全 文 ：第 wu卷 第 t期
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林 业 科 学
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杉木林间伐强度自然稀疏与结构规律研究 3
张水松t 陈长发u 何寿庆u 吴克选 u 詹有生u
kt q福建省林业科学研究院 福州 vxsstu ~ u q江西省林业科学研究院 南昌 vvssvul
摘 要 } 在杉木人工林抚育间伐强度试验 us年中 o研究不同间伐强度林分自然稀疏的变化 o揭示自然稀疏株数
与林分密度和立地条件的关系 o对杉木林密度管理图自然稀疏线数学方程 Μ€ κt# κu作出检验 o提出不同间伐强度
林分直径 !树高和林冠结构等 ∀自然稀疏研究表明 o≤Ž和弱度间伐自然稀疏起始期高峰期早 o稀疏量大 o稀疏过程
具连续性 o按其稀疏量可分为轻微稀疏期 !剧烈稀疏期和延续稀疏期等 v个阶段 o若不加以人为干预 o自然稀疏将
是一个漫长的过程 ∀中度和强度间伐稀疏起始期和高峰期之间呈间歇性 !稀疏阶段性不明显 ∀研究发现 o林分密
度和立地条件对枯死木株数均有重要作用 o但密度比立地条件更重要 ∀杉木林密管图自然稀疏线数学方程经检
验 o相对误差 v1|t h o精度较高 ~对其用于不同间伐强度和不同地位指数林分的实用性检验结果 o≤Ž相对误差
x1uv h o其他检验项目相对误差均  x h o为容许试验误差 o实用性较强 ∀研究揭示了不同间伐强度林分径级和树高
级分布规律等 ∀研究还得出不同间伐强度林分枝下高 !林冠长度和林冠相对高度的生长差异 !变化动态及其与林
龄增长的各种相关规律 o并分别提出其与林龄和单株材积定期生长量相关的数学模型 ∀
关键词 } 杉木林 ~间伐强度 ~自然稀疏 ~林分结构
中图分类号 }≥zxv 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kussylst p ssxx p s{
收稿日期 }ussw p sv p uy ∀
基金项目 }本文为江西省科委 t|zy年重点项目部分研究内容 ∀
3 参加人员还有江西省林科院揭建林 !黄文超 !曹展波 o奉新县 下林场蔡经文等同志 o福建省林科院谭芳林同志协助部分计算 o一并致谢 ∀
Τηε Νατυραλ Τηιννινγ ανδ Στρυχτυραλ Παττερν οφ τηεΙντερµεδιατε Χυττινγ Ιντενσιτψ
ιν τηε Χυννινγηαµιαλανχεολατα Στανδ
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kt q Φυϕιαν Αχαδεµψοφ Φορεστρψ Φυζηου vxsstu ~ u q ϑιανγξι Αχαδεµψοφ Φορεστρψ Νανχηανγ vvssvul
Αβστραχτ } Œ±·«¨ ¬±·¨µ°¨ §¬¤·¨ ¦∏·¬±ª¬±·¨±¶¬·¼ ¬¨³¨µ¬°¨ ±·²©·«¨ Χυννινγηαµιαλανχεολατα °¯¤±·¤·¬²±©²µus ¼¨ ¤µ¶o·«¨ ¦«¤±ª¨
³¤·¨µ± ²©¶·¤±§±¤·∏µ¤¯ ·«¬±±¬±ª·«µ²∏ª«·«¨ §¬©©¨µ¨±·¬±·¨µ°¨ §¬¤·¨ ¦∏·¬±ª¬±·¨±¶¬·¬¨¶º¤¶¶·∏§¬¨§o·«¨ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³ ¥¨·º¨ ±¨·µ¨¨
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λανχεολατα ¶·¤±§§¨±¶¬·¼ °¤±¤ª¨ °¨ ±·°¤³º¤¶v1|t h ¤±§·«¨ ³µ¨¦¬¶¬²± º¤¶µ¨ ¤¯·¬√¨ ¼¯ «¬ª«q׫¨ ³µ¤¦·¬¦¤¯ ·¨¶·µ¨¶∏¯·¶²©·«¨ ¶·¤±§
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√²¯∏°¨ ³¨µ¬²§¬¦¬±¦µ¨°¨ ±·q
Κεψ ωορδσ} Χυννινγηαµιαλανχεολατα~¬±·¨µ°¨ §¬¤·¨ ¦∏·¬±ª¬±·¨±¶¬·¼~±¤·∏µ¤¯ ·«¬±±¬±ª~¶·¤±§¶·µ∏¦·∏µ¨
杉木k Χυννινγηαµια λανχεολαταl人工林成林过程中 o由于遗传性差异和生长条件的影响 o林木之间产生竞
争和分化 o处于林冠下层的林木逐渐干枯死亡 o而形成自然稀疏过程 ∀吴中伦kt|{wl通过调查认为 o杉木自
然稀疏显著起始期与密度和地位级有很大关系 o阳含熙等也曾对杉木林自然稀疏起始年龄和数量作过报道
k阳含熙等 ot|x| ~江西省林科所 ot|z{l o刘景芳和童书振在编制杉木林密度管理图时对自然稀疏线也用数学
方程作了确定k刘景芳等 ot|{sl ∀上述研究对杉木造林密度和林分密度管理等有重要作用 ∀而有关杉木林
自然稀疏过程和稀疏量等的试验研究 !自然稀疏线数学方程实践检验和应用效果方面则鲜见报道 ∀自 us世
纪 {s年代以来 o陆续有科研人员对杉木林直径 !树高等结构规律作过调查或提出阶段性研究成果k姜志林
等 ot|{s ~张建国等 oussvl ∀本文尝试应用杉木林间伐强度试验 us年间获得的大量定位研究资料 o对不同间
伐强度杉木人工林自然稀疏规律 !密管图自然稀疏线数学方程实用效果及林分结构规律等进行较为系统的
总结和评价 ∀
t 试验地的自然条件和林分概况
111 自然条件
试验地点江西省奉新县 下林场位于该县西北部 o属幕阜山脉向东延伸的余脉 o为低山丘陵地带 ∀气候
条件属中亚热带东南季风气候 o年平均气温 tz1w ε o生长期 uyy §o春季多雨 o夏季炎热干旱 o年平均降水量
t ytv °° o冬季常有霜雪 o适宜杉木生长 ∀试验地海拔约 uss ° o母岩为花岗岩 o土壤为山地红壤 o深 t °以
上 o质地疏松 !排水良好 ∀森林植被为次生常绿阔叶林 o主要树种为苦槠k Χαστανοπσισ σχλεροπηψλλαl !青冈栎
k Χψχλοβαλανοπσισ γλαυχαl !木荷k Σχηιµα συπερβαl等 ∀
112 林分概况
t|yy年 u月造林 o密度 v yss株#«°pu o{年时进行过 t次中度间伐 ∀试验时密度 u uxs ∗ u xxs株#«°pu o
郁闭度 s1{ ∗ t1s o林内透光度极差 o林木分化明显 o被压木约占 tΠv ∀林下植被稀少 o山坡上部有柃木k Ευρψα
ϕαπονιχαl !乌饭kςαχχινιυµ βραχτεατυµl !茅栗k Χαστανεα σεγυινιιl !苦竹k Πλειοβλαστυσ αµαρυσl等 o林龄 ts年 ∀
u 研究内容
研究内容包括 }tl不同间伐强度林分自然稀疏起始期 !株数及其变化过程 ~ul自然稀疏株数与密度和地
位指数的关系 ~vl杉木林密度管理图自然稀疏线数学方程检验 ~wl不同间伐强度林分直径 !树高和林冠结构 ∀
v 材料和方法
311 材料
林分自然稀疏研究材料包括 o本试验 us年间 tu块间伐强度试验小区林分定位观测材料 o另加同期设置
的 y块其他不同间伐方式试验小区林分定位观测材料 o共 t{块定位试验小区 o小区面积均为 s1syy z °u o地
位指数分别为 t{ !ty !tw ∀林分结构研究均采用各试验小区林分生长连续定位观测材料 ∀
312 方法
v1u1t 不同间伐强度林分自然稀疏 在供试小区中 o于每次观测时 o以树冠或全树干枯为准 o确定为枯死
木 o统计株数 o并伐倒计算材积 o并在调查记录中注销其编号 o避免复查时重复计算 ∀以每次调查观测数据对
不同间伐强度林分自然稀疏起始期 !稀疏过程和稀疏量等进行分析比较 ∀
v1u1u 自然稀疏株数与林分密度和立地条件关系 由各试验小区伐后 us年间枯死木株数与其对应的林分
密度k株#«°pul和地位指数 o建立二元回归方程 ψ€ αn βt ξt n βu ξu o以确定密度和立地条件对自然稀疏株数
的作用 o式中 }ψ为枯死木株数 ~ξt 为伐后林分密度 ~ξu 为地位指数k以 us年生林分上层高表示l ~α !βt !βu
为待定参数 o用最小二乘法计算 ∀
v1u1v 自然稀疏线数学方程和实用性检验 由刘景芳和童书振提出的杉木自然稀疏线公式 }Μ€ Κt# Κu o式
中 }Μ为蓄积量k°v#«°pul ~Κt € z svw ywv1wv ~Κu € kt p ΝΝsl Ν
p Βts ~…t € s1|xz | ∀经运算后可得 Ν€ Νs p ΜΚt#
Νt q|xz |s o式中 }Νs 为间伐后林分密度k株#«°pul ~Ν为与 Μ值相对应的林分理论密度k株#«°pul ∀林分理论密
度计算方法 o依照上式 o分别计算各个小区每次复查林龄时与林分 Μ值相对应的 Ν值 o并与各小区去除枯死
yx 林 业 科 学 wu卷
木的林分实际密度k株#«°pul相对应 o按检验项目逐项整列成表格 ∀然后 o按照误差计算要求和方法 o逐项
计算其标准误差kΣεl和估测相对误差k h l ∀由相对误差检验结果判别其精度和实用性 ∀
v1u1w 林分结构 林分直径结构以不同间伐强度 tu块小区按调查要求每木测量胸径值 o以 u ¦°为径阶进
行株数和百分数统计 o组中值取偶数 o依照间伐强度整列成表 o为不同林龄时 o不同间伐强度林分径级分布 o
以此用韦布尔k • ¬¨¥¨¯¯l密度函数 ψ€ t p ε p k ξΒlχ或正态分布分别计算其林分的径级分布k h l o式中 }ξ 为径
阶 ~ψ为株数相对值k h l ~Β !Χ为拟合参数 ∀经 ςu 检验符合要求后 o分别得出不同林龄和不同间伐强度林
分直径分布k h l结构 ∀
树高结构研究以伐后 us年时 t{ !ty !tw地位指数小区全林测量树高值 o按 t °为树高级级距 o分别不同
地位指数级林分 o按树高级统计株数及百分数 o可得出树高级百分数分布表 o经用韦布尔方程或正态分布计
算 o由 ςu 检验符合要求后 o可得出各指数级林分树高级分布k h l结构规律 ∀
林冠结构研究由各小区树高和枝下高观测值 o分别计算不同间伐强度林分树高 !枝下高 !林冠长度和林
冠高度相对值百分数k为林冠长度Π树高l ∀并由这些结构要素与林龄或与单株材积定期生长量的相关关系 o
分别得出其相关数学模型 ∀
w 结果和分析
411 自然稀疏起始期 !株数及其变化规律
据伐后 us年间连续观测 o不同间伐强度林分自然稀疏起始期 !高峰期和稀疏株数变化情况如表 t ∀
表 1 不同间伐强度林分自然稀疏状况 ≠
Ταβ .1 Τηε νατυραλτηιννινγ στατυσ οφ τηε στανδ ωιτη διφφερεντ ιντερµεδιατε χυττινγ ιντενσιτιεσ ·µ¨ #¨«°pu
林龄
≥·¤±§
¤ª¨Π¤
强度间伐 ≥ √¨¨ µ¨ Œ≤ 中度间伐 ¬§¬∏° Œ≤ 弱度间伐 ≥¯¬ª«·Œ≤ 对照 ≤Ž
„’×Π·µ¨¨ ×„Π·µ¨¨ h „≤Πh „’×Π·µ¨¨ ×„Π·µ¨¨ h „≤Πh „’×Π·µ¨¨ ×„Π·µ¨¨ h „≤Πh „’×Π·µ¨¨ ×„Π·µ¨¨ h „≤Πh
tt us us t1ss t1ss us us s1{t s1{t
tu us ws t1ss u1ss ts vs s1wu t1uv
tx ux ux t1z{ t1z{ us us t1tz t1tz ts xs s1xs u1xs us xs s1{t u1sw
t{ ts vs s1x| t1zy ts ys s1xs v1ss ux zx t1st v1sx
us ts zs s1xs v1xs us |x s1{t v1{y
uw ts vx s1zt u1w| tx wx s1{{ u1yw xs tus u1xs y1ss |s t{x v1zs z1xy
vs ux ys t1z{ w1uz wx |s u1yw x1u{ xx tzx u1zx {1zx ttx vss w1zv tu1u|
≠ Œ≤ € Œ±·¨µ°¨ §¬¤·¨ ¦∏·¬±ªo„’× € „°²∏±·²©·µ¨ ¶¨oׄ € ×µ¨¨¤¦¦∏°∏¯¤·¬²±o„≤ € „¦¦∏°∏¯¤·¬²±q
由表 t可见 o对照和弱度间伐林分自然稀疏时间早 !株数多 o试验开始后第 t年陆续出现少量枯死木 o强
度和中度间伐林分则迟至第 x年才有枯死木 ∀两者之间自然稀疏过程和株数也有较大差别 ∀前者林龄 tx
年以前为轻微稀疏阶段 o枯死木株数约占稀疏总株数 ty1z h和 u{1y h ~ty ∗ uw年为剧烈稀疏阶段 o枯死木大
量出现 o占稀疏总株数 wx1s h和 ws1s h o出现稀疏高峰期 ~ux ∗ vs年延续稀疏阶段 o枯死木分别占其总株数
v{1v h和 vt1w h o为稀疏高峰期的延续 ∀而后者稀疏过程阶段性不太明显 o稀疏株数也少 o有一些测定林龄
未见自然稀疏 o最大特点是呈间歇性变化和高峰期推迟 o在 uw ∗ vs年时 o林分枯死木分别占稀疏总株数
yy1z h和 x{1v h ∀不同间伐强度之间林分自然稀疏起始期和稀疏阶段等差异同以前有些研究结果存在一定
区别k吴中伦 ot|{wl ∀
不同间伐强度林分枯死木总株数 o以对照为 tss h o则强度 !中度和弱度间伐林分为 us1s h !vs1s h和
x{1v h o枯死木总株数随间伐强度增加而减小 ∀经方差分析 o不同间伐强度林分之间枯死木株数 Φ€ ts1|w
 Φs1stkv oyl|1z{ o表明处理间差异极显著 o经 ≥⁄检验 o对照显著大于弱度间伐 o极显著大于中度和强度间伐 o
弱度间伐显著大于强度间伐 o其他处理之间无显著差异 ∀由此可见 o实行中 !强度抚育间伐可以显著减少枯
死木株数 o若在林龄 us年时 o对林分实行弱度 ∗ 中度间伐是适宜的 o间隔期 ts年左右 ∀
为了进一步研究不同间伐强度林分自然稀疏规律 o我们对不同间伐强度林分稀疏量k用枯死木株数 h累
加值表示l依照林龄的变化情况 o用指数方程 ψ€ α#¨¥ξ进行回归计算 o式中 }ψ为枯死木株数 h累加值 ~ξ为
林龄 ~α !β为待定参数 ~分别得出其回归方程如下k表 ul ∀
zx 第 t期 张水松等 }杉木林间伐强度自然稀疏与结构规律研究
表 2 不同间伐强度林分枯死木株数百分数累加值与林龄回归方程
Ταβ .2 Τηε ρεγρεσσιϖε εθυατιον βετωεεν τηε αχχυµ υλατιϖε ϖαλυε οφ περχενταγε οφ δεαδ ανδ δψινγ τρεεσ ανδ τηε αγε οφ τηε στανδ
ωιτη διφφερεντ ιντερµεδιατε χυττινγ ιντενσιτιεσ
间伐强度 Œ±·¨µ° §¨¬¤·¨ ¦∏·¬±ª¬±·¨±¶¬·¼ 回归方程 • ª¨µ¨¶¶¬√¨¨´ ∏¤·¬²± 剩余标准差 • ¶¨¬§∏¤¯ ¶·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²± 相关指数 Œ±§¨¬²©¦²µµ¨ ¤¯·¬²±
强度间伐 ≥¨ √¨ µ¨ ¬±·¨µ°¨ §¬¤·¨ ¦∏·¬±ª ⊥ψ€ y qxsv u p¨ tz qywt zξ p t s1|vt u s1wtz s
中度间伐  §¨¬∏°¬±·¨µ° §¨¬¤·¨ ¦∏·¬±ª ⊥ψ€ y q{s| s p¨ uu qwvv vξ p t s1|ut u s1wux t
弱度间伐 ≥¯¬ª«·¬±·¨µ° §¨¬¤·¨ ¦∏·¬±ª ⊥ψ€ ut qyw| | p¨ vu qu{s wξ p t s1y{| v s1{wx z
对 照 ≤Ž ⊥ψ€ ww qv{y u p¨ ww qztz tξ p t s1||z v s1{ws t
由表 u得知 o对照和弱度间伐林分伐后 us年间 o枯死木株数累加值与林龄呈指数曲线相关 o相关密切 ∀
这种规律符合其稀疏过程具连续性 !枯死木株数百分数累加值随林龄增加而增加的实际 o其回归方程可用于
估测间伐后依照林龄的变化的枯死木株数百分数累加值 ∀计算结果还表明 }中 !强度间伐枯死木株数百分数
累加值与林龄相关不密切 o表明其自然稀疏规律与前者有很大的差别 o其回归方程没有实际价值 ∀
412 自然稀疏株数与密度和立地条件的关系
为探讨自然稀疏株数与林分密度和立地条件的关系 o利用各小区伐后 us年间枯死木株数与其对应林分
密度k株#«°pul和地位指数建立二元回归方程 oψ€ α n βt ξt n βu ξu o式中 }ψ为枯死木株数 ~ξt 为伐后密度 ~
ξu为地位指数 ~α !βt !βu 为待定参数 ∀用最小二乘法计算 o得出 α € p t wyw1sux u oβt € s1uyt yy oβu €
zs1|zz t o回归方程 }⊥ψ€ p t wyw1sux u n s1uyt yy ξt n zs1|zz t ξu oΡ € s1{|z x o标准误差 € x|1z{s w o相对误
差 € vx1w h ∀计算结果表明枯死木株数与林分密度和地位指数有密切关系 o两者均有重要作用 o但其重要程
度 o经用标准回归系数 β进行比较 o得出林分密度标准回归系数 βt € s1zyy | o地位指数标准回归系数 βu €
s1xw| z oβt  βu o表明林分密度对枯死木株数的作用大于立地条件 ∀但其相对误差较大 o表明枯死木株数除
受密度和立地条件的影响外 o可能还受到其他的一些因素的影响 o如林冠结构 !雪压或病虫害等 ∀
413 密管图自然稀疏线数学方程检验
杉木林密管图和自然稀疏线 o在林分密度控制措施确定中有重要作用 ∀上世纪 ys年代 oפ§¤®¬用类似
方法推算日本柳杉k Χρψπλοµεριαϕαπονιχαl的自然稀疏曲线用以模拟疏伐 o但这种成果未被实际资料所证实k中
国林科院情报所编译 ot|{tl ∀这里 o我们利用本试验各定位观测小区伐后 us年间 o林分自然稀疏过程的实
际数据 o用 Μ€ Κt# Κu 式运算得出的 Ν€ Νs p ΜΚt# Ν
t q|xz |
s 式求算林分单位面积 Ν值k理论密度l o并与对应林
分实际密度k去除林分枯死木l进行比较 o尝试以此对 Μ€ Κt# Κu 式所确定的自然稀疏线进行检验 ∀检验内
容和材料包括 }tl自然稀疏线方程检验 o参与检验的林分样本数有 tuv组数据 ~ul用于不同间伐强度林分实
用效果检验 o参与检验的林分样本数有 {w组数据 ~vl对不同地位指数林分实用效果检验 o参与检验的林分
样本数有 tuv组数据 ∀经对参与检验的各组数据及其相应的林分 Ν值之间的误差计算 o结果如表 v∀
表 3 杉木林密管图自然稀疏线方程等检验结果 ≠
Ταβ .3 Τηε τεστεδ ρεσυλτσ οφ τηε νατυραλ οπενινγ λινε εθυατιον οφ Χ .λανχεολατα στανδ δενσιτψ µαναγεµεντ µαπ
检验项目
× ¶¨·¨§
¬·¨°¶
小区数
°¯ ²·¶
样本数
≥¤°³¯ ¶¨
实际密度之和
≥„⁄ Ε ψι Π
k·µ¨ #¨«°pul
理论密度之和
≥×⁄ Ε ⊥ψΠ
k·µ¨ #¨«°pul
样本差值平方和
≥≥≥⁄∂
Ε kψι p ⊥ψlu
标准误差
≥·¤±§¤µ§
µ¨µ²µΣε
估测相对误差
∞¶·¬°¤·¨§
µ¨ ¤¯·¬√¨ µ¨µ²µΠh
自然稀疏线方程 ‘¤·∏µ¤¯ ·«¬±±¬±ª ¬¯±¨ ¨´ ∏¤·¬²± t{ tuv uus xzx utw vyy x|w |zz zs1tuu x v1|t
强度 ≥ √¨ µ¨¨ v ut u{ |{s u{ wsz tz ytx vs1ww{ u u1ut
间伐强度林分
Œ≤ ¬±·¨±¶¬·¼ ¶·¤±§ 中度  §¨¬∏° v ut vx tys vw sxy yy t{s x|1st{ v v1xu弱度 ≥¯¬ª«· v ut ws wts v| yv| y| ytx ys1xvs x v1tu
对照 ≤Ž v ut w| xys w{ u|t u{| {xz tuv1xtv z x1uv
t{ y wt zu w|x y| xyw u{x zuz {x1x|w s w1{w
地位指数林分
≥¬·¨¬±§¨¬¶·¤±§ ty z wz {w sss {u {|w tsw {vx w{1uyy y u1zstw x vx yw tts yt |s{ usw wtx z{1zsw x w1vs
≠ ≥„⁄€ ≥∏° ²©¤¦·∏¤¯ §¨±¶¬·¼o≥×⁄€ ≥∏° ²©·«¨²µ¨·¬¦¤¯ §¨ ±¶¬·¼o≥≥≥⁄∂ € ≥∏° ²©¶´∏¤µ¨¶²©¶¤°³¯¨§¬©©¨µ¨±¦¨ √¤¯∏¨ q
由表 v可见 o除对照处理外 o其余的检验项目林分实际密度与 Ν值之间的相对误差均小于 x h o属试验
误差范围 o表明密管图自然稀疏线方程计算 Ν值误差较小 o精度较高 o有实用性 ∀但有一点必须指出 o表 v
也显示各检验项目样本的林分实际密度之和均大于由计算得出的 Ν值之和 o并随林分密度的增加而加大 o
{x 林 业 科 学 wu卷
显示杉木人工林自然稀疏后的最大密度比 Μ€ Κt# Κu 式所确定的理论株数多 ∀这种情况可能与杉木有一
定的耐荫性 o被压木尚可勉强维持生存的生物学特性有关k吴中伦 ot|{wl ∀
414 林分结构
w1w1t 径级结构 不同间伐强度 us !uw和 vs年时的径级分布百分数的计算结果如表 w ∀
表 4 不同间伐强度林分径级分布
Ταβ .4 Τηε διαµετερ−χλασσ διστριβυτιον οφ τηε στανδ ωιτη διφφερεντ ιντερµεδιατε χυττινγ ιντενσιτιεσ
林龄
≥·¤±§
¤ª¨Π¤
间伐强度
β
¬±·¨±¶¬·¼
径 级 分 布 ⁄¬¤°¨ ·¨µp¦¯¤¶¶§¬¶·µ¬¥∏·¬²±Πh 拟合参数与 ς
u 检验
ƒ¬·¬±ª³¤µ¤° ·¨¨µ¤±§ ςu ·¨¶·
y { ts tu tw ty t{ us uu uw uy u{ vs vu Β Χ ς
u 统计量
≥·¤·¬¶·¬¦¶ ς
uks1sxl
强度 ≥¨ √¨ µ¨ u1z| tv1{y uu1zt uw1vw t{1zy ts1yy w1w{ t1v{ t1st z1{|| { u1wwt y u1syw z tu1x|t y
us 中度  §¨¬∏° s1{v y1{| tz1tx ux1w| ux1sv ty1ty y1ys t1|y {1|yy | v1tsz s u1sz{ { tt1szs x
弱度 ≥¯¬ª«· s1wx w1st ts1|{ t{1|s uv1ux us1{y tv1wt x1|z t1zy s1wu ts1w{{ t v1t|t u t1|t{ u tw1syz u
对照 ≤Ž s1vt v1sy |1sw ty1zw uu1vt ut1|u tx1yt z1z{ u1x| y1yx tt1sux s v1vtz u t1u|t s tw1syz u
强度 ≥¨ √¨ µ¨ u1ux tt1sx t{1zt ut1{v t|1sw tv1yv z1x| v1vz t1t{ s1|x {1{xt s u1v|z { v1txu x tw1syz u
uw 中度  §¨¬∏° v1xt tx1uu uu1xy uu1{z tz1wv ts1vt w1z{ v1vu s1v{ {1yst t u1us{ | u1|wx z tw1syz u
弱度 ≥¯¬ª«· s1v{ v1uz {1{t tx1wx us1ux us1xs ty1su |1w{ w1tx t1vs tt1wvx w v1tt| t v1sv{ s tx1xsz v
对照 ≤Ž t1t{ z1ut tw1zz us1vx ut1s{ ty1|w ts1x| x1tu u1zy |1{v{ w u1yzx u u1wuu w tu1x|t y
强度 ≥¨ √¨ µ¨ u1su |1vt tx1w{ t{1zs t{1t| tw1zyts1tx x1|x u1|{ t1uz t1t| |1{{s w u1uu{ v u1|sz { tx1xsz v
vs 中度  §¨¬∏° v1sx tu1|u t|1w| ut1sv tz1{z tu1vz z1s| v1v{ t1vw t1wy {1yst t u1us{ | u1|wx z tw1syz u弱度 ≥¯¬ª«· t1yu {1uz tw1{{ t{1|{ t|1ts tx1z ts1y{ y1sv u1{u t1s| s1{w |1||{ w u1wuy y u1|vw v tx1xsz v
对照 ≤Ž t1su y1sy tu1wt tz1yv t|1xs tz1wt tu1y{ z1xu v1yt u1tx ts1y{{ u u1yu| v t1|wx v tw1syz u
由表 w得知 o伐后 v种林龄林分径级分布百分数均有一个峰值 o经 ςu 检验 o均符合韦布尔分布和偏正态
分布 o随着林龄增加峰值向大径级位置偏移 o分布范围明显地向大径级扩展 ∀在 w种间伐强度中 o峰值位置
以强度间伐的径级最大 o比 ≤Ž大 t ∗ u个径级 o中度和弱度间伐介于二者之间 ∀由不同间伐强度林分径级
分布范围可见 o从 us年至 vs年时 o经过间伐的林分 o径级分布最大值比 ≤Ž提高 u ∗ v个径级 ∀表明间伐后
林木直径生长量有显著增加 o小径级林木减少 o大径级林木数量明显增加 ∀经过间伐 o林分直径结构更加合
理 o林分质量有较大提高 ∀
经对不同间伐强度 us年和 vs年林分直径其他结构要素 o包括自然径级 !极差 !离散度及其变异系数
k Χςh l的计算结果如表 x ∀
表 5 不同间伐强度林分自然径级 !极差及其变异系数
Ταβ .5 Τηε νατυραλ διαµετερ χλασσεστηε ρανγεσ ανδ τηειρ ϖαριατιον χοεφφιχιεντσ οφ τηε στανδ ωιτη
διφφερεντ ιντερµεδιατε χυττινγ ιντενσιτιεσ
林龄 ≥·¤±§
¤ª¨Π¤
间伐强度
Œ≤ ¬±·¨±¶¬·¼
密度 ⁄¨ ±¶¬·¼Π
k·µ¨ ¶¨#«°pul
胸径
⁄…‹Π¦°
自然径级 ‘¤·∏µ¤¯ §¬¤° ·¨¨µ¦¯¤¶¶
最小 ¬±¬°∏° 最大 ¤¬¬°∏°
极差
•¤±ª¨
直径离散度
⁄¬¤° ·¨¨µ§¬¶³¨µ¶¬²± ΧςΠh
对照 ≤Ž u v{x tx1v s1v|u u t1xyx { t{ t1tzy w uu1zv
us 弱度 ≥¯¬ª«· t |vs ty1z s1wz{ s t1xxy | t{ t1szz z t|1wv
中度  §¨¬∏° t yzx tz1v s1xz{ s t1v{z v tw s1{s| v ty1ut
强度 ≥ √¨ µ¨¨ t v{s t{1v s1yxx z t1xvs t ty s1{zw w ty1|s
对照 ≤Ž u tvs tz1s s1wzs t t1xu| w t{ t1sx{ { uv1x{
vs 弱度 ≥¯¬ª«· t {ux t{1v s1xwy x t1yv| v us t1s|u { ut1u|
中度  §¨¬∏° t ytx t|1s s1yvt y t1xz{ | t{ s1|wz v t|1yy
强度 ≥ √¨ µ¨¨ t vwx us1u s1x|w t t1x{w u us s1||s t us1yx
表 x表明 o林龄 us年和 vs年时 o不同间伐强度林分自然径级最大值和直径离散度均有所增加 o增加值
以中 !强度间伐较大 ~林分直径极差 !变异系数也随林龄增加而加大 o增加值以中 !强度间伐较大 o极差增加 w
个径级 ∀而对照和弱度间伐这些结构指标未见明显变化 o基本上保持均衡状态 ∀以上结果表明 o中 !强度间
伐后林分密度减小 o生长条件改善 o保留木直径生长增加较快 o大径级林木数量增加 o使林分直径离散度 !极
差和变异系数等结构指标比对照和弱度间伐有明显增加 o显示出抚育间伐对林分直径生长的长期效应 o有助
于优化林分直径结构 ∀
w1w1u 树高结构 关于林分树高分布结构 o以前曾有报道 o通过直径分布与树高相互关系研究 o提出林分不
同径级的树高分布百分数k俞新妥 ot||zl ∀本研究仅利用强度和中度间伐处理k其他处理未做全林测高l o全
|x 第 t期 张水松等 }杉木林间伐强度自然稀疏与结构规律研究
林分逐株测量树高的结果 o分别对其 t{ !ty !tw指数级林分树高分布规律进行研究 o树高等级级距为 t ° o统
计各树高级株数和比例 o用韦布尔密度函数和正态分布计算 o经 ςu 检验 o其结果如表 y ∀
表 y表明 ov种地位指数级 vs年生林分树高级百分数分布规律 o经 ςu 检验 o均符合韦布尔分布和正态
分布 o均只有一个峰值 o居树高级分布中间位置 o与直径分布百分数峰值偏正态分布有较大差别 ∀研究揭示 o
v种地位指数林分树高级离散度依照指数级增加而增加 otw !ty !t{指数级树高级离散度分别为 s1xvv w !
s1ysu s和 s1y{w u ot{和 ty指数级树高级最大值分别比 tw指数级增加 z个和 w个树高级 ∀表明指数级越
高 o立地质量越好 o林分树高生长潜力越大 ∀通过研究认为 o分别地位指数进行林分树高结构规律研究 o更能
符合林分生长实际情况 ∀而中 !强度间伐林分树高级分布规律 o经 ςu 检验 o也均符合韦布尔分布和正态分
布 o均有一个峰值 ∀但其位置强度间伐明显偏向小树高级 o中度间伐峰值则居树高级中间位置 o而且强度间
伐林分树高级分布比中度间伐提高 v个树高级 o峰值以上树高级林木数量比中度间伐林分增加约 y h ∀强
度和中度间伐林分树高级分布的差异表明 o强度间伐 us年间 o林木高生长较大 o林分中高大林木比例较多 ∀
表 6 不同间伐强度地位指数 30 年生林分树高结构
Ταβ .6 Τηε τρεε ηειγητ στρυχτυρε οφ τηε 30−ψεαρ−ολδ στανδ ωιτη διφφερεντ ιντερµεδιατε χυττινγ ιντενσιτιεσ ανδ σιτεινδεξεσ
地位指数
≥¬·¨¬±§¨¬
树高级分布 ×µ¨¨«¨¬ª«·¦¯¤¶¶§¬¶·µ¬¥∏·¬²±Πh 拟合参数与 ς
u 检验
ƒ¬·¬±ª³¤µ¤° ·¨¨µ¤±§ ςu ·¨¶·
tt tu tv tw tx ty tz t{ t| us ut uu uv uw ux uy … ≤ ς
u 统计量
≥·¤·¬¶·¬¦ ς
ukks1sxl
t{ s1uv t1{u w1{w {1{s tu1{s tx1yw ty1vv tw1yt tt1ty z1ut v1|s t1zx s1yw s1uz z1tzw u v1suu { {1xuu | t|1yzx u
ty s1vu u1wv y1tz ts1zy tw1{z tz1s| ty1xx tv1xu |1ux x1uy u1wx t1vv y1y{u { u1|xu { v1tw| z ty1|t| s
tw s1x{ w1t{ |1|u tx1{{ t|1w| t|1su tw1{x |1uu y1{x x1yzs x u1{z| w w1z|x x tu1x|t y
强度 ≥¨ √¨ µ¨ s1zz w1ty {1t{ tt1|s tw1vz tx1sx tv1|t tt1ww {1ws x1xs v1uu t1yz s1z{ s1vu s1vv y1ysu s u1wy| | y1sxx y ut1suy t
中度  §¨¬∏° s1u{ u1s{ x1t| |1sw tu1zt tx1t{ tx1yz tw1sx ts1|u z1vv w1ut u1sy t1u{ z1uss { u1{|{ w v1|wt t t{1vsz s
w1w1v 树冠结构 姜志林 !叶镜中研究认为杉木树冠的形态结构随林龄 !密度和立地条件等因素而变化 ∀
当林冠发育受阻 o自然整枝明显 o使冠幅与冠长反而缩小 o林木的针叶量 o直径生长明显下降k姜志林等 o
t|{sl ∀本研究主要从伐后林分枝下高 !林冠长度和树冠相对高度k树冠长度Π树高l等林冠结构要素的动态
变化情况进行比较分析 o探讨不同间伐强度林分伐后林冠变化特点 o并从林冠结构的变化角度阐明其与林分
单株材积定期生长量的关系 o现将伐后 us年间不同间伐强度林分林冠结构变化情况列于表 z ∀
表 7 不同间伐强度林分伐后林冠结构变化 ≠
Ταβ .7 Τηε χανοπψστρυχτυρε χηανγε στατυσ οφ τηε στανδ ωιτη διφφερεντ ιντερµεδιατε χυττινγ ιντενσιτιεσ αφτερ τηε χυττινγ
间伐
强度
β
¬±·¨±¶¬·¼
林 龄 ≥·¤±§¤ª¨ Π¤
tsk伐后l
tsk„©·¨µ¦∏·¬±ªl tt tu tx t{ us uw vs
˜…‹Π
°
≤Π
°
≤Π‹Π
h
˜…‹Π
°
≤Π
°
≤Π‹Π
h
˜…‹Π
°
≤Π
°
≤Π‹Π
h
˜…‹Π
°
≤Π
°
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h
˜…‹Π
°
≤Π
°
≤Π‹Π
h
˜…‹Π
°
≤Π
°
≤Π‹Π
h
˜…‹Π
°
≤Π
°
≤Π‹Π
h
˜…‹Π
°
≤Π
°
≤Π‹Π
h
强度 ≥¨ √¨ µ¨ w1sz y1{z yu1z w1|x y1uu xx1z x1t{ y1xu xx1z y1yu y1yt xs1s {1sx y1t{ wv1w |1sx y1s{ ws1u ts1vt y1ty vz1w tt1xv y1vs vx1v
中度  §¨¬∏°w1zt x1xx xu1w x1yt x1xu w|1y x1zw x1|| xt1t z1vw x1y| wv1z {1{v x1vw vz1z |1ys x1ys vy1{ ts1yx x1w{ vw1s tu1vt w1{y u{1v
弱度 ≥¯¬ª«·v1{{ y1x| yu1| x1tw x1zy xu1{ x1yz x1zv xs1v z1sy x1yz ww1x {1xz x1ty vz1y |1z{ w1y{ vu1v ts1{s w1{s vs1{ tu1zy w1vz ux1u
对照 ≤Ž w1ws x1xw xx1z x1xs w1|z wz1x y1tv w1zw wv1y z1z{ w1u| vx1x |1ts w1ts vt1t ts1vx v1yx uy1t tt1|s v1ss us1t tw1sw u1wy tw1|
≠ ˜…‹ }枝下高 ˜±§¨µ¥µ¤±¦««¨¬ª«·o≤}林冠长度 ≤¤±²³¼ ¯¨ ±ª·«o‹ }树高 ‹ ¬¨ª«·q
由表 z可见 o林分枝下高一般随林龄增加而增加 o伐后 x年内增加值较小 o此后逐渐加快 o增加值 }对照
弱度间伐 中度间伐 强度间伐 o枝下高迅速增加的时间大致与林分枯死木增加的时间相一致 ∀枝下高
随林龄增长而增加的变化规律呈二次抛物线相关 o数学模型 ψ€ α n βΑn χΑu o式中 }ψ为枝下高 ~Α为林龄 ~
α !β !χ为待定参数 ∀林冠长度则随林龄增加而减少 ox年前减少较小 o此后减小加速 o林冠长度为强度间伐
中度间伐 弱度间伐 对照 ∀但其变化规律有较大差别 o中 !强度间伐在伐后 us年间 o林冠长度能保持较
稳定状态 o分别为 w1| ∗ y1s °和 y1u ∗ y1{ °之间 ∀而对照和弱度间伐林冠长度则随林龄增加而明显减小 o
与林龄呈半对数相关 o数学方程 ψ€ α n β¯ªΑo式中 }ψ为林冠长度 ~Α为林龄 ~α !β为待定参数 ∀研究还表
明 o林分伐后 us年间单株材积定期生长量与林冠长度呈直线相关回归方程 ⊥ψ € p s1sw| t n s1sws vξ oρ€
s1zw| z  t h 相关很密切 o式中 }⊥ψ为单株材积定期生长量 ~ξ为林冠长度 ∀中 !强度间伐林分林冠长度较对
照和弱度间伐大 o故单株材积定期生长量可得以显著提高 ∀表明中 !强度间伐能通过调控林分密度 o改善林
sy 林 业 科 学 wu卷
冠生长条件 o从而使林分直径和单株材积定期生长量有显著增加 ∀这种结果 o同以前有关研究结论相一致
k姜志林等 ot|{u ~张水松等 oussxl ∀林冠相对高度随林龄增加而明显减小 o对照和弱度间伐林分下降时间
早 o减小比例大 o各种间伐强度下降的林龄分别为 o对照 tu年 o弱度和中度间伐 tx年 o强度间伐 t{年 o至林
龄 vs年时 o林冠相对高度大小顺序为强度间伐 中度间伐 弱度间伐 对照 ∀若以强度间伐为 tss h o其他
v种处理分别为 {s1tz h !zt1v| h和 wu1ut h ∀林冠相对高度大 o林分活树冠高度亦大 o有效光合作用面积相
应增加 o表明其林分林冠结构更为合理 o对直径和单株材积生长也有利 ∀林冠相对高度依照林龄增长的变化
规律可用半对数方程 ψ€ αn β¯ ªΑ表示 o式中 }ψ为林冠长度 ~Α为林龄 ~α !β为待定参数 ∀
不同间伐强度林分林冠结构要素依照林龄增加的变化规律 o经用相应数学方程进行回归计算和检验 o结
果列于表 { ∀
表 8 林分枝下高 !林冠长度和林冠相对高度与林龄回归方程 ≠
Ταβ .8 Τηε ρεγρεσσιϖε εθυατιονσ βετωεεν τηε υνδερ−βρανχη ηειγητ ,χανοπψλενγτη , χανοπψ ρελατιϖε ηειγητ ανδ τηε στανδ αγε
间伐
强度
β ±p
·¨±¶¬·¼
枝下高 ˜±§¨µ¥µ¤±¦««¨¬ª«· 树冠长度 ≤¤±²³¼ ¯¨ ±ª·« 林冠相对高度 ≤¤±²³¼ µ¨ ¤¯·¬√¨ «¨¬ª«·
回归方程
• ª¨µ¨¶¶¬√¨ ¨´ ∏¤·¬²±
剩余
标准差
• ≥⁄
相关
指数
Œ’≤
回归方程
• ª¨µ¨¶¶¬√¨ ¨´ ∏¤·¬²±
剩余
标准差
• ≥⁄
相关
指数
Œ’≤
回归方程
• ª¨µ¨¶¶¬√¨ ¨´ ∏¤·¬²±
剩余
标准差
• ≥⁄
相关
指数
Œ’≤
强度
≥¨ √¨ µ¨
⊥ψ€ p u1z{u y n s1z|{ u Αp
s1sts yy Αu s1tuy w s1||{ v
⊥ψ€ ttz1wy{ u p xz1ysv v¯ ªΑ t1{|v w s1|{u w
中度
 §¨¬∏°
⊥ψ€ p t1{st | n s1zxz {Αp
s1ss| ywΑu s1tv{ y s1||{ y
⊥ψ€ tsw1vvz v p xt1ysw v¯ ªΑ t1t|z w s1|{| y
弱度
≥¯¬ª«·
⊥ψ€ p v1xwz t n s1{zy yΑp
s1stt uxΑu s1tx{ | s1||{ |
⊥ψ€ ts1z|w s p w1xws z¯ ªΑ s1usy y s1|vw s ⊥ψ€ tvt1x|t x p zv1zy| y¯ ªΑ u1x{{ w s1|zy t
对照
≤Ž
⊥ψ€ p u1yz| z n s1z|y yΑp
s1ssz |uΑu s1uvt { s1||z v
⊥ψ€ tt1vxz y p x1|{v y¯ ªΑ s1tvy z s1||s { ⊥ψ€ tvv1xxw { p {t1zyt z¯ ªΑ t1|sv w s1|z| t
≠ • ≥⁄€ • ¶¨¬§∏¤¯ ¶·¤±§¤µ§§¨√¬¤·¬²±oŒ’≤ € Œ±§¨¬²©¦²µµ¨ ¤¯·¬²±q
由表 {得知 o间伐后 us年间 o不同间伐强度林分枝下高 !林冠长度和林冠相对高度依照林龄的变化规
律 o经用相应数学模型进行回归计算和检验 o表明相关均很密切 o其回归方程可用于估测间伐后不同间伐强
度林分林冠结构的变化情况 ∀但也有一种例外是强度和中度间伐林冠长度与林龄增长无显著相关性 o证明
这 u种间伐处理后 o林木树冠生长比较正常 o其长度保持比较稳定的生长状态 o不随林龄增长而显著减小 ∀
x 结论
经过间伐后 us年连续观测 o不同间伐强度伐后林分自然稀疏起始期 !稀疏过程和枯死木株数均有较大
差别 ∀对照和弱度间伐伐后第 t年开始出现少量枯死木 o中 !强度间伐至第 x年才开始出现枯死木 ∀前者稀
疏过程具连续性 o后者则有 v ∗ x年间歇期 o呈间断性 ∀前者自然稀疏可分为 v个阶段 o按林龄区分 otx年以
前为轻微稀疏阶段 o枯死株数少 ~ty ∗ uw年为剧烈稀疏阶段 o枯死株数多 o约占枯死木总数近一半 ~ux ∗ vs年
为持续稀疏阶段 o枯死木约占其总数 tΠv o为稀疏高峰期的延续 ∀若不加人为干预 o自然稀疏可以是个漫长的
过程 ∀后者在 uw年以前 o枯死木株数很少 o至 uw ∗ vs年才有较多枯死木 o稀疏阶段性较难区分 ∀us年间 o枯
死木总株数前者显著或极显著多于后者 ∀枯死木株数百分数累加值随林龄的变化过程 o前者呈指数方程密
切相关 o后者相关不密切 ∀
研究揭示 o自然稀疏株数受林分密度和立地条件影响 o但以林分密度的作用更重要 ∀
经用供试林分不同林龄的实际密度 o对杉木林密管图自然稀疏线数学方程得出的理论密度进行不同项
目的检验 o结果表明除对照处理的估测相对误差稍大于 x h以外 o其余的检验项目估测相对误差均小于 x h o
均在试验误差范围之内 o证实自然稀疏线数学方程误差较小 o精度较高 !实用性较好 ∀但值得注意的是 o检验
过程中发现 o林分实际密度一般比其理论密度大 ∀
不同间伐强度林分直径结构 o以其直径百分数分布规律 o经 ςu 检验 o均呈韦布尔分布或偏正态分布 o只
有一个峰值 o且偏向小径级位置 o直径离散值随林龄增加而增加 o但随间伐强度增加而减小 o中 !强度间伐林
分径级最大值比对照大 u ∗ v个径级 ∀不同指数级 vs年生林分树高级分布规律 o经 ςu 检验符合韦布尔分布
或正态分布 o均有一个峰值 o居树高级分布百分数中间位置 ∀树高离散度随指数级提高而加大 ot{和 ty指
ty 第 t期 张水松等 }杉木林间伐强度自然稀疏与结构规律研究
数级林分树高级最大值比对照增加 z个和 w个树高等级 ∀林分枝下高随林龄增大增加 o增加值对照 弱度
间伐 中度间伐 强度间伐 ∀林分枝下高随林龄增加的变化规律呈二次抛物线相关 ∀林冠长度随林龄增加
而减小 o强度和中度间伐林分减小不明显 ∀其大小顺序为强度间伐 中度间伐 弱度间伐 对照 ∀对照和
弱度间伐林冠长度随林龄增加而减小的规律呈半对数方程密切相关 o但中 !强度间伐相关不密切 ∀林分单株
材积定期生长量与林冠长度呈直线相关 o中 !强度间伐林分林冠长度明显大于对照和弱度间伐林分 o其单株
材积定期生长量显著大于后者 ∀林冠相对高度随林龄增加而明显减小 o各种间伐强度林分林冠相对高度随
林龄增加的变化规律呈半对数方程密切相关 ∀对不同间伐强度伐后 us年间林分结构规律的系统研究 o有助
于为杉木人工林速生 !丰产 !高效定向培育提供理论依据 ∀
参 考 文 献
姜志林 o叶镜中 o周本琳 qt|{u q杉木林的抚育间伐 q北京 }中国林业出版社 otu p t|
姜志林 o叶镜中 qt|{s q杉木树冠形态结构的初步研究 q南京林产工业学院学报 okwl }wy p xt
江西林科所 qt|z{ q江西省丘陵地区杉木造林密度和抚育间伐的研究 q林业科学 otwktl }u{ p vx
刘景芳 o童书振 qt|{s q编制杉木林分密度管理图研究报告 q林业科学 otykwl }uwt p uxt
吴中伦主编 qt|{w q杉木 q北京 }中国林业出版社 otzt p t{{
阳含熙 o方 奇 o叶桂艳 qt|x| q杉木生态特性研究 µ }广东信宜大坪乡 q北京 }中国林业出版社
俞新妥主编 qt||z q杉木栽培学 q福州 }福建科学技术出版社 otyw p tyz
张建国 o段爱国 qussv q理论生长方程对杉木人工林林分直径结构的模拟研究 q林业科学 ov|kyl }xx p yt
张水松 o陈长发 o何寿庆 o等 qussx q杉木林间伐强度试验 us年生长效应的研究 q林业科学 owtkxl }xy p yx
中国林科院情报所编译 qt|{t q森林抚育间伐 }林业译丛 v q北京 }中国林业出版社 ot{ p t|
k责任编辑 郑槐明l
5林业科学6ussw年影响因子 !总被引频次
总被引频次 影响因子 资 料 来 源
t uvt s1x{u 中国科技信息研究所分析中心/年度检索报告0
t y{{ s1{{x 5中国期刊引证报告6kussv ) usswlk中国科技信息研究所 !万方数据股份有限公司期刊上网组编l
t uzz s1zww x 5中国学术期刊引证报告6k中国学术期刊k光盘版l杂志社 !中国科学文献计量评价研究中心编l
uy 林 业 科 学 wu卷