劉燕英， 郭文清， 劉崇藝

(1.溆浦縣林業(yè)局， 湖南 溆浦 419300； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.懷化市林業(yè)局， 湖南 懷化 418000)

溆浦縣馬尾松人工林立地指數(shù)簡(jiǎn)表編制

劉燕英1， 郭文清2， 劉崇藝3

(1.溆浦縣林業(yè)局， 湖南 溆浦 419300； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.懷化市林業(yè)局， 湖南 懷化 418000)

以湖南省溆浦縣馬尾松人工林為研究對(duì)象，采用優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高與年齡關(guān)系的常用數(shù)學(xué)模型，研制馬尾松人工林立地指數(shù)導(dǎo)向曲線模型。結(jié)果表明：導(dǎo)向曲線方程H=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914是最適合的導(dǎo)向擬合曲線；馬尾松人工林的標(biāo)準(zhǔn)年齡應(yīng)定為20年，優(yōu)勢(shì)高在11～29 m范圍內(nèi)可劃分為9個(gè)立地指數(shù)級(jí)。選用相對(duì)優(yōu)勢(shì)高法展開(kāi)導(dǎo)向曲線編制形成立地指數(shù)表，檢驗(yàn)結(jié)果表明所編立地指數(shù)表精度高、適用性強(qiáng)，能夠客觀評(píng)價(jià)溆浦縣馬尾松人工林的立地質(zhì)量。

立地指數(shù)； 導(dǎo)向曲線； 馬尾松

針對(duì)同齡林林分，通常選用林分高來(lái)估計(jì)立地質(zhì)量，這種方法對(duì)于評(píng)定立地質(zhì)量效果顯著[1]。立地指數(shù)能夠更為直觀、便捷地評(píng)價(jià)認(rèn)定立地質(zhì)量，因此受到了廣泛關(guān)注[2-4]。馬尾松是南方的主要用材樹(shù)種，本文通過(guò)研究馬尾松人工林立地指數(shù)導(dǎo)向曲線模型，為正確選擇適宜的馬尾松造林地提供科學(xué)依據(jù)，借助于馬尾松人工林立地指數(shù)表，確定馬尾松造林地立地質(zhì)量等級(jí)，劃分林地指數(shù)類(lèi)型，做到適地適樹(shù)，以克服造林經(jīng)營(yíng)的盲目性，指導(dǎo)馬尾松人工造林和生產(chǎn)實(shí)踐[5]。

1 研究區(qū)概況

會(huì)同縣隸屬于湖南省懷化市，地處云貴高原東緣斜坡，雪峰山脈的西南，全境屬中、低山區(qū)，境內(nèi)屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，主要特點(diǎn)為四季分明、降雨適中、夏無(wú)酷熱、冬少?lài)?yán)寒。年平均氣溫16.6 ℃，1月平均氣溫4.9 ℃，極低氣溫為-8.5 ℃；7月平均氣溫27.3 ℃，極端高溫為39.1 ℃，全年無(wú)霜期可達(dá)303天，年均降雨量為1 304.2 mm。年蒸發(fā)量小，相對(duì)濕度大，年均相對(duì)濕度達(dá)83%。植被在全省植被分區(qū)中，屬南嶺西部植被區(qū)系?？傊硟?nèi)群山起伏，土層深厚肥沃，氣候溫和，無(wú)霜期長(zhǎng)，雨量適中，植被繁茂，為發(fā)展林業(yè)生產(chǎn)提供了得天獨(dú)厚的優(yōu)越環(huán)境[6]。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

收集調(diào)查了懷化市溆浦縣馬尾松人工林114塊樣地調(diào)查數(shù)據(jù)資料，選測(cè)優(yōu)勢(shì)木每100 m21株，共114株，優(yōu)勢(shì)木解析木35株。樣地面積為100～600 m2，優(yōu)勢(shì)木平均胸徑分布范圍4.9～35.3 cm，平均高分布范圍4.3～26.8 m。優(yōu)勢(shì)木解析木年齡范圍為11～33年，胸徑范圍為4.6～37.6 cm，樹(shù)高范圍為6.2～27.2 m。

2.2 數(shù)據(jù)分析

2.2.1 傳統(tǒng)導(dǎo)向曲線法 傳統(tǒng)導(dǎo)向曲線法要求在采集同一林分所有可能出現(xiàn)的立地條件中，多個(gè)年齡的樣地優(yōu)勢(shì)木年齡ti和優(yōu)勢(shì)木高Hi，數(shù)據(jù)是近似等概率抽樣的樣本。再利用樹(shù)高生長(zhǎng)方程配置導(dǎo)向曲線，然后擴(kuò)張成立地指數(shù)曲線簇，如式(1)。

(1)

即立地指數(shù)曲線F和導(dǎo)向曲線具有相同的形式，并且參數(shù)c相同[5]。

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

其中，yi為樹(shù)高實(shí)際值，xi為樹(shù)高理論值，n為檢驗(yàn)樣木的株數(shù)。

通過(guò)建立yi與xi之間的一元線性回歸方程，計(jì)算得到模型的預(yù)估精度，并計(jì)算出回歸標(biāo)準(zhǔn)差和回歸標(biāo)準(zhǔn)誤，其中參數(shù)估計(jì)方法采用最小二乘法估計(jì)[10-14]。

(7)

3 結(jié)果與分析

以湖南懷化地區(qū)114塊馬尾松人工林樣地?cái)?shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，采用Forstat 2.1 軟件中立地指數(shù)曲線中的傳統(tǒng)導(dǎo)向曲線法，根據(jù)馬尾松林的年齡和優(yōu)勢(shì)木高建立馬尾松人工林立地指數(shù)表，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析。

3.1 導(dǎo)向曲線模型建立與精度分析

運(yùn)用統(tǒng)計(jì)和生物學(xué)模型即Forstat 2.1軟件計(jì)算導(dǎo)向曲線模型及參數(shù)，首先在數(shù)據(jù)窗口里建立數(shù)據(jù)文件，如圖1所示。

圖1 馬尾松立地指數(shù)導(dǎo)向曲線建模數(shù)據(jù)Fig.1 The data of the site index of guiding curve of Pinus massoniana

運(yùn)行程序，單擊林業(yè)模型，然后依次單擊立地指數(shù)曲線、傳統(tǒng)導(dǎo)向曲線法，結(jié)果彈出模型方程組以及模型參數(shù)的輸入窗口，如圖2所示。

圖2 馬尾松立地指數(shù)導(dǎo)向曲線模型對(duì)話(huà)框Fig.2 The dialog box of guiding curve model for the site index of Pinus massoniana

在對(duì)話(huà)框輸入基準(zhǔn)年齡、基準(zhǔn)年齡初始平均高、基準(zhǔn)年齡最大平均高、立地指數(shù)級(jí)距和立地指數(shù)表中的起始年齡、最大年齡、齡級(jí)距。馬尾松采用20年為基準(zhǔn)年齡，最小年齡為5年，最大年齡為35年。最后選擇理查茲曲線對(duì)數(shù)解法方程，點(diǎn)擊確定即可得到模型參數(shù)：

A=439.933 635 326 617，

B=0.913 658 673 242 007，

C=1.000 253 989 098 02E-03

將模用的參數(shù)帶入模型中得到馬尾松人工林導(dǎo)向曲線模型為：

H=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914

由導(dǎo)向曲線模型可得到馬尾松人工林立地指數(shù)導(dǎo)向曲線圖，如圖3所示。

圖3 馬尾松人工林立地指數(shù)曲線圖Fig.3 The chart of the site index curve of Pinus massoniana

經(jīng)檢驗(yàn)知，馬尾松立地指數(shù)導(dǎo)向曲線方程

的方差為27.755 415 819 877 5，方程協(xié)方差為 26.693 131 244 568 9，模型的相關(guān)系數(shù)為0.937 4，模型精度較高、適用性強(qiáng)。

3.2 馬尾松人工林立地指數(shù)表簡(jiǎn)制

標(biāo)準(zhǔn)年齡又稱(chēng)為基準(zhǔn)年齡，目前標(biāo)準(zhǔn)年齡的確定方法還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)定。基準(zhǔn)年齡一般取樹(shù)高生長(zhǎng)旺盛期直到樹(shù)高生長(zhǎng)停止期之前的一半，大約為近熟林開(kāi)始時(shí)的年齡，馬尾松多用20年為基準(zhǔn)年齡[5，15]。指數(shù)級(jí)距主要根據(jù)某一地區(qū)樹(shù)種在標(biāo)準(zhǔn)年齡時(shí)，樹(shù)高的絕對(duì)變動(dòng)幅度及經(jīng)營(yíng)水平來(lái)確定。根據(jù)馬尾松的編表資料，其在標(biāo)準(zhǔn)年齡時(shí)的優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高的最小值為11 m，最大值為29 m，根據(jù)馬尾松的生長(zhǎng)特性，將其指數(shù)級(jí)距定為2 m，即立地指數(shù)級(jí)分別為12～28等9個(gè)指數(shù)級(jí)。

以導(dǎo)向曲線為基礎(chǔ)，按標(biāo)準(zhǔn)年齡時(shí)樹(shù)高和指數(shù)級(jí)距，采用樹(shù)高標(biāo)準(zhǔn)差、變動(dòng)系數(shù)和相對(duì)優(yōu)勢(shì)高等方法，可形成地位曲線簇。通過(guò)軟件計(jì)算可得出地位指數(shù)曲線簇的回歸系數(shù)值，如表1所示。

表1 馬尾松地位指數(shù)曲線簇回歸系數(shù)Tab.1 TheclusterofsiteindexcurveofPinusmassoniana立地指數(shù)ABC14431.8386580.9136590.00100016503.8117670.9136590.00100018575.7848770.9136590.00100020647.7579860.9136590.00100022719.7310960.9136590.00100024791.7042060.9136590.00100026863.6773150.9136590.00100028935.6504250.9136590.001000301007.6235340.9136590.001000

將表1中的各項(xiàng)回歸系數(shù)帶入馬尾松人工林導(dǎo)向曲線模型

H=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914

中可得各立地指數(shù)曲線圖，如圖4所示。

圖4為一個(gè)由樹(shù)高導(dǎo)向曲線方程生成的同行立地指數(shù)曲線簇，簇內(nèi)各立地指數(shù)曲線的參數(shù)為：

L=14，16，…，30

最后通過(guò)導(dǎo)向曲線模型和立地指數(shù)導(dǎo)向曲線簇計(jì)算得出各種立地指數(shù)條件下不同年齡的優(yōu)勢(shì)高，即立地指數(shù)表，如表2所示。

圖4 各立地指數(shù)曲線圖 Fig.4 All of the site index curve

表2 立地指數(shù)簡(jiǎn)表Tab.2 ThesimpletableofsiteindexAGE指數(shù)12141618202224262853.403.974.545.115.676.246.817.387.9464.024.695.366.036.707.378.048.719.3874.635.406.176.947.718.489.2510.0210.7985.226.096.967.848.709.5810.4511.3212.1895.816.787.758.729.6910.6611.6312.6013.57106.407.478.539.6010.6711.7312.8013.8614.93116.988.149.3010.4711.6312.7913.9615.1216.28127.558.8110.0711.3312.5913.8515.1016.3617.62138.129.4810.8312.1813.5414.8916.2417.6018.95148.6910.1311.5813.0314.4815.9317.3718.8220.27159.2510.7912.3313.8715.4116.9518.4920.0421.58169.8011.4413.0714.7116.3417.9819.6121.2422.881710.3612.0813.8115.5417.2618.9920.7222.4424.171810.9112.7314.5416.3618.1820.0021.8223.6425.451911.4613.3715.2717.1819.0921.0022.9124.8226.732012.0014.0016.0018.0020.0022.0024.0026.0028.002112.5414.6316.7218.8120.9022.9925.0827.1729.262414.1516.5118.8721.2223.5825.9428.2930.6533.012715.7318.3520.9823.6026.2228.8431.4734.0936.713017.3020.1823.0625.9528.8331.7234.6037.4840.373318.8521.9925.1328.2731.4134.5537.7040.8443.983620.3823.7727.1730.5733.9737.3640.7644.1647.553921.8925.5429.1932.8436.4940.1443.7947.4451.0974022.4026.1329.8633.6037.3341.0644.8048.5352.264122.9026.7130.5334.3538.1641.9845.8049.6253.43

3.3 馬尾松人工林立地指數(shù)表檢驗(yàn)

利用現(xiàn)有的35株優(yōu)勢(shì)木解析木的年齡和樹(shù)高，在編制的立地指數(shù)表中查出其所在的立地指數(shù)級(jí)，再分別按立地指數(shù)級(jí)求出其樹(shù)高理論值，對(duì)理論值及實(shí)際值進(jìn)行精度檢驗(yàn)及適用性檢驗(yàn)。

3.3.1 精度檢驗(yàn) 經(jīng)檢驗(yàn)得ME=-0.05，E=-1.19%，MAE=3.16%，P=96.7%(回歸標(biāo)準(zhǔn)差=0.307，回歸標(biāo)準(zhǔn)誤差=0.058)，檢驗(yàn)結(jié)果表明估計(jì)精度(95%)是可靠的。

4 結(jié)論與討論

(1)采用Forstat

2.1 軟件對(duì)溆浦縣114株優(yōu)勢(shì)木樹(shù)高、年齡進(jìn)行分析，擬合得到了馬尾松人工林立地指數(shù)導(dǎo)向曲線模型

H=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914，

(2)編制的立地指數(shù)簡(jiǎn)表，除了能夠?yàn)榻?jīng)營(yíng)和管理馬尾松人工林提供一定參考以外，更重要的是能為正確的預(yù)測(cè)馬尾松的生長(zhǎng)量和收獲量提供依據(jù)。同時(shí)也可以為其生長(zhǎng)的相似地區(qū)提供借鑒，從而在林業(yè)和環(huán)境建設(shè)方面發(fā)揮重要的作用。

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(文字編校：張 珉)

CompilationofsiteindextableforplantationsofPinusmassonianaforestinXupuCounty

LIU Yanying1， GUO Wenqing2， LIU Chongyi3

(1.Forestry Bureau of Xupu County， Xupu 419300， China； 2.Hunan Academy of Forestry， Changsha 410004， China； 3.Forestry Bureau of Huaihua City， Huaihua 418000， China)

Taken thePinusmassonianaforest in Xupu County of Hunan as the study object，the mathematical model of the relationship between dominant tree height and age was used to study the site index guiding curve model ofPinusmassonianaforest.The results indicated that curve equation ofH=439.93×(1-exp(-0.001×AGE))0.914had the best fit among the selected curves.The standard age ofPinusmassonianaforest was set to 20 years，and 9 index classes were divided within dominant height 11～29 m.Site index table was constructed by the expansion of the guide curve using comparative dominant height method.The results showed that the site index table was applicable and accurate in evaluating the site quality ofPinusmassonianaforest in Xupu County.

site index； guiding curve；Pinusmassoniana

2014-12-12

S 791.248

A

1003 — 5710(2015)01 — 0044 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 01. 011