纸浆材桉树人工林生长与收获预估模型研究

摘要

林分生长与收获预估模型是研究森林生长规律的数学模型，可以用来描述林分的生长过程也可以预估林分的未来状态，它不仅是编制修订各类林业数表的基础也是森林经营管理中采取营林措施的主要依据，同时在林分生物量模型、碳储量模型、森林经济成熟研究中亦具有重要作用。纸浆材桉树人工林作为我国重要的用材林林种，系统的对其林分生长与收获模型的研究还没有。本文以国营雷州林业局纸浆材桉树人工林为研究对象，所测取的桉树为轮伐期5年的华桉1号。于2015年1月至2月期间进行了外业调查，测算林分平均胸径、平均树高、优势木平均高、林木株数、每公顷断面积、每公顷蓄积量等指标作为构建模型的基础数据。应用SPSS19.0、EXCEL2010、ForStat2.2等数理统计软件，研究了国营雷州林业局纸浆材桉树人工林的地位指数模型、林分密度指数模型、断面积模型、蓄积模型、断面积预估模型以及蓄积预估模型等，系统的构建了纸浆材桉树人工林生长与收获预估模型体系。研究结果对国营雷州林业局纸浆材桉树人工林森林资源动态监测、森林评价、森林可持续经营和科学经营管理等具有重要的实践指导意义。
　　（1）建立地位指数模型。引入了哑变量的导向曲线法分析比较了9种生长方程，经比较Logistic方程模拟导向曲线精度最高，适合描述林分优势木平均高和林分年龄的关系。基于导向曲线方程用相对优势高的方法导算了地位指数表。经检验，结果表明该地位指数可以很好的反映纸浆材桉树人工林的立地质量等级，在实际生产中可以用来评价立地质量。最后根据相对优势高法反推了地位指数模型。
　　（2）建立林分密度指数模型。根据Reineke提出的林分在完满立木度下单位面积林木株数与林分平均胸径之间的关系，采用多次消去剔除立木度不足的方法模拟林分完满立木度时的状态。最终确定的参数b的值与Reineke所证明的常数-1.605接近，将参数b代入林分密度指数方程，得出Reineke林分密度指数方程。观察林分密度指数与年龄的散点图结合前人的研究结果，将林分密度指数与年龄的关系看成S形曲线，用Korf方程模拟林分密度指数与年龄的关系，将地位指数与林分初植密度引入模型。求解参数，得出林分密度指数模型。
　　（3）建立断面积模型。将地位指数与林分密度指数引入Bertalanffy提出的同化-异化方程，其中同化反应参数与地位指数有关，潜在生长率与实际生长率之间的转化率与林分密度指数有关。经变换形式和分离变量推导出含有地位指数、林分密度指数和年龄三个自变量的断面积方程。求解参数，得出断面积模型。
　　（4）蓄积量模型直接选用Schumacher模型，该方程包含林分密度指数、年龄倒数和断面积三个自变量。由于模型引入了密度作为自变量，所以该模型可以反映不同密度下的林分蓄积生长变化规律。便于后文研究不同初植密度，林分未来蓄积变化情况。求解参数，得出蓄积收获模型。
　　（5）预估模型主要是通过数学变换得到模型的通式，林分密度指数预估模型和断面积预估模型通过现在与未来的比值推导模型通式，而蓄积预估模型则通过现在与未来相减推导得出模型通式。基于前面的结果，研究了不同初植密度在不同地位指数下蓄积收获量的变化情况，发现初植密度1750株/hm2是合适的密度，密度过小不能够完全发挥地力，密度过大对于蓄积收获量的影响很小，从经济因素方面考虑建议国营雷州林业局纸浆材桉树人工林的造林选择株行距为2.4m×2.4m的造林密度。

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1 前言

1.1 研究背景与研究目的

1.2 研究的主要内容

1.3 研究技术路线

1.4 国内外研究概况

1.5 论文的创新之处

2 材料与方法

2.1 材料来源

2.2 研究方法

3 地位指数模型

3.1 概述

3.2 导向曲线拟合与精度检验

3.3 地位指数表编制与适用性检验

3.4 地位指数模型推导

4 林分密度指数模型

4.1 概述

4.2 林分密度指数模型拟合

5 断面积模型

5.1 概述

5.2 模型构造

5.3 参数求解方法

5.4 结果及精度检验

6 收获模型

6.1 概述

6.2 参数拟合方法

6.3 拟合结果及模型精度检验

6.4 不同初植密度和地位指数林分收获量生长规律研究

7 收获预估模型

7.1 概述

7.2 模型构造

7.3 精度检验

8 结论与讨论

8.1 结论

8.2 讨论

致谢

参考文献

附录A 断面积生长过程表

附录B 蓄积生长过程表