不同初植密度杂种落叶松幼龄林林分动态模拟

发布时间：2020-11-10 21:02

　　 杂种落叶松(Hybrid Larch)是以当地种源落叶松为亲本之一,以其他落叶松为另一亲本的种间杂交品种。在生长量、抗性和材质等方面具有明显的杂种优势,是黑龙江省极力推广的速生丰产栽培树种。如何科学、合理地进行杂种落叶松人工林经营,是迫切需要解决的技术问题,本文对不同初植密度杂种落叶松人工林的生长规律和生长动态模拟进行了研究,为探索其优化栽培模式奠定了理论基础。本研究以黑龙江省林业科学院江山娇实验林场1998年营建的20hm2杂种落叶松密度实验林为研究对象,使用2004年设置的48块四种初植密度(2500、3300、4400、6600株/hm2)标准地的连续12a观测资料为基础数据。从杂种落叶松光和生理特性角度解释了其速生性,进行了各初植密度林分单木生长和林分生长规律的比较；应用哑变量的方法,对杂种落叶松单木生长模型、直径分布模型、全林分模型、相容性单木和林分生物量模型以及各器官的含碳率进行了研究,实现了不同初值密度杂种落叶松林分生长的动态模拟。主要创新点有：首次对不同初植密度杂种落叶松幼龄林林分生长动态模拟进行系统性的研究；将初植密度作为哑变量的建模方法建立各生长模型,较好的解决了初植密度因子对模型预估精度所带来的影响,并进行了林分动态模拟；建立了相容性单木生物量模型和林分生物量模型。主要结论包括：(1)立地条件相近的情况下,初植密度同为3300株/hm2的14a生杂种落叶松林木的胸径、树高和材积生长达到了长白落叶松18a-20a时的生长水平。林分各年断面积和蓄积连年生长量均超过长白落叶松30%和40%以上,在14a时总量超过后者50%和60%以上。杂种落叶松在强光和弱光下的光合能力均比长白落叶松强,从生理生态学的角度解释了杂种落叶松的速生性。(2)密度较大的林分(6600株/hm2和4400株/hm2)在林龄14a以后断面积和蓄积生长下降很快,枯损量快速增大,说明在14a以前就应当进行适当的抚育间伐。不同初植密度的胸径变化呈随着初植密度的增大,林分平均胸径逐渐减小的规律。各初植密度标准地之间树高生长差异不显著。(3)构建了基于两水平嵌套非线性混合模型的胸径和树高生长模型。林分初植密度效应和林木大小等级效应均对胸径的生长产生了较大的影响,而林分初植密度效应对树高生长的影响很小。(4)根据11期单木胸径生长量动态数据,将初植密度作为哑变量,建立了隔期为1 a的杂种落叶松哑变量单木生长与枯损模型,模型的拟合优度和检验效果均有一定程度的提高,较好的解决了不同初植密度带来的预估偏差。(5) Logit、Gompit和Probit三种枯损概率模型的AUC值均达到0.95以上,总体判断的正确率都达到了96%左右,单木存活的判断均达到了96%以上,枯损判断的正确率都达到为74%以上。(6)直径分布的偏度总体上变现为先变小再增大的趋势,初植密度越高的林分偏度值由负值变为正值的时间越早,初植密度6600株/hm2、4400株/hm2和3300株/hm2林分SK变为正值的时间分别在林龄14a、16a和17a时,说明林木间竞争正在加剧,应当在此林龄之前对林分进行疏伐。峰度总体上呈现为先增大后变小的趋势,初植密度6600株/hm2林分峰度值一直为负值,说明林分直径分化程度较大,被压木也多。(7)通过Weibull分布、Beta分布、SB分布和正态分布对林分直径分布进行拟合,符合正态分布的检验接受率最高,为78.99%。以后一期直径正态分布参数作为约束条件,建立了预测间隔期为2a的哑变量正态分布参数动态预估(PPM)联立方程组,模型拟合优度和检验效果均很好。(8)引入了度量误差模型概念,建立了哑变量林分断面积生长模型与林分蓄积生长模型的联立方程组,应用二步或者三步最小二乘法来进行参数估计,解决了传统最小二乘法不能够解决的度量误差参数估计问题。进行了不同初植密度杂种落叶松林分断面积和蓄积的动态模拟。(9)建立了相容性单木生物量模型和哑变量相容性林分生物量模型,采用构造权函数的方法消除生物量数据所存在的异方差。哑变量模型的拟合优度和检验精度均有很大提升。进行了不同初植密度杂种落叶松林分总生物量和各器官生物量的动态模拟。测定了杂种落叶松各器官含碳率,填补了杂种落叶松含碳率研究的空白。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S791.22
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景（或引言）
    1.2 杂种落叶松研究背景
    1.3 林分动态模拟概述及发展趋势
        1.3.1 全林分生长模型
        1.3.2 直径分布模型
        1.3.3 单木生长模型
        1.3.4 混合模型
        1.3.5 生物量模型
        1.3.6 林分动态模拟发展趋势
    1.4 研究主要内容
    1.5 研究目的意义
    1.6 研究技术路线
2 研究地概况及数据收集整理
    2.1 研究地概况
        2.1.1 自然地理概况
        2.1.2 森林资源概况
    2.2 数据收集
        2.2.1 标准地概况
        2.2.2 解析木测定
        2.2.3 树干解析
        2.2.4 枝解析
        2.2.5 生物量测定
    2.3 数据整理
    2.4 模型的拟合与检验
        2.4.1 模型的拟合
        2.4.2 模型的检验
3 杂种落叶松光合特性与林木生长
    3.1 杂种落叶松与长白落叶松单木生长比较
        3.1.1 平均木比较
        3.1.2 优势木比较
    3.2 杂种落叶松与长白落叶松林分生长比较
    3.3 杂种落叶松与长白落叶松光合特性比较
        3.3.1 数据收集
        3.3.2 研究方法
        3.3.3 光合速率比较
        3.3.4 光响应曲线比较
    3.4 本章小结
4 不同初植密度杂种落叶松生长分析
    4.1 单木生长分析
        4.1.1 单木胸径生长分析
        4.1.2 单木树高生长分析
    4.2 林分生长分析
        4.2.1 林分平均胸径生长分析
        4.2.2 林分平均树高生长分析
        4.2.3 林分断面积生长分析
        4.2.4 林分蓄积生长分析
        4.2.5 林分枯损量分析
    4.3 本章小结
5 杂种落叶松单木生长动态模拟
    5.1 地位指数（SI）
        5.1.1 导向曲线模型选择
        5.1.2 导向曲线拟合
        5.1.3 导向曲线检验
        5.1.4 地位指数曲线
    5.2 单木生长模型
        5.2.1 数据整理
        5.2.2 研究方法
        5.2.3 单木生长模型建立
    5.3 单木枯损模型
        5.3.1 数据整理
        5.3.2 研究方法
        5.3.3 单木枯损模型优选
        5.3.4 单木枯损模型检验
        5.3.5 哑变量单木枯损模型
    5.4 本章小结
6 杂种落叶松林直径分布动态模拟
    6.1 数据整理
    6.2 研究方法
        6.2.1 偏度和峰度
        6.2.2 直径分布模型选择
        6.2.3 直径分布估计方法
        6.2.4 直径分布检验及拟合优度
    6.3 直径分布动态变化规律分析
        6.3.1 偏度（SK）变化分析
        6.3.2 峰度（ST）变化分析
    6.4 直径分布检验结果及拟合优度
    6.5 直径分布参数动态预估模型PPM
        6.5.1 模型形式
        6.5.2 模型评价
        6.5.3 直径分布参数动态预测模型拟合与检验结果
        6.5.4 直径分布模型检验
    6.6 本章小结
7 杂种落叶松全林分生长动态模拟
    7.1 数据整理
    7.2 研究方法
        7.2.1 林分断面积生长方程
        7.2.2 林分蓄积生长方程
        7.2.3 林分断面积和蓄积生长方程联立估计
        7.2.4 林分平均高生长方程和公顷株数方程
    7.3 方程拟合与检验结果
        7.3.1 断面积和蓄积生长方程拟合与检验结果
        7.3.2 林分平均高生长方程和公顷株数方程拟合与检验结果
    7.4 林分断面积和蓄积动态模拟
    7.5 本章小结
8 杂种落叶松生物量动态模拟
    8.1 单木生物量模型
        8.1.1 数据整理
        8.1.2 可加性生物量模型构造
        8.1.3 生物量分配比例分析
        8.1.4 单木生物量模型拟合与检验结果
    8.2 含碳率分析
        8.2.1 含碳率测定方法
        8.2.2 各器官含碳率分析
    8.3 林分生物量模型
        8.3.1 数据整理
        8.3.2 可加性林分生物量模型构建
        8.3.3 林分生物量与林分因子的相关性
        8.3.4 林分生物量模型拟合与检验结果
    8.4 林分生物量动态模拟
    8.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢

【参考文献】

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本文编号：2878336