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        馬尾松公益林胸徑分布規(guī)律及冠幅影響因子分析

        2022-08-29 01:53:04任珅志田育新成其書
        湖南林業(yè)科技 2022年4期
        關(guān)鍵詞:慈利縣徑級(jí)通徑

        李 灝,任珅志,田育新,成其書,鄧 楠

        (1.湖南省林業(yè)科學(xué)院,湖南 長沙 410004; 2.慈利縣林業(yè)局,湖南 慈利 427000; 3.湖南慈利森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站,湖南 慈利 427200; 4.湖南省青羊湖國有林場,湖南 寧鄉(xiāng) 410627)

        合理的林分結(jié)構(gòu)是森林效益最大化的基礎(chǔ)[1],其中徑級(jí)結(jié)構(gòu)是森林經(jīng)營效益的重要影響因子[2-3]。分析徑級(jí)結(jié)構(gòu)能估算林分的出材量、林木的枯損量,以制定輪伐周期,指導(dǎo)撫育間伐等[4]。對(duì)林分徑級(jí)結(jié)構(gòu)的研究一直是國內(nèi)外林業(yè)研究的熱點(diǎn)[5-7]。目前,分析林分徑級(jí)結(jié)構(gòu)的方法有概率分布函數(shù)模型、相對(duì)直徑法、理論生長方程等方法[8],其中描述林分胸徑累積百分比分布是分析徑級(jí)結(jié)構(gòu)最有效和可靠的方法[9-10]。除胸徑結(jié)構(gòu)外,冠幅也是林分結(jié)構(gòu)的重要影響因子[11]。冠幅的測(cè)量需耗費(fèi)大量的人力和財(cái)力,因此,常通過模型來預(yù)測(cè)冠幅。預(yù)測(cè)冠幅廣泛使用的模型有線性模型、冪函數(shù)(Power)模型、指數(shù)函數(shù)(Exponential)模型等[12-15]。利用通徑分析模型分析胸徑、樹高和冠幅之間的關(guān)系,解析各因子相互間的直接與間接影響,可確保模型的精度[16]。本研究以慈利縣境內(nèi)國家級(jí)公益林為研究對(duì)象,利用分布函數(shù)對(duì)馬尾松的胸徑分布進(jìn)行擬合,并使用通徑分析模型預(yù)測(cè)了馬尾松胸徑和樹高對(duì)冠幅的影響,可為慈利縣的馬尾松經(jīng)營提供參考。

        1 研究區(qū)概況

        慈利縣隸屬于湖南省張家界市,地處武陵山脈東部邊緣,澧水的中游,其四面分別與石門縣、桃源縣、桑植縣和張家界的永定區(qū)接壤,總面積達(dá)3 480 km2。慈利縣屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū),其年均氣溫為16.8℃,林地面積為24.7萬hm2,森林覆蓋率為66.53%,公益林國土空間保護(hù)率為36.65%。

        2 數(shù)據(jù)來源與分析方法

        2.1 數(shù)據(jù)來源

        分析用數(shù)據(jù)來源于湖南省公益林2019年面上固定樣地的調(diào)查數(shù)據(jù)。固定樣地的面積為25 m(垂直等高線) ×40 m(平行等高線),調(diào)查方法為每木檢尺法。以其中位于慈利縣的15個(gè)固定樣地的調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),提取其中包括胸徑(D)、冠幅(CW)和樹高(H)的馬尾松調(diào)查數(shù)據(jù)。這15個(gè)固定樣地中共有116株馬尾松。

        2.2 數(shù)據(jù)分析方法

        選取馬尾松胸徑的調(diào)查數(shù)據(jù),將胸徑進(jìn)行分組,以5 cm為組距進(jìn)行徑階劃分,分別計(jì)算每個(gè)徑階株數(shù)占總株數(shù)的比例與組距的比值(密度),并繪制密度分布圖。隨后以正態(tài)分布函數(shù)對(duì)林分的胸徑分布進(jìn)行擬合,同時(shí),計(jì)算樣本分布的偏度系數(shù)與峰度系數(shù)。采用Shapiro-Wilk法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分布是否符合正態(tài)分布,并計(jì)算統(tǒng)計(jì)量W的值。當(dāng)W的值越接近于1,且顯著性水平小于0.05時(shí),則拒絕原假設(shè)。使用通徑分析模型分析冠幅與胸徑、樹高的相關(guān)性。通徑分析模型的公式如下:

        式中:b代表目的性狀(y)對(duì)原因性狀(i)的偏回歸系數(shù);si、sy分別代表原因性狀i與目的性狀y的標(biāo)準(zhǔn)差[17]。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 胸徑分布規(guī)律

        馬尾松胸徑的分布范圍為5.6~32.8 cm,平均胸徑為16.3 cm。胸徑分布圖(圖1)顯示:慈利縣馬尾松公益林的胸徑分布呈單峰曲線,其中胸徑小于15 cm的個(gè)體較多,胸徑超過25 cm的個(gè)體很少,胸徑的密度分布曲線和正態(tài)分布概率密度曲線差距較大,表明樣地的馬尾松胸徑分布為非正態(tài)分布。Shapiro-Wilk檢驗(yàn)結(jié)果表明,統(tǒng)計(jì)量W 為0.956 26,檢驗(yàn)的P值為0.000 815 8,表明馬尾松胸徑分布不符合正態(tài)分布,與密度分布圖的結(jié)果(圖1)一致。

        圖1 馬尾松公益林胸徑分布圖Fig.1 DBH distribution of Pinusmassoniana

        從胸徑分布統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果(表1)來看:馬尾松胸徑的方差(45.55)和變異系數(shù)(0.41)較大,說明其個(gè)體間胸徑差異較大,導(dǎo)致離散程度較高。胸徑分布的偏度系數(shù)為0.39,表明胸徑分布偏右較為明顯,其均值在峰值的右邊;峰度系數(shù)為-0.88,表明胸徑分布曲線與正態(tài)分布曲線相比較為平坦,為平頂峰曲線。以上結(jié)果說明,該馬尾松林分總體質(zhì)量欠佳,這是因?yàn)榱址置芏冗^大,出現(xiàn)了大量小徑階的個(gè)體,導(dǎo)致優(yōu)勢(shì)木之間競爭劇烈,森林整體演替較慢或者受阻。

        表1 胸徑分布統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Fitting results of DBH distribution

        3.2 胸徑和樹高對(duì)冠幅的影響

        表2結(jié)果表明:胸徑對(duì)冠幅的直接通徑系數(shù)為0.63,樹高對(duì)冠幅的直接通徑系數(shù)為-0.62,胸徑和樹高對(duì)冠幅的影響均達(dá)極顯著(P<0.001)。胸徑和樹高對(duì)冠幅的間接通徑系數(shù)分別為0.31和-0.29,均低于直接通徑系數(shù),說明胸徑對(duì)冠幅的影響為正向的,樹高對(duì)冠幅的影響為負(fù)向的;胸徑和樹高對(duì)冠幅的直接影響均大于間接影響,且胸徑對(duì)冠幅的直接影響和間接影響均略大于樹高的。由此可知,在實(shí)際經(jīng)營活動(dòng)中對(duì)冠幅進(jìn)行判定和快速計(jì)算時(shí),通過胸徑或者樹高預(yù)測(cè)均具有較高的可靠性和精準(zhǔn)度。

        表2 冠幅與胸徑和樹高間的通徑系數(shù)Tab.2 Path coefficient between DBH,height and crown size

        4 結(jié)論與討論

        林分的胸徑結(jié)構(gòu)是林業(yè)工作者關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一[18]。慈利縣馬尾松公益林的胸徑分布呈現(xiàn)右偏的單峰曲線,為平頂峰曲線,其中小徑階個(gè)體占大部分。胸徑的變異系數(shù)較大,說明個(gè)體間胸徑差異較大,胸徑離散程度較大,胸徑分布不均勻。一般情況下,健康林分的胸徑呈正態(tài)或者近似正態(tài)分布[19]。以上結(jié)果說明,慈利縣馬尾松公益林胸徑多樣性較差,林相單一。造成這一情況的主要原因可能是造林密度過大,導(dǎo)致林分內(nèi)個(gè)體間競爭較大,目標(biāo)樹生長緩慢。因此,在未來的經(jīng)營管理中,應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行間伐和疏伐,結(jié)合近自然森林經(jīng)營理論,培育大徑階個(gè)體,并且遵循適地適樹的原則,引入高價(jià)值闊葉樹種,提高林分結(jié)構(gòu)多樣性。大量研究表明,樹高和胸徑與冠幅的關(guān)系會(huì)隨著林分生長狀況的不同而變化[20]。在本研究中,馬尾松的冠幅與胸徑呈正相關(guān)關(guān)系,與樹高呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與國外松、杉木的研究結(jié)果有一定的差異[17-18],這可能是因?yàn)榱址值纳L狀況不同所致。

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