張連飛

(黑龍江省慶安國(guó)有林場(chǎng)管理局，黑龍江 綏化 152000)

注：1畝≈666.7m2

人們對(duì)林分直徑分布規(guī)律的研究已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)之久，林分直徑分布規(guī)律向來(lái)倍受國(guó)內(nèi)外林學(xué)家和林業(yè)工作者的關(guān)注，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)林分直徑結(jié)構(gòu)分布模型進(jìn)行了較為廣泛的研究，而其中林分結(jié)構(gòu)一直都是廣大林業(yè)科研工作者們研究的重點(diǎn)方向。盡管如此，我們對(duì)林分結(jié)構(gòu)仍然沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的定義，胡文力認(rèn)為林分結(jié)構(gòu)是指一個(gè)林分或整個(gè)森林經(jīng)營(yíng)單位的樹種、株數(shù)、年齡、徑級(jí)及林層等構(gòu)成的類型[1];李毅認(rèn)為林分結(jié)構(gòu)是指林分中樹種、株數(shù)、胸徑、樹高等因子的分布狀態(tài)[2];孟憲宇認(rèn)為不論是人工林還是天然林,在未遭受嚴(yán)重干擾的情況下,林分內(nèi)部許多特征因子,都具有一定的分布狀態(tài)而表現(xiàn)出較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)規(guī)律性, 稱它為林分結(jié)構(gòu)規(guī)律[3]。在參考國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀后，本研究選取Weibull分布函數(shù)、指數(shù)分布函數(shù)以及正態(tài)分布函數(shù)三種分布函數(shù)對(duì)樣地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行擬合，選取擬合效果最好的函數(shù)。

1 研究地區(qū)概況

研究地區(qū)為黑龍江省五常市寶龍店林場(chǎng)，林場(chǎng)位于五常市東部小山子鎮(zhèn)陳香店，場(chǎng)址距五常市區(qū)45km，地理坐標(biāo)為 127°38′—127°55′E，44°50-44°58′N。林場(chǎng)隸屬于五常市林業(yè)局，行政區(qū)域?qū)傩∩阶渔?zhèn)境內(nèi)。林場(chǎng)地處長(zhǎng)白山山系的張廣才嶺西坡，是一個(gè)低山丘陵地帶，地勢(shì)東南高西北低。

2 數(shù)據(jù)收集及處理

在不同的立地條件下，在不同密度和年齡都不相同的林分中設(shè)置大小不同的標(biāo)準(zhǔn)地，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的樣木逐株進(jìn)行每木檢尺，測(cè)定胸徑和樹高[4]。所有數(shù)據(jù)均來(lái)自于五常市寶龍店林場(chǎng)不同立地條件、林型和密度的林分中，選擇典型的次生林類型，設(shè)置面積不同的標(biāo)準(zhǔn)地，以獲得所需的數(shù)據(jù)。

按照20塊標(biāo)準(zhǔn)地每畝測(cè)定的數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)各個(gè)樣地的直徑進(jìn)行徑階歸類，以4cm整化徑階，整理數(shù)據(jù)，利用Excel軟件繪制樣地各徑階的樹木株數(shù)的直方圖，從總體上大致觀察出每塊樣地的林木直徑分布規(guī)律。與此同時(shí)，對(duì)每塊標(biāo)準(zhǔn)地的概況進(jìn)行整理，計(jì)算出平均直徑，找出優(yōu)勢(shì)樹種，確定林分類型。寶龍店林場(chǎng)各標(biāo)準(zhǔn)地概況如表1所示。

表1寶龍店林場(chǎng)各標(biāo)準(zhǔn)地概況

3 各林分類型直徑分布規(guī)律分析

3.1 直徑分布模型

本研究選用的模型有正態(tài)分布、指數(shù)分布、Weibull 分布，用R語(yǔ)言軟件對(duì)20塊標(biāo)準(zhǔn)地直徑分布數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合檢驗(yàn)。個(gè)別的異常數(shù)據(jù)對(duì)參數(shù)擬合會(huì)產(chǎn)生很大的影響，這將使模型產(chǎn)生離散，因此，在參數(shù)估計(jì)之前剔除一些異常數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)擬合參數(shù)的分析，發(fā)現(xiàn)Weibull 分布和指數(shù)分布檢驗(yàn)通過(guò)率較大。

3.2 各林分直徑分布模型的擬合檢驗(yàn)結(jié)果

三種模型對(duì)各林分類型的樣地?cái)?shù)據(jù)直徑分布擬合檢驗(yàn)結(jié)果列于表2。通過(guò)對(duì)三種函數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)可以看出，對(duì)于人工落葉松林而言，正態(tài)分布和Weibull分布具有較高的接收率和更好的擬合。直徑正態(tài)分布曲線的形狀隨著林分年齡的增加而變化，即隨著林分年齡的增加，林分算術(shù)平均直徑的逐漸增大，直徑分布也就逐漸趨近于正態(tài)分布。對(duì)于天然軟闊葉林和硬闊葉林這種異齡混交林而言，林分直徑分布多呈現(xiàn)反J形曲線。從擬合結(jié)果來(lái)看，Weibull分布的接收率更高，擬合效果更好。

表2各林分類型直徑分布模型擬合檢驗(yàn)結(jié)果

選取了擬合效果較好的人工林和天然林各1塊，繪制了Weibull直徑分布函數(shù)效果圖，如圖1 和圖2 所示。通過(guò)圖1和圖2可以看出，Weibull分布函數(shù)對(duì)于天然林和人工林的樣地?cái)?shù)據(jù)擬合效果都很好，表現(xiàn)出很大的靈活性和良好的適應(yīng)性。由于Weibull分布函數(shù)中的3個(gè)參數(shù)與林分特征因子具有較大的相關(guān)性，且求解方法多而簡(jiǎn)單，目前應(yīng)用較為廣泛。

圖1 人工落葉松林Weibull 函數(shù)擬合

圖2 天然軟闊葉林Weibull 函數(shù)擬合

4 結(jié)論

本研究利用五常市寶龍店林場(chǎng)20塊樣地?cái)?shù)據(jù)，選擇3種直徑分布函數(shù)進(jìn)行擬合。根據(jù)直徑分布規(guī)律，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，將林分劃分為三種不同的林分類型。為了更精確地比較各種分布函數(shù)對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的擬合效果，在剔除了一些異常的數(shù)據(jù)后，用3種分布函數(shù)進(jìn)行判斷，獲得指數(shù)分布、Weibull 分布函數(shù)和正態(tài)分布函數(shù)，結(jié)果表明：對(duì)于人工落葉松林而言，正態(tài)分布和Weibull 分布的擬合效果較好，而對(duì)于軟闊葉林以及硬闊葉林(天然林)而言，多呈現(xiàn)單峰分布， Weibull 分布對(duì)樣地?cái)?shù)據(jù)的擬合效果最好。