不同立地条件对毛竹生长影响

2009/5/22 17:04:25

摘要：以成宁市成安地区40块毛竹标准地的调查资料为基础，分析了坡向、坡度、坡位、腐质层厚度、郁闭度和立株度对毛竹胸径生长量的影响。首先对这6个立地因子进行逐步回归分析，结果表明坡度、腐质层厚度和坡位是影响毛竹胸径生长的主要因子。再对6个立地因子进行主成分分析，其2个主成分累积贡献率达78．5％，并计算出各标准地的这2个主分量值。最后在主成分分析结果的基础上，对40块标准地进行了聚类。 关键词：毛竹；生长量；逐步回归；聚类 毛竹Phyllostachys pubescens Mazel又名楠竹，属禾本科，竹亚科刚竹属植物。具有生长快，繁殖强，产量高，用途广，见效快，收入高，可持续经营等优点。 毛竹的生长和分布受制于它生存的环境，即受到周围地理条件和生物环境的制约和影响。在毛竹和环境的相互关系中，一方面环境对毛竹具有生态作用，能改变和影响其分布和生长；另一方面，毛竹林分也能改善环境，经过长期的竞争，它们也在这种适宜自身繁衍的环境中达到相对稳定。 本文在对咸宁市咸安地区毛竹林大量调查测定的基础上，运用数量化逐步回归、主成分分析及聚类分析等数理统计方法，分析了不同立地条件对毛竹胸径生长量的影响，对该地区的毛竹栽培具有一定的指导作用。 1 研究区自然概况 研究区为咸宁市咸安区，该地区位于长江中游，地处东经114°06'～114°43'，北纬29°39'～30°02'，全区竹林面积13 448 hm2，立竹3 508．8万株。该区地处幕阜山脉向江汉平原过渡地带，地势由东向西北减缓，依次呈低山、丘陵、岗地和滨湖平原地貌。东南部、南部和西部为低山丘陵，东部和中部为丘陵岗地，北部和西北为滨湖平原。最高海拔954．1 m，最低海拔18．0 m。据土壤普查资料记载，咸安区土壤共分6个土类，14个亚类，40个土层，89个土种和26个变种。林地土壤主要是红壤和山地黄棕壤。土壤质地轻壤至轻粘，土壤pH值在5．0～6．5之间，成土母岩(质)主要是第四纪红色粘土、页岩、红砂岩、石灰岩和湖质母岩。该区气候属典型的亚热带季风气候，具有四季分明、日照充足、无霜期长、雨量充沛、雨热同期等特点。年平均气温16．8℃，无霜期255 d，全年日照时数1 879．6 h，年平均降雨量1 528．3 mm，降雨量主要集中在4～10月份，均占全年降雨量的74％。 2 研究方法 (1)标准地野外调查：对咸安区毛竹的分布状况进行调查，了解分布状况，然后采用随机抽样方法确定标准地的布点，标准地面积为20 m×20 m。调查因子包括胸径、腐质层厚度、坡向、坡度、坡位、林分的郁闭度和立株度。毛竹胸径调查方法是在标准地中随机抽样测定30株。 (2)数据处理：立地因子数量化。在所选立地因子中，坡向与坡位为描述性指标，在进行数理统计分析时需将其数量化，数量化结果见表1。数据分析采用SAS软件处理。表1 立地因子数量化

立地因子 数量化值 1 2 3 4 坡向 阳坡 阴坡 半阴半阳 坡位 上坡 中坡 下坡 谷地

3结果与分析 3．1 不同立地条件下毛竹生长状况分析 通过40个毛竹标准地的调查，可以发现不同的立地条件对毛竹生长具有一定的影响，但不同的立地因子影响的程度不一样。每个因子对毛竹生长影响的具体情况是：半阴半阳坡的生长较好，阴坡生长较差；坡度较小的生长较好，坡度太大的生长较差；中下坡的生长较好，上坡的生长较差；腐质层偏厚的生长较好，腐质层偏薄的生长较差；郁闭度适中的生长较好，郁闭度过大或过小的生长较差；而在调查范围内，立株度对毛竹生长的影响不明显，但立株度偏小的毛竹胸径大一些，立株度偏大的毛竹胸径小一些。 3．2逐步回归分析 用坡向(X1)、坡度(X2)、坡位(X3)、腐质层厚度(X4)、郁闭度(X5)、立株度(X6)6个立地因子对林分胸径生长量(y)进行逐步回归，回归方程为y 5．80+0．03X2+0．42X3+0．13X4，F=7．55**回归方程达到极显著水平，因此可以用该方程对毛竹林分的胸径生长量进行预测。 对回归方程的截距和每个自变量进行偏回归检验，结果见表2。表2 偏回归的假设检验

变量 回归系数 标准误 F Pr>F 截距 5.79556 0.77597 55.78 <0.0001 X2 0.02865 0.00816 12.32 0.0012 X3 0.41537 0.18023 5.31 0.0271 X4 0.12844 0.04629 7.70 0.0087 复相关系数R=0．621 4**(r0.05=0．440 r0.01=0．517)

从表2可知：截距、X2与X4的偏回归都达到极显著，而X3的偏回归也达到显著水平。这也说明，坡度、坡位和腐质层厚度分别对毛竹生长有显著影响，它们即为影响毛竹生长的主导因子，且影响大小顺序依次为：坡度>腐质层厚度>坡位。而另外3个立地因子对毛竹生长的影响不大。 3．3 立地因子间相关分析 计算6个立地因子的平均数、标准差及变异系数，结果见表3。表3 各立地因子的平均数、标准差及变异系数

名称 X1 X2 X3 X4 X5 X6 平均数 1.090 2.750 20.050 7.200 28.450 5.550 标准差 0.884 2.468 13.077 14.133 26.668 6.677 变异系数 0.811 0.897 0.652 1.963 0.937 1.203

从表3可知：在这40块标准地中，腐质层厚度的差异程度最大，其次是立株度，而坡位的变异程度最小，其次是坡向。 计算6个立地因子两两间的相关系数，结果见表4。表4 立地因子间的相关系数表

X1 X2 X3 X4 X5 X6 X1 1.000 X2 0.550** 1.000 X3 -0.752** -0.608** 1.000 X4 0.518** 0.266 -0.458** 1.000 X5 -0.543** -0.500** 0.718** -0.326** 1.000 X6 0.745** 0.887** -0.707** 0.489** -0.505** 1.000

注：r0.05=0．312 r0.01=0．403。由表4可以看出：只有腐质层厚度与坡度的相关性是不显著的，说明腐质层厚度与坡度2个因子之间的相互作用较小，它们能分别对毛竹胸径生长量产生影响。另外，郁闭度与腐质层厚度两因子之间的相关性达到显著，而其它两两因子之间的相关性达到极显著。 3．4主成分分析 在表3与表4的基础上，对6个立地因子进行主成分分析，结果见表5。表5 各主成分的特征根、特征向量、贡献率和累积贡献率

主成分特征向量因子 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 X1 0.434 0.165 0.009 0.728 0.450 0.227 X2 0.408 -0.497 0.379 -0.320 0.004 0.584 X3 -0.449 -0.003 0.319 -0.225 0.804 -0.025 X4 0.304 0.826 0.229 -0.395 -0.025 0.127 X5 -0.375 0.101 0.730 0.399 -0.384 0.095 X6 0.460 -0.181 0.411 -0.036 0.059 -0.763 特征根 3.914 0.798 0.661 0.375 0.195 0.058 贡献率 0.652 0.133 0.110 0.063 0.033 0.010 累积贡献率 0.652 0.785 0.895 0.958 0.990 1.000

从表5可知：前2个主成分的累积贡献率已达到78．5％，本文选取前2个主成分。第1主成分的贡献率为65．2％，即该成分已表达了总信息的65．2％，而在第1主成分的特征向量中，X6和X3的绝对值最大，说明立竹度和坡位对Y1的影响最大，再根据表4可知：立竹度与坡位的相关系数达-0．707，可以认为立竹度是随坡位变化而变化的1个因子，因此，有理由把Y1看作是反映坡位的因子；第2主成分的贡献率为13．3％，可表达总信息量的13．3％，而在第2主成分的特征向量中，X4和 X2的绝对值最大，且两者的相关系数只有0．266，说明腐质层厚度与坡度对Y2的影响都很大，有理由把Y2看作是反映腐质层厚度与坡度的因子。 3．5 主成分聚类分析 在主成分分析结果的基础上，本文只取累积贡献率已达到78．5％的前2个主成分作为立地因子主成分模型，即： Y1=0．434X1+0．408X2-0．449X3+0．304 X4-0．375X5+0．460X6 Y2=0．165X1-0．497X2-0．003X3+0．826X4+0．101X5-0．181X6 将各立地因子指标数据分别代入上面2个公式，即可求出以Y1和Y2为坐标轴的坐标值，以Y1为纵轴，Y2为横轴，可作标准地的散点分布图，见图1。每一类中的标准地在分布图中都相距较近，说明它们具有相似的立地条件，并结合各标准地资料可知，其中第工类的特点是：大多位于谷地，处于阳坡，且坡度很小，一般在5°以下，腐质层厚度较厚，接近20 cm；第Ⅱ类的特点是：大多处于半阴半阳坡，坡度适中，一般在15°左右，腐质层较第1类薄，在12 cm左右；第Ⅲ类的特点是：大多也处于半阴半阳坡，但坡度较大，一般在25°以上，且腐质层较薄，在8 cm左右。根据各类不同的特点，可以采用相应的经营管理措施。但每一类中的标准地，可以采用相似的经营方式和管理措施。而不包含在这三大类中的标准地，因各具特点，在今后的生产中因地制宜即可。 4 小结 (1)通过采用数量化的方法，先将坡向与坡位2个立地因子数量化，然后与另外4个立地因子一并进行逐步回归分析，筛选得出影响毛竹生长的3个主导因子，分别为坡度、坡位与腐质层厚度，且影响大小的顺序依次为：坡度>腐质层厚度>坡位。 (2)通过主成分分析，将原来的6个变量转变成2个主成分，其中1个可代表坡位因子，另1个可代表腐质层与坡度因子。这2个主成分对原来所有成分的贡献已达到78．5％，完全可以利用这2个主成分来描述其对毛竹林分生长的影响。与逐步回归分析的结果相比具有较好的一致性，2种分析方法都认为坡度、腐质层厚度与坡位对毛竹生长的影响较大。 (3)在主成分分析结果的基础上，通过聚类分析，对40块标准地进行了聚类，将立地条件相近的标准地划分为一类，主要分为三大类。在今后的生产中，可以对每一类采用相似的经营方式和管理措施，为实践生产提供了很大的帮助。 （崔鸿侠 熊德礼 陈双田 湖北省林业科学研究院 张维佗 湖北生态工程职业技术学院徐敏门 湖北省嘉鱼县林业局 蔡建国 湖北省国有林场工作站）

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