陸 斐，楊世楨，陳曉波，初 艷，王有菊,王璧瑩

(吉林市林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 吉林 132013)

紫椴(Tiliaamurensis)是我國東北林區(qū)闊葉紅松林的主要伴生樹種之一。其材質(zhì)細(xì)膩，用途廣泛，可作為重要的蜜源植物。

林分直徑分布是林分結(jié)構(gòu)的基本規(guī)律之一，是研究林木及其材種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)[1]。而林分直徑-株數(shù)分布規(guī)律是樹種生長環(huán)境及經(jīng)營措施長期相互作用的結(jié)果[2]。研究紫椴人工林直徑分布，旨在了解營林措施合理性、提供林分中各徑級(jí)木的株數(shù)信息、估算林分材種出材量、指導(dǎo)撫育間伐、掌握林木枯損進(jìn)程和確定合理輪伐周期[3]。

本研究以40 年生紫椴人工林標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)樣本為研究對(duì)象，采用理論株數(shù)與實(shí)際株數(shù)作卡方檢驗(yàn)，探索該紫椴人工林胸徑分布規(guī)律，并通過解析木分析林分生長特性。

1試驗(yàn)地概況

紫椴人工林位于吉林市松花湖，1980年，在皆伐跡地營建。地理位置43°41′N， 126°40′E，海拔380 m。該地屬長白山低山丘陵地帶，屬溫帶大陸性氣候，年平均溫度4.3 ℃，年極端最低溫度-40.2 ℃，年極端最高溫度39 ℃，≥10 ℃積溫2 800 ℃，無霜期135 d左右，年日照時(shí)數(shù)2 445 h，降水量674 mm。土壤為暗棕壤，pH6.0，植被為以楊樹、蒙古櫟、樺樹為主的天然次生林和核桃楸人工林，灌木有胡枝子和稠李等，草本有龍芽草、蕨類和苔草等。

2試驗(yàn)方法

2.1直徑分布擬合

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的紫椴胸徑每木檢尺，以1 cm為徑階距劃分徑階，并統(tǒng)計(jì)各徑階相應(yīng)的林木株數(shù)。利用ForStat2-2中的“統(tǒng)計(jì)分布假設(shè)檢驗(yàn)”功能[4]，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分布假設(shè)檢驗(yàn)(卡方法)，對(duì)紫椴人工林標(biāo)準(zhǔn)地的胸徑分布數(shù)據(jù)進(jìn)行分布擬合，本研究應(yīng)用正態(tài)分布模型、Weibull分布模型、Gamma分布模型和Logistic分布(分位數(shù)回歸法)模型，分別進(jìn)行擬合(見表1)。

表1 統(tǒng)計(jì)分布假設(shè)檢驗(yàn)(卡方法) 模型

2.2紫椴人工林標(biāo)準(zhǔn)木樹干解析

按平均胸徑及生長情況選擇標(biāo)準(zhǔn)木，伐倒進(jìn)行樹干解析。按照ForStat2-2軟件設(shè)計(jì)要求，采用2 m區(qū)分段法進(jìn)行樹干解析。以標(biāo)準(zhǔn)地及相應(yīng)的解析木數(shù)據(jù)為主，進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及繪制生長曲線圖；計(jì)算解析木胸徑(DBH)、樹高和材積的平均生長量、連年生長量和總生長量，進(jìn)行生長過程分析。

3試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1卡方檢驗(yàn)

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算該林分胸徑特征值，平均值16.74 cm，標(biāo)準(zhǔn)差4.606。將紫椴人工林標(biāo)準(zhǔn)地的分布密度函數(shù)參數(shù)值、卡方檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行整理，結(jié)果見表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)地徑級(jí)分布統(tǒng)計(jì)分布假設(shè)檢驗(yàn)

從表2中可以看出，紫椴人工林林分胸徑分布符合正態(tài)分布和Logistic分布，正態(tài)分布的擬合效果好于Logistic分布，而Gamma 分布和Weibull 分布擬合的接近程度都不理想。

3.2紫椴人工林標(biāo)準(zhǔn)木樹干解析

3.2.1各生長因子生長分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該紫椴標(biāo)準(zhǔn)地林分平均胸徑為16.7 cm，平均樹高為19.1 m。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在林中選取一株胸徑為16.4 cm，樹高為19.1 m的標(biāo)準(zhǔn)木，進(jìn)行樹干測定和解析，其胸徑、樹高、材積生長過程見表3 。

表3 解析木胸徑、樹高和材積的生長過程分析

3.2.2分析各種因子生長量

紫椴人工林林木胸徑連年生長量、樹高連年生長量、材積連年生長量與其平均生長量曲線分別見圖1、圖2、圖3。

圖1 胸徑連年生長量與平均生長量曲線

圖2 樹高連年生長量與平均生長量曲線

圖3 材積連年生長量與平均生長量曲線

從圖1、圖2、圖3中可以看出，紫椴人工林林木胸徑和樹高在3～6 年處于快速生長期，平均生長量在3～6 年逐漸增加，18 年后胸徑生長量平穩(wěn)減慢，連年生長量比平均生長量下降得快。11 年時(shí)樹高連年生長量和平均生長量第一次相交，連年生長量達(dá)到最大值；37年時(shí)第二次相交，之后連年生長速度驟減，此時(shí)樹高平均生長量還未有明顯下降趨勢。隨著時(shí)間的推移，紫椴人工林材積在前30年均衡生長，平均生長量始終在平穩(wěn)增長，還未出現(xiàn)拐點(diǎn)；材積連年生長量在29～33年快速增長，達(dá)到最大值后呈快速下降趨勢；材積平均生長量和連年生長量未相交，說明該人工林未達(dá)到材積數(shù)量成熟齡。

胸徑、樹高和材積的生長率曲線如圖4。

圖4 胸徑、樹高和材積的生長率曲線

從圖4中可以看出，紫椴人工林樹高、胸徑和材積的連年生長率呈現(xiàn)基本相同的發(fā)展趨勢，尤其是12年后，樹高和胸徑二者的曲線幾乎重合，表明以胸徑和樹高各自的總生長量為參考，它們的生長速度幾乎相同。在12年以后，胸徑和樹高的連年生長率一直保持在極低的水平，表明其胸徑和樹高的生長速度緩慢。材積連年生長率降低的速度與胸徑和樹高的降低速度相比稍慢，降低到最低點(diǎn)的時(shí)間與胸徑和樹高一樣，以12年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，7～12年以前處在持續(xù)下降的階段，12年以后下降的速度比較平穩(wěn)，同樣漸漸維持在一個(gè)很低的水平。材積連年生長率始終大于胸徑和樹高生長率。樹木胸徑、樹高和形數(shù)共同決定樹木的材積，材積連年生長率下降較慢是受到形數(shù)的影響。

4結(jié)論與討論

4.1紫椴人工林林分胸徑分布規(guī)律

松花湖40 年生紫椴人工林林分胸徑分布符合正態(tài)分布和Logistic分布，正態(tài)分布的擬合效果好于Logistic分布。林分的平均直徑、直徑分布范圍及直徑標(biāo)準(zhǔn)差隨著林齡的增大而增大。從正態(tài)分布偏度系數(shù)看，偏度為正，峭度為負(fù)，說明該地段徑階分布離散程度大，人工林胸徑的變動(dòng)系數(shù)比較大，表明其直徑分布的范圍較大。這可能與造林密度、立地條件以及坡度、坡向等因素綜合作用有關(guān)。也可能林分因強(qiáng)烈的個(gè)體間競爭發(fā)生明顯的自然稀疏，但還沒有達(dá)到極限分化。上述研究表明，地塊上的林木已進(jìn)入或正進(jìn)入自由競爭階段，及時(shí)進(jìn)行林分密度調(diào)整，是當(dāng)前地塊紫椴人工林經(jīng)營首要考慮的問題。

4.2紫椴人工林分結(jié)構(gòu)及生長規(guī)律

通過標(biāo)準(zhǔn)木樹干解析，對(duì)紫椴人工林分結(jié)構(gòu)及生長規(guī)律進(jìn)行研究，胸徑、樹高在3～6年處于快速生長期，18 年后生長量平穩(wěn)減慢。材積在前30 年衡增長，尚未達(dá)到材積數(shù)量成熟齡，人工林目前生長還處于上升期，其材積還有一定的生長空間。