劉燕英， 郭文清， 劉崇藝

(1.溆浦縣林業(yè)局， 湖南 溆浦 419300； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004；3.懷化市林業(yè)局， 湖南 懷化 418000)

溆浦縣馬尾松人工林立地指數(shù)簡表編制

劉燕英1， 郭文清2， 劉崇藝3

(1.溆浦縣林業(yè)局， 湖南 溆浦 419300； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004；3.懷化市林業(yè)局， 湖南 懷化 418000)

以湖南省溆浦縣馬尾松人工林為研究對象，采用優(yōu)勢木樹高與年齡關(guān)系的常用數(shù)學(xué)模型，研制馬尾松人工林立地指數(shù)導(dǎo)向曲線模型。結(jié)果表明：導(dǎo)向曲線方程H=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914是最適合的導(dǎo)向擬合曲線；馬尾松人工林的標(biāo)準(zhǔn)年齡應(yīng)定為20年，優(yōu)勢高在11～29 m范圍內(nèi)可劃分為9個立地指數(shù)級。選用相對優(yōu)勢高法展開導(dǎo)向曲線編制形成立地指數(shù)表，檢驗(yàn)結(jié)果表明所編立地指數(shù)表精度高、適用性強(qiáng)，能夠客觀評價溆浦縣馬尾松人工林的立地質(zhì)量。

立地指數(shù)； 導(dǎo)向曲線； 馬尾松

針對同齡林林分，通常選用林分高來估計立地質(zhì)量，這種方法對于評定立地質(zhì)量效果顯著[1]。立地指數(shù)能夠更為直觀、便捷地評價認(rèn)定立地質(zhì)量，因此受到了廣泛關(guān)注[2-4]。馬尾松是南方的主要用材樹種，本文通過研究馬尾松人工林立地指數(shù)導(dǎo)向曲線模型，為正確選擇適宜的馬尾松造林地提供科學(xué)依據(jù)，借助于馬尾松人工林立地指數(shù)表，確定馬尾松造林地立地質(zhì)量等級，劃分林地指數(shù)類型，做到適地適樹，以克服造林經(jīng)營的盲目性，指導(dǎo)馬尾松人工造林和生產(chǎn)實(shí)踐[5]。

1 研究區(qū)概況

會同縣隸屬于湖南省懷化市，地處云貴高原東緣斜坡，雪峰山脈的西南，全境屬中、低山區(qū)，境內(nèi)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，主要特點(diǎn)為四季分明、降雨適中、夏無酷熱、冬少嚴(yán)寒。年平均氣溫16.6 ℃，1月平均氣溫4.9 ℃，極低氣溫為-8.5 ℃；7月平均氣溫27.3 ℃，極端高溫為39.1 ℃，全年無霜期可達(dá)303天，年均降雨量為1 304.2 mm。年蒸發(fā)量小，相對濕度大，年均相對濕度達(dá)83%。植被在全省植被分區(qū)中，屬南嶺西部植被區(qū)系。總之，境內(nèi)群山起伏，土層深厚肥沃，氣候溫和，無霜期長，雨量適中，植被繁茂，為發(fā)展林業(yè)生產(chǎn)提供了得天獨(dú)厚的優(yōu)越環(huán)境[6]。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

收集調(diào)查了懷化市溆浦縣馬尾松人工林114塊樣地調(diào)查數(shù)據(jù)資料，選測優(yōu)勢木每100 m21株，共114株，優(yōu)勢木解析木35株。樣地面積為100～600 m2，優(yōu)勢木平均胸徑分布范圍4.9～35.3 cm，平均高分布范圍4.3～26.8 m。優(yōu)勢木解析木年齡范圍為11～33年，胸徑范圍為4.6～37.6 cm，樹高范圍為6.2～27.2 m。

2.2 數(shù)據(jù)分析

2.2.1 傳統(tǒng)導(dǎo)向曲線法 傳統(tǒng)導(dǎo)向曲線法要求在采集同一林分所有可能出現(xiàn)的立地條件中，多個年齡的樣地優(yōu)勢木年齡ti和優(yōu)勢木高Hi，數(shù)據(jù)是近似等概率抽樣的樣本。再利用樹高生長方程配置導(dǎo)向曲線，然后擴(kuò)張成立地指數(shù)曲線簇，如式(1)。

(1)

即立地指數(shù)曲線F和導(dǎo)向曲線具有相同的形式，并且參數(shù)c相同[5]。

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

其中，yi為樹高實(shí)際值，xi為樹高理論值，n為檢驗(yàn)樣木的株數(shù)。

通過建立yi與xi之間的一元線性回歸方程，計算得到模型的預(yù)估精度，并計算出回歸標(biāo)準(zhǔn)差和回歸標(biāo)準(zhǔn)誤，其中參數(shù)估計方法采用最小二乘法估計[10-14]。

(7)

3 結(jié)果與分析

以湖南懷化地區(qū)114塊馬尾松人工林樣地數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，采用Forstat 2.1 軟件中立地指數(shù)曲線中的傳統(tǒng)導(dǎo)向曲線法，根據(jù)馬尾松林的年齡和優(yōu)勢木高建立馬尾松人工林立地指數(shù)表，并對其結(jié)果進(jìn)行分析。

3.1 導(dǎo)向曲線模型建立與精度分析

運(yùn)用統(tǒng)計和生物學(xué)模型即Forstat 2.1軟件計算導(dǎo)向曲線模型及參數(shù)，首先在數(shù)據(jù)窗口里建立數(shù)據(jù)文件，如圖1所示。

圖1 馬尾松立地指數(shù)導(dǎo)向曲線建模數(shù)據(jù)Fig.1 The data of the site index of guiding curve of Pinus massoniana

運(yùn)行程序，單擊林業(yè)模型，然后依次單擊立地指數(shù)曲線、傳統(tǒng)導(dǎo)向曲線法，結(jié)果彈出模型方程組以及模型參數(shù)的輸入窗口，如圖2所示。

圖2 馬尾松立地指數(shù)導(dǎo)向曲線模型對話框Fig.2 The dialog box of guiding curve model for the site index of Pinus massoniana

在對話框輸入基準(zhǔn)年齡、基準(zhǔn)年齡初始平均高、基準(zhǔn)年齡最大平均高、立地指數(shù)級距和立地指數(shù)表中的起始年齡、最大年齡、齡級距。馬尾松采用20年為基準(zhǔn)年齡，最小年齡為5年，最大年齡為35年。最后選擇理查茲曲線對數(shù)解法方程，點(diǎn)擊確定即可得到模型參數(shù)：

A=439.933 635 326 617，

B=0.913 658 673 242 007，

C=1.000 253 989 098 02E-03

將模用的參數(shù)帶入模型中得到馬尾松人工林導(dǎo)向曲線模型為：

H=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914

由導(dǎo)向曲線模型可得到馬尾松人工林立地指數(shù)導(dǎo)向曲線圖，如圖3所示。

圖3 馬尾松人工林立地指數(shù)曲線圖Fig.3 The chart of the site index curve of Pinus massoniana

經(jīng)檢驗(yàn)知，馬尾松立地指數(shù)導(dǎo)向曲線方程

的方差為27.755 415 819 877 5，方程協(xié)方差為 26.693 131 244 568 9，模型的相關(guān)系數(shù)為0.937 4，模型精度較高、適用性強(qiáng)。

3.2 馬尾松人工林立地指數(shù)表簡制

標(biāo)準(zhǔn)年齡又稱為基準(zhǔn)年齡，目前標(biāo)準(zhǔn)年齡的確定方法還沒有一個統(tǒng)一的規(guī)定?；鶞?zhǔn)年齡一般取樹高生長旺盛期直到樹高生長停止期之前的一半，大約為近熟林開始時的年齡，馬尾松多用20年為基準(zhǔn)年齡[5，15]。指數(shù)級距主要根據(jù)某一地區(qū)樹種在標(biāo)準(zhǔn)年齡時，樹高的絕對變動幅度及經(jīng)營水平來確定。根據(jù)馬尾松的編表資料，其在標(biāo)準(zhǔn)年齡時的優(yōu)勢木樹高的最小值為11 m，最大值為29 m，根據(jù)馬尾松的生長特性，將其指數(shù)級距定為2 m，即立地指數(shù)級分別為12～28等9個指數(shù)級。

以導(dǎo)向曲線為基礎(chǔ)，按標(biāo)準(zhǔn)年齡時樹高和指數(shù)級距，采用樹高標(biāo)準(zhǔn)差、變動系數(shù)和相對優(yōu)勢高等方法，可形成地位曲線簇。通過軟件計算可得出地位指數(shù)曲線簇的回歸系數(shù)值，如表1所示。

表1 馬尾松地位指數(shù)曲線簇回歸系數(shù)Tab.1 TheclusterofsiteindexcurveofPinusmassoniana立地指數(shù)ABC14431.8386580.9136590.00100016503.8117670.9136590.00100018575.7848770.9136590.00100020647.7579860.9136590.00100022719.7310960.9136590.00100024791.7042060.9136590.00100026863.6773150.9136590.00100028935.6504250.9136590.001000301007.6235340.9136590.001000

將表1中的各項(xiàng)回歸系數(shù)帶入馬尾松人工林導(dǎo)向曲線模型

H=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914

中可得各立地指數(shù)曲線圖，如圖4所示。

圖4為一個由樹高導(dǎo)向曲線方程生成的同行立地指數(shù)曲線簇，簇內(nèi)各立地指數(shù)曲線的參數(shù)為：

L=14，16，…，30

最后通過導(dǎo)向曲線模型和立地指數(shù)導(dǎo)向曲線簇計算得出各種立地指數(shù)條件下不同年齡的優(yōu)勢高，即立地指數(shù)表，如表2所示。

圖4 各立地指數(shù)曲線圖 Fig.4 All of the site index curve

表2 立地指數(shù)簡表Tab.2 ThesimpletableofsiteindexAGE指數(shù)12141618202224262853.403.974.545.115.676.246.817.387.9464.024.695.366.036.707.378.048.719.3874.635.406.176.947.718.489.2510.0210.7985.226.096.967.848.709.5810.4511.3212.1895.816.787.758.729.6910.6611.6312.6013.57106.407.478.539.6010.6711.7312.8013.8614.93116.988.149.3010.4711.6312.7913.9615.1216.28127.558.8110.0711.3312.5913.8515.1016.3617.62138.129.4810.8312.1813.5414.8916.2417.6018.95148.6910.1311.5813.0314.4815.9317.3718.8220.27159.2510.7912.3313.8715.4116.9518.4920.0421.58169.8011.4413.0714.7116.3417.9819.6121.2422.881710.3612.0813.8115.5417.2618.9920.7222.4424.171810.9112.7314.5416.3618.1820.0021.8223.6425.451911.4613.3715.2717.1819.0921.0022.9124.8226.732012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.0026.0028.002112.5414.6316.7218.8120.9022.9925.0827.1729.262414.1516.5118.8721.2223.5825.9428.2930.6533.012715.7318.3520.9823.6026.2228.8431.4734.0936.713017.3020.1823.0625.9528.8331.7234.6037.4840.373318.8521.9925.1328.2731.4134.5537.7040.8443.983620.3823.7727.1730.5733.9737.3640.7644.1647.553921.8925.5429.1932.8436.4940.1443.7947.4451.0974022.4026.1329.8633.6037.3341.0644.8048.5352.264122.9026.7130.5334.3538.1641.9845.8049.6253.43

3.3 馬尾松人工林立地指數(shù)表檢驗(yàn)

利用現(xiàn)有的35株優(yōu)勢木解析木的年齡和樹高，在編制的立地指數(shù)表中查出其所在的立地指數(shù)級，再分別按立地指數(shù)級求出其樹高理論值，對理論值及實(shí)際值進(jìn)行精度檢驗(yàn)及適用性檢驗(yàn)。

3.3.1 精度檢驗(yàn) 經(jīng)檢驗(yàn)得ME=-0.05，E=-1.19%，MAE=3.16%，P=96.7%(回歸標(biāo)準(zhǔn)差=0.307，回歸標(biāo)準(zhǔn)誤差=0.058)，檢驗(yàn)結(jié)果表明估計精度(95%)是可靠的。

4 結(jié)論與討論

(1)采用Forstat

2.1 軟件對溆浦縣114株優(yōu)勢木樹高、年齡進(jìn)行分析，擬合得到了馬尾松人工林立地指數(shù)導(dǎo)向曲線模型

H=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914，

(2)編制的立地指數(shù)簡表，除了能夠?yàn)榻?jīng)營和管理馬尾松人工林提供一定參考以外，更重要的是能為正確的預(yù)測馬尾松的生長量和收獲量提供依據(jù)。同時也可以為其生長的相似地區(qū)提供借鑒，從而在林業(yè)和環(huán)境建設(shè)方面發(fā)揮重要的作用。

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(文字編校：張 珉)

CompilationofsiteindextableforplantationsofPinusmassonianaforestinXupuCounty

LIU Yanying1， GUO Wenqing2， LIU Chongyi3

(1.Forestry Bureau of Xupu County， Xupu 419300， China； 2.Hunan Academy of Forestry， Changsha 410004， China； 3.Forestry Bureau of Huaihua City， Huaihua 418000， China)

Taken thePinusmassonianaforest in Xupu County of Hunan as the study object，the mathematical model of the relationship between dominant tree height and age was used to study the site index guiding curve model ofPinusmassonianaforest.The results indicated that curve equation ofH=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914had the best fit among the selected curves.The standard age ofPinusmassonianaforest was set to 20 years，and 9 index classes were divided within dominant height 11～29 m.Site index table was constructed by the expansion of the guide curve using comparative dominant height method.The results showed that the site index table was applicable and accurate in evaluating the site quality ofPinusmassonianaforest in Xupu County.

site index； guiding curve；Pinusmassoniana

2014-12-12

S 791.248

A

1003 — 5710(2015)01 — 0044 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 01. 011