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林业科学研究　2008, 21 (3) : 415～418
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2008) 0320415204
桉树短周期工业原料林立地指数模型研究
郑 　曼 1 , 陈永富 23
(1. 国家林业局调查规划设计院 ,北京　100714; 2. 中国林业科学研究院资源信息研究所 ,北京　100091)
关键词 :桉树 ;短周期 ;立地指数 ;基准胸径
中图分类 : S792. 39　　　　　文献标识码 : A
收稿日期 : 2008203215
作者简介 :郑　曼 (1974—) ,女 ,北京人 ,研究方向为林业信息应用与管理.3 通讯作者 :陈永富 ,研究员. E2mail∶chenyf@caf. ac. cn
Study on the S ite Index M odel of Euca lyptus Short2Rota tion
Industr ia l Raw M a ter ia l Forest
ZHENG M an, CHEN Yong2fu
(1. Academy of Forest Inventory and Planning, State Forestry Adm inistration, Beijing　100714, China;
2. Institute of Forest Resource Information Techniques, CAF, Beijing　100091, China)
Abstract∶W5 eucalyp tus clones short2rotation industrial raw material forest ownered by Leizhou Forestry Bureau were
selected to be the object of site quality evaluation, the relations among tree height, DBH, and age were analysed by
forest resources survey data. The average height and average DBH of dom inant tree in forest stand were selected to be
dependent variable and independent variable of site quality evaluation model. The standard age was 3. 2 years (40
months) , and the curve function was R ichard function. The site quality evaluation model of eucalyp tus short2rotation
industrial raw material forest was established. The adap tability of the model was tested, correlation coefficient was
0. 95, and the result showed that the difference between theoretical value and investigating value was not obvious. The
accuracy of site quality evaluation model was high enough for p ractical purposes.
Keywords: eucalyp tus; short2rotation; site index; standard DBH
　　短周期工业原料林包括以下几方面的含义 : ①
轮伐期短或培育周期相对较短 ; ②培育目标明确 ,即
为特定的工业加工提供原料 ; ③实现优质、高产、高
效 ; ④采取集约经营措施 ,适度规模经营 [ 1 ]。桉树
( Euca lyptus spp. )自 1890年引入中国 ,至今已有 100
多年的发展历史。我国从 20世纪 50年代开始试验
种植桉树人工林 ,并将桉树作为主要造林树种之一
在我国南方推广 [ 2 ] ,特别是近年来 ,以桉树为主的短
周期工业原料林发展突飞猛进。适地适树是短周期
工业原料林可持续经营的基础 ,而立地质量评价则
是实施适地适树的前提。关于立地质量评价的方法
很多 ,归纳为年龄 2材积表达法 ;年龄 2林分平均树高
表达法 ;年龄 2林分优势高表达法 ;直径 2树高表达 法 ;环境因子 2优势高表达法 ;生态法 (指示植物法 ) ;环境因子 2植被表达法等 7大类 [ 3 - 11 ]。至今关于桉树短周期工业原料林立地质量评价研究方面的系统报道尚未见到。本文试图为桉树短周期工业原料林立地质量评价探讨一种可行的方法。1　材料与方法本次研究所用资料来自雷州林业局提供的2005年森林资源二类调查的 W 5桉树短周期无性系林分样地资料 525个。这些样地分布于雷州林业局的 10个林场 ,代表了各种不同的立地条件类型和造林年代 ,林分的整地、施肥等经营措施基本一致。样地调查因子包括空间位置、立地因子和林分因子 ,具
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
体涉及林场、林班、小班、细班、地类、林种、树种、密
度、造林规格、起源、郁闭度、造林年度、立木胸径、林
分平均树高、优势木树高、优势木胸径、海拔、坡度、
土壤等。调查的样地中 ,最小胸径 0. 3 cm,最大胸径
13. 5 cm,最小树高 0. 2 m ,最大树高 20. 8 m ,单位产
量最低 1. 52 m3 ·hm - 2 ,最高单位产量为 270. 37 m3
·hm - 2。造林年度为 1993—2005年 ,各年度均有分
布。样地为正方形 ,边长为 25. 8 m,胸径利用围尺
测量 ,树高利用树高器和测高杆测量 ,郁闭度采用样
地对角线目测法测量。
桉树短周期工业原料林基本不采取间伐抚育措
施 ,林分优势高是理想的立地质量表达因子 ,故立地
质量评价采用年龄 2林分优势高表达法。根据林分
优势高和年龄的成对数据 ,绘制林分优势高与林分
年龄关系散点图 ,根据散点图初步确定函数类型 ;通
过求二阶导数 ,确定林分基准年龄 ,建立林分立地指
数模型 ;利用等斜距法绘制立地指数曲线族图 ,编制
立地指数表。
2　结果与讨论
2. 1　林分立地指数导向曲线模型
2. 1. 1　林分生长时间与优势高变化关系 　根据林
分生长时间与林分优势高生长变化的成对数据 ,绘
制散点图 1。从林龄与优势高关系散点图可知 ,
其关系呈明显的非线性关系。
图 1　林分优势高与林龄的关系散点图
2. 1. 2　立地指数导向曲线模型 　本文选取了常用
的理查德曲线函数等 5个非线性函数进行拟合比
较 , 5个函数式如下 :
理查德曲线函数 , Y = a (1 - EXP ( - cX ) ) b
单分子曲线函数 , Y = a + bEXP ( - cX )
苏玛克曲线函数 , Y = aEXP ( - b /Xc )
逻辑斯蒂曲线函数 , Y = a / (1 + bEXP ( - cX ) )
Gompertz曲线函数 , Y = aEXP ( - bEXP ( - cX ) )
根据已确定的候选曲线函数 ,拟合结果见表 1、
图 2～6。
表 1　林分立地指数导向曲线模型拟合参数
曲线函数名称 a b c 协方差 相关系数
单分子曲线函数 18. 472 0 - 19. 474 7 - 0. 033 5 - 520. 049 3 - 0. 941 4
理查德曲线函数 20. 858 0 1. 160 6 0. 028 5 272. 613 6 0. 957 8
逻辑斯蒂曲线函数 12. 266 2 19. 007 5 0. 232 0 382. 762 6 0. 797 9
苏玛克曲线函数 33 003. 403 9 11. 415 7 0. 103 0 - 27. 449 3 - 0. 953 1
Gompertz曲线函数 14. 057 6 3. 646 6 0. 103 5 - 88. 374 5 - 0. 966 6
　　从表 1可知 ,相关系数最高是 Gompertz曲线函
数 ,其次是理查德曲线函数 ,第三是苏玛克曲线函
数 ,第四是单分子曲线函数。逻辑斯蒂曲线函数的
相关系数最低 ,而且与其他 4个函数的拟合精度相
比 ,它的精度要低 20%以上 ,该函数首先被淘汰 ,其
余 4个函数的 拟合精度比较接近 ,只从相关系数难
以确定哪个是最理想的函数。为此 ,本文再从散点
图 (图 2～6)形状分析 ,也就是从参数 a的值分析 ,
苏玛克曲线函数的 a值太大 ,不符合桉树生长的客
观规律 ,应去除。在剩余的 3个函数中 , Gompertz曲
线函数拟合曲线衰减太快 ,树高在 3 a以后几乎停
止生长 ,也不符合桉树生长规律 ,该函数也应去除 ,
单分子曲线函数与理查德曲线函数相比 ,相关系数
略低 ,而协方差明显要大。因此 ,理查德曲线函数是
W 5桉树短周期工业原料林最理想的立地指数导向
曲线函数。
立地指数导向曲线模型 :
Hy = 20. 858 0 (1 - EXP ( - 0. 02853A ) ) 1. 160 6 (1)
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第 3期 郑 　曼等 :桉树短周期工业原料林立地指数模型研究
图 2　单分子函数拟合图
图 3　理查德函数拟合图
图 4　逻辑斯蒂函数拟合图
图 5　苏玛克函数拟合图
图 6　Gompertz函数拟合图
2. 1. 3　模型适合性检验 　模型精度的高低直接影
响其使用价值和对林业科研与林业生产的指导作
用。为了证明上述模型的可靠程度 ,是否存在系统
偏差 ,随机抽取 30个样地资料 ,用样本实测值与理
论值再进行一次线性回归分析即适合性检验 ,检验
结果见表 2、图 7。
从表 2和图 7可知 ,模型适合实际需要 ,满足精
度要求。
表 2　立地指数导向曲线模型精度检验
　样地号 理论高 实测高 　样地号 理论高 实测高 　样地号 理论高 实测高
1 9. 7 8. 5 11 9. 1 8. 8 21 18. 7 18. 3
2 10. 5 11. 2 12 2. 2 2. 5 22 15. 2 15. 5
3 16. 6 15. 6 13 5. 5 5. 3 23 16. 8 16. 2
4 7. 2 7. 7 14 0. 6 0. 8 24 17. 1 17. 0
5 5. 5 5. 6 15 1. 7 1. 6 25 2. 8 3. 0
6 8. 9 9. 2 16 2. 3 2. 2 26 11. 0 11. 1
7 10. 2 9. 7 17 11. 1 10. 9 27 12. 8 13. 2
8 8. 0 7. 6 18 6. 1 6. 6 28 16. 0 15. 5
9 12. 0 12. 5 19 4. 0 3. 7 29 9. 5 9. 4
10 12. 3 12. 2 20 4. 5 4. 7 30 14. 4 14. 6
( F临界值 ) 3. 340 4 ( F统计值 ) 1. 548 1 (相关系数 ) 0. 996 4 (差异性 ) 不显著
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
图 7　优势高理论值与实测值回归图
2. 2　立地指数模型
2. 2. 1　基准年龄 　立地指数是指林分在基准年龄
时的优势木高 ,基准年龄指林分优势高生长达到最
高峰或趋于稳定时期的年龄。根据立地指数导向曲
线模型 ,求二阶导数 ,令二阶导数为零 ,求出的时间
为基准年龄。经计算 W 5桉树无性系林分的基准年
龄为 3. 2 a。
2. 2. 2　立地指数模型 　将基准年龄代入立地指数
导向曲线模型 ,与任意时间的林分优势高变化模型
比 ,再乘以任意时间的林分优势高 ,便求出任意林分
的立地指数 ,具体如下。
S I = Hy ( ( 1 - exp ( - 1. 14 ) ) / ( 1 - exp
( - 0. 028 53 A ) ) ) 1. 160 6 　　　　　 (2)
Hy:林分优势高 , A为林分年龄。
3　小结
桉树自引进到中国已有 100多年历史 ,经过引
种栽培 ,广泛分布于我国热带、亚热带地区 ,目前在
我国生长的桉树超过 100种 ,桉树已成为我国主要
的工业原料林树种之一 ,因其生长快和良好的纸浆
加工性能 ,普遍将桉树材作为纸浆材 ,桉树短周期工
业原料林一般采伐周期为 5 a,培育桉树短周期工业
原料林的经济效益十分显著 ,现在的桉树纸浆材出
现供不应求的状况。通过立地指数模型的构建 ,为
科学评价桉树林分立地质量 ,开展桉树短周期工业
原料林经营规划和管理提供科技支撑。
桉树无性系林分是桉树短周期工业原料林的主
要林分类型 ,仅 W 5一个桉树无性系林分的面积就
占雷州林业局全部桉树林分面积的 30%以上。因
此 ,选择 W 5桉树无性系林分作为研究对象具有十
分重要的意义。
通过研究表明 ,W 5桉树无性系短周期工业原料
林分优势高与年龄之间存在显著的非线性相关性 ,
理查德曲线函数是拟合该林分立地指数导向曲线的
理想函数 ,拟合模型的相关系数为 0. 957 8,模型曲
线形状与实际吻合。利用随机抽取的 30个样地进
行模型适合性检验 ,理论值与实际值之间的线性回
归相关系数达到 0. 996 4, F统计量为 1. 548 1远小
于 F临界值为 3. 340 4,说明理论值与实际值之间差
异不显著 ,满足精度要求。
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