金洞林场杉木—闽楠混交林目标树密度研究

发布时间：2020-09-27 18:02

　　以目标树为核心的近自然经营是解决长期大面积连栽经营人工纯林所导致的土地质量衰退、病虫害严重等一系列问题的一种较为适用的可持续经营方案。对于近自然经营作业法而言,全周期经营目标树密度是一个重要的经营参数,确定林分不同阶段目标树密度对科学管理近自然经营林分有着十分重要的意义。目前,国内对于杉木-闽楠混交林全周期经营目标树密度的研究还处于起步阶段。本研究以湖南省永州市金洞林场的25块固定样地为研究对象,通过混合效应模型方法,考虑样地效应的影响建立杉木、闽楠的单木胸径生长模型、胸径-树高模型和单木冠幅模型,并根据三种生长模型对杉木-闽楠混交林的全周期经营目标树直径与各阶段目标树密度进行预估,进而完善杉木-闽楠混交林单株择伐作业法,以期为科学经营杉木-闽楠混交林,构建更加合理的人工林近自然作业技术体系提供一定的参考依据和理论基础。主要研究内容和结论如下:(1)建立杉木、闽楠的单木胸径生长模型。以金洞林场16块固定样地4期连续观测数据为研究对象,通过多元逐步回归方法,筛选林分变量,从模型拟合结果来看,期初胸径对于模型影响显著,故仅以期初胸径为自变量,利用Forstat2.0中的线性混合效应模块,在模型中中添加样地水平随机效应因子,构建了杉木、闽楠基于线性混合效应的胸径生长模型,对比基础模型,杉木与闽楠模型的决定系数均有所提升,平均绝对误差与均方根误差有所降低,确定最终模型形式为:lnD2=0.1835+0.9528*lnDl+ui(杉木,R2=0.9910,MAE=0.0125,RMSE=0.0298),lnD2=0.2325+0.9463*lnDl+ui(闽楠,R2=0.9878,MAE=0.0159,RMSE= 0.0267)。(2)建立杉木、闽楠的单木树高-胸径模型。通过比较决定系数、均方根误差、平均绝对误差等三个评价指标,确定Weibull模型与Richards模型分别为杉木、闽楠的最优基础模型;通过加入林分变量将模型再参数化,发现影响杉木与闽楠树高生长的主要林分变量因子为竞争指数(CI),在此基础上在模型中添加样地水平的随机效应,对比基础模型,杉木的决定系数从0.7916提升至0.8765,提升了 10%,平均绝对误差减少了 18%,闽楠的决定系数提升了 9%,平均绝对误差减少了 15%。杉木、闽楠最终树高-胸径模型如下:H=1.3+13.4217/(1+(4.3350+ui+0.2316*CI)*exp(-0.1325*D))(杉木,R2=0.8765,RMSE=1.3246);H=1.3+(24.0217+ui)*(1-exp(-(0.0559+0.0058*CI)*D))^1.2737(闽楠,R2=0.8315 RMSE=1.4268)。(3)建立杉木、闽楠的单木冠幅模型。通过比较11种候选模型的评价指标,确定杉木与闽楠的最优基础模型分别为Logistic模型与二次型模型,选用与冠幅相关性较大的Hegyi竞争指数(CI)、树高(H)、郁闭度(CD)加入基础模型,模型精度较基础模型有明显的提高,在此基础上,利用Forstat2.0在模型中添加样地水平的随机效应因子进行参数估计后,对比基础模型,杉木的决定系数提升了34.6%,平均绝对误差减少了24%;闽楠的决定系数提升了 15.1%,平均绝对误差减少了28.2%,说明各样地的冠幅生长确实存在一定的差异。杉木、闽楠最终树高-胸径模型如下:CW=(3.4591+ui-0.0026*CI)/(1+(2.7366-0.015*CD+0.0022*H)*exp(0.0712*D))(杉木,R2=0.7012,RMSE=0.5025;)、、CW=(0.697167+ui-0.008619*CD)*D^(0.538943+0.004935*H-0.003154**I)(闽楠,R2=0.8453,RMSE=0.4151)。(4)确定杉木-闽楠混交林企周期目标树密度区间。基于杉木、闽楠的单木胸径模型、单木树高-胸径模型和单木冠幅模型,预估杉木-闽楠混交林全周期经营目标树密度区间,其中,林分建群阶段与竞争生长阶段以杉木为目标树,目标树密度分别为281-458株/hm2、197-247株/hm2,竞争生长阶段、目标树生长阶段与林分蓄积生长阶段以闽楠为目标树,目标树密度区间分别为90-196株/hm2、64-77株/hm2、58株/hm2。
【学位单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S718.5
【部分图文】：

技术路线图

图１．１技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｒｏｕｔｅ逡逑９逡逑

林场,位置图,祁阳县

中南林业科技大学硕士学位论文逦金洞林场杉木－闽楠混交林目标树密度研宄逡逑２材料与方法逡逑２．１研究区概况逡逑２．１．１地理位置逡逑金洞林场始建于１９５４年，位于湖南省永州市祁阳县南部的金洞管理区逡逑（２６。２］０＂？２６°２１＇３７＂Ｎ，逦１１０°５３＇４３”？１１２°１３３７＂Ｅ），属于南岭山系阳明山脉，逡逑东靠常宁县，东南与桂阳县毗邻，南抵宁远、新田县，西与双牌县、芝山区交界，逡逑北马祁阳县相连，相似马鞍形，南北长约３６ｋｍ，东西宽约３３ｋｍ，总面积逡逑５４８４０．４ｈｍ２0逡逑研＇元反阁丨逡逑

目标树,株数,计算方法

Ｆｉｇ．２．２邋Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ邋ｍｅｔｈｏｄ邋ｏｆ邋ｔａｒｇｅｔ邋ｔｒｅｅ邋ｎｕｍｂｅｒ逡逑最后获得当目标树不同阶段的单位面积杉木－闽楠混交林目标树密度区间。逡逑每公顷目标树株数（Ｎ－ＰＣＴ／ｈｍ２）按以下公式计算：逡逑ｍ７邋１０邋０００邋…逦－邋Ｎ逡逑Ｎ邋＝邋——邋Ｘ邋１．１逦（２．５）逡逑ＴＤ２逡逑此公式中ＴＤ指树冠直径；１．１指每公顷目标树的预估数量可增加１０％。逡逑特别的是，当林分处于前两个阶段，预估上层杉木目标树密度时，为保证下逡逑层林木的生长，参考《森林抚育规程》，宜将上层林分郁闭度控制在0．６［６５］。逡逑２．３．２建模方法逡逑２．３．２．１模型建立逡逑单木胸径生长模型、单木树高－胸径模型与单木冠幅模型的建立均采用类似逡逑的方法。首先将建模数据分为两类，８０％为建模数据，２０％为检验数据，在逡逑Ｆｏｒｓｔａｒｔ２．０中进行模型拟合和参数估计，候选基础模型均参考已有文献选取应用逡逑广泛的理论或经验模型，从中选择效果最佳的模型作为基础模型，大量研究结果逡逑

【参考文献】