紫椴人工林直径分布规律及生长特性分析

陆 斐，杨世桢，陈晓波，初 艳，王有菊,王璧莹

(吉林市林业科学研究院，吉林 吉林 132013)

紫椴(Tiliaamurensis)是我国东北林区阔叶红松林的主要伴生树种之一。其材质细腻，用途广泛，可作为重要的蜜源植物。

林分直径分布是林分结构的基本规律之一，是研究林木及其材种结构的基础[1]。而林分直径-株数分布规律是树种生长环境及经营措施长期相互作用的结果[2]。研究紫椴人工林直径分布，旨在了解营林措施合理性、提供林分中各径级木的株数信息、估算林分材种出材量、指导抚育间伐、掌握林木枯损进程和确定合理轮伐周期[3]。

本研究以40 年生紫椴人工林标准地内样本为研究对象，采用理论株数与实际株数作卡方检验，探索该紫椴人工林胸径分布规律，并通过解析木分析林分生长特性。

1试验地概况

紫椴人工林位于吉林市松花湖，1980年，在皆伐迹地营建。地理位置43°41′N， 126°40′E，海拔380 m。该地属长白山低山丘陵地带，属温带大陆性气候，年平均温度4.3 ℃，年极端最低温度-40.2 ℃，年极端最高温度39 ℃，≥10 ℃积温2 800 ℃，无霜期135 d左右，年日照时数2 445 h，降水量674 mm。土壤为暗棕壤，pH6.0，植被为以杨树、蒙古栎、桦树为主的天然次生林和核桃楸人工林，灌木有胡枝子和稠李等，草本有龙芽草、蕨类和苔草等。

2试验方法

2.1直径分布拟合

对标准地内的紫椴胸径每木检尺，以1 cm为径阶距划分径阶，并统计各径阶相应的林木株数。利用ForStat2-2中的“统计分布假设检验”功能[4]，进行统计分布假设检验(卡方法)，对紫椴人工林标准地的胸径分布数据进行分布拟合，本研究应用正态分布模型、Weibull分布模型、Gamma分布模型和Logistic分布(分位数回归法)模型，分别进行拟合(见表1)。

表1 统计分布假设检验(卡方法) 模型

2.2紫椴人工林标准木树干解析

按平均胸径及生长情况选择标准木，伐倒进行树干解析。按照ForStat2-2软件设计要求，采用2 m区分段法进行树干解析。以标准地及相应的解析木数据为主，进行数据计算及绘制生长曲线图；计算解析木胸径(DBH)、树高和材积的平均生长量、连年生长量和总生长量，进行生长过程分析。

3试验结果与分析

3.1卡方检验

根据调查数据计算该林分胸径特征值，平均值16.74 cm，标准差4.606。将紫椴人工林标准地的分布密度函数参数值、卡方检验结果进行整理，结果见表2。

表2 标准地径级分布统计分布假设检验

从表2中可以看出，紫椴人工林林分胸径分布符合正态分布和Logistic分布，正态分布的拟合效果好于Logistic分布，而Gamma 分布和Weibull 分布拟合的接近程度都不理想。

3.2紫椴人工林标准木树干解析

3.2.1各生长因子生长分析

经统计，该紫椴标准地林分平均胸径为16.7 cm，平均树高为19.1 m。根据计算结果，在林中选取一株胸径为16.4 cm，树高为19.1 m的标准木，进行树干测定和解析，其胸径、树高、材积生长过程见表3 。

表3 解析木胸径、树高和材积的生长过程分析

3.2.2分析各种因子生长量

紫椴人工林林木胸径连年生长量、树高连年生长量、材积连年生长量与其平均生长量曲线分别见图1、图2、图3。

图1 胸径连年生长量与平均生长量曲线

图2 树高连年生长量与平均生长量曲线

图3 材积连年生长量与平均生长量曲线

从图1、图2、图3中可以看出，紫椴人工林林木胸径和树高在3～6 年处于快速生长期，平均生长量在3～6 年逐渐增加，18 年后胸径生长量平稳减慢，连年生长量比平均生长量下降得快。11 年时树高连年生长量和平均生长量第一次相交，连年生长量达到最大值；37年时第二次相交，之后连年生长速度骤减，此时树高平均生长量还未有明显下降趋势。随着时间的推移，紫椴人工林材积在前30年均衡生长，平均生长量始终在平稳增长，还未出现拐点；材积连年生长量在29～33年快速增长，达到最大值后呈快速下降趋势；材积平均生长量和连年生长量未相交，说明该人工林未达到材积数量成熟龄。

胸径、树高和材积的生长率曲线如图4。

图4 胸径、树高和材积的生长率曲线

从图4中可以看出，紫椴人工林树高、胸径和材积的连年生长率呈现基本相同的发展趋势，尤其是12年后，树高和胸径二者的曲线几乎重合，表明以胸径和树高各自的总生长量为参考，它们的生长速度几乎相同。在12年以后，胸径和树高的连年生长率一直保持在极低的水平，表明其胸径和树高的生长速度缓慢。材积连年生长率降低的速度与胸径和树高的降低速度相比稍慢，降低到最低点的时间与胸径和树高一样，以12年为转折点，7～12年以前处在持续下降的阶段，12年以后下降的速度比较平稳，同样渐渐维持在一个很低的水平。材积连年生长率始终大于胸径和树高生长率。树木胸径、树高和形数共同决定树木的材积，材积连年生长率下降较慢是受到形数的影响。

4结论与讨论

4.1紫椴人工林林分胸径分布规律

松花湖40 年生紫椴人工林林分胸径分布符合正态分布和Logistic分布，正态分布的拟合效果好于Logistic分布。林分的平均直径、直径分布范围及直径标准差随着林龄的增大而增大。从正态分布偏度系数看，偏度为正，峭度为负，说明该地段径阶分布离散程度大，人工林胸径的变动系数比较大，表明其直径分布的范围较大。这可能与造林密度、立地条件以及坡度、坡向等因素综合作用有关。也可能林分因强烈的个体间竞争发生明显的自然稀疏，但还没有达到极限分化。上述研究表明，地块上的林木已进入或正进入自由竞争阶段，及时进行林分密度调整，是当前地块紫椴人工林经营首要考虑的问题。

4.2紫椴人工林分结构及生长规律

通过标准木树干解析，对紫椴人工林分结构及生长规律进行研究，胸径、树高在3～6年处于快速生长期，18 年后生长量平稳减慢。材积在前30 年衡增长，尚未达到材积数量成熟龄，人工林目前生长还处于上升期，其材积还有一定的生长空间。