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A Quantitative Research on the Site Quality of Pinus massoniana Plantation in Zhejiang Province

浙江省马尾松人工林立地质量的数量化研究*



全 文 :林 业科学研 究   ,      一 
         六
浙江省马尾松人工林立地
质量的数量化研究 ’
迟 健 李桂英 陈家明 曾文胜 高智慧 陈奕良
摘要 根据浙江  块马尾松人工林样地的  个立地因子和  个交互作用因子数据 , 运用逐
步 回归 、交互逐步 回归及数量化理论  三种方法 , 剔除无效变量 , 分别对武夷山北坡产区 、天 目山
产区及浙东 、浙西丘陵产区所调查的立地因子 海拔高 、土层厚度 、黑土层厚度 、坡位 、坡向等  , 进行
统计分析与检验 。从剩余标准差 、 方差 比 、复相关和偏相关等检验结果看 , 以数量化法计算结果最精
确 , 交互逐步回归法次之 。 本文还根据入选因子类目的相关距阵 , 用数量化理论  法计算出立地质
量得分值 , 并编出三个产区的数量化地位指数表 。
关健词 马尾松 、 立地质量 、 数量化地位指数表
有林地的立地质量可根据立地指数  年生林分优势高 确定 无林地造林后的产量预测
只能根据各项立地因子综合估测 。 将立地质量数量化 , 并换算成马尾松林的地位指数 , 有利于
马尾松商品材基地的合理布局和生长预测 , 为此进行本研究 。
 材料和方法
   试验材料和调查方法
根据全国和浙江省马尾松产区区划〔’·〕, 本子专题“七五 ”调查组在浙西南和浙西北 山区 ,
以及浙东 、 浙西丘陵的  县 市  , 设样地   块 本文实际应用   块  , 样地大体按地域 县 
均衡分布 , 再按不同海拔 、 不同生长状况随机取样 , 林龄  一    。 解析木分析表明   指数的
林分很少 , 在三类产区中分别占样地总数的     、    和     。  类产区 浙西南 以  一
 指数比例最大 , 占      皿类区 浙西北 以  一  指数为主 , 占      班类区以 一 
指数为主 , 占     。 初植密度    株    左右 ,    年生经   次疏伐 , 保 留   一
  株  。 经营较粗放 , 多为小块状        或穴状            整地 
前  年每年除草  次 。 样地面积  一    调查时每木测胸径 , 分径级测高 , 每块样地采平
均及优势解析木各  株 ,   区分段 含胸高 取圆盘 , 用  年生优势高确定立地指数 。
在测树的同时调查  项立地因子 , 包括 海拔 、坡 向 、坡度 、坡位 、坡长 、 坡形 、 局部地貌 、母
岩 、土类 、土层厚 、 黑土层厚 、 土壤质地 、 石砾含量 、 松紧度 、土壤湿度和主要植被 。 但计算时仅应
用其中较重要的  项 。
   立地项 目的筛选和类 目划分
    逐 步回 归法 各样地的立地指数值按项 目和类 目归类 , 求出各类 目平均值 。 按预估回
一  一  收稿 。
迟 健副研究员 , 李桂英 , 曾文 胜 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 浙江富阳    陈家明 浙江 省新安
江市梅城林场  高智慧 浙江省林业科学研究所  陈奕 良浙江省庆元县林场 。
二 本研究为“八五 ”全国攻关课题 “马尾松建筑材 、 纸浆材林优化栽培模式研究 ”的子专题内容 
 林 业 科 学 研 究 卷
归模型 夕一  。   , ,       …     , 用逐步回归法依次淘汰对  值影响不大的自变量 。
引入的变量为  , 海拔 、  坡位  、  母岩 、  土层厚、  、黑土层厚  、 ‘坡度 、  坡
向 和   土壤质地  。  , 、  、 … 为待定参数 。 剔除无效变量的标准采用 凡     水平的临
界值 ,  , 一 交 , 其中  , 是  对变量  声的偏回归离差平方和 , 义 是总体方差 。 但在大样本时
 , 可采用某一固定值 , 即 丸 和 人 两个自由度的某一水平  临界值 , 其中人 总是为  , 几一 ,
一 一  ,  为自变量数 , , 为样本数 。
     交互逐步回 归法 即在计算中除引入上述  个立地项 目外 , 另外引入  ,   ·    、
 , 。  ·   、   ,   ·   、     ·    、          、     ·   、 ,    ·  。、  ‘ 
·   和  ,    ·   共  个交互作用项 目 , 经逐步回归剔除无 效变量 。
     数量化理论  法 采用入选变量各类目的相关矩阵进行计算 。 以上三种方法的计算均
分别不同产区进行 。
     类 目的划分标准 根据对马尾松生物学特性的了解’和前人经验 , 将每个立地项目划
分为   个类 目 , 然后进行  检验 见表   , 以了解各类 目间的差异显著性 。
表  浙江省各马尾松产区立地项目的类目划分标准及 检验结果
 !一
类 目划分
   
      
   
山脚 、 洼
平均指数 显著性
 
 
  
   
    
    
    
    
类 目划分
  
   
    

脊 上坡 
平均指数 显著性 平均指数 显著性
代码项目
 。 
花岗岩 花岗岩

 
 
  
  

拔海
坡位
砂岩      砂岩   

母岩
  千枚岩      沉积岩   
类目划分
  
   
   

脊 上坡 
沉积岩
砂岩
花岗岩
第四纪红土
  
  
  
!  ∀ #
∃  ∀ !
!!  #
!  % &
!  !
∃  # ∋
( )∗
( 一1
X 一2
1 1 . 4 1
9
.
1 8
) 4 0 e m
成40 em
) 20 em
( 20 em
土厚
7658一0
982一305) 40 em
提40 em
) 10 em
成 10 eni
> 40 en、
( 4 0 e n l
> 1 0 e n l
提 10 enl
黑土厚
> 15
霭15
11.
9.
12.
10 .
11.
11.
> 30
蕊 30
11.
9.
10.
11.
> 30
提30
10.74
9. 26
11。 1 1
9
.
8 9
1 0
.
8 5
1 0
.
3 2
坡度
X , 、 阳 12 . 2 1 一 阳 11.63 一 阳 10.96
半阳
l洞
11.77
11.12
45一0
“一任”b‘40仁J一bo…01,
粉壤
砂壤
壤土
粘壤
半阳
半阴

砂壤
壤土
粘壤
枯土
10.42
10.
11.
11.
11.
半阳
半阴

砂土
粉壤
壤土
砂壤
10.26
10. 17
9.76
11.13
X坡向
12.07
8.76
.赞 赞
0‘J,Ž00乙1.勺月呀.…9†?一1互‘.工1”.JX土壤质地
注:(”一为差异不显著 , , 为 0.1 水平上显著 。 (2 )2 个类目之间的检验结果填入 上栏;同一项 目有 2 个以上类目时 , 相
邻类 目比较结果填入上栏 , 首尾 比较结果填入最后一栏 。
2
.
1
计算结果
各产区立地项目的筛选
期 迟 健等:浙江省马尾松人工林立地质量的数量化研究
1 2 类产区样地数 n 一 5 , 当剔除临界值 F , 达 0.05 水平时 , 用逐步 回归法筛选出的立地
项 目为 X 3(母岩) 、 X S ( 黑土层厚)和 X :(土壤质地);数量化 I法的入选项目同上 ;交互逐步回
归法选出项 目为 X :、 XJ Z 和凡5。 I 类产区 n一 95 , 逐步回归法选出项目为X , ( 海拔 ) 、 X , 和 X 。 ;
交互逐步回归法选出 X :、 X 小X , 3 。 l 类产区 n = 137 , 逐步 回归法选出 X , 、 X Z ( 坡位)、 X 3 、 X 4
( 土厚) 、 X 。和 X 7(坡向);交互逐步回归法选出 X 小X , 3和 凡。 。
2
.
2 不同计算方法的结果检验和优劣比较
2.2.1 回 归 , , 余标准差 , 余标准、 s 。 一丫誉(Y , 一 * , ) 2 / ( , ,一1), 其中 Y , 为实际观测
值 , Y 为理论值 , n 为样本数 , ”2 为因子数 。 S 。 值越小表示估计精度越高 。
2
.
2
.
2 方差分析 是针对两个 以上处理间差异显著性的常用检验方法 , F ( 方差比)为回归方
差与剩余方差之 比 , 在 自由度相同时 , 此值越大表示差异越显著 。
2
.
2
.
3 复相 关系数及其 t检验 复相关系数 R 是衡量 Y与 Y ;吻合程度的重要指标 , 计算公
式 :R - 2 , 其中 Y ;一 a + bX , 。 R 的 , 检验 :£一「R 丫n一m 一 1] / 丫1一R2 。
以上三种不同计算方法的剩余标准差 、 方差比 、复相关系数及其 !值 , 以及抓 10 % 相对误
差的样地百分率均列于表 2 。
表 2 三种方法计算的 S 。 、 F 、 R 和相对误差样地率检验
项 目 不一至絮上一 交互逐步回归 数量化 I1 2 1 . 1 2 1 1剩余标准差 S 。方差 比 F
复相关系数 R
至相关系数的 t值
误差( 10 % 样地率(% )
5.80 6.52 6.66 5.63 6.45
11.89 . “ 3 8 . 9 6 . ‘ 1 6 . 4 0 . “ 1 3 . 7 0 二 40.38 “ “
0
.
6 4 0
.
7 5 0
.
7 3 0
.
6 7 0
.
7 6
5
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’ .
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5 0 二 9.78 ” 4.77 二 10.13 . “
6 5
.
4 6 9
.
5 6 7
.
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6
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.
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7 2
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.
1
1
.
2 5
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.
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.
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7 2
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7
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.
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.
3 5 一
0.76
11.]4 “ “
6 9
.
5
1 7
.
7 4
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1 0
.
3 2
‘ ’
6 9
.
2
注 :罗马字 l :、 l 、 I 分别表示 l :、 I 、 I 类产 区 。
2
.
2
.
4 偏相 关系数及其 t 检验 偏相关系数是扣除其它 自变量的影响后 , 某因子 X , 单独对
: 的贡献值 , 二, , 一 ‘,j/ 了瓦瓦;, 其中 ‘一 , 为与 R 的元素 :湘应的逆 阵 R 一 的元素 。 偏相关系数的 ,
检验公式为:, 一 , 一; , 了不二下万二几 /石瓦下 三种不同计算方法的不同产区 、不同立地项 目偏相关
系数及其 t值见表 3 。
从以上各项检验综合评定 , 以数量化 I 法的计算精度最高 , 尤其是剩余标准差明显小于其
它两种方法 ;而偏相关系数的 t值明显大于另外两种方法 ;交互逐步回归法次之 。
2
.
3 立地质量得分表
根据浙江不同产区各项 目不同类 目的反应矩 阵 , 用数量化方法得出立地质量得分表 (表
4)。
2
.
4 数量化立地得分表
此表由立地质量得分表演化而来 , 便于在生产中应用 。 例如 :某无林地位于 12产区 , 三个
主要立地项 目母岩 、 黑土层厚和土壤质地分别为花岗岩 、 镇 10 。m 和壤土 , 则在表 5 中先查花
岗岩栏 目中的黑土厚簇 10 。m , 在该行中再查壤土一列的对应值 , 即 10. 91 。 表 6 使用方法同表
5 。
林 业 科 学 研 究 8卷
表 3 不同立地项目的偏相关系数及其 t值
数量化理论 I 法 逐 步回归法 交互逐步回归法
I :产 区 I 产区 I 产区 l :产区 I 产 区 I 产 区 I :产区 I 产区 I 产区变量
r‘, I r , , r r 「, r r 心 r r 「, r r ‘, r r 一j r r ‘, , r ‘z tr 汀 r r” t t t t t J t t ,
0

6 0
.
0
.
5 3

5
.
5 4
.
0
.
3 7
.
3
.
3 7
.
0
.
2 4

9
.
1 3
.
0
.
4 5

0
.
2 8

0 2 8

0
.
3 6

2
.
6 1

0
.
4 5

0
.
2 8

0
.
3 3

2
.
8 3

0
.
4 2

5
.
1 9

5
.
6 4

0
.
1 1 0
.
8 0 1
.
1 ,

1
.
8 4
.
0
.
2 7

2
.
5 5
.
0
.
1 2 0
.
8 7 0
.
0 2 0
.
2 0
2
.
, 7

0
.
1 4 0
.
9 9 0
.
0 8 0
.
7 9 0
.
2 7

2
.
5 7

0
.
0 1 0
.
0 7 0
.
0 1 0
.
1 1
3
.
0 6
.
0
.
3 5

2
.
6 3
.
0
.
0 6 0
.
5 4 0
.
2 9
.
2
.
7 5

0
.
0 2 0
.
1 4 一 0 .0 8 一 0 . 7 5
4 . 1 9 . 0 . 18 1 . 2 9 0 . 0 8 0 . 8 1 0 . 4 1 ’ 4 . 1 3 . 一 0 . 0 1 一 0 . 0 ? 0 .0 9 0 . 8 5
5 . 50 . 0 . 5 2 . 4 . 3 0 . 0 . 3 6 . 3 . 6 3 . 0 . 4 2 . 4 . 2 5 件 0 . 0 4 0 . 2 8 0 . 0 1 0 . 0 6
0
.
0 8 0
.
5 8 0
.
0 6 0
.
5 5 0
.
0 7 0
.
6 5 0
.
0 6 0
.
1 5 0
.
0 7 0
.
6 8
2
.
9 9

0
.
1 6 1
.
1 9 0
.
] I t

0 8 0
.
3 0
.
2
.
9 2
’ 0
.
1 6 1
.
1 8 一 0 .0 3 一 0 . 2 9
0 . 2 9 ’ 2 . 1 ? . 0 . 5 9 . 6 ‘ 9 2 ’ 0 . 0 3 0 . 2 3 0 . 3 3 . 2 . 5 0 . 0 . 5 5 “ 6 . 2 7 “
0
.
1 2 0
.
8 5 0
.
0 2 0
.
1 8
0
.
1 3 0
.
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.
0 8 0
.
7 2
0
.
1 7 1
.
2 5 0
.
2 2

2
.
1 5

0
.
2 2
.
1
.
6 1

0
.
0 9 0
.
9 0
一 0 . 0 3 一 0 . 2 0 0 . 3 7 . 3 . 7 4 ’
0
.
0 1 0
.
0 , 0
.
0 5 0
.
4 3
0
.
5 5
.
4
.
7 2
. 一 0 . 0 5 一 0 . 5 2
0 . 0 2 0 . 1 2 一 0 . 0 8 一 0 . 7 5
一 0 . 0 4 一 0 . 27 0 . 0 8 0 . 7 5
0 . 18
一 0 . 0 9
一 0 . 0 2
0 . 0 2
0 . 1 0
0 . 0 6
一 0 . 1 8
0 . 1 0
一 0 . 0 3
0 . 1 2
0 . 3 4 .
一 0 . 0 7
0 . 4 5 ’
0
.
4 7
.
0
.
0 ‘
0 . 0 6
0 . 0 8
1 . 70
一 0 . 8 1
一 0 . 1 6
0 . 1 6
0 . 9 0
0 . 5 4
一 1
.
6 7
0 . , l
一 0 . 2 ?
1 . 1 3
3 . 3 9 .
一 0 . 7 0
4 . 6 9 .
4 . 9 7 .
0 . 60
0. 5 4
0 。 7 1
Xl从凡’弋价恙几X10lzas寿
注 :有 , 号者为入选变量 。
表 4 浙江省马尾松 l :、 皿及 m 类产区立地质量得分表
项 目 类 目 得分值
11.370 76
9.520 99
1.122 49
0.0 20 06
0
0.933 44
0. 917 85
0. 265 39
0
偏相关系数 } 项 目 类 目 偏相关系数
壤土粘壤砂黑土层厚 ) 10
em
成 10 em
花 岗岩
砂 岩
千枚岩
粉 壤
砂 壤
壤 土
粘 壤
0.53 ] 5
土壤质地 0.603 0
母 岩 0.373 4
产 产
海 拔
) 500 m
300 ~ 500 m
得分值
11.0 75 48
10.3 16 73
9.864 15
8.274 34
一0 . 0 5 4 2 8
0 . 4 9 1 4 5 0 .2 3 8 4
区 区
土壤质地 0.325 1
黑 土厚
< 300 ni
) 10 enl
落 10 em
1.210 71 0.416 1
复相关系数 R ~ 0. 649 29
剩余标准差 S 。一 1. 2 68 2
预测立地指数范围 9.53 一 13.42
复相关系数 R 二。. 7 5 9 4 9
剩余标准差 S , ~ 1 . 0 61 4
预测立地指数范围 8.25 ~ 12.78
, 产 区
项 目 类 目 得分值 偏相关 系数 项 目 类 目 得分值 偏相关系数
沉积岩 1.710 10 > 500 m 0.496 64
母 岩 花岗岩 0.600 30 0.364 5 海 拔 300~ 500 m 0.872 68 0.275 6
第四纪红土 。 < 3 0 0 m o
黑土厚 > 20 cm s · 3 5 0 5 1 0 . 4 5 4 5
阳 0.579 4 2 乓 20 eni 7.260 73
半 阳 0.033 16坡 向
0.227 5 坡 位 , (笠坡 , “· 6髻2, 0 . 28 2 5
半 阴 O阴 一0 . 0 7 8 9 土 厚 > 40 cn、 l · 3 2 8 8 8 0 . 4 4 6 7
乓40 em o
复相关系数 R 一0 . 7 47 6 2 , S , = 1 . 0 2 8 9 , 预测范围 7.18~ 13.13
期 迟 健等:浙江省马尾松人工林立地质量的数量化研究 307
表 5 浙江省马尾松人工林 I :、 皿类产区人工林数量化地位指数表 (标准年龄 凹 a)
母 岩 黑土厚 (c m 》 砂壤 (粉壤) 壤 土 粘 壤 海拔(m ) 黑士厚(c m ) 粘 壤 壤 土 砂 壤 枯 土
逗:: 黑: ::.:: ::.:: >10 12.78 12.02 11.56 9.97垂:: 北, : ; ’; . : ; ‘; . : : 3 0 0 ~ 5 0 0 毛10 1 1.57 10.80 10.35 8.76> 500 > 10 12.26 11.57 11.05 9.46
(或< 300) 蕊 ]0 11.06 10.30 9.84 8.25
表 6 浙江省 nI 类产区马尾松人工林数量化地位指数表 (标准年龄 Zo a)
海拔 二 * 土厚 黑土厚 阳坡 阴坡
(n、) ‘牙 们 (e n l) (en 飞) 坡 脊 坡 脊
伟 > 20 11.06 10.40 10. 45 9.74冈 乓40。 岩 乓20 9 · 9 7 9 . 3 1 9 . 3 石 5 . 6 5C〕昌鬓>嗜: :;.黑忿.;:‘: _ : ;垫伽 翼 ’: _ : ) : ·贸冲 ;’{扮 > 40 > 20 12 · 6 3 1 1 · 9 7 2 2 · 0 2 2 1 . 3 1
拔 ‘ 20 ” · 5 “o· 8 8 ‘O · 9 3 , 0 2 2岩 ‘40 > 20 11 · 3 0 1 0 · 6 4 1 0 · 6 9 9 . 9 8
毛20 10.2 1 9.55 9.65 8. 89
> 20 11.52 10.86 10.9 1 10.20v 荫 > 40 . 。
誉 昙 、、。 > 20
( 2 0 9
. 10 8 . 4 4 8. 49 7 . 7 8
筑 > 20 10 .6 6 10.26 10. 31 9.60品; 夕40公 落 20 9 · 5 7 9 · 1 7 9 . 2 2 8 . 5 1二山
夕「 夕艺() 三). 3 3 吕. , 3 吕. 9吕 吕. 2 了一广 蕊 10工 镇 20 8.24 7.84 7.89 9 · 2
3 讨 论
(l) 浙江为非马尾松中心产区 , 60 一70 年代的人工林经营强度也不高 , 因此三类调查地区
的相邻区间平均仅相差 1 个地位指数级 , 同区内好 、差立地林分相差 2一3 个指数级 。 此外 , 相
似立地因子组合在三类地区的立地得分值也很接近 .如 :海拔 30 0一50 m 、 黑土层较厚 、 沉积
岩形成的壤土 、 阴坡林地 , 在各类地区得分值 12.02 一 12.89 , 差异不大 ;但上述组合在 l: 类地
区极普遍 , 而 皿类区却鲜见 , 因此前者以 12 一 14 指数为主 , 后者大多低于 12 指数 。
( 2 ) 高智慧等 ”曾研究过浙江马尾松数量化地位指数 (未分产区 ) , 他们在 n 个立地因子
中用逐 步回归筛选出海拔 、坡位 、 土层厚 、 母岩 、地 貌 、坡形等六个因子 , 与我们 班产区结果类
似 。 但本文中 12和 n 产区主要立地因子减为三个 , 这可能因高产地区土层较厚 、 肥水条件较
好 , 使土层厚 、坡位等因子退居次要 ;又 因上述地区山峦重叠 , 坡向间差异也不显著 。
土壤质地和黑土厚在上述三类地 区均为主要因子 , 这与张志云等[s] 关于 “土壤总孔隙度和
黑土层厚度是影叩:马尾松生长的首要土壤物理性质 ”论断一致 , 因为土壤质地显然与总孔隙度
1) 高智慧等.浙江省马尾松数量化地位指数表的编制(油印). 1992.
林 业 科 学 研 究 8卷
相关 。此外 , 1 2 和 l 类产区黑土厚的类目分界线为 10 cm , l 产区为 20 。m , 这并非说 l 产区黑
土层反而比前两类地 区厚 ;而是由于种种不利因素 , , 产区马尾松对黑土厚要求提高了。
编制立地得分表用逐步回归法或数量化方法孰优孰劣 , 目前还有不同意见[s. ’〕。 我们的计
算结果表明 :数量化 I法优于逐步回归或带交互作用因子的逐步回归法 , 并据此编制了浙江省
不同产区的马尾松数量化立地得分表 。
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