湖南楠木次生林胸径地位指数表的研制

以湖南省1989—2014年6期一类调查数据为基础,筛选出楠木株数占比大于20%的55块样地共299组年龄-胸径值,编制了楠木次生林地位指数表,为湖南省楠木次生林立地质量评价提供参考依据。用10个常用的数学模型对胸径生长进行拟合,理查德模型的相关系数最大(R^2=0.956),残差平方和最小(SSE=3.950),将其作为导向曲线方程,表达式为D=15.6829(1-e^-0.0457A)^1.0597。以40a为基准年龄,3cm为地位指数级距,得到9、12、15、18和21cm共5条地位指数曲线,分别采用标准差调整法、变动系数调整法和相对优势胸径法进行胸径地位指数表的编制,其中标准差调整法所展开的地位指数表落点检验精度高达(98.96%),不跳级比率为76.67%,且无跳2级或以上的现象,因此以该方法来展开湖南楠木次生林胸径地位指数表。以胸径评价林分立地质量,编制胸径地位指数表,其精度高,适用性强,能较好地反应林木的生长特性。

湖南楠木次生林生长与收获预估模型

【目的】建立湖南省楠木次生林林分断面积与蓄积相容性生长收获预估模型,为林分的生长预测和经营决策提供理论依据。【方法】以湖南省1989—2014年6期一类清查样地中的楠木次生林为研究对象,建立其林分断面积和蓄积生长的联立方程组,在此基础上,加入样地效应,构建基于混合效应的联立方程系统。【结果】基础模型包括3个含林分变量的内生变量,模型M1、G2、M2拟合的确定系数(R2)分别为0.860、0.907、0.778;相比基础模型,混合效应模型不仅在R2上有所提高(0.960,0.913,0.915),其平均误差(Bias)和均方根误差(RMSE)也有明显的降低;对比残差分布图,发现混合效应模型拥有分布范围更小、分布更均匀的残差值;通过对比混合效应模型不同模拟的AIC、BIC值,同时结合似然比(LRT)检验,确定了M1、G2和M2的随机参数分别为(β1,β3)、(β6)和(β1,β3,β6)。【结论】基于混合效应的湖南楠木次生林相容性联立方程系统能够提高模型的精度与适用性,更准确地预估该林分的生长与收获,为其经营管理提供科学依据。

湖南楠木次生林断面积生长模型研究

建立湖南楠木次生林断面积生长预测模型,为林分的生长预测和经营决策提供理论依据和科学指导。以湖南省1989—2014年6期森林资源连续清查样地中的楠木次生林为对象,以5个有生物学意义的理论模型构建断面积生长基础模型;在此基础上,加入与林分生长密切相关的立地指数,构建立地指数模型;为提高模型预测精度,加入含林分密度的随机参数,构建湖南楠木次生林断面积生长混合效应模型。选择5个有生物学意义的理论模型中确定系数(R2=0.2410)和预估精度(P=98.8213%)最高、残差平方和最小(SSE=2986.1492)的Logistic生长模型作为基础模型;在参数b1处加入立地指数,构建了湖南楠木次生林立地指数模型,其确定系数提升到0.3312;以林分密度划分密度等级,构建以林分密度为随机效应的混合效应模型,结果显示,在参数b4处加入随机参数的模拟,其AIC和BIC值最小,拟合效果显著优于其他模拟(ρ<0.0001);相比基础模型,混合效应模型的ME,MAE,RME,RMAE值均明显降低,确定系数提升到0.9462,预测精度有所提升。所构建的混合效应模型能够提升林分断面积生长的预估精度,消除林分不同密度等级间的差异,为湖南楠木次生林的合理经营提供了科学依据。

衡南县油茶林立地质量评价研究

【目的】对湖南省衡南县各立地条件下油茶(Camellia oleifera)林的立地质量进行评价,以确定油茶的最适生长环境。【方法】以2017年湖南省衡南县国家森林资源二类调查数据中365个油茶林小班的海拔、坡度、坡向、坡位、土壤类型、土层厚度6个立地因子为依据,采用主成分分析法提取出主要立地因子并划分立地类型;以冠幅为自变量,选择6个基础模型间接预估油茶果的单株产量,并将其作为油茶林立地质量的评价指标,对衡南县油茶林各立地类型进行质量评价及立地质量等级划分。【结果】主成分分析表明,对油茶林生长影响最大的立地因子为海拔、坡向和土层厚度,将其分别作为油茶林三级立地分类因子,可将衡南县油茶林划分为3个立地类型小区、15个立地类型组和36个立地类型。6个间接预估油茶果单株产量的基础模型中,Logistic模型拟合的确定系数(R2=0.868)和预估精度(P=98.57%)最高,均方根误差(RMSE=0.219)和残差平方和(SSE=1.974)最小,故将其作为油茶果产量预估的最佳模型,以其预估结果进行立地质量评价。立地质量评价结果显示,立地质量等级Ⅰ为油茶种植最适宜区,其面积占比0.83%,平均单株产量为3.50 kg;立地质量等级Ⅱ为油茶种植适宜区,其面积占比57.46%,平均单株产量为3.07 kg;立地质量等级Ⅲ为油茶种植较适宜区,其面积占比39.75%,平均单株产量为2.95 kg;立地质量等级Ⅳ为油茶种植不适宜区,其面积占比1.96%,平均单株产量为2.64 kg。【结论】衡南县大部分地区适宜油茶生长,油菜种植适宜区及以上的面积占比高达58.29%,应作为衡南县油茶种植的重点区域。

基于间伐调整的湖南楠木次生林结构化经营技术

以湖南省一类清查样地为基础数据,用全混交度、大小比数、角尺度、竞争指数等空间结构指标作为建模变量,采用乘除法基本思想构建楠木次生林结构目标函数,通过林分相容性收获预估模型拟合结果来确定各年龄阶段林分最适断面积,将最适断面积作为确定间伐量的约束指标,构建湖南省楠木次生林结构化经营模型,通过间伐调整,提出楠木次生林结构化经营技术,促进森林提质增量。以3470号样地为例,进行结构化经营模拟。根据优化模型确定间伐木共23株,株数间伐强度为16.3%,经营后林分树种空间隔离程度增加,全混交度由原来的0.365增加到0.395,林木所受的竞争压力大幅减小,其竞争指数在原来的基础上减小了51.4%,林分空间分布格局趋近于随机分布。通过对林分未来10年生长进行预测,将林分断面积调整到最适状态时断面积、蓄积定期生长量均高于未间伐林分以及较低密度林分。说明本次经营活动在对林分结构进行改善的同时林分生长活力也有所提高,经营措施可行,可为湖南地区楠木次生林提质增量提供科学依据。

湖南省“一湖四水”流域栎类次生林林分质量时空分异特征

【目的】我国栎类次生林资源丰富,其质量优劣在生态文明建设中举足轻重。研究森林资源质量及其时空分异特征是科学经营、提质增量的关键。【方法】基于湖南省1989—2014年6期国家森林资源连续清查数据,建立了含林分生长潜力、林分结构和立地条件指标的栎类次生林林分质量评价模型,并按等距划分法将其定量评价结果划分为优、良、中、差、劣5个等级;结合湖南省"一湖四水"的流域分布特征,从时间维度和空间维度上,研究分析了25年间各流域栎类次生林林分质量的变化规律,并按质量评价等级提出栎类次生林经营要点。【结果】1989—2014年,湖南省栎类次生林面积增加约56.99万hm^(2);通过林分质量评价模型得出,以流域为单元的栎类次生林林分质量综合得分值域为[0.261~0.483];林分质量时空分布变化表现为:优等栎类次生林分布于湘江流域,其他等级林分各流域均有分布;空间上,湘江流域、沅江流域、澧水流域栎类次生林林分质量相对较好,资江流域、洞庭湖流域栎类次生林林分质量较差;时间上,资江流域的栎类次生林质量等级(差)不变,其它流域栎类次生林质量等级由差发展为中。【结论】25年间,湖南省栎类次生林规模大幅增加,各流域栎类次生林质量仅体现中和差2个等级,林分质量整体较差。从质量等级发展过程来看,林分顺向演替明显,提质潜力大。

湖南省楠木天然林质量动态评价

樟、梓、楠、椆史上并称江南四大名木,楠木被冠以其首。因各种原因,目前我国楠木天然林资源相对匮乏,亟待开展楠木天然林经营,精准提升乡土珍贵树种天然林的质量效益;而森林质量评价是森林科学经营的基础和依据,是天然林分类经营的前提。基于湖南省1989—2014年国家森林资源连续清查数据,选取9个指标,构建楠木天然林质量动态评价指标体系,并采用层次分析法确定了各指标权重,各指标(权重)分别为单位面积蓄积(0.23)、单位面积株数(0.23)、林分平均树高(0.10)、林分平均胸径(0.10)、楠木蓄积(0.15)、楠木平均胸径(0.10)、郁闭度(0.05)、树种结构(0.02)、自然度(0.02);依此建立了楠木天然林质量评价模型,并按标准差法,将林分质量定量评价结果划分为好、中、差3个等级。结果表明:1989年楠木天然林面积为1.60万hm^2,各等级占比20.00︰20.00︰60.00;1994年楠木天然林面积为1.60万hm^2,各等级占比20.00︰60.00︰20.00;1999年楠木天然林面积为2.24万hm^2,各等级占比14.29︰28.57︰57.14;2004年楠木天然林面积为4.80万hm^2,各等级占比16.67︰27.78︰55.56;2009年楠木天然林面积为8.00万hm^2,各等级占比4.00︰36.00︰60.00;2014年楠木天然林面积为11.53万hm^2,各等级占比0.00︰47.22︰52.78;并以市(州)和经营亚区为评价单元,分别进行了楠木天然林质量的动态评价分析。总体而言,25 a间,湖南省楠木天然林规模增幅较大,但林分质量整体较差,评定等级为中或差的林分所占比例大,森林提质任务严峻,同时针对不同等级林分提出了相应的森林质量精准提升的经营建议。

湖南省楠木次生林收获表的研制

【目的】利用湖南省森林资源连续清查样地中楠木数据,编制楠木次生林主要收获表,为林分生长收获预估、鉴定经营效果及制定营林措施提供科学依据。【方法】采用主要生长方程对楠木次生林平均胸径、断面积生长规律进行拟合,以计算平均提升系数的方法将现实林分提升至标准林分状态,利用Reineke模型为基础,加入林分类型效应构建湖南楠木次生林自稀疏混合效应模型,对比Reineke模型和自稀疏混合效应模型拟合结果,筛选拟合效果较好的模型来反映林分自稀疏规律。根据林分各调查因子间相互关系,编制出湖南楠木次生林现实收获表、正常收获表。【结果】修正Weibull方程对各指数级林分平均胸径生长规律的拟合效果最好,12、15指数级林分断面生长规律拟合效果最好的分别是修正Weibull方程和Logistic方程,模型χ2检验显示各指数级林分平均胸径、断面积均有χ2<χ^20.05,加入林分类型效应的自稀疏混合效应模型AIC、BIC值均比基础模型小,残差分布范围较小且相对均匀,相关系数R2由基础模型的0.681提升为0.796,模型拟合效果较好。【结论】生长方程拟合理论值与林木实际生长情况相符,自稀疏混合效应模型可很好地反映林分自稀疏规律,所编制的楠木次生林收获表精度较高,可为科学制定楠木次生林经营方案提供技术支持。