基于生长过程的吉林省林分类型分类与潜在生产力预估

发布时间：2020-11-21 01:47

　　 立地质量评价是森林经营的一项基础工作,也是林学领域的一项重要研究内容。目前大部分的立地质量评价工作集中于人工纯林,用立地指数来反映立地质量,且无法回答某一立地能够达到的最大生产能力(潜在生产力)。对于天然林,尤其是复杂林分(如天然混交林和异龄纯林)的立地质量评价研究较少。利用林分潜在生产力评价林地立地质量基于一个假设:在同一立地上同一林分类型具有相同的生长过程。但对于相同生长过程的林分类型划分目前并无统一的方法。为此,本研究从以下两个科学问题入手:如何保证相同的森林类型具有相同的生长过程?其潜在生产力如何?开展了基于生长过程的林分类型划分和潜在生产力估计研究,引入林分生长类型和生长过程组概念,以吉林省为例,提出了一套基于生长过程的林分类型划分方法,建立了各生长类型的生长模型,实现了同一生长类型下不同生长过程组的潜在生产力估计。主要内容和结果如下:1.本研究共整理吉林省一类清查固定样地3 559个和二类调查局级固定样地14 476个,共计41 067条林分水平数据,开发了一套混交林林分生长类型划分方法。该方法首先利用TWINSPAN(双向指示种分类)法得到混交林的初始分类;然后采用混合效应模型和分组拟合模型方法,建立初始类的林分平均高和断面积生长模型;再对初始类的平均高和断面积生长进行模型参数聚类和生长曲线聚类,根据类内距离和类间距离确定分类方案;最后结合林学知识和专家经验,形成混交林林分生长类型。2.林分生长类型划分结果表明:(1)从林分因子的生长过程角度看,综合高生长和断面积生长的聚类表现最佳,其次是仅考虑断面积生长的聚类,仅考虑高生长的聚类效果最不理想;(2)从聚类对象角度看,生长曲线聚类结果明显优于模型参数聚类;(3)从聚类模型角度看,分组拟合模型表现略优于混合效应模型,但两者所揭示的混交林林分生长类型林分特征基本一致;(4)从聚类方法角度看,平均值法表现最佳,其次Ward法和k均值法,基于中心点划分法效果最差;(5)从混交林树种组成划分标准角度看,树种组成达到65%的标准(大于65%为纯林)其分类结果略优于85%的标准。3.按1中的聚类方法,采用树种组成达到65%的标准,基于吉林省28 975个混交林样地数据,将混交林(针叶混交林、针阔混交林和阔叶混交林)划分成8个林分生长类型。其中针叶混交林2类,其林分特征为:第1类为云冷杉红松针混林,以云杉、冷杉和红松为主,占6成以上,伴随阔叶树种枫桦和椴树;第2类为落叶松樟子松针混林,以落叶松、樟子松和黑松为主,占5-7成,混生阔叶树种白桦和栎类。针阔混交林3类,其林分特征为:第3类为红松阔叶林,以红松为主体,占3-5成,伴随阔叶树种椴树、栎类等;第4类为落叶松阔叶林,以落叶松为主体,占4-6成,混生着樟子松、白桦、栎类等;第5类为云冷杉阔叶林,以冷杉和云杉为主体,占5-8成,伴随着枫桦、椴树。阔叶混交林3类,林分特征为:第6类为栎类阔叶混交林,以栎类和椴树为主,占7-9成;第7类为水胡黄硬阔混交林,以胡桃楸、水曲柳、黄菠萝、榆树和枫桦为主,占7-9成;第8类为杨桦林,以白桦、杨树和柳树为主,占6-8成。4.量化了混交林8个林分生长类型的生长过程差异。以第10-150年间平均值来看,针叶混交林的2个林分生长类型的高年生长量平均差距为1.7(0-2.1)m,断面积年生长量平均差距为1.23(0-1.36)m2a-1;针阔混交林的3个林分生长类型的高年生长量平均差距为1.1(0.1-1.6)m,断面积年生长量平均差距为1.17(0.17-1.61)m2ha-1;阔叶混交林的3个林分生长类型的高年生长量平均差距为0.7(0.6-0.9)m,断面积年生长量平均差距为 1.12(0.36-1.24)m2ha-1。5.采用基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,建立了以上8类林分生长类型的断面积和蓄积生长模型,得到了各类型5(10)个立地等级的潜在生产力,发现基准年龄的混交林潜在生产力能有效评价林地立地质量。这8个林分生长类型最高和最低立地等级的基准年龄蓄积潜在生长量分别为(单位:m3ha-1year-1):第1类,4.70和3.01;第2类,4.64 和 2.93;第 3 类,5.31 和 3.15;第 4 类,5.90 和 2.96;第 5 类,6.24 和 3.02;第6类,7.91和4.92;第7类,8.03和4.91;第8类,8.25和4.63。这进一步验证了林分生长类型分类方法的可靠性和合理性。
【学位单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S718.5
【部分图文】：

不同相似性评价方法(Picard, et al., 2003a)。圆圈表示 2线拟合。中间点线是所有数据的拟合曲线，上实线是黑圆残差方差（见垂直线）；上实线和下虚线差异（阴影部分，L曲线参数的某种距离。e different ways of assessing the similarity between curves ond to (fictitious) data and lines are fitted Gompertz curves.ted Gompertz curve in solidline, and white circles corresponurve in dashed line. The dotted line is the Gompertz curve fietween the two species growth curves can be assessed as theel in dotted line (shown as vertical segments), as a functiona in solid line and the curve in dashed line (the surface of thexample, to the L1norm), or as a distance between theparame

桦（Betula platyphylla）、榆树（Ulmus pumila）、杨树（Populus tremula）、柳树（Salixmatsudana）。2.2 研究区数据采集2.2.1 数据来源本研究获取吉林省林分数据共计 41067条记录，涉及 18035个固定样地，其中一类清查固定样地 3 559 个，重复观测共 13 487条；二类调查局级固定样地 14 476个，重复观测共 27 580条。相应固定样地分布见图 2-1。

图 2-2 林分生长类型划分流程图Fig.2-2 The flow diagram of partition of stand growth types模型过程包括高生长、断面积生长和蓄积生长，根据吉林省断面积和蓄积生长过程类似，二者统一分组可以满足实生长和断面积生长过程，将初始分类作为随机效应，建0; 王冬至等，2016; 符利勇等，2012; Fu, et al., 2013; Fu为：( , ) ,,~ (0, ),1, , , 1, , ,ij ij ij ijij ij ij iiiH f tA B uu Ni k j n ε β = + = + Ψ = =
【参考文献】

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本文编号：2892332