全 文 ：播建林孚院学报 立。 s。 , , (` ) . ` 1 1~ 4 ,护
JO” r n a l o犷 F u j i a泣 C o l l e g e o f F。犷e` t叮
楠木人工林生物产量模型的研究
陈 辉 任承辉 郑丽萍
( 福建林学院 )
阮传成 廖正花
( 尤溪县经营林场 )
摘要 在标准木调查的墓础上 , 通过多元筛选方法建立了楠木人工林各器官间
的相互 关系模型 。 这些模型可用于估计一定立地条件下的楠木人工林的生产量 。 本
文还从 生物量垂直分布的角度 , 讨论 了楠木人工林生物量的合理空间分布问题 。
关键词 楠木 , 生物量 , 数学模型
现代林业的合理经营措施是在对森林群落的类型 、 特性和森林的生物产量有着充分了解
的基础上建立的 。 由此可见 , 森林生物量这个因素在林业研究中的作用和地位 。 利用近代或
现代的一些方法 , 国内外的许多林业研究者近年来给出了一些模型 。 这些模型 , 基本上是根
据相对生长测定法 , 即认为林木的各器官之间 , 其生长量具一定的内在关系 , 可 以通过对某
一个或某几个器官的测定而获得其余器官的生长情况 。 这样 , 就可以通过对易测器官 ( 如胸
径等 ) 的测定来估计一些不易测定的器官 ( 如根系 ) 的生长量 。 用这种方法所建立的模型 ,
其应用受到了地理区域方面的限制 。 lC ar k ( 19 8 3 ) 等在大量研究了美国南部沿墨西哥湾地
区生长的火炬松林的生物量方程后指出 , 即使是同一个树种 , 其生物量在地理方面的差异也
是显著的 。 因此 , 必须分别建立各相似地理区域范围内的生物量方程 。 所以 , 从森林经营本
身的需要考虑 , 有必要建立各个树种的不 同地理区域范围内的森林生物产量的模型 。 目前 ,
国内的一些林业工作者对我国的部分主要造林树种如杉木 、 马尾松 、 毛竹等 , 分不 同地区进
行了研究 , 但有关楠木人工林生物量模型的研究尚未见报道 。
楠木为极珍贵的阔叶树种 。 近年来 , 在我国南方对其人工更新造林进行了研究 。 为了更
好地评价楠木人工林的生产潜力 , 探讨其生物量及分布规律 , 对楠木人工林进行了测定并建
立了数学模型 。
1 材料和方法
调查地点选在尤溪县经营林场光林工区一片生长正常的楠木人工同龄林内 。 林分年龄为
20 年 。 楠木初植于杉木林采伐迹地上 , 早期由于杉木萌条的更新 , 形成杉楠混交 , 现杉木萌
条已基本砍伐 , 为楠木纯林 。 在该片林分内选择了九块样地 , 并对样地内的树高 、 胸径作每
木调查 , 在每木调查的基础上 , 选择样地内胸径最接近该样地平均胸径的某一单 株 为 标 准
收稿 日期 . 1 9 8 9一 6 1一 2 2
DOI : 10. 13324 /j . cnki . jfcf . 1989. 04. 014
衣 1 2福 建 林 学 院 学 报 g卷
木 , 考虑到胸径分布的情况 , 对九块标准地中选出的标准木未包含到的径价和最大最小的胸
径分别加选标准木 , 这样共选择并调查了 13 株标准木 , 它们代表了林分在胸径分 布 上 的 序
列 , 同时也能满足其在主要径阶上六不止一株标准木这一要求 。 样本的胸 径 变 幅 为 1 . 9 ~
15
。
7 e m
。
采用分层切割法对标准术进行测定 。 量测树高 、 冠幅 、 胸径后齐地伐倒 , 以树高离地面
1
.
3 m为第一层 , 以后各层的层间距均为卜Om 。 分别称量每层 内各器官的鲜重和各层树 干 的
大头直径 , 然后分别抽取一定量 万各层从树干 、 树枝样品 , 叶片为全株混合后取样 。 采用全
根法对根系进行测定 , 挖至根的水平分布和垂直分布边缘 , 测量根幅及根深 , 测定全根重并
抽取一定量的根部样品 。 将各器官所取的样品作上标记带回实验室 , 在 105 ℃烘干箱内烘至
恒重 。
对收集得到的数据用线性模型 、 多项式模型 、 指 ;数和对数模型拟合以确定最适合该树种
的生物量方程 。 所有的数据均输入A P P L E 一 I 微机 , 数个拟合过程均由该机执行 。
2 结果和讨论
2
.
1 胸径 D和树高H 与生物量的关系用幕函数拟合
切 = a ( D Z 一 H ) b ( 1 )
两边取对数后得线性方程
19川 二 l g a + b l g ( D “ · H )
·
( 2 )
式中 a 、 b为常数 。 根据式 ( 2) , 由 13 株实侧数据D “ · H 和总生物量或各器官生物量值 , 用最小
二乘法确定了回归方程 , 这些方程可用 以估侧楠木单株的生物量 。 拟合结果见表 1 。 结果表
明了全株的总生物量功 、 树干部的总生物量田 s以及根部的生物量W R与D “ · H 间的对数回归关
系均达极显著水平 , 而叶都和枝条部分的生物量与 D “ . 万的对数回归关系并不显著 。 因而 ,
可利用该模型对楠木单株的总生物量 , 树干的生物量以及根部的生物量进行予侧 。 从表 1来
看 , 楠木各部分鲜重和干重所对应方程的参数不一样 , 但从方程的显著性检验结果来看是相
对一致的 , 主要的差异仅体现在常数项上 , 从研究生物量的角度来说 , 以干重的生物量方程
为好 。
2
.
2 的径 D 、 树高H 与生物量间的关系用多项式模型拟合
W 二 a
、
+ a :
·
D “
·
H +
a Z ( D
Z ·
H )
“ + … … + a 。 ( D Z · H ) n ( 3 )
对模型作筛选以确定最佳的模型 。 回归关系显著者见表 2 。 由表 2 可见 , 多项式模型仅
适用于测定树枝和树叶的生物量 , 而与其余部分的生物量的回归关系均不显著 , 故对树枝 、
树叶的重量测定可采用模型 ( 2) 得到 。
为了比较干重和鲜重方程的异同 , 计算了以上两方程的常数项和一次项系数之比 。 对树
枝部分而言 , 两者分别为 0 . 57 、 0 . 5 8。 可见 , 干重和鲜重两个方程仅相差某一倍数 , 故它们
为同解方程 , 无什么本质上的差异。 这可能是由于对枝条来说 , 鲜重与干重的关系比较稳定
4期 陈辉等: 楠木人工林生物产量模型的研究 41 恋
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的原因 , 故可采用其中的任意一个方程 。 对叶部来说 ,
叶由于在含水量上差异较大 , 故以干重方程为好 。
由于叶子的持水是大 , 并且老叶和新
2
.
3 生物童W与胸径 D 、 树高H 、 枝下高H 枝下进行多元逐步回归
牙 = a 。 + a 1 D + a : H + a 3 H 枝下 ( 4 )
拟合结果为
不 = 一 5 5 . 7 3 9 7 + 1 4 . 7 5 5 9D
R 二 0 。 9 2 8二 尸 = 6 8 。 4 2 9二
该模型的拟合结果 , 仅胸径一个因子引入方程 , 而树高和枝下高对生物 t 的回归关系并
不显著 。 为 了与前面的总生物量方程作一直观的比较 , 把两个方程列于表 3
表 3 两种不同摸型的全株生物 t 方程及显若性位脸
T a b
.
3 E g u a t i o n t a n d t e s t s o f s i g n i f i
e a u e e f o r t w o t y p e s o f m o d e l s
0 f t o t a l b i
o m a s s o f s i n 义l e t r e e
序号 类 别 回归方程 ( 干重 ) R F
全 株 重
全 株 重
牙 = 一 5 5 . 7 3 9 7 + 1 4 . 7 75 9D 0 。 9 2 8
19平 = 0 . 2 6 9 9 + o . s 3 s 2 1g D , · H 0。 9 2 9二
6 8
。
4 2 9二
2 1
.
7 9 5二
由表 3可见 , 两个估计总生物量的方程均达极显著 , 但由于方程 8 仅需测定胸径 1 个因
所以更为简便实用 。
分布空间与浏树诸因子 的关系
为探讨楠木的空间分布与诸测树因子的关系 , 对其冠幅 、 根幅和胸径 、 树高值进行逐步
, J怪子.2
回归
y = a 。 十 a , D + a Z H ( 5 )
式中 y : 根幅或冠幅 , 单位 : m “
筛选得到的最佳方程见表 4 。 模型的检验表明 , 树高 .与冠幅间的回归关 系极显著 , 可以
用树高值对冠幅进行估计 , 胸径则和根幅呈显著的回归关系 。
表 4 冠幅 、 根幅与D · H 的回归模型及检验
T a b
.
4 M o d e l s a n d t e s t s o f s i g n i f i e a u e e b e t w e e u t h e r a u g e
o f e r o w n s a n d r o o t s a n d D
.
B
.
H
. ,
t o t a l h e i g h t o f t r e e
序号 类 别 回归方程
y = 一 5 . 4 712 + 2 . 12 4 9H
y = 一 3 。 5 8 59 9 + 1 . 05 36刀
0
.
8 2 7二 2 3 . 8 9 3二
0
。
9 0 5二 4 9 。 8 2 3二
幅冠根910
魂期 陈辉等 :楠木人工林生物产量模型的研究 4 15
2
.
5楠木地上部和地下部生物童间的关系
应用调查得到的地上部和地下部的生物量数据和胸径数据 , 用多元逐步回归法拟合 , 结
果列于表 5
表 5 根部重与地上部皿 、 脚径间的回归模型
T a b
.
5 M o d e l s f o r t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e b i o m a s s
u n d e r g r o u n d a n d t il e b i o m a s s a b o v e g r o 让 n d a n d D
.
B
.
H
.
序号 类 别 回 归 方 程 R F
11 根 部 重 平地下 二 0 . 0 4 8 6 5 + 0 . 3511 3平地上 0 . 87 5二 2 0 . 77二
1 2 根 部 重 平地下 = 一 15 . 52 2 3 + 3 一 8 77 8D 0 . 9 4 . 份 8 3 . 6 1二
拟合的结果表明 , 地上部和地下部生物量之间的关系极显著 , 胸径和地下部生物量之间
的回归关系也是高度显著的 。 这就解决了通常由于地下部分调查的不 易而产生的野外调查工
作量大 、 花费高的困难 。 当然 , 就以上两个方程来说 , 以胸径与地下部生物量的相关关系更
为密切 , 应用方程 12 只需测量胸径就能估计出地下部的生物量 , 这在实际应用上尤其方便 。
但是 ,有时需要对林木的地上部和地下部的比例作出估计 , 而方程 1 1就能解决这类问题 。
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2
。
6 楠木生物产量垂直分布
研究生物量的垂直分布状况 , 对
于深入了解楠木林分的生物学特性和
环境间的关系是很必要的 , 它可以为
选育优良的类型和配置合理的林分结
构提供依据 。 附图给出了 4 个具有代
表性的产量垂直分布剖 面 图 。 ( a ) 、
( b )为生长较好的类型 ; ( c )生长状况
较差 , ( d) 为林缘木 , 从生物量的角
度衡量为生长最好的类型 。 这几类型
林木分层树干重量都随树高的增高而
减少 , 只是递减速度 不 同 , 林 缘 木
快 , 不 良木慢而 已。 树叶和树枝的垂
直分布差异较大 , 林缘木生长最好 ,
其最大树枝和树叶量分布 在 树 冠 中
部 , 生长较差的楠木其最大树枝和树
叶量分布在树冠上部 , 这无疑降低了
光能的利用率而导致生物 产 量 的 下
降 , 生长较好者其最大树枝和树叶量
分布在树冠的中上部 。
6
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-
附图 不同胸径下的楠木生物量垂直分布图
F i g
.
V e r t i e a l d i s t r i b u t i o n o f
b i o m a s s i n d i f f e r e n t D
。
B
。
H
4 1 6福 建 林 学 院 学 报 9卷
3几点小结
准确测定楠木生物量是研究有机质积累和分配的基础 。 用各种模型估测楠木的总生物量
或某器官的生物量时 , 由于各因子间特定的 内在联系 , 其遵循的规律也不尽相同 。 例如应用
模型 ( 1) 可 以较准确地对单株总生物量以及树干和根部的生物量作出估计 , 而对树枝和 树 叶
部分而言 , 模型 ( 3) 具较好的估测效果 。 由此可见 , 对林木不同的部分来说 , 其生物量 与 诸
例树 因子间的关系可能是不 同的 ,应具体分析 ,在实际应用时 , 可多考虑几个模型以便选出最
佳者 。
本研究得出的适合于尤溪县及邻近相似地理区域的楠木人工林生物量方程有 1 、 2 、 5 、
6
、
7
、
8
、
n
、
12
。 由于数据样本单元相对较小 ( n 二 1 3 ) 及调查区域的限制 , 这些方 程
不一定完全适用于其它的地理区域 。 此外 , 由于数据来 自同龄林分某年时的生长情况 , 所 以
未能对生物量在不 同年龄序列时的情况加以分析讨论 。
楠木生物量的各种模型的建立 , 对探讨林分的合理结构和经营方案是很重要的 。 从所得
到的方程来看 , 与以往的大部分研区者对林木生物量研究得出的结论基本上一致 , 它们具较
合理的生物学方面的解释 。 例如 , 对于方程 8 来说 , 可能是由于树木在林中的高度 , 限制并
决定了其树冠的发展幅度和光照竞争能力 , 所 以表现出树高与冠幅间极显著的相关性 ; 而方
程 9 则说 明了胸径和根幅的相关性是很紧密的 。
垂直结构分析图给出了生物量垂直分布的一个直观概念 。 对一个林分而言 , 获得最大的
生物产量是经营者常考虑的一个因素 ,但对于用材林来说 ,更重要的是必须考虑到商品材的等
级和材积 。 林缘木虽具有较大的生物量 , 却常因其尖削度较大而限制了木材的用途 , 另一方
面 , 由于这类林木的冠 幅较大使得林分密度变小 , 而种植密度太稀又必然会限制整个林分的
生物量 。 因此 , 从培育经济高产的林分来看 , 通常应考虑的是多培育生长中庸的林分 , 发挥
群体的增产效应 。 生物量调查常指对某一林分的总生物量进行调查 , 且估计的方法多种 , 但
无论 以何种方法估计 , 总是 以标准木或分径阶标准木生物量作为基础 。 本研究解决了楠木人
工林单株标准木的生物量估测问题 , 并采用平均木生物量乘以林分总株数的方法得出该林分
的平均生物量为 3 76 3 . 3 5k g /亩 。
阔叶林的人工更新是目前巫待解决的林学问题之一 。 楠木人工林生物量的研究对研究楠
木人工更新及其经济和生态效益来说 , 是必要的一个环节 , 在此基础上可 以评定人工更新后
林分与其它类型林分在生物量上的差异 , 以利于选择合适的造林树种 , 使林地的生产潜力得
以较大地发挥 。 如果能结合不同的立地类型 、 不同的营林技术措施对此进行研究 , 则可以确
定这些不同的因子对更新后的楠木人工林的反应 , 本研究由于取材范围的限制 , 对这点未作
阐述 。
4 期 陈辉等: 楠木人工林生物产量模型的研究4 1 学
参 考 丫文 献
冯宗炜等. 湖南会同地区马尾松林生物量的测定. 林业科学 , 19 8 2 , (艺) , 12 7~ 1 3
张家武等 . 估测杉木林现存量的数学模式的比较 . 东北林学院学报 , 1 9 8 4 , ( 4 ) , 19 ~ 19
洪伟等 . 毛竹产量新模型的研究 . 竹子研究汇刊 , 1 9 8 8 ; ( 2 ) , 1~ 1 3
张尧庭等 . 多元统计分析引论 . 北京 : 科学出版社 , 1 9 8 2
V
.
C
.
B a l d w i n J r
.
G r e e n a n d d r y
一
w
e i g h t e g u a t i o n s f o r a b o v e
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g r o u n d e o 也 p o n e n t s o f
p l a n t e d L o b l o l l y p i n
e t r e e s i n t h e W e s t G u l f R e g i o n
.
S o u t h e r n J o u r n a o f A p p l i e d
F o r e s t r y , 1 9 8 7 , ( 3 ) : 2 1 2一 2 1 8
St u d y o n t h e M o d e ls o f B io m a s s f o r t h e
Pho e be B o u r n e i S t a n d s
C h e n H u i R e n C il e n h u i Z h e n L IP i n
( F u j i
a n C o l l e g e o f F o r e s t r y )
R u a n C h u a n e h e n L i a o Z h e n h u a
( M a n a g e m e n t T
r e e F a r m o f Y o u x i C o u n t y )
A b s t r a e t B a s e d o n t h e s u r v e y s o f m e a n t r e e s t h e P a P e r
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m u i r ip l
e r e g r e s s i o n a n a l丁5 15 , e s t a b l i s h e d t h e m a th e 斑 a t i e s m o d e l s w h i e h d e a l
w i t h t h
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P h o
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m o d e l s e a n b e u s e d t o e s t i m a t e t h e b i o m a s s o f t h i s k i n d o f s t a n d i n e e r t a i n e i
-
r e u m s t a n e e s
.
T h e r a t i o n a l i t犷 o f t h e s p a t i a l d i s t r i b u t z o n o f b王o m a s s f o r t h e
s t a n d h a s a l s o b e e n d i s e u s s e d
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Ke y w o r d s P h o
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