林分断面积生长模型研究评述

林分断面积生长模型是林分生长和收获预估模型体系的主要组成部分。在对常用的断面积生长模型Ｒｉｃｈａｒｄｓ型和Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ型分析的基础上，总结出断面积生长模型研究中应注意的４个问题：（１）选择的自变量应为３个，即立地质量指标、年龄和林分密度指标；（２）间伐林分模型应与未间伐林分模型同时考虑，进而详细介绍了用于间伐林分断面积预估的被压指数法；（３）间伐指标的构造需要伐前和伐后的林分因子；（４）提出的模型应具有多种期望性质，如机理性，渐近性，相容性，单调性和预估步长不变性。

杉木、落叶松断面积模型参数比较

断面积模型是全林模型系统中最重要的模型。本文应用南方５省（区）杉木、北方３省长白落叶松标准地，分别建立了１０组断面积模型，进行比较。结果表明，杉木按立地区建模时，虽然优势高生长过程相似，但断面积生长过程却不同，不能使用同一模型参数。杉木按产区建模时，虽属同区同带，断面积生长过程差异仍很大，因此杉木产区也不是建模的依据。东北３省长白落叶松建模结果表明，各省优势高和断面积生长过程接近，模型参数差异不大。

基于混合模型的单木断面积生长模型

森林生长观测数据常常具有层次结构、重复测量等特点,因而不满足普通回归分析中的独立性假设,会得到有偏的参数估计,包含随机效应的混合模型可以灵活地处理这一问题。本文采用混合模型方法,建立东北近天然落叶松云冷杉林中落叶松、红松、云杉、冷杉、慢阔(色木、水曲柳、椴树和枫桦)和中阔(白桦、榆树和杂木)6个树种组的单木5年断面积生长模型。数据来自于20个长期固定观测样地,共得到10756个观测数据,其中随机抽取15个样地的8034个数据用于建模,其他5个样地的2722个数据用于模型验证。建立的模型与距离无关,不需要年龄和立地指数。结果表明:起初胸径、林分密度、立地因子和与距离无关的竞争指数都是显著影响林木生长的因子,在实际调查中,这些数据很容易得到;样地内的树木效应在所有模型中均显著;样地间的随机效应只在落叶松模型中显著。与传统的固定效应模型相比,考虑层次结构的混合效应模型显著地改善了模型的表现,决定系数从0.38～0.64提高到0.85～0.89,误差、均方根误差及其相对值均显著减少。模型有一定的生物学意义和统计可靠性。

5种Logistic模型在模拟杉木人工林胸高断面积分布中的应用

本文就Logistic及其改进模型在杉木人工林胸高断面积模拟中的应用进行了深入探讨。研究表明:在相同林分密度下,随立地指数增加,模型的模拟精度越高立地条件影响越大;在相同立地条件下,所有改进Logistic模型的模拟精度都受到林分密度影响;Logistic及其改进模型的模拟精度与林龄没有任何关系。对于某一具体植物种群,不同形式的Logistic模型的模拟精度主要受模型本身的影响。同另外4种Logistic模型相比,Z-Logistic模型参数最稳定,模拟精度最高,为模拟杉木人工林胸高断面积的首选模型。各改进模型的参数直接影响Logistic模型模拟的曲线形状,可作为形状参数使用。

组合预测法在林分断面积生长预估中的应用

林分断面积生长模型的研究是林分因子建模中的主要对象,研究提高林分断面积生长模型的预测精度十分重要。组合预测法能够对不同模型的预测结果进行组合,把不同模型的预测误差分散化,从而提高预测精度。基于北京山区油松定期清查数据,根据残差的方差最小原则确定组合预测中各模型的权重,将单木水平预测所得的林分断面积与林分水平预测所得的断面积进行组合预测。结果表明:组合预测法预测林分断面积的精度比单一水平(单木水平、林分水平)预测的精度都高,同时组合预测法也改进了林分断面积预测模型的兼容性。

含气候效应的湖南杉木人工林断面积生长模型

【目的】气候对林分的影响不可忽视,但以往林分生长模型的构建大都假定气候不变,无法考虑气候变化下的林分生长。构建含气候效应的杉木断面积模型,可为森林经营者在气候影响下采取合理的杉木经营措施提供理论依据。【方法】基于湖南省638块杉木人工林样地调查数据,从4个具有生物学意义的备选林分断面积模型中选出最优基础模型,使用多元逐步回归分析筛选无严重共线性且显著的气候因子,运用混合模型将各显著气候因子作为随机效应添加至基础模型,确定最优随机效应添加形式,进而构建含气候效应的杉木人工林断面积生长模型。【结果】Richards式为林分断面积生长基础模型的最优形式,其调整决定系数(Ra 2)为0.8355;夏季均最高温(T_(max)、哈格里夫斯气候水汽亏损(C_(MD))分别影响杉木林分断面积生长的最大值与速率,且均与断面积生长呈负相关;含气候效应的杉木林分断面积模型调整决定系数(R_(a)^(2))为0.8921,均方根误差(RMSE)为3.0792,平均相对误差绝对值(MARE)为9.9011;相比最优基础模型,R_(a)^(2)提升了6.77%,RMSE降低了19.04%,MARE降低了15.95%。【结论】含气候效应的林分断面积模型的构建说明气候对林分生长的影响显著,为生长模型中考虑气候因子的合理性提供了支撑,其在提高模型精度与适用性的同时,对杉木区域性林分生长收获与经营管理也具有重要意义。

系统动力学方法在林分断面积生长模型中的应用

由于辽宁东部地区日本落叶松长期处于自然生长状态下,缺乏科学的经营管理,因而年平均生长量较低,亟待进行人为经营,加快其生长,增加后备资源。将系统动力学方法应用于日本落叶松断面积生长研究中,旨在对日本落叶松的生长进行准确的预测,从而为森林经理者合理经营提供理论指导。分别用传统方法和系统动力学的方法对断面积生长进行建模,并进行比较择优,同时用同一地区的30块样地模型进行了精度检验。结果表明,用系统动力学方法来模拟断面积生长规律简便易行,突破了以往传统模型的局限性,同时克服了传统模型繁琐复杂和参数较多的缺点,拟合效果理想。

南方型杨树人工林直径和断面积预估模型的研究

对南方型杨树的主栽无性系I-63杨、I-69杨、I-72杨的直径生长过程进行了差异性检验,结果3个无性系的平均相对误差分别为0.34%、-3.89%和4.23%,直径生长过程表现出良好的相似性。采用不分无性系的混合建模方法建立了南方型杨树人工林断面积直径预估模型-Dg=0.968 1H01.361 4N-0.032H00.540 2,从而得到林分断面积预估模型G=0.000 073 607N02.722 8N1-0.064H00.540 2。

长白落叶松林分断面积生长模型的研究

分析了理查德、逻辑斯蒂、单分子及冈珀斯生长方程之间的关系,以理查德方程为基础,研究了其它各方程的特点及性质。运用辽宁省长白落叶松林分观测数据,模拟了Richards等生长方程的林分断面积生长过程,以林分立地指数,疏密度为因变量,建立了多形长白落叶松林分断面积生长曲线模型。通过预测分析表明,Richards生长方程具有适应性强、精度高等特点。

基于森林资源连续清查数据的西南地区云南松林分生长模型研究

为掌握西南地区云南松林分生长规律,以森林资源连续清查568块固定样地的云南松林分调查数据为基础,系统研究了云南松林分平均树高、林分断面积、林分立地指数、林分蓄积量因子与林分平均年龄、林分优势木平均高、林分公顷株数等的关系,建立了云南松林分断面积生长和林分收获预估模型。模型拟合结果表明,模型具有较高的精确度和稳定性,可应用于西南地区云南松林的经营管理和收获预估。