杉木人工林斷面積生長規(guī)律及動態(tài)模擬.pdf

1、斷面積生長預估是林分生長和收獲預估體系中的核心因子和基礎。本研究以杉木密度試驗林和密度間伐試驗林為研究對象，在全林分、徑階和單木三個水平上，全面探討斷面積生長動態(tài)規(guī)律及其與林分因子之間的關系并采用相應模型對斷面積生長動態(tài)進行模擬。主要結果如下：
　　1.密度試驗林斷面積生長的關系規(guī)律
　　對于密度試驗林，分別對相同初始林分密度、立地條件下林分斷面積進行比較分析；采用Chapman-Richards’方程計算林分累積胸高斷面積

2、曲線的拐點年齡（A*），應用回歸模型討論初始林分密度和立地質(zhì)量與林分生長率的關系。結果表明：在幼齡林階段，初始林分密度（單位面積林木株數(shù)）越大，立地條件越好，則林分斷面積越大，林分斷面積生長率也越大，達到最大生長率時間最短，這一階段立地條件對林分的生長起主要作用；初始林分密度越大，立地條件越好的林分，進入郁閉的時間也越早。在達到最大斷面積生長率后，初始林分密度大的小區(qū)其斷面積生長率降低的幅度較初始林分密度小的小區(qū)大。當林分進入競爭階段，

3、盡管林分斷面積生長率下降，但林分斷面積仍舊與初始林分密度呈正相關，初始林分密度大的林分林分斷面積仍舊大；當林分開始自疏并達到穩(wěn)定狀態(tài)時，林分單木死亡導致的斷面積減小則由存活木的高生長率所彌補。林分斷面積雖然還在增加，但增加幅度逐漸變小。最終，一定初始林分密度范圍內(nèi)，林分斷面積趨于一致。對于相同立地下，同密度小區(qū)的林分斷面積生長率基本相同，而不同密度小區(qū)之間林分斷面積生長率差異明顯。低于一定林分密度（2m×1m）下的林分幾乎沒有自疏現(xiàn)象發(fā)

4、生。
　　在相同林分密度下，立地指數(shù)越小，枯死木出現(xiàn)的時間越早。而立地指數(shù)越大，枯死木斷面積比例也越大。隨著林分密度由低到高，枯死木的斷面積值達到最高點的時間逐漸變短。對于相同初始密度，同一立地指數(shù)級的小區(qū)枯損趨勢比較接近，但是由于立地條件的差異，枯損的數(shù)量有所不同。
　　林分雪災受害比例大體上隨著林分密度的增加呈現(xiàn)上升趨勢。立地指數(shù)高，雪壓受損程度小。位于坡度大的小區(qū)林木受害的面積比例遠大于坡度小的小區(qū)。
　　2．間

5、伐對林分斷面積的影響
　　在立地相同的條件下，間伐次數(shù)和間伐強度均隨著林分初始密度的增大而增大。在林分密度相同條件下，立地指數(shù)大的小區(qū)間伐強度明顯大于立地指數(shù)小的小區(qū)。林分密度越大，立地條件越好，首次間伐時間也越早。對同一小區(qū)間伐前后斷面積分布比較可知：間伐后各個小區(qū)在低徑階上的斷面積分布比重明顯減小。在對不同小區(qū)進行首次間伐后，不同徑階上的斷面積隨徑階增大出現(xiàn)左偏趨勢。但隨著間伐次數(shù)的增加，斷面積隨徑階左偏的趨勢逐漸減弱，并有趨

6、于正態(tài)分布的趨勢。經(jīng)過最后一次間伐（小區(qū)密度為1667n/hm-1）后，多數(shù)小區(qū)則又呈現(xiàn)左偏趨勢。
　　對同立地條件下不同時期間伐后的保留密度小區(qū)與臨近密度的小區(qū)林分斷面積比較可知：對于立地條件差的小區(qū)（SI=14），小斷面積的林木所占比例大。對于立地條件好的小區(qū)（SI=16），間伐后與同密度未間伐小區(qū)林分斷面積相比呈現(xiàn)一定的規(guī)律性:隨著間伐次數(shù)的增多，大、中徑階所對應的林分斷面積逐漸增加。
　　相同立地、初始密度下，間伐與

7、未間伐林分斷面積比較：對于中（C）、高（E）密度的林分，在立地條件差（SI=14）的情況下，經(jīng)過間伐的林分的斷面積遠小于沒有間伐的林分；而立地條件好（SI=16）的林分，間伐林分的斷面積與未間伐的林分斷面積趨同。
　　3.林分斷面積生長的動態(tài)模擬
　　以三個廣為應用的方程（Korf、Hossfeld和Bertalanffy-Richards）作為基礎方程，應用廣義代數(shù)差分（GADA）模型對密度試驗林和密度間伐試驗林斷面積生長

8、動態(tài)進行模擬。模擬結果顯示：（1）由于GADA可以消除異方差問題，從而獲得了對林分生長模擬更高的模擬精度；（2）在給出的10個GADA形式的模型中，以兩個與立地有關參數(shù)（a1、a2）的KorfⅢ方程最為合適的模擬方程。其具體形式為：此處省略公式
　　4．徑階水平斷面積生長規(guī)律
　　徑階劃分與模擬精度之間有著非常緊密的關系。斷面積誤差％（PS）與徑階距(a)成正相關和平均直徑（d）成負相關。具體關系為：此處省略公式
　　

9、通過徑階整化和添加方程極值的方法，增加用來模擬的數(shù)據(jù)對，從而達到了提高模擬精度的目的。通過對不同方程模擬得到的2adjR、Root MSE、RSS進行比較檢驗。最終，按照模擬精度從高到低前4位分別是：Champan-Richards’> Richards’>Weibull(3參數(shù))>Logistic。采用徑階累加作比的方法，令極值為常數(shù)1。這樣模擬得到的結果與漸近值作為參數(shù)時結果極為接近，完全可信。按照方程參數(shù)與林分因子之間的關系，方程

10、穩(wěn)定性順序為：Weibull（3參數(shù)）>Logistic>Richards’>Champan-Richards’。
　　6.單木斷面積生長規(guī)律及模擬
　　Chow檢驗的結果顯示：雪災發(fā)生前后，單木斷面積生長趨勢沒有發(fā)生顯著差異。不論優(yōu)勢木、中間木還是被壓木，單木的斷面積都隨著林齡的增加而增加。同一初始林分密度下，立地指數(shù)大的林分單木的斷面積大，并且斷面積增長趨勢接近。對于同一密度，優(yōu)勢木隨株數(shù)變化的累積斷面積最大，中間木其次

11、，被壓木最小。在相同立地下，高密度林分的株數(shù)變化范圍大，但是對應的累積斷面積變化范圍較小。對于同一林層單木，初始林分密度越小，單木斷面積增長幅度越大，密度對單木斷面積的影響越顯著。對于被壓木，低密度林分的斷面積增長要遠高于中、高密度林分。
　　通過對年珠和青石灣樣地單木斷面積蓄積生長量進行面板數(shù)據(jù)分析，可以得到以下結論：（1）單木斷面積蓄積生長量受立地條件影響最大，立地條件越好，單木斷面積蓄積生長量越大；（2）在一定立地條件下，單