典型中亚热带天然阔叶林各林层林木高径比分布规律_严铭海.pdf
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1、doi:10.11707/j.1001-7488.LYKX20210632典型中亚热带天然阔叶林各林层林木高径比分布规律*严铭海1,2王金池1,2黄清麟1,2庄崇洋3郑群瑞4卓鸣秀4官晓辉4(1.中国林业科学研究院资源信息研究所北京 100091;2.国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京 100091;3.福建农林大学林学院福州 350002;4.建瓯万木林省级自然保护区管理处建瓯 353105)摘要:【目的】揭示典型中亚热带天然阔林各林层(包括全林和各亚层)林木高径比分布规律,为中亚热带人工阔叶林、半天然林和天然阔叶林可持续经营提供阔叶林木高径比方面的典型参照。【方法】以建瓯万木
2、林省级自然保护区为研究区,在研究区内 5 个典型中亚热带天然阔叶林中分别设置 50 m50 m 样地,计算典型林分各林层林木高径比平均值和标准差分析其随亚层的变化情况,运用 Mann-Whitney U 检验分析各亚层之间(包括第亚层、第亚层和第亚层间以及受光层和非受光层间)林木高径比平均值的差异显著性,利用偏度和峰度描述各林层林木高径比分布的偏离程度和离散程度,选择正态分布、Weibull 分布函数对各样地各林层林木高径比分布进行拟合,并采用 2检验法检验拟合效果。【结果】综合 5 块样地林木高径比平均值,全林为 103.1,各亚层平均值随亚层高度升高而减小,排序为第亚层(112.7)第亚层
3、(89.0)第亚层(66.9)以及非受光层(112.7)受光层(78.3);除 4 号样地第亚层与第亚层间林木高径比平均值为显著差异外,其他样地内各亚层间林木高径比平均值均为极显著差异。偏度结果表明,各林层林木高径比分布为右偏。峰度结果表明,全林、第亚层林木高径比分布相对较为分散;第亚层、第亚层、受光层林木高径比分布相对较为集中。运用正态分布函数拟合各林层林木高径比分布,其结果均通过卡方检验;而运用Weibull 分布函数拟合较多未通过卡方检验。【结论】典型中亚热带天然阔叶林各亚层林木高径比平均值间均有极显著差异,且各亚层林木高径比平均值随亚层高度升高而减小;各林层林木高径比分布均为右偏,全林
4、与第亚层林木高径比分布相对较为分散,第亚层与第亚层以及受光层林木高径比分布相对较为集中;正态分布函数对各林层林木高径比分布拟合效果较好,Weibull 分布函数拟合效果不理想;典型中亚热带天然阔叶林林木高径比分布与直径分布不同,全林和第亚层林木高径比呈正态分布,而全林和第亚层直径呈反 J 形分布。本研究所体现的各林层林木高径比平均值和各林层林木高径比分布属于理想结构森林的林木高径比特征。关键词:中亚热带;典型天然阔叶林;分层;林木高径比分布;变化规律中图分类号:S757文献标识码:A文章编号:10017488(2023)04014908Distribution Law of Tree Heig
5、ht-to-Diameter Ratio in Each Stratum of Typical Natural Broad-Leaved Forest in Mid-Subtropical ZoneYan Minghai1,2Wang Jinchi1,2Huang Qinglin1,2Zhuang Chongyang3Zheng Qunrui4Zhuo Mingxiu4Guan Xiaohui4(1.Research Institute of Forest Resource Information Techniques,CAFBeijing 100091;2.Key Laboratory of
6、 Forest Management and Growth Modeling,National Forestry and Grassland AdministrationBeijing 100091;3.Forestry College of Fujian Agriculture and Forestry UniversityFuzhou 350002;4.Administrative Office of Jianou Wanmulin Provincial Nature ReserveJianou 353105)Abstract:【Objective】To reveal the distri
7、bution law of tree height-to-diameter ratio in each stratum of typical natural broad-leaved forest in mid-subtropical zone,to provide a typical reference in the aspect of height-to-diameter ratio of broad-leaved treesfor the sustainable management of artificial broad-leaved forest,semi-natural broad
8、-leaved forest and natural broad-leaved forest inmid-subtropical zone.【Method】In Jianou Wanmulin provincial nature reserve,50 m50 m plots were set up in 5 typical naturalbroad-leaved forest in mid-subtropical zonerespectively.Themean tree height-to-diameter ratio and standard deviation of eachstratu
9、m in the typical stand was calculated to analyze its changes with the stratum,and the Mann-Whitney U test was used toanalyze the significance test of the difference between the average height-to-diameter ratio in each stratum.Skewness and kurtosisare used to describe the degree of deviation and disp
10、ersion of the height-to-diameter ratio distribution.The normal distribution and 收稿日期:20210823;修回日期:20220227。基金项目:海南国家公园研究院科研项目(KY-22ZK03);中国林业科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金重点项目(CAFYBB2017ZC002)。*黄清麟为通讯作者。第 59 卷 第 4 期林业科学 Vol.59,No.42 0 2 3 年 4 月SCIENTIA SILVAE SINICAEApr.,2 0 2 3Weibull distribution fun
11、ction were selected to fit the distribution of the height-to-diameter ratio of each stratum in each plots,andthe fitting effect was tested by 2 test.【Result】The mean tree height-to-diameter ratio in 5 sample plots was integrated,the meantree height-to-diameter ratio of the whole stand was 103.1,and
12、the mean tree height-to-diameter ratio of each stratum decreasedwith the increase of the stratum height.The order and value were as follows:the stratum (112.7)the stratum (89.0)stratum (66.9)and NLRS(112.7)LRS(78.3).The mean tree height-to-diameter ratio between the stratum and stratum inplot 4 was
13、significantly different,and the average height to diameter ratio of trees between stratum in other plots was extremelysignificant.The results of skewness showed that the tree height-to-diameter ratio of each stratum was skewed to the right.Thevariation of skewness of the tree height-to-diameter rati
14、o in each stratum was irregular.The normal distribution function was usedto fit the distribution of tree height-to-diameter ratio of each stratum,and all the results passed the Chi-square test.However,mostof the results of Weibull distribution function did not pass the Chi-square test.【Conclusion】In
15、 the typical natural broad-leavedforest of the mid-subtropical zone,the tree mean height-to-diameter ratio of each stratum has an extremely significant difference,and the tree mean height-to-diameter ratio decreases with the increase of the stratum height.The distribution of tree height-to-diameter
16、ratio in each stratum was right skewed.The tree height-to-diameter ratio of the whole stand and the stratum wasrelatively dispersed,while the stratum and stratum were relatively concentrated.The fitting effect of normal distributionfunction on tree height-to-diameter ratio of each stratum was good,b
17、ut the fitting effect of Weibull distribution function was notideal.In the typical natural broad-leaved forest of the mid-subtropical zone,the height-to-diameter ratio distribution wassignificantly different from that of diameter distribution.The height-to-diameter ratio distribution of the whole fo
18、rest and thestratum was normal,but the diameter distribution of the whole forest and the stratum was inverted J.The averageheight/diameter ratio in each stratum and the distribution of height/diameter ratio in each stratum reflected in this study belong tothe height/diameter ratio characteristics un
19、der ideal circumstances.Key words:mid-subtropics;typical natural broadleaved forest;stratification;tree height-to-diameter ratio distribution;changelaw 高径比(height-to-diameter ratio)即树木高度与胸径之比(林学名词审定委员会,2016),又称林木细长系数(tree slenderness coefficient),是衡量林分稳定性、密度和竞争的重要指标(丁良忱等,1988;Hess etal.,2021;Oyebade
20、 et al.,2015;Sharma et al.,2019),可用于造林设计(Wonn et al.,2001)、评价间伐有效性(Opio et al.,2000),也可用于评估林木活力和健康状况(Hess2021;Opio et al.,2000;Adeyemi et al.,2016;2017),还可在各种森林模型中作为描述竞争效应的显著预测因子(Opio et al.,2000;Yang et al.,2018)。高径比还是反映林木干形和林木生长的指标(黄旺志等,1997;丁贵杰等,1997;蔡坚等,2006;Hess et al.,2021),其大小直接影响木材的质量和经济价值(丁
21、贵杰等,1997)。高径比因林木大小、林木年龄、生长资源的可得性、林分密度和物种组成不同而异(廖泽钊等,1984;Hess et al.,2021),研究高径比对提升森林质量和木材产品价值(丁贵杰等,1997;Opio et al.,2000;Adeyemi et al.,2016;2017;Hess et al.,2021;Wonn et al.,2001;Boea et al.,2014)、指导森林经营具有重要意义(Opio et al.,2000;Sharma et al.,2019;Zhang et al.,2020;Hess et al.,2021),同时对更好理解森林生态过程也至关
22、重要(Sharma et al.,2019)。相较其他林木指标,目前国内外对林木高径比的研究较少且多集中于结构简单、单层同龄的人工纯林,少数研究涉及天然针阔混交林(Wang et al.,1998),未见针对结构复杂、复层异龄多树种混交的天然阔叶林的相关报道,研究多基于整个乔木层,较少基于各亚层(Sharma et al.,2019)。在研究内容上,有探讨林木高径比与林木稳定性或林分稳定性之间关系的研究(Wonn et al.,2001),也有探讨林木高径比与其他林分因子或气候因子的关系(Wang et al.,1998;Vospernik etal.,2010;Oyebade et al.,
23、2015;Zhang et al.,2020;Hess etal.,2021)以及构建林木高径比模型方面(Adeyemi etal.,2017;Sharma et al.,2019)的研究,但林木高径比分布规律鲜见报道。鉴于此,本研究以典型中亚热带天然阔叶林为对象,揭示各林层(包括全林和各亚层)林木高径比分布规律,以期为中亚热带人工阔叶林、半天然林和天然阔叶林可持续经营提供阔叶林木高径比方面的典型参照。1研究区概况与研究方法 1.1研究区概况建瓯万木林省级自然保护区为 1957 年划定的全国首批 19 个天然森林禁伐区(自然保护区)之一,是继鼎湖山之后我国建立的第二个自然保护区(何友钊,150
24、林业科学59 卷 1989)。保护区位于闽北建瓯市境内,属武夷山南坡低 山 丘 陵,海拔 230556 m,地 理 位 置 270228270332N,11808221180923E。属中亚热带海洋性季风气候,年均气温 18.7,极端最低气温5.9,极端最高气温 40.7。年均降水量 1 700 mm,6 月最多,雨日年平均 166 天。土壤为中生代燕山运动侵入的花岗岩为主要成土母岩的红壤,立地类型以类地为主。1.2数据调查按以下标准选择典型中亚热带天然阔叶林为试验林分:1)基本为地带性顶级群落;2)基本未受人为干扰;3)基本符合中亚热带天然阔叶林理想结构的标准(黄清麟等,2003);4)群落
25、类型多样且相对集中。按以下标准选择次典型中亚热带天然阔叶林为试验林分:1)单优群落;2)基本未受人为干扰;3)处于林层演替中期(已自然分异出 2 个乔木亚层、但尚未分异出 3 个乔木亚层);4)林分充分郁闭。经全面踏查,在建瓯万木林自然保护区内选择 5个典型中亚热带天然阔叶林(黄清麟等,2003;庄崇洋,2016;庄崇洋等,2017a),林内分别设置 50 m50 m 样地,对样地内胸径5.0 cm 的林木进行每木检尺,准确调查测定并记录每株林木的位置、树种、胸径、树高(采用 27 m 测高杆测定,对高于 27 m 的树木辅以测高仪器准确测定)、枝下高、冠长、冠幅和冠形等因子,采 用 最 大
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