辽东山区红松人工林直径分布规律的研究

杜建平

（国营清原满族自治县大边沟林场，辽宁 清原 113309）

林分直径分布是林分结构的重要规律之一，是进一步研究材种出材规律及制定森林经营措施的基础，研究林分直径可以及时提供林分树木更新的状况[1-2]。在同龄纯林中，各株树木之间由于环境和立地因子不同，会使它们在径阶分布产生一些差异，而且这些差异在正常的情况下会比较稳定地遵循某种规律，显然研究这一规律对森林经营和森林调查都具有很大意义[3]。

国内外学者针对林分直径分布进行了广泛的研究，其中相对直径法、概率函数法、种群分布模型及理论生长方程法等在林分直径结构分布中得到了广泛的应用[4]。此外，Fuzzy 分布在林分直径分布中也得到了较好的应用效果，并对模拟精度大小产生的原因进行了分析，进一步完善了林分直径的模拟技术对林分直径结构的研究[5]。对于林分直径结构模型的研究，大体上可分为参数法和非参数法两种，其中应用比较广泛的是最相似回归法和核密度估计方法，这两种都是非参数估计法。非参数方法既不提前设定拟合函数的具体表达形式，也不设定固定的参数，函数在每一点的值都由数据本身来决定，对直径分布的拟合相对比较灵活而且效果也比较理想[6-8]。Maltamo 将最相似回归法用于林分材积的估计、林分结构的描述和林分生长的预测，并与Weibull 分布函数结合起来研究直径分布问题，结果表明最相似回归法更好一些；此外，相似回归法在其他统计模型中也得到了广泛的应用，但大多数不会用其进行直径分布模拟预测[9-10]。然而，截止目前辽东山区红松Pinus koraiensis人工林径阶分布的研究还比较少见。

辽东山区是辽宁省重要的林业基地，红松在辽东山区分布广泛，具有喜光、耐寒性较强的优良特性[11-12]。在以往研究的基础之上，深入研究辽东山区红松人工林的径级分布规律，对制定科学合理的森林经营方案具有重要的意义。为此，本研究以辽东山区抚顺市清原满族自治县大边沟林场不同林龄的红松人工林为研究对象，分析不同年龄段红松人工林各径阶的株数分布规律，并分析这种分布随林龄的变化规律，为该地区红松人工林经营提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于辽宁省抚顺市清原县国有大边沟林场（124°4′~125°18′E，41°51′~42°00′N）。大边沟林场位于长白山山脉西南延伸的边缘地带，气候类型为典型的北温带大陆季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。最高气温为36.5 ℃，最低气温为-37.7 ℃，年均气温为5 ℃。降水主要集中在6-9月，年均降水量750 mm 左右。土壤类型主要包括暗棕壤和棕壤，植被类型属于长白植物区系，人工林是主要的森林类型。人工林主要包括红松林、落叶松林Larixspp[13]。

2 研究方法

2.1 数据获取

2020 年6 月在辽宁省清原县大边沟林场进行外业调查。根据踏查结果，选择红松人工林29 年生、43 年生、58 年生的小班设置固定样地。每个小班选取面积为600 m2（20 m × 30 m）的矩形固定样地3 块，共计9 块固定样地。记录每块固定样地的经纬度坐标，并对样地内所有的树木进行每木检尺，用胸径尺测量树木的胸径（DBH，cm），用超声波测高器测量树高（HT，m）、第一活枝高（HLB，m）、第一死枝高（HDB，m），用皮尺测量东、南、西、北4 个方向的冠幅（CW，m）。为方便进行复测，以矩形样地的30 m 边为X 轴，20 m 为Y 轴，同时对所有树木进行定位[13]。

固定样地的具体信息见表1。

表1 红松人工林固定样地因子

2.2 数据分析与处理

分别对林龄为29 年、43 年、58 年的人工红松固定样地的胸径按照2 cm 一个径级进行株数统计，用Excel 软件作图，分析每个年龄段的直径分布规律及直径分布的动态变化。基于SAS 软件，计算各样地林木直径的偏度、峰度、标准偏差（S）、变异系数（CV）等统计量，计算公式如下。

式中：N为样本数量；Xi为观测值；Xˉ为平均值；μ为均值；σ为标准差；S为样本标准差。

偏度是用来反映随机变量概率分布不对称性的指标。峰度是反映随机变量概率分布的陡峭程度的指标。标准偏差是反映随机变量各观测值离散程度的指标。变异系数是衡量各观测值变异程度的另一个统计量。

采用Shapiro-Wilk 检验数据是否服从正态分布。基于以上指标，比较各林龄人工红松直径分布的统计特征。

3 结果与分析

从图1 和表2 可以看出，29 年生红松样地1 径阶分布峰值出现在22 cm 处，平均胸径19.9 cm，偏度为-0.668 7，峰度为1.491 4，标准偏差为4.86。经检验，样地1 的直径分布呈正态分布。样地2 径阶分布峰值出现在18 cm 和20 cm 处，平均胸径为19.1 cm，偏度为-0.225 7，峰度为-0.180 1，标准偏差为4.37。经检验，样地2 的直径基本呈正态分布。样地3 直径分布的峰值出现在20 cm 处，平均胸径为16.9 cm，偏度为-1.348 2，峰度为2.242 2，标准偏差为3.77。经检验，样地3 的径阶分布不服从正态分布。

图1 29年生红松人工林径阶分布规律

表2 红松人工林径阶分布统计量

从图2 和表2 可以看出，34 年生红松样地1 径阶分布峰值出现在28 cm 处，平均胸径28.5 cm，偏度为0.652 4，峰度为0.370 3，标准偏差为2.74，样地1 的直径分布呈正态分布的趋势。样地2 径阶分布的峰值出现在30 cm 处，平均胸径为28 cm，偏度为-0.318 7，峰度为-0.011 6，标准偏差为2.41。说明样地2 的直径基本呈正态分布。样地3 直径分布峰值出现在26 cm 处，平均胸径为26.5 cm，偏度为-1.043 3，峰度为2.883 0，标准偏差为3.18，不服从正态分布。

图2 43年生红松人工林径阶分布规律

从图3 和表2 可以看出，58 年生红松样地1 直径分布的峰值出现在28 cm，平均胸径为29.2 cm，偏度为0.134 5，峰度为-0.371 0，标准偏差为4.57，服从正态分布。样地2 直径分布的峰值无一定的规律，平均胸径为35.2 cm，偏度为0.215 7，峰度为-1.544 6，标准偏差为4.89，服从正态分布。样地3 直径分布峰值出现在34 cm，平均胸径34.5 cm，偏度为0.220 5，峰度为-1.147 4，标准偏差为3.63，服从正态分布。

图3 58年生红松人工林径阶分布规律

从图4 可以看出，29 年生的人工红松直径分布规律显示，偏度为-0.466 4，峰度为1.084 3，标准偏差为4.47；43 年生的人工红松直径分布规律显示，偏度为-0.493 9，峰度为2.188 1，标准偏差为2.87；58 年生的人工红松直径分布规律显示，偏度为0.003 2，峰度为-0.474 4，标准偏差为5.29。

图4 不同年龄段人工红松径阶分布规律

4 结 论

红松人工林是辽东山区重要的森林类型，研究不同林龄红松人工林的直径分布对深入分析红松人工林的发育规律，制定科学合理的经营措施以促进生长具有重要的作用。本研究基于辽宁省大边沟林场29 年、43 年、58 年的红松人工林固定样地的每木检查数据，深入分析不同年龄段红松人工林的径阶分布规律，得出结论：（1）总体上29 年、43年、58 年生的红松人工林的直径分布呈正态分布规律，以上研究结果为制定森林经营方案提供基础。（2）由现有的3 个年龄段的分析结果看，林龄对直径分布具有一定的影响，29 年、43 年和58 年的红松人工林直径分布偏度逐渐向右变化。

总体上，随着林龄的增加，人工红松的径阶分布出现了右偏的规律，出现这一现象的原因可能是树木生长发育过程中，自然稀疏导致被压木自然枯死，保留木的胸径不断生长所致。