全 文 ：第 23卷　第 1期 中　南　林　学　院　学　报 Vol. 23　 No. 1
　 2003年 2月 JOU RN AL OF CENT RAL SOUT H FO RESTRY UNIV ERSITY Feb. 2003　

[文章编号 ] 1000- 2502( 2003) 01- 0006- 05
低质低效冷杉林的分类与评价
欧阳君祥 1 ,曾思齐 2
( 1.国家林业局规划院 ,北京 100714; 2.中南林学院资源与环境学院 ,湖南 株洲 412006)
[摘　要 ]　对冷杉林分的生长过程、形成原因和功能特征进行了分析 ,建立了冷杉低质低效林综合等级的判别函数 ,将林分划分为
4种类型:极低质低效型、生长潜力型、低质型、综合低质低效型 .对林分立地因子的逐步回归分析表明 ,在其分布区域内 ,影响冷杉生
长的主导立地因子除了海拔和坡向外 ,依次为土壤名称、土层厚度和坡位 ,而坡度对其影响较小 .它们的组合可以构成不同的立地条
件类型 .根据对各等级的林分生长过程及其立地特征的分析 ,提出了划分冷杉低质低效林的技术参数标准 .
[关键词 ]　林学 ; 低质低效 ; 冷杉 ; 分类 ; 评价
[中图分类号 ]　 S791. 14; S756. 4　　　　 [文献标识码 ]　 A
Class if ication and Evaluation of Low-Quality and
Low-Benefit Secondary Abies delavyi Stand
OUYANG Jun-xiang
1 , ZEN G Si-qi
2
(1. The Planning Ins ti tu te of State Forest ry Adminis t ration, Beijing 100714, China;
2. Cent ral South Forest ry University, Zhou zh u 412006, Hunan, China)
Abstract: A f ter an analysis of th e g row th procedure, the causes th at resul t in th e s tand status , and the function featu res of th e
stand, w e establish ed th e judgment fu nct ion of incorporate grades of th e low-quali ty and low -ben efi t secondary fi r s tand and divided i t
into four types: the ex t reme low -quality and low -benef it t ype, th e poten tial type, the low -quali ty type and the inco rpo rate low-quali ty
and low-ben efi t t ype. Gradual regression analys es of th e si te factors sh ow th at in th e area of i t s dis t ribution, the main si te facto rs th at
af fect the g row th of the s tand are respectiv ely th e s oi l name, th e soil d epth and th e s tand positi on, besides th e al titude above s ea lev el
and th e s lope di rection. Th e s lope h as the leas t ef fect. The combination of these factors can cons ti tute various si te types. Bas ed on th e
analysi s of the s tand grow th proced ure and i ts si te featu res, w e provided a parameter cri terion used to so rt the low -quali ty and low-
ben efi t s econd ary fi r s tands.
Key words: f ores t ry; low -quality and low -benef it; Abies delavyi; classi fication; evaluation
长江中上游的冷杉主要分布在四川、云南的高寒山区 ,属亚高山针叶林类型 ,是四川省最主要的用材树种 ,
也是最有代表性的主要原始林类型 ,其面积和蓄积占该省针叶林的 30%和 54% [1 ] ,在长江源头的水土保持和
水源涵养中发挥了极其重要的作用 .冷杉有多个种和变种 ,分布区内常与云杉以混交林存在 .分布区的气候较
寒冷 ,因此林木生长缓慢 ,树木成熟期长 ;地貌特征是山高坡陡 .这决定了一旦植被结构遭破坏极易造成水土流
失 ,且短期内难以恢复 .多年来 ,由于过度采伐 ,区域内资源锐减 ,部分林分已成为低质低效林 .
低质低效林的分类与评价目的是提出低质低效林划分的技术参数标准 ,阐述其形成的原因和林分结构与
功能的特征 ,用以指导林分的经营和评价经营效果 .
1　数据收集与研究方法
1. 1　样地资料收集
为全面反映研究区域内冷杉林的状况 ,调查收集了四川、云南全境最近 2～ 3次一类森林资源清查的样地
[收稿日期 ] 2001-10-17
[基金项目 ] 国家“九五”重点攻关专题“长江中上游低质低效次生林改造技术研究” ( 96- 207- 02)的部分内容 .
[作者简介 ] 欧阳君祥 ( 1973- ) ,男 ,湖南邵东人 ,助理工程师 ,硕士 ,主要从事森林资源管理研究 .
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2003. 01. 002
资料 ,资料包括样地的地理位置、地形地势 、土壤因子和详细的测树因子 ,据此计算林分的蓄积量、林分生长量
和生长率等因子 ,分析林分的生长过程 .
表 1　冷杉主要因子生长方程及参数
Table 1　 Growth equations and parameters of Abies delavyi main factors
因子 拟 合 方程 方程参数值
蓄积量 Y= A / ( 1+ B e- kx ) A= 700. 288 09K= 0. 020 07 B = 22. 755 38Chi ^ 2= 28 592. 22
树高 Y= A / ( 1+ B e- kx ) A= 26. 373 09K= 0. 016 11 B
= 4. 475 78
Chi ^ 2= 16. 173 27
生长率 Y /A+ B 1X+ B 2X 2+ B3X 3+
B 4X 4
A= 0. 114 71
B 2= 7. 122 14E- 6
B 4= 1. 948 71E- 11
B 1= - 0. 001 2
B3= - 1. 981 61E- 8　
图 1　冷杉蓄积量生长过程
Fig. 1　 Volume growth procedure of Abies delavyi
图 2　冷杉树高生长过程
Fig. 2　 Height growth procedure of Abies delavyi
图 3　冷杉生长率生长过程
Fig. 3　 Growth rate procedure of Abies delavyi
1. 2　研究方法
采用主成分分析和聚类分析等定量
分析方法筛选林分主要影响因子 ,分析主
要因子的生长过程 ,据此划分林分的生长
等级 ,确定低质低效林的技术参数值 .然
后对环境因子与林分结构因子进行相关
分析 ,确定造成林分低质低效的原因 ,划
分质量效益等级的综合类型 ,提出低质低
效冷杉林的分类技术参数值及主要立地
类型表 .对低质低效林的定义和低质低效
林指标因子的选择见参考文献 [2 ].
2　结果与分析
2. 1　林分生长过程与生长潜力分析
将样地的单位面积蓄积量、树高、生
长率等因子与林分年龄建立生长模型 (见
表 1) ,根据各因子分布的上下限范围 ,用
平均离差法将全部样地群落划分为 6个
等级 ,以罗马字母Ⅰ ～ Ⅵ 表示 ,以Ⅰ 等级
为最好 ,余此类推 .结果见图 1、图 2、图
3.
从冷杉各蓄级年龄 - 蓄积量散点图
可知 ,现存的大部分冷杉天然林分的林龄
在 50年以上 ,林龄小于 50年的冷杉林分
很少 .从总体上来看 ,冷杉的生长期长 .其
年龄大于 200年后 ,林分的各因子生长变
得相对缓慢 .其平均蓄积较高 ,平均胸径
较大 ,林龄为 100年的林分每公顷的平均
蓄积为 170 m3左右 ,平均胸径为 20 cm ,
林龄为 200年的林分每公顷的平均蓄积
为 500 m3左右 .只有少部分林分的蓄积
量较低 ,如蓄积等级为Ⅵ ,林龄为 100年
的林分 ,其每公顷蓄积在 50 m3以下 .但
林分的平均生长量并不高 ,林龄为 100年
的林分的每公顷平均生长量不到 5 m3 .
2. 1. 2　立地生长潜力分析
从冷杉的年龄—树高分布图和年龄
—生长率分布图可知 , 100年的冷杉林分
的平均树高为 14 m左右 , 200年的冷杉
林分的平均树高为 22 m左右 ,其生长基
本正常 , 100年的冷杉林分的材积平均生
长率还能达到 5%左右 .这说明大部分冷
7第 1期 欧阳君祥等:低质低效冷杉林的分类与评价
杉林的立地条件比较适宜其生长 ,其生长潜力较大 .只有少部分林分生长较慢 .但也有部分林龄为 200年的林
分 ,其树高才 7 m左右 ,属生长极差林分 .
2. 2　反映林分各质量效益因子的主成分分析
表 2　冷杉林主成分分析因子负荷量
Table 2　 Factor loading of principal component analysis of Abies delavy i
因子† 主　　成　　分
Y ( 1) Y ( 2) Y ( 3) Y ( 4) Y ( 5) Y ( 6)
X 1 0. 887 0 - 0. 016 1 - 0. 202 1 0. 266 3 0. 017 1 0. 317 7
X 2 0. 638 3 0. 530 8 0. 262 6 - 0. 479 7 0. 070 9 0. 082 4
X 3 0. 383 7 0. 690 1 0. 478 1 0. 320 5 - 0. 122 6 - 0. 174 0
X 4 0. 018 6 - 0. 656 0 0. 694 1 - 0. 056 4 - 0. 269 7 0. 107 7
X 5 0. 658 4 - 0. 576 4 0. 239 1 0. 060 9 0. 385 9 - 0. 156 3
X 6 0. 763 0 - 0. 290 9 - 0. 414 5 - 0. 123 4 0. 317 3 - 0. 212 3
贡献率 /% 39. 291 26. 757 17. 486 7. 097 5. 712 3. 658
累积贡献率 39. 291 66. 047 83. 533 90. 63 96. 342 100. 00
　　 † 　 X 1为蓄积等级 ,X 2为树高等级 , X 3为胸径等级 ,X 4为生长率等级 , X 5为生长量等级 , X 6
为郁闭度等级 .
表 3　冷杉综合等级划分
Table 3　 Consequence of integrated grade dividing of Abies delavyi
质效综合等级 蓄积等级 胸径等级 树高等级 生长量等级 生长率等级 郁闭度等级
Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ Ⅱ Ⅲ
Ⅱ Ⅱ ⅢⅣ Ⅱ ⅢⅣⅤ Ⅱ Ⅲ Ⅱ ⅢⅣ Ⅱ ⅢⅣⅤ Ⅵ Ⅱ ⅢⅣ
Ⅲ ⅢⅣⅤ Ⅱ ⅢⅣⅤ ⅢⅣⅤ ⅢⅣⅤ ⅣⅤ Ⅵ Ⅲ Ⅳ
Ⅳ ⅣⅤ Ⅵ ⅣⅤ Ⅵ Ⅴ Ⅵ Ⅲ ⅣⅤ Ⅵ Ⅴ Ⅵ Ⅲ ⅣⅤⅥ
　　用标准差法对数据进行标
准化处理 ,建立系数相关矩阵 ,
计算各主成分的因子负荷率及
贡献率 ,结果见表 2.
由上面计算结果可知 ,前
3个主分量的累积贡献率为
83. 53% ,能反映 6项指标的大
部分信息 ,因此取前 3个主分
量 ,符合综合数值分析的要求 .
第 1 主 成 分 的 贡 献 率 为
39. 29% ,为最大主分量 .在第
1主分量中 ,大部分因子的负
荷量均较大 ,其中蓄积的因子
负荷量最大 ,因此 ,第 1主分量
比较全面地反映了林分的质量
与效益 ,且林分蓄积在林分质
量与效益的评价中占的比重较
大 .在第 2主分量中 ,胸径因子
的负荷量较大 .在第 3主分量中 ,生长率因子的负荷量较大 ,说明第 3主分量主要代表林分的立地条件、林分的生
长潜力 .
根据样地标准化指数和的频率分布特点 ,对冷杉林的 228个样地数据进行逐步聚类 ,最后将样地聚为 4
类 ,第 4类包含样地 49个 ,其样地标准化指数和小于 30;第 3类包含样地数 69个 ,其样地标准化指数和小于
52并大于 30;第 2类包含样地数 58个 ,其样地标准化指数和大于或等于 52并小于 73;第 1类包含样地数 52
个 ,其样地标准化指数和大于或等于 73.因此 ,我们根据聚类结果 ,把样地分为 4个等级 ,第 4类为Ⅳ等级 ,第 3
类为Ⅲ等级 ,第 2类为Ⅱ等级 ,第 1类为Ⅰ 等级 .
2. 3　判别分析
2. 3. 1　类型判别函数的建立
采用蓄积、树高、直径、生长量、生长率和郁闭度的等级作为判别因子 ,用 Fisher判别方法进行判别 ,得判
别函数:
Yi= 0. 005 4X 1+ 0. 019 1X 2+ 0. 020 3X 3- 0. 006X 4+ 0. 006 1X 5 - 0. 000 5X 6 .
相关比为: 0. 926 44.
第 4类的正判样本数为 48个 ,正判率为 97. 96% ;第 3类的正判样本数为 68个 ,正判率为 98. 55% ;第 2
类的正判样本数为 55个 ,正判率为 94. 83% ;第 1类的正判样本数为 52个 ,正判率为 100% .
2. 3. 2　判别规则
4类样本的类中心在判别坐标系中的坐标分别为:第 1类 0. 118 2,第 2类 0. 173 0,第 3类 0. 231 5,第 4
类 0. 298 4,则
阈值点 u1= 0. 145 6, u2= 0. 202 3, u3= 0. 265 0.
判别规则如下: Yi 在区间 ( -∞ , 0. 145 6)为第 1类 ; Yi在区间 ( 0. 145 6, 0. 202 3)为第 2类 ; Yi 在区间
( 0. 202 3, 0. 265 0)为第 3类 ; Yi在区间 ( 0. 265 0,+ ∞ )为第 4类 .
2. 4　低质低效冷杉林划分标准的确定
结合样地数据库以及冷杉的年生长过程可知 ,第 4类样地的蓄级等级、生长量等级、生长率等级、树高等级
8 中　南　林　学　院　学　报 第 23卷
等绝大部分大于或等于 5,郁闭度大都小于或等于 0. 4,其蓄积量、蓄积生长量、树高等表现因子都处于偏低水
平 ,我们把其划为低质低效林分 ;第 3类样地中有一部分林分的蓄积和树高的绝对量较大 ,但其相对偏低 ,因此
在本次分类中我们也把其划分为低质低效林分 ;第 2类样地的蓄积、蓄积生长量、树高以及郁闭度都处于平均
或平均偏上水平 ,而从冷杉的各类散点图可明显地看出 ,冷杉各表现因子的平均量都大 ,因而第 2类样地为正
常林分 ;第 1类样地则明显为生长较好林分 (见表 4) .
表 4　现有冷杉各类型林分主要因子对照
Table 4　Main factor comparison of current Abies delavyi integrated grades
因　子 林　分　类　型Ⅳ等级 Ⅲ等级 Ⅱ等级 Ⅰ 等级 现实平均
100年平均树高 /m 10. 3 12. 76 15. 3 17. 22 13. 89
100年平均蓄积 /m3 96. 05 159. 68 189. 82 236. 86 171. 47
平均郁闭度 0. 42 0. 53 0. 56 0. 60 0. 53
2. 5　逐步回归分析
2. 5. 1　计算标准年龄的树高
对年龄—树高导向曲线　 Y =
A / ( 1+ B e
- kx
) (其中 , A= 26. 373 09,
B= 4. 475 78,k= 0. 016 11) ,作适当
变换 ,导出年龄—树高调整方程为:
　　Y100= 0. 528 05Y ( 1+ 4. 475 78 e- 0. 016 11x ) .
式中 ,Y为某样地的平均树高 ,X为某样地的平均年龄 , Y100为该样地标准年龄树高 .
表 5　立地因子逐步回归分析结果
Table 5　 Gradually regression analysis consequence of site factors
因　子 坡度 坡位 土壤厚度 土壤类型
偏相关系数 - 0. 085 6 0. 194 36 0. 425 676 0. 453 47
复相关系数 0. 537 01
表 6　低质低效冷杉林立地类型
Table 6　 Site types of low-quality and low-benef it Abies delavyi
土壤类型 坡向 土壤厚度 平均树高 /m 平均蓄积 /m3 样地数
山地灰化土
阴坡
厚 12. 81 141. 27 8
中 11. 47 105. 60 8
薄 8. 78 76. 35 1
半阳坡 厚 11. 22 156. 02 9中 10. 90 185. 91 6
阳坡 厚 10. 85 114. 14 2中 13. 69 62. 49 2
山地暗棕壤
阴坡 厚 10. 58 135. 08 6中 10. 20 103. 78 3
半阳坡
厚 12. 57 84. 18 7
中 11. 65 165. 55 5
薄 9. 03 134. 62 1
阳坡 厚 9. 33 150. 08 2
山地棕壤
阴坡
厚 12. 90 140. 15 11
中 12. 05 126. 41 12
薄 14. 61 35. 84 1
半阳坡
厚 12. 31 186. 79 8
中 12. 07 126. 51 14
薄 4. 42 44. 78 1
阳坡 中 12. 68 183. 99 2
2. 5. 2　回归分析
从样地数据库可知 ,冷杉主要分布在云南
及四川的高海拔高寒山地 ,且主要分布在阴坡 ,
阳坡的样地为数很少 ,因此选取海拔大于 3 000
m且坡向为阴坡的样地 42个 ,对坡度、坡位、土
壤厚度因子同样的标准年龄树高进行逐步回归
分析 ,结果见表 5.
由此可知 ,影响冷杉生长的主要立地因子
除了海拔和坡向外 ,依次还有土壤类型、土壤厚
度和坡位 ,而坡度对其影响较小 .
2. 6　冷杉低质低效林分类型划分
2. 6. 1　主要立地类型与技术参数值
从以上分析可知 ,影响冷杉生长和分布的
主要立地环境因子为海拔、坡向、土壤名称和土
层厚度 .海拔决定了冷杉的分布 ,现存的天然冷
杉林绝大部分分布于 3 000 m以上的高海拔
处 ,如再从海拔考虑其分类已失去意义 ,因此 ,
我们以坡向、土壤名称和土层厚度作为冷杉低
质低效林分立地类型的分类因子 .主要的立地
类型见表 6.
由上述分析可知 ,林分生产力、林分结构和
水保功能强弱是划分低质低效林分类型的指标
和依据 .根据主成分分析结果 ,林分蓄积量、林
分平均高和 5 a蓄积生长量可以全面反映林分
生产力 ,林分郁闭度、灌木草本盖度、土壤厚度
和侵蚀状况等较全面表征了林分结构与功能 .从林分这些综合质效表现因子及形成的原因考虑 ,我们把冷杉低
质低效林划分为 4个类型: 极度低质低效型、生长潜力型、低质型和综合低质低效型 .各类型的技术参数标准见
表 7.
表 7中蓄积量、树高和 5 a的蓄积生长量是各因子生长过程曲线模型展开后所得之值 ,代表各因子的平均
水平 ,凡低于表中对应年龄各因子值的林分 ,均称为低质低效林 .
9第 1期 欧阳君祥等:低质低效冷杉林的分类与评价
表 7　冷杉低质低效林划分技术参数
Table 7　 Parameters of low-quality and low benef it Abies delavy i
年龄
/a
蓄积量
/ ( m3· hm- 2 ) 树高/m 5 a蓄积生长量 /m3 林分 主要 特征
10 24. 9 4. 9 4. 8
20 30. 2 5. 5 5. 3
30 36. 4 6. 3 5. 9
40 43. 7 7. 1 6. 5
50 52. 4 7. 9 7. 1
60 62. 6 8. 7 7. 7
70 74. 4 9. 7 8. 3
80 88. 0 10. 6 8. 9
90 103. 4 11. 5 9. 5
100 120. 7 12. 5 10. 0
　　主要分布低海拔丘陵区和高海拔山区 ,大部分土厚小于 50,其中:
1.极低质低效型　林分郁闭度
0. 3以下 ,灌木草本盖度 30%以下 ;林分各因子为 5级或 6级的极低水平 ;
2.低质型　林分的郁闭度较大 ,可达 0. 5～ 0. 6,林下灌木和草本生长较好 ,保水保土能力较强 ,但蓄积量仍偏低 ;
3.生长潜力型　林分的蓄积量和生长量较低 ,但其树高和生长率较大 ,立地条件较好 ,生长潜力较大 .
2. 6. 2　类型特征分析
( 1) 极度低质低效型为Ⅳ等级林分
中蓄积等级、生长量等级、生长率等级、
树高等级等都为 5或 6的林分 .这种林
分类型无论是蓄积量 ,生长量 ,郁闭度 ,
还是其立地条件 ,都处于极低水平 .
( 2) 生长潜力型为Ⅲ、Ⅳ等级中树
高等级和生长率等级小于 3的那一部分
林分 .其质量效益综合评价得分较低 ,林
分的蓄积和生长量较低 ,但其平均树高
和生长率较大 ,也就是说其立地条件较
好 ,生长潜力较大 .
( 3) 低质型为Ⅲ、Ⅳ等级中的一部分 ,它的蓄积等级大于或等于 5,郁闭度大于或等于 0. 7,这种类型的林
分蓄积量小 ,但林分的郁闭度较大 ,林下灌木、草本生长好 ,林分的植被覆盖率大 ,其保土保水能力较强 .
( 4)综合低质低效型为Ⅲ、Ⅳ等级中蓄级等级、生长量等级、生长率等级、树高等级等都大的那一部分林分 .
其蓄积量、生长量、郁闭度都处于较低水平 .
3　结　论
( 1)冷杉林主要分布在海拔 3 000 m以上高寒山区的阴坡 ,形成低质低效林的原因主要是立地条件太差 ,
人为因素较少 .
( 2) 海拔和坡向决定了冷杉林分的分布 .此外 ,影响冷杉生长的主要立地因子依次为土壤类型、土壤厚度
和坡位 ,坡度的影响较小 .
( 3) 根据林分生产力和林分结构等综合质量效益表现因子及形成的原因考虑 ,冷杉低质低效林可以划分
为 4个类型: 极度低质低效型、生长潜力型、低质型和综合低质低效型 .
[参　考　文　献 ]
[1 ]　杨玉坡 ,李承彪 ,管中天 ,等 .四川森林 [M ] .北京:中国林业出版社 , 1984.
[2 ]　曾思齐 ,欧阳君祥 .马尾松低质低交次生林分类技术研究 [ J].中南林学院学报 . 2002, 22( 2): 12- 16.
[本文编辑:胡曼辉 ]
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