全 文 ：福建林学院学报 2006, 26(3):262-265
JournalofFujianColegeofForestry
极值分布在邓恩桉造林地垂直选择的应用
陈 建 忠
(建阳市林业局 , 福建 建阳 354200)
摘要:应用建阳市 1976-2005年的历年极端最低气温资料 , 寻找并拟合了极值分布 .经检验证
明 , 年极端最低气温是服从 Fisher-Tippt第一型极值分布 .依据极值分布计算 Ta(T=5, 6,
7, 8, 9, 10 a)内可能出现极端最低气温 .为该市邓恩桉树种区划和防止发生冻害的研究提供
一个方面的依据 .
关键词:极值分布;邓恩桉;极端最低气温
中图分类号:S716 文献标识码:A 文章编号:1001-389X(2006)03-0262-04
Applicationofextremedistributionforascertainingthe
altitudeofEucalyptusdunnireproductionareas
CHENJian-zhong
(ForestryBureauofJianyang, Jianyang354200, China)
Abstract:ThelimitedvaluedistributionanditsdirectioninJianyangdowntownduring1976-2005wereexploredanddiscussed.It
wasprovedthatthedistributionoftheannuallowestclimatetemperaturewassubmittedtotypeIofFisher-Tippctt′sdistributionof
limitedvalues.ByapplyingtheoryoftheK-C, theestimatesforannualprobablelowestclimatetemperatureinTyears(T=5, 6,
7, 8, 9, 10 a)werecomputed.TheseresultsgiveanimportantbasisfortheintroductionofEucalyptusdunni.
Keywords:limitedvaluedistribution;Eucalyptusdunni;thelowestclimatetemerature
邓恩桉(EucalyptusdunniMaiden), 在分类上属桉树属的双蒴盖亚属(Subgenussynphyomyrtus)、蓝
桉组(sectionMaidenaria)多枝桉系(seriesViminales), 形态特征和柳桉 、 巨桉相似 [ 1] .
邓恩桉是速生桉树树种 , 是主要的锯材和纸浆材 , 树干通直 , 材质好 , 生长量大 .近年在福建 、广
西 、湖南有引种试验 , 广西 10年生试验林平均年生长量达 19.5 m3·hm-2 , 建阳市引种生长 9个月平均
树高达 2.47m, 最优单株树高 6.8 m, 胸径 6.8 cm.邓恩桉偏好土层深厚 、土地肥沃的地方 , 不同立地
质量生长差异较大 , 上坡及坡顶生长不良 .
邓恩桉具有相当强的耐寒能力 , 目前试验资料表明其可以耐 -7 ℃低温 [ 2-3] .邓恩桉的抗寒性能至
少取决于树龄 、 低温和持续低温时间 3个因素 , 2年生以下幼林的耐寒能力明显弱于成林 , 但极端气温
在 -5 ℃以上 、 持续时间在 5d以内的低温 , 对它是安全的 , 若持续时间短 , 能耐的低温更低 .总之 ,
邓恩桉是既速生又耐寒的桉树良种 , 目前可作为闽北发展按树的首推树种 .
极端最低气温是营林工作中的造林设计和树种区划必须考虑的重要气象要素 .特别在树种区划上 ,
必须了解在种植区 , 树种在一个轮伐期内可能遇到的各种概率值的极端最低气温 , 提供不同重现期极端
最低气温值 [ 4] .
为此 , 本文利用建阳市 1976-2005年间 30a的极端最低气温资料(表 1), 寻找并拟合其极值分布 ,
计算在不同轮伐期 Ta内最多出现 1次的极端最低气温值 .为该市邓恩桉树种区划与防止发生冻害的研
究提供科学依据 , 也为邓恩桉的造林地垂直区选择提供一种科学方法 .
1 研究区概况
建阳市地处福建省北部 , 闽北的中心 , 武夷山南麓 .全市总面积 3 383 km2(其中山地面积 274 667hm2 ,
作者简介:陈建忠(1962-), 男 , 浙江缙云人 , 高级工程师 , 从事森林培育研究.
收稿日期:2006-03-25;修回日期:2006-05-20.
DOI :10.13324/j.cnki.j fcf.2006.03.015
第 3期 陈建忠:极值分布在邓恩桉造林地垂直选择的应用
耕地面积 30 533hm2), 人口 33.8万 , 境内有丰富的资源 , 是全国南方重要的林区之一 , 森林资源居福
建省第 4位 .据森林资源调查统计 , 现有森林面积 24.07万 hm2 , 森林覆盖率 74%, 森林总蓄积量
1 811.8万 m3.
表 1 建阳市 1975 -2005年极端最低气温统计
Table1 Theannuallowestclimatetemperaturefrom 1975to2005inJianyang
编号 年份 t最低 /℃ 编号 年份 t最低 /℃ 编号 年份 t最低 /℃
1 1976 -6.6 11 1986 -5.5 21 1996 -2.9
2 1977 -4.8 12 1987 -3.0 22 1997 -3.4
3 1978 -4.7 13 1988 -2.2 23 1998 -1.8
4 1979 -4.1 14 1989 -1.3 24 1999 -8.0
5 1980 -3.2 15 1990 -1.6 25 2000 -4.2
6 1981 -3.2 16 1991 -7.7 26 2001 -2.0
7 1982 -5.4 17 1992 -3.7 27 2002 -2.0
8 1983 -3.4 18 1993 -4.7 28 2003 -4.2
9 1984 -5.3 19 1994 -3.3 29 2004 -5.0
10 1985 -5.7 20 1995 -4.4 30 2005 -5.7
注:以上数据由建阳市气象局提供.
建阳市具有独特的区域环境 , 南武旅游文明路 、 205国道 、 水杉线 、 横南铁路从市区横穿而过 , 市
中心距离武夷山机场和景区仅 40余 km, 使建阳成为闽北的交通枢纽中心 .
建阳市属中亚热带季风气候 , 地处东经 118.1°, 北纬 27.3°, 平均气温 15-19 ℃, 年平均降水量
1 700 mm左右 , 日照时数 1 802h, 无霜期 230-280d, 温暖湿润 , 气候宜人 .
2 研究方法
Gumbel[ 5] , Brooksetal[ 6]指出可用 Fisher-Tippet第一型极值分布即 Gumbel极值分布来分析气象要
素的极值问题 .国内么枕生 [ 7]的研究也得到同样的结论 .
假设 ξ1 , ξ2 , … , ξn是对于总体的 n个随机观测值 , 因而它们是具有同一概率分布随机变量 .设原
始分布函数为
P{ξi
P{ξ≥ x}=P{ξ1 ≥x, ξ2 ≥x, … , ξn≥x}
=[ 1 -F(x)] n
式中 , ξ=min(ξ1 , ξ2 , … , ξn)
因此 , P={ξ
依式(1)可以导出极小值的 Gumbel分布 , 其分布函数为[ 7-10]
P{ξ
利用极大值的极值分布函数中 y=α(x+μ)的线性关系 [ 11] , 有
α=σy/σx (3)
μ=E(x)-1αE(y) (4)
假设极大值样本为
x1 ≤x2 ≤x3 ≤… ≤xi≤… ≤xn
E(x)用 x代替 , σx用 Sx代替 .对于 E(y), σy的估计值分别用
y=∑i yn , Sy = 1n∑i (y-yi)2
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福 建 林 学 院 学 报 第 26卷
式中 , yi=-ln(-ln in+1), i=1, 2, …, n
从而依据式(3), (4)可计算出 α 和 μ , 作为式(2)中的参数 , 只是极小值分布用于求极大值分布的
参数方法而已 , 而样本观察值数据应该变号 [ 11] .
在 Ta内 , 1 /T值等于或低于 x的概率为
1
T =P{ξ
即:y=-ln[ -ln(1 -1T)]
而 x= 1αy-μ (6)
这样依据式(5)、 (6), 可得到 Ta内可能出现 1次或小于 1次的 x值 .
3 结果与分析
用 Gumbel极值分布拟合建阳市 1976-2005年的极端最低气温的资料 , 并计算 Ta内可能出现的极
端最低气温值 .
根据表 1的数据并按极大值分布计算参数的方法可以计算得到
x= 1n∑i x=-123.0/30 =-4.10
Sx = 1n∑i x2i-(∑ixi/n)2 =1.679 5
当 n=30时可以计算得到
y= 1n∑i y=∑i {-ln[ -ln( in+1)}/n=0.536 2
Sy = 1n∑i y2i-(1n∑i yi)2 =1.112 4
根据式(3)、 (4): 1α =1.509 8 , α =0.662 3, μ =-4.909 6
这样将式(2)写成为
Υ(x)=1 -exp{-ey}, y=0.662 3×(x+3.290 5)
x=-3.290 5 +1.509 8y (7)
对于建阳市极端最低气温的
分布是否能描述为式(7)的模型 .
为此 , 用 K-C检验法检验 , 检
验中应用 K-C临界数值表 , 由
于该表是对于 Dn的精确分布 , 因
此适用于小样本[ 12] .检验结果见
表 2.从表 2可知
Dn=max F(x)-Sn(x) =
0.090 4.
当 n=30 , α=0.05时 , D0.05
表 2 分布假设检验 [ 4, 13]
Table2 Thedistributiontentativetest
t/℃ 样本频数 Sn(x) 上限的 y值 F(x) F(x)-Sn(x)
-∞-(-7) 2 0.066 7 -2.920 4 0.052 5 0.014 2
-7-(-6) 1 0.100 0 -2.191 9 0.105 7 0.005 7
-6-(-5) 6 0.300 0 -1.132 2 0.275 5 0.024 5
-5-(-4) 7 0.533 3 -0.536 1 0.442 9 0.090 4
-4-(-3) 7 0.766 7 0.192 4 0.702 4 0.064 2
-3-(-2) 4 0.900 0 0.854 7 0.904 7 0.004 7
-2-(+∞) 3 1.000 0 1.318 3 0.976 2 0.023 8
=0.24, 而 D
假设 T=5 a时 y=ln[ -ln(1 -1T)] =-1.499 9 , x= 1αy-μ=1.509 8y-3.290 5 =-5.6
T为其他数值时的 Ta内可能遇到极端最低气温见表 3.
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第 3期 陈建忠:极值分布在邓恩桉造林地垂直选择的应用
根据表 3的数据 , 可以看出
如果邓恩桉轮伐期定为 6 a, 在建
阳市出现少于等于 1次的极端气
温最低气温为 -5.9 ℃, 那么种
植在海拔 196.9 m(气象站观测场
海拔)可以避免最少发生冻害 .海
表 3 可能出现的极端最低气温
Table3 Themaylowestclimatetemerature
Ta 5 6 7 8 9 10
t极端最低 /℃ -5.6 -5.9 -6.1 -6.3 -6.5 -6.7
种植最高海拔 /m 412.3 366.1 335.4 304.6 273.8 243.1
拔 366m以下地区种植邓恩桉还是可以避免最少出现冻害的临界温度(邓恩桉发生冻害的临界温度为
-7℃).同样道理可以计算出轮伐期为 7 a时 , 种植地区的海拔应当低于 335.4 m.如果轮伐期为 8 a
时 , 种植地区的海拔不能低于 304.6m, 这样才能保证邓恩桉在一定的生长周期内最多发生 1次极端气
温为 -7℃的冻害 .
对于邓恩桉受冻 , 在建阳市一般情况仅顶梢受冻 、 阻碍当年生长 , 因此本文计算合理种植海拔是以
生长期内最多 1次受冻害来计算的 .对于一个树种的气候区划是一项综合性的工作 , 所以本文的结论只
是从一个侧面为合理种植邓恩桉提供依据 , 供生产上参考 .
4 小结与讨论
1)为了防止冻害并作出合理的气候区划 , 要考虑的因素较多 , 除了极端最低气温外 , 还要考虑到
低温性质属于平流还是辐射型 , 低温持续期 , 以及伴生的弱光效应和湿冷期中湿空气效应等等 .这可谓
一个复杂的 “防冻” 系统 .这可以在对各个单一因素研究基础上 , 用多目标决策 , 对许多因素进行综
合 , 从而实现对邓恩桉的合理区划 .有关这方面的研究 , 还有待进一步探讨 .
2)仅从极端最低气温这因素来考虑 , 邓恩桉轮伐期分别为 6、 7、 8 a时 , 其种植区海拔高度应低于
366、 335、 305 m才能保证邓恩桉在一定生长周期内最多发生 1次的极端最低气温为 -6℃的冻害 .
3)本文研究结论对合理营造邓恩桉以及邓恩桉树种气候区划提供依据 , 促进了邓恩桉受冻害的有
关研究 .
参 考 文 献:
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(责任编校:卢凤美)
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