（D）模型分析中三次函数模型Cw=0.000 D3+0.022 D2+0.844 D-4.103拟合较好，R=0.908最大，相关性紧密。

3.3 柏木干形因子分析

3.3.1 柏木地径与胸径分析

对柏木的干形因子数据进行相关性分析，结果表明柏木地径D0.05、D0.10、D0.30、D0.50与胸径的关系以二次函数关系最优，但是D0.20与D的相关性以直线模型最优，5个模型的R值都0.926～0.992之间，其中D0.20与D的相关系数R（0.992）最大，说明D0.20与D拟合最好，相关关系最为紧密，则地径与胸径的最优模型为D=0.999D0.20+3.038。

3.3.2 柏木树高、冠径与胸径分析

利用SPSS软件对柏木的树高（H）与胸径（D）、冠径（Cw）与胸径（D）进行回归分析，仍然采用前文所述的8种模型。对各模型的分析参见表8、表9。

由表8可以看出，柏木树高（H）与胸径（D）8种模型分析中，三次函数模型的相关系数R（0.835）最大，则H=0.001D3-0.055D2+1.308D+8.754为最优函数模型，此模型的拟合较好。由表9可以看出，柏木冠径（Cw）与胸径（D）8种回归模型分析中，幂函数是最优模型，其R（0.751）最大，选择Cw=0.232D0.843做为冠径（Cw）与胸径（D）的函数关系式。

4 结论与讨论

此次研究的三种主要针叶树种的地径、树高、冠径与胸径存在一定的相關关系，得出的结论如下：

（1）地径与胸径的关系：马尾松的地径D0.05、D0.10与胸径呈线性关系，其余树种地径D0.05、D0.10与胸径间呈二次函数关系;3个树种的地径D0.20、D0.30、D0.50与胸径均呈线性关系。

（2）树高与胸径的关系基本都为三次函数关系。

（3）冠径与胸径的关系中，马尾松与柏木都呈幂函数关系;杉木为三次函数关系。

由此可以看出，地径与胸径、树高与胸径的相关关系是存在一定共性。因为马尾松的干形通直，所以其分析效果优秀，其它树种由于基部发生膨大等原因使其相关函数为二次函数;冠径共性不是很明显，只有马尾松与柏木的冠径是幂函数模型，分析效果良好（林分密度高，冠径测量工作不易进行）。此次研究结果可为太子山针叶树种干形评价、毁林案件定性，以及森林经营管理提供依据，对的野外调查和森林培育作业设计等工作具有较强的实际参考价值。

参 考 文 献

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[8]徐悦，陈昌华，蒋之富，等.天然赤松胸径与树高相关模型的研究[J].林业调查规划，2008，33（3）56-57.

（责任编辑：唐 岚）