摘要：[目的]揭示只能劃分兩個亞層的兩種典型中亞熱帶單優(yōu)群落林術(shù)高徑比特征，驗證其是否與可以劃分3個亞層的典型中亞熱帶天然闊葉林的一致。[方法]在三明格氏栲省級自然保護區(qū)內(nèi)200多年生格氏栲單優(yōu)群落中設(shè)置2個50m x 50m的樣地以及在建甌萬木林省級自然保護區(qū)內(nèi)50多年生米櫧單優(yōu)群落中設(shè)置1個20m x 60 m的樣地，運用Mann-Whitney U檢驗、偏度和峰度指標、正態(tài)分布函數(shù)、Weibull函數(shù)、Spearman秩相關(guān)系數(shù)、指數(shù)函數(shù)和雙曲線函數(shù)分析只能劃分兩個亞層的中亞熱帶單優(yōu)群落林木高徑比特征。[結(jié)果]只能劃分兩個亞層的格氏栲和米櫧單優(yōu)群落各林層林木高徑比隨亞層高度升高而減小，受光層與非受光層之間的林木高徑比平均值均有極顯著差異（plt;0.01），有必要分亞層來分析單優(yōu)群落林木高徑比特征；運用正態(tài)分布函數(shù)擬合各林層林木高徑比分布的結(jié)果基本通過卡方檢驗，各林層林木高徑比分布為右偏，各林層林木高徑比分布基本呈正態(tài)分布；各林層林木高徑比與胸徑呈現(xiàn)極顯著負相關(guān)且相關(guān)系數(shù)較高，相關(guān)系數(shù)絕對值的排序依次為：受光層（0.849～0.936）gt;全林分（0.741～0.881）gt;非受光層（0.484～0.550），各林層林木高徑比與樹高的關(guān)系有所差異且相關(guān)系數(shù)絕對值相對較低，各林層林木高徑比特征可以采用各林層林木高徑比與胸徑的關(guān)系曲線來表達。[結(jié)論]只能劃分兩個亞層的兩種典型中亞熱帶單優(yōu)群落林木高徑比特征與可以劃分3個亞層的典型中亞熱帶天然闊葉林的基本一致，反映出中亞熱帶天然闊葉林林木高徑比特征具有相同的規(guī)律性。

關(guān)鍵詞：中亞熱帶；單優(yōu)群落；格氏栲；米榷；林木高徑比

中圖分類號：S758.1；S758.5 文獻標識碼：A 文章編號：1001-1498（2024）06-0121-07

林木高徑比（Height to Diameter ratio，HDR）是基本的測樹因子之一。由于精確測定樹高困難（特別是在結(jié)構(gòu)復雜的森林中）加之實踐中對林木高徑比作用的忽視，林術(shù)高徑比研究非常薄弱，對林木高徑比的特征缺乏了解（特別是林木高徑比分布規(guī)律）。目前林木高徑比研究極少涉及天然林，也極少針對林分內(nèi)不同林層。格氏栲（Castanopsis kawakarmi Hayata）單優(yōu)群落和米櫧（Castanopsis cartesn （Hemsl.） Hayata）單優(yōu)群落是中亞熱帶分布面積較大的、最有代表性的單優(yōu)群落類型。對于可以劃分3個亞層的典型中亞熱帶天然闊葉林，其林木高徑比特征已有研究。但對于只能劃分兩個亞層的中亞熱帶單優(yōu)群落，其林木高徑比特征還未見報道。研究中亞熱帶單優(yōu)群落林木高徑比特征具有重要的理論意義與實踐意義。

1研究區(qū)概況

研究對象格氏栲單優(yōu)群落和米櫧單優(yōu)群落分別位于三明格氏栲省級自然保護區(qū)和建甌萬木林省級自然保護區(qū)。三明格氏栲省級自然保護區(qū)（117°24′49″～117°29′26″E，26°07′25″～26°12′09″N）位于福建省三明市三元區(qū)和永安市境內(nèi)，源于1958年鄭萬均教授提議并于1960年建立的莘口天然林保護區(qū)，以保護國內(nèi)罕見、演替時間達200多年、集中成片分布面積最大（達907hm2）、純度最高、發(fā)育最完善的典型中亞熱帶格氏栲（又名青鉤栲、赤枝栲、吊皮錐和赤栲）單優(yōu)群落為主；保護區(qū)地處武夷山脈東伸支脈，東南方為戴云山支脈，為兩大山脈間地勢較為平緩區(qū)域，海拔250～604 m，屬于中亞熱帶季風氣候，成土母巖主要有砂巖、粉砂巖、石英砂巖，土壤類型以暗紅壤、紅壤為主。建甌萬木林省級自然保護區(qū)（118°08′22″～118°09′23″E，27°02′28″～27°03′32″N）位于福建省南平市建甌市境內(nèi)，是1957年劃定的全國首批19個天然森林禁伐區(qū)（自然保護區(qū)）之一；在保護區(qū)內(nèi)有約2hm2的米櫧單優(yōu)群落，是由天然闊葉林皆伐跡地次生演替形成的，次生演替時間60多年；保護區(qū)屬武夷山南坡低山丘陵，海拔230～556 m，屬中亞熱帶海洋性季風氣候，土壤類型以紅壤為主，立地類型等級以Ⅱ類地為主。

2研究方法

2.1數(shù)據(jù)調(diào)查

在研究對象代表性地段設(shè)置格氏栲單優(yōu)群落樣地（1～2號）和米櫧單優(yōu)群落樣地（3號）并進行樣地調(diào)查。1～2號樣地面積均設(shè)置為50 mx50m，3號樣地設(shè)置為20m×60m；在樣地內(nèi)開展每木調(diào)查（胸徑≥5.0 cm），對每株林木的胸徑、樹高、樹種和位置等因子進行準確測定和記錄。為準確測定樹高，采用最原始的測高桿樹高測定方法，采用27 m測高桿直接測量29 m以下林術(shù)樹高（加上2m人工托舉測高桿的高度），對于樹高大于29 m的林木輔以測高器和望遠鏡準確測定29 m以上部分的林木高度。采用最大受光面法將喬木層劃分受光層和非受光層；各樣地概況如表1所示，各樣地樹種組成與物種多樣性詳見參考文獻。

2.2研究方法

運用Mann-Whitney U檢驗、偏度、峰度、正態(tài)分布函數(shù)、Weibull分布函數(shù)、X2檢驗法、Spearman秩相關(guān)系數(shù)、指數(shù)函數(shù)、雙曲線函數(shù)、均方根誤差（RMSE）、相對均方根誤差（RMSE％）和決定系數(shù)（R2）等方法或指標，分析中亞熱帶單優(yōu)群落林木高徑比特征，包括各林層HDR的變化及差異性，各林層HDR分布規(guī)律、各林層HDR與胸徑及樹高的關(guān)系。

3結(jié)果與分析

3.1各林層HDR的變化及差異性

格氏栲單優(yōu)群落和米櫧單優(yōu)群落各林層（包括全林分、受光層和非受光層）HDR的變化及差異性結(jié)果如表2所示。全林分HDR在26.7～175.8的范圍內(nèi)變動，HDR在各亞層（包括受光層和非受光層）隨亞層高度升高而減小，受光層HDR在26.7～122.3的范圍內(nèi)變動，非受光層HDR在38.6～175.8的范圍內(nèi)變動。Mann-WhitneyU檢驗結(jié)果表明，受光層與非受光層之間的HDR平均值均有極顯著差異（plt;0.01）。因此，有必要分亞層來探討單優(yōu)群落林木高徑比特征。

3.2各林層HDR分布規(guī)律

兩種單優(yōu)群落各林層HDR分布特征結(jié)果如表3所示。各林層HDR分布基本呈正態(tài)分布。正態(tài)分布函數(shù)對各林層HDR分布的擬合效果較好，其結(jié)果基本通過卡方檢驗。各林層HDR分布為右偏（偏度均大于0）。格氏栲單優(yōu)群落各林層和米櫧單優(yōu)群落受光層的HDR分布相對較為分散（峰度為負值），米櫧單優(yōu)群落全林和非受光層的HDR分布相對較為集中（峰度為正值）。為了便于同典型中亞熱帶天然闊葉林比較，同樣運用正態(tài)分布函數(shù)擬合各林層HDR分布，結(jié)果如圖1所示。

3.3各林層HDR與胸徑及樹高的關(guān)系

兩種單優(yōu)群落各林層HDR與胸徑及樹高的散點圖分別如圖2和圖3所示，單優(yōu)群落全林分、受光層和非受光層HDR與胸徑均呈現(xiàn)明顯的負相關(guān)；各林層HDR與樹高的關(guān)系有所差異，全林分也呈現(xiàn)較為明顯的負相關(guān)，但受光層為弱負相關(guān)，而非受光層則無明顯的相關(guān)性。

兩種單優(yōu)群落各林層HDR與胸徑及樹高的相關(guān)性分析結(jié)果如表4所示，各林層HDR與胸徑呈現(xiàn)極顯著負相關(guān)且相關(guān)系數(shù)較高，相關(guān)系數(shù)絕對值由高到低排序依次為：受光層（0.849～0.936）gt;全林分（0.741～0.881）gt;非受光層（0.484～0.550）；各林層HDR與樹高的關(guān)系有所差異且相關(guān)系數(shù)絕對值相對較低，全林分呈現(xiàn)極顯著負相關(guān)（相關(guān)系數(shù)絕對值為0.451～0.673），非受光層呈現(xiàn)弱正相關(guān)但無顯著，受光層呈現(xiàn)負相關(guān)（其中格氏栲單優(yōu)群落受光層呈現(xiàn)顯著負相關(guān)，米櫧單優(yōu)群落受光層呈現(xiàn)無顯著負相關(guān)）；各林層HDR特征可以采用各林層HDR與胸徑的關(guān)系曲線來表達。

兩種單優(yōu)群落各林層HDR與胸徑關(guān)系曲線的評價結(jié)果如表5所示。指數(shù)函數(shù)和雙曲線函數(shù)擬合受光層HDR與胸徑關(guān)系的效果較好（R2分別為0.757～0.860和0.727—0.827），而擬合其全林分（R2分別為0.498～0.735和0.451～0.679）和非受光層（R2分別為0.247～0.325和0.260～0.310）的效果相對較差。各林層（除米櫧單優(yōu)群落非受光層外）運用指數(shù)函數(shù)擬合的效果更好（R2相對更高，RMSE和RMSE％相對更?。?。各林層關(guān)系曲線擬合結(jié)果如圖2。

3.4與典型中亞熱帶天然闊葉林的比較

與典型中亞熱帶天然闊葉林相比，本研究的單優(yōu)群落各林層（包括全林分、受光層和非受光層）HDR的差異{生與典型中亞熱帶天然闊葉林一致；本研究的單優(yōu)群落各林層HDR分布規(guī)律與典型中亞熱帶天然闊葉林的一致，其中格氏栲單優(yōu)群落全林分的HDR分布雖未通過正態(tài)分布的檢驗，但其分布形狀已較為接近正態(tài)分布；本研究的單優(yōu)群落各林層HDR與胸徑及樹高的關(guān)系與典型中亞熱帶天然闊葉林一致。綜上所述，中亞熱帶單優(yōu)群落HDR特征與典型中亞熱帶天然闊葉林的基本一致。

4討論

HDR是樹高與胸徑之比，通常會認為HDR隨樹高增大而增大，隨胸徑增大而減小。然而本研究結(jié)果表明，中亞熱帶單優(yōu)群落全林HDR隨胸徑和樹高的增大均呈下降的趨勢，與未研究前的設(shè)想有不同之處，反映出開展單優(yōu)群落HDR與胸徑及樹高關(guān)系研究是有意義的。

目前對于HDR與胸徑的關(guān)系，天然針闊混交林、天然針葉林和人工針葉林的研究均顯示HDR與胸徑呈負相關(guān)，本研究和典型中亞熱帶天然闊葉林的研究均顯示HDR與胸徑呈極顯著負相關(guān)。

目前對于HDR與樹高的相關(guān)程度，天然針闊混交林主要樹種和人工針葉林的研究顯示相關(guān)系數(shù)絕對值較低（即相關(guān)性不高），本研究與典型中亞熱帶天然闊葉林的研究也顯示相關(guān)系數(shù)絕對值也較低。目前對于HDR與樹高的相關(guān)性，人工針葉林的研究有正相關(guān)，天然針闊混交林主要樹種的研究有負相關(guān)，而本研究和典型中亞熱帶天然闊葉林的研究均有負相關(guān)、正相關(guān)、不顯著相關(guān)和極顯著相關(guān)，表現(xiàn)出一定的差異性，其原因有待進一步研究。

本研究進一步豐富了中亞熱帶天然闊葉林林木高徑比特征的研究，典型中亞熱帶天然闊葉林林木高徑比特征的研究結(jié)果與本研究中亞熱帶單優(yōu)群落的基本一致，反映出中亞熱帶天然闊葉林林木高徑比特征具有明顯的規(guī)律性。

5結(jié)論

只能劃分兩個亞層的兩種典型中亞熱帶單優(yōu)群落各林層HDR均隨亞層高度升高而減小，受光層與非受光層之間的HDR平均值均有極顯著差異（plt;0.01），有必要分亞層來分析單優(yōu)群落HDR特征；運用正態(tài)分布函數(shù)擬合各林層HDR分布的結(jié)果基本通過卡方檢驗，各林層HDR分布為右偏，各林層HDR分布基本呈正態(tài)分布；各林層HDR與胸徑呈現(xiàn)極顯著負相關(guān)且相關(guān)系數(shù)較高，其中受光層最高（0.849～0.936），全林分居中（0.741～0.881），非受光層最低（0.484～0.550），各林層HDR與樹高的關(guān)系有所差異且相關(guān)系數(shù)絕對值相對較低，各林層HDR特征可以采用各林層HDR與胸徑的關(guān)系曲線來表達。只能劃分兩個亞層的兩種典型中亞熱帶單優(yōu)群落HDR特征與可以劃分3個亞層的典型中亞熱帶天然闊葉林的基本一致，反映出中亞熱帶天然闊葉林林木高徑比特征具有相同的規(guī)律性。