中国中亚热带天然阔叶林是世界上较为罕见的植被类型,是我国植物资源最丰富的地区之一,研究其林层划分和特征对该地区森林的保护与利用、经营和管理具有重要的指导意义。为了揭示中亚热带天然阔叶林分自然分层规律,以典型和次典型中亚热带天然阔叶林为实验对象进行林层划分,并在此基础上探讨各林层直径分布、树高胸径关系、林分测树因子特征和蓄积估计等。(1)林层划分。本文在尝试了剖面图法、TSTRAT法、LMS法和聚类分析法后,根据中亚热带天然阔叶林乔木层的自然分异特征,提出林层定量划分新方法-最大受光面法,揭示中亚热带天然阔叶林林层的自然分异规律。采用最大受光面法将典型林分(1-5号标准地)划分为3个亚层,第Ⅱ亚层的下限值分别为17.0m,16.5m,17.0m,17.0m,16.0m;第Ⅰ亚层的下限值分别为25.0m,27.0m,25.0m,22.9m,25.0m。最大受光面法将次典型林分(6号和7号标准地)分为2个亚层,第Ⅰ亚层的下限值分别为17.0m和16.5m。7块标准地林层划分结果与剖面图上判断的林层分层结果相近,同时也符合国标(GBT 26424-2010)中林层划分规定的各项指标。与剖面图法、TSTRAT法、LMS法和聚类分析法相比,最大受光面法能较好的反映中亚热带天然阔叶林自然分层特征,分层结果与现地按林木能否接受直射光情况做出的林层归属初步判断基本一致,也符合相关国家标准中的规定。该方法从是否接受直射光和接受直射光的高度差异为划分依据,反映林木之间对光照和空间资源竞争,具有一定的生物学意义。(2)典型林分直径分布。划分林层后,采用Shapiro-Wilk(S-W)检验直径分布是否服从正态分布;偏度(SK)和峰度(KT)分析图形形状特征;Meyer负指数函数和Weibull分布函数分析林层直径分布规律,并用卡方检验直径分布是否服从Meyer负指数函数和Weibull分布函数。典型林分中,所有标准地的全林分、第Ⅲ亚层和第Ⅱ亚层直径分布S-W检验的W值均小于0.05,说明全林分、第Ⅲ亚层和第Ⅱ亚层直径分布均不服从正态分布;在第Ⅰ亚层中,1号-3号标准地的W值大于0.05,所以服从正态分布,而4号和5号标准地的W值小于0.05,所以不服从正态分布;所有标准地内S-W检验的W值随亚层平均高的增加而增大,表明亚层直径分布随亚层高度的增大而趋向正态分布。各亚层直径分布的偏度(sk)和峰度(kt)随亚层高度的增大而减小,5个标准地第Ⅰ亚层的偏度和峰度的绝对值最小,说明直径分布图形在向正态分布过渡,验证了s-w的检验结果。卡方检验结果表明,全林分直径分布中,除2号标准地服从meyer负指数分布函数外,其余4块标准地均不服从;除1号标准地外,其余4块标准地均服从weibull分布函数,形状参数c<1,表明全林分直径分布为反“j”型曲线;第Ⅲ亚层直径分布中3号-5号标准地服从meyer负指数函数分布,5块标准地第Ⅲ亚层直径分布均服从weibull函数分布;第Ⅲ亚层直径分布与全林分直径分布类似,不同的是第Ⅲ亚层径阶跨度较小,分布像是截尾的反“j”型曲线。第Ⅱ亚层直径分布中,2号和4号标准地服从meyer负指数函数分布,1号、3号和5号不服从;5块标准地第Ⅱ亚层直径分布均服从weibull分布函数,其形状参数c处于1-3.6之间,表明其为右偏山状曲线;5个标准地的第Ⅰ亚层直径分布均服从meyer负指数函数和weibull分布函数。总体上看,weibull分布函数在拟合中亚热带天然阔叶林各林层直径分布时具有更好的适应性。(3)次典型林分直径分布。在次典型林分中(6号和7号标准地),6号标准地的全林分直径分布较为复杂,像是反“j”型曲线和右偏山状曲线的结合,其不服从正态分布、meyer负指数函数和weibull分布函数;7号标准地为典型的反“j”型曲线,服从meyer负指数函数和weibull分布函数,不服从正态分布。两个标准地的第Ⅰ亚层不服从正态分布和meyer负指数函数,服从weibull分布函数,参数c处于1-3.6之间,说明其为右偏山状曲线。6号标准地第Ⅱ亚层不服从正态分布和meyer负指数分布,服从weibull分布函数;7号标准地第Ⅱ亚层服从meyer负指数函数和weibull分布函数,不服从正态分布。s-w检验的w值与典型林分类似,随亚层平均直径的增加而增大。(4)典型和次典型林分树高胸径关系。选择schumacher式(简称s式)和curtis式(简称c式)对各林层树高胸径进行拟合,结果表明c式具有较高的r2和较低的mase、amr,故采用c式分析各林层树高直径。用全林分树高胸径模型估算第Ⅰ、Ⅱ亚层的树高并用曲线散点图分析,结果发现在典型林分中,第Ⅰ、Ⅱ亚层林木的树高胸径关系不是很显著,很难用普通模型来表现,如果采用全林分树高胸径模型拟合典型林分第Ⅰ、Ⅱ亚层中林木产生amr比采用各亚层单独的树高胸径曲线得到的大。证明了如果单纯使用全林分树高模型来估计3层结构的典型林分中的上层林木树高,都将会产生较大误差。而对于只有2层结构的次典型试验林分,全林分树高曲线估计不同亚层树高的误差较小,基本可用全林分树高来研究各亚层的树高。(5)典型和次典型林分主要测树因子。采用标准差和变异系数研究各林层平均胸径、平均高,计算各亚层株数和蓄积有全林分的比重。结果表明全林平均胸径与第Ⅱ亚层接近,全林分的平均胸径和平均高的变异系数都显著高于各亚层。各亚层平均胸径的变异系数随亚层高度的减小总体上略有下降,第Ⅰ、Ⅱ亚层平均高的变异系数相似且小于第Ⅲ亚层。林分中第Ⅰ、Ⅱ亚层株数之和只占全林分的20%-30%,但蓄积却是全林分的90%,采用亚层平均高或亚层中值高代替树高计算全林分蓄积。采用相对误差分析和方差分析验证这三种方法得出的蓄积,结果表明采用亚层平均高计算各林层蓄积的相对误差均在5%以内,层中值高全林分和第Ⅰ、Ⅱ亚层的相对误差在5%以内,第Ⅲ亚层的误差在10%以内,方差分析表明这三种方法结果之间没有显著差异,证明采用各亚层平均高或亚层中值高代替林木树高计算林分蓄积是可行的。在次典型林分中,与典型林分相似包括各林层平均胸径和平均高的标准差和变异系数、蓄积结构。不同点包括平均胸径不与各亚层相近;各亚层的株数比例,6号标准地第Ⅰ亚层(受光层)的株数比例超出全林分50%,与典型林分差异较大,7号标准的第Ⅰ亚层株数比例为25%,与典型林分相似。