全 文 ：福建林学院学报 1 9 90 , 1 0 ( 1 ) , 6 7一 7 1
Jo u r o a l o f F . j i a n C
o ll e g e o f F o r e s t r y
尤溪县楠木林分叶面积指数的研究
任承辉 陈 辉 周丽华
( 福建林学院 )
阮传成 廖正花
( 尤溪经营林场
摘要 本文在样地调查的基础上研究了楠木叶面积的测定方法和叶面积指数 的
测定及生物量 、 材积、 林分 密度与叶面积指数 间的关系 , 得 出在现有林分条件下单位
面积上的生物量 、 材积与叶面积指数均成线性回归关系 , 而叶面积指数与林分密度
的倒数成二次回归关系 。 利用这些关系本文确定 出了最佳林分 密度的估计值 。
关键词 楠木林分 叶面积指数
楠木是一种珍贵的材用树种 , 它木材具有香气 、 纹理直 、 结构紧密 、 耐腐且不易变形和
开裂 , 是高级的家具建筑用材 。 但其生长缓慢 , 年平均产材积少 。 对楠木现有林 分 进 行 研
究 , 探索提高楠木林的木材产量获得较高的经济效益的途径无疑是很有价值的 。
本文在对尤溪县经营林场光林工区的一片 20 年生楠木林进行调查的基础上初步探讨了楠
木叶面积的测定方法 、 林分叶面积指数的计算及叶面积指数与生物量 、 材积 、 林分密度等因
子间的关系 , 指出在目前经营水平下提高叶面积指数是提高产量的途径 , 而控制合理的林分
密度则是提高叶面积指数的简单而有效的方法 。 本文给 出了在与此相似条件下 20 年生楠木林
的合理密度的估计 。
材料与方法
样地设在尤溪县经营林场光林工区 。 该地区年平均气温 1 8 . 9 ℃ ,年降水量 159 9 . 6m m , 年
蒸发量 1 32 6 . 6m m , 年均相对湿度 83 % , 属亚热带气候 , 林地中土壤为黄红壤 , p H值 4~ 5 。
该林地早期是人工种植的杉木 、 楠木混交林 , 杉木长大后砍伐形成楠木纯林 ( 林中仍有少量
杉木萌芽条 ) 林龄20 年 。 由于该林地气候 、 土壤等条件较适合 , 加上管理较好 , 因而楠木生
长良好 。 林地中楠木树高一般在 5 一 10 m之间 , 平均高为 6 . 3。 , 少数生长不 良的 仅 3 m 左
右 。 胸径一般在 3一 1 c4 m之间 , 平均胸径为 7 . 5 c8 m , 少数生长好的胸径可达 1 c6 m , 少 数生
长不良的仅 2 o m左右 。 整块林地面积约 2 0 亩 。
在林地中选取不同坡向坡位坡度的各种径阶的样地共 9 块 。 对 9 块样地进行每木调查 ,
一 收摘日期 . i o a a年。月 1 5日
68 福 建 林 学 院 学 报1 0卷
量其胸径 、 树高 , 测出样地密度 。 在样地中选择 1 一 2 株胸径 、 树高均接近样地平均值 、 生
长正常的林木作为代表木 g 块样地共选代表木 1 株 。 除此之外还选择该林地中接近极端状况
的曲型木 2 株 , 即生长特别好 , 特别高大和生长特别差的林木各 1 株 。 伐倒挖出全根 . 按常
规方法测出各器官生物量 。 称出全树鲜叶重然后从 中抽取部份叶片称鲜重 , 测出这部份叶的
总面积由叶面积与叶鲜重的关系换算出全树总叶面积 。
在叶面积测定中本文使用了三种不同的方法进行了测定结果比较检验。 利 用这 9 块样地
13 株调查木的数据分析单株叶面积总量 , 各器官生物量 , 总生物量 , 材积与胸径树高间的关
系 。 进而利 用每木调查数据对各样地总生物量 , 总材积及总叶面积作出估计 , 算出各样地叶
面积指数 。 更进一步建立起叶面积指数与样地中单位面积上生物量 , 材积及样地密度间的关
系 。 最后借助这些关系作出结论 。
2 几种测定叶面积方法的比较
在这次调查中本文使用了三种方法来测定卑片叶的叶面积 : 光电叶面积仪测定法 、 称重
法及回归方程法 。
光电叶面积仪法 : 直接使用光电叶面积仪测定每片叶子的叶面积 。 它方便可靠速度快 ,
可以适应于各种不同形状的叶面积 , 但由于仪器昂贵不易推广 。
称重法 : 将叶片描绘在质地均匀的纸上 , 剪下由分析天平称重 , 用下式求出叶面积
叶面积 = 剪下纸片重 /单位面积纸重
为保证测量结果的可靠性要特别注意描绘 、 剪纸两个步骤 , 它们是误差的主要来源 。
回归方程法 : 在部份叶片中用光电叶面积仪测出每片叶的面积 S并分别量出其长笠 : 和宽
x : , 由这些数据配制出回归方程如下 :
S = 1 0
。
4 9 5 6一 0 。 0 1 4 2劣 z 一 6 . 87 0 0 x : + 0 . 8 9 4 6% : . x :
相关指数 R = 0 . 9 59 8 显著性值 F = 1 2 7 3 . 3
S的单位为 c m 名 、 x : 、 x : 的单位都是 c m 、 利 用这个方程就可 以由叶片的长 、 宽估 计 叶 的 面
积 。
此法配置方程时工作量大 , 方程得到后就可 以很容易得到叶面积 , 它不受仪器限制而且
有一定精度保证适用于象楠木这样叶型稳定的树种。
为比较三种方法所测定结果的差异 , 另外随机抽取部份叶片用三种方法测出叶面积 , 再
两两分别按下面两种方法进行差异显著性检验 。
2
.
1 成对比较检验: 假设某两种方法测定的叶面积无显著差异 , 则它们的差值可以认为是遵
从以 。为期望的正态分布的随机变量的 , 而统计量 t = 刃汀 就是遵从自由度为 n 一 1的 t
分布的随机变量 。 式中 d 为差值的均值 。
{(
一一 -一一一一一一 ` ` ` 曰` ~户 ` ` . . . ` . .~ ` . ~ 目. . . ~一一 -”
S了 艺 武 一 , .d :
f . 1
) /
” ( n 一 1 )
为万的标准差 。 通过比较 t 与 t武 n 一 1 )的关系 , 便可决定接受或推翻假设 。 实际计 挥结果
1期 任承辉等 : 尤溪县楠木林分叶面积指数的研究
表如表 1 ( n 均大于 2 5 0 ) :
其中临界危险率为推翻假设承担的危险率 。
由上表可以看出三种方法均无显著差异 。
2
.
2 回归系数的检验 : 假定某两种方法测定
结果无差异 , 则这两组数据间应存在 Y 二 X
的回归关系 。 由实际数据得回归方程 y = a 十
b x
, 检验 a与 0 , b与 1 间的差异显著性 即
可知道原假设是否正确 , 由统计学原理易证
在一定条件下由所给的假设可推出
表 1 几种测叶面积法差异的 t 检验
T a b
。
I t
一
t e s t o f a i f f e r e n e e s b e t w e e n
v a r i o u s m e t h o d s e a e u l a t i n g t h e
a r e a s o f I e a v e s
Oó勺曰八
值.5760类 别
光 电一重量
光电一方程
重量一方程
临界危险率
0
。
11
0
。 遵3
0
。
3 8
` “ 一 ` 6一尾( 二 ` 一 二 ) 么 /
。 “
(
a 一 0 ) }n 万 ( x ` 一 二 ) 么 /
其中 b = 公 (二 ` 一 劝 ( y : 一力 /
`二 1
均为遵从 自由度为 ( n 一 2) 的 t
种方法间是否存在显著差异 。
.
1百一 , 一公- b% ` )一气 名吕 1
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一云 - 一而-一
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E (
二 , 一 二 ) 2 , a 二 夕 一 b二
i 二 1
分布的随机变量 。 利用 t a , t 、 与 t 。 ( n 一 2) 间关系即 可判断两
实际计算结果如表 2 ( n 》 1 5 0) 由此表 得 出 结论与成对比较检
验法是 一致的 , 即三种方法测定的叶面积都是可靠的 。
表 2 不同测叶面积法间回归系数的差异检验
T a b
.
2 s i g n i i i e a n t t c s t o f a i f f e r e n e e s b e t w e e n V a r 1 O U S
m e t h o a s e a e u l a t i n g t h o a r e a s o f l e a v e s
`
b
,o。止之1n八1é
一
类 别 a b .t 临界危险率 a / b
光电一重量
方程一重量
方程一光电
。
1 6 5 7
。
1 8 7 8
。
03 3 4
。
9 8 6 1
。
9 8 5 1
。
9 9 9 1
。
5 6 6 4
。
4 0 3 8
。
0 0 1 9
0 4 2 0
7 0 2 6
2 2 6 3
.
6 / 0
.
。
7 / 0
.
。
9 9 / 0
3 叶面积指数的测定及各因子间的关系
利用测出的 13 株标准木的数据进行回归分析得到如下两个回归模型
S = 5
.
7 5 9 + O
.
O3 5 3 D
Z
H R 二 0
.
9 7 1 F 二 1 8 0
.
7 6
才 二 一 5 5 . 7 3 9 7 + 1 4 . 7 5 5 9D R = 0 . 9 2 8 F = CS ` 4 2 9
S为单株叶总面积单位为 m “ , W为生物量单位为 k g , D为胸径 H为树高单 位 分 别 为 。 m ,
m
o
利用这些关系和 9 块样地每木调查的数据可以对各样地总叶面积 、 总生物量作出估计 ,
福 建 林 学 院 学 报 1 0卷
另外求出咨样地上每株林木的 D ’ H之和 , _仁述因子除以样地面积 M ( 单 位 m “ ) 后即分别得
到各样地的叶面积指数 L A I、 单位面积上的生物量 W / M和单位面积 上 的D 么 H值 D 么 H /M 。
( D
Z
H / M因子与卑位面积上的材积之间存在着极为密切的线性回归关系 ,本文 以对D 么 H / M
的讨论来代替单位面积上材积的讨论 , 其结论是 一致的 ) 。 进而建立 L A I与W / M 、 D Z H / M
及密度P 间关系如下 :
D 么H /M 二 一 0
.
0 5 9 3 + 17
.
8 2 3 5
·
L A I R 二 o . g s 9 2 F = 1 8 2 2 4 . 3 6
班 / M = 一 4 . 0 0 1 3 又 1 0一 8 + 2 . 9 2 2 1 一 L 月 I R 二 0 。 9 9 8 4 F = 1 2 3 09 4 。 0 8 7
。 , 。 , 一 二 。 一 , _ 。 J _ 。 , 1 . 。 。 。 。 1乙A l 二 一 2 。 4 6 9 6 火 1 0 一 a + 2 。 4 8 8 5 一生 一 0 。 3 3 0 2 一 共-
P
一
P
`
R 二 0 。 9 7 4 4 F = 3 7 3 8 . 6 9
其中 D “ H /M 、 W / M , P的单位分别为。 m Z加 , k g / m “ 及株加 么
由D “ H / M及W / M对 L A I的回归方程来看它们都成极显著的线性回归关系 , 也即在 目前
的叶面积指数变化范围内 ,叶面积指数的增加会带来 D “ H / M , W /M的增加 。 也反映出所研究
的这一片林分的叶面积指数都还太小 , 造成这种状况的原 因可能是该林分还处在成长期中 ,
离成熟还有一段距离 , 另一个原 因就是本文后面将会分析到的林分密度不合理 。 增加叶面积
指数是提高单位面积上的生物量 、 材积的一个途径 。
由L A I对 P的回归方程可以看到 L A I与 P 的倒数成极显著的二次回 归 关 系 , 由这个方程
可以得到使 L A I达到最大的密度为 P = 0 . 2 6 5 4株 / m “ 、 17 7株 /亩 , 此密度值 处 于本次调查的
密度范围内 , 这个密度下 L A I的期望值为 L A Ima 二 二 4 . 6 8 5 9 。 即如果对相似条件的 20 年生楠木
纯林控制其密度为 17 7株 /亩附近时能期望获得较大的 L A I从而也能得到较高的生 物 量 和 材
积 。
4 讨论
4
.
1 叶面积的准确测定是进行有关叶面积的其他研究的基础 , 光电仪法准确可靠效率高 , 但
受仪器限制不易推广 、 重量法较为准确可靠但手续复杂且中间步骤易产生误差 、 方祥法在建
立方程时较复杂麻烦 , 还要有计算工具 , 但方程一经建立则使用方便 , 便于推广而且精度也
有一定保证 。 三种方法各有所长 。
4
.
2 叶子是光合作用的场所 , 单位面积上的叶面积即 L A 工越大接受光能越多光合 产 量 也 越
大 , 但同时叶 自身消耗也大 , 对一确定的林分有一最适合的 L A I。但所研 究的林分的 L A I与
W / M
、
D “ H / M都成线性回归关系反映出W / M 、 D “ H / M都随 L A I增加而增加 的 趋 势 , 由
此可以看出该林分 目前的 L A I都普遍偏小 。 采取措施提高林分 目前叶面积指数 L A I是提高单
位面积上产量的一个途径 。 提高 L A 工的一个简单方法就是控制密度 , 对 20 年生楠木纯林合理
的密度应为 17 7株 /亩左右 , 其期望叶面积指数为 4 . 6 8 , 如能结合其它措施如施肥等则还有可
能进一步提高叶面积指数 , 事实上调查的样地中有两块样地的 L A I值就大于 4 . 68 达 到 5 以
上 。
1 期 任承辉等 : 尤溪县楠木林分叶面积指数的研究 7 1
参 考 文 献
〔 1 〕北京林学院主编 , 数理统计 , 北京 : 中国林业出版社 , 1 9 8 0 : 2 75 ~ 2 7 6
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