经验模型和过程模型对油松林枯损预测的比较

研究采用西北农林科技大学开发的可变密度全林模型QUASSI 1.0,基于赫尔辛基大学开发的CROBAS碳平衡模型框架,融合二类调查数据、文献数据以及解析木数据,进行参数校正及优化,本地化了CROBASPT(油松)枯损模块的参数。并根据立地条件和初始密度选取了9个代表性油松林分,以20年为预测期,比较分析了经验模型和过程模型在不同密度、不同地位级条件下对枯损预测的差异,探索有效的林分枯损预测方法。同时采用平均误差、平均绝对误差和平均相对误差分析了过程模型CROBAS-PT与经验模型QUASSI 1.0预测值的偏差。结果表明:对于不同初始密度的油松林,CROBAS-PT和QUASSI 1.0在预测期内均呈现初始密度越大,林分年枯损率越大的规律;对于不同地位级的油松林,无论CROBAS-PT还是QUASSI 1.0在预测期内,林分枯损受立地条件的影响均不敏感。CROBAS-PT枯损预测的机理过程分析说明,油松树冠投影在20~40 a预测期内呈现先增加后降低的趋势。立地质量越好的林分,树冠投影越大,枯损率越大。误差检验分析显示,过程模型CROBASPT枯损预测结果符合统计检验要求,尽管CROBAS-PT对于枯损的预测相比经验模型QUASSI 1.0存在一定程度的低估。在缺乏连续观测样地数据,无法保证经验模型的建模数据需求时,采用过程模型方法预测林分枯损不失为一种有效补充。     

秦岭林区天然次生林与人工林立地质量评价

【目的】以秦岭林区典型的松栎林带为例,采用临时样地、固定样地和解析木3套数据建立立地指数模型和立地形模型,比较天然次生林与人工林立地质量评价差异,为天然次生林立地质量评价提供科学依据和评价方法。【方法】首先对样地直径分布进行SW正态性检验和株数积累分布曲线检验,论证天然次生林编制立地指数表的可行性;然后拟合优势树高生长方程,根据 R2和标准估计误差选择各树种导向曲线模型;依据树高连年生长量曲线与平均生长量曲线相交且趋于平缓、树高变异系数趋于平稳确定基准年龄和基准胸径;分别采用相对优势高法、标准差调整法和变动系数调整法形成立地指数和立地形曲线簇,编制油松、华山松、锐齿栎和落叶松立地指数表和立地形表。运用卡方检验、落点检验和相关性检验分析不同树种立地指数表和立地形表精度差异,采用平均误差、平均绝对误差和平均相对误差比较通用地位级表与立地指数表、立地形表评价立地质量偏差。【结果】各树种卡方检验值均小于卡方检验临界值,符合精度要求。油松和落叶松立地指数卡方检验平均值低于立地形,锐齿栎立地指数卡方检验平均值高于立地形,华山松立地指数与立地形卡方检验平均值差异较小。卡方检验、落点检验和相关性检验综合分析结果表明,立地形适用于天然次生林立地质量评价,而立地指数适用于人工林。与通用地位级表的比较表明,地位级评价立地质量平均误差、平均绝对误差、平均相对误差大于立地指数和立地形,地位级评价落叶松人工林立地质量误差显著大于立地指数。【结论】编制的油松、落叶松立地指数表,华山松、锐齿栎立地形表满足立地质量评价精度要求,能够反映林区天然次生林和人工林立地质量差异,可用于林区立地质量评价和森林经营管理。同时如何解决次生林立地质量评价中混交和异龄的特点、建立更具普遍性的立地指数和立地形模型仍是一个值得深入研究的问题。     

抚育间伐对桥山林区油松林乔木层碳储量的影响

本研究尝试利用生长过程表分析间伐对林分生长与收获的影响,探究抚育间伐后油松人工林碳储量的变化,为森林抚育经营和碳汇造林的理论和方法研究探索一条积极的思路。研究选取有5个间伐试验区组设计基础的陕北桥山林区油松人工林,结合生长过程表,通过生物学模型链接,初步构建了综合林分生长、生物量和碳储量预估模型的人工林抚育间伐方案评估体系。结果表明,抚育间伐能明显促进林分生长并显著降低林分的枯损率,抚育间伐的影响效果在间伐后5~12 a比前4 a更为显著。在间伐后5~12 a间,不同保留密度林分的初级生产力恢复到相似水平。抚育间伐后,林分碳储量的增长速度明显加快,但是由于间伐后林分密度的下降,对于单木和林分碳储量的影响并不相同。间伐林分的单木碳储量会明显高于未间伐林分,而间伐林分的乔木层碳储量在12 a后仍低于未间伐林分。分别以蓄积、经济材和碳固存为目标,得到的最佳经营方案都不同。通过各方案收益的比较分析,可以得到最优方案以满足林分经营的多目标需求。     

引入优势木树高建立的秦岭林区松栎林树高-胸径模型

以地处秦岭的火地塘教学林场、旬阳坝林场及宝鸡通天河国家森林公园的主要树种华山松、油松和锐齿栎为研究对象,选取11种具有代表性的树高-胸径模型,对秦岭林区松栎混交林的主要树种华山松、油松和锐齿栎分别进行拟合,引入优势木树高、树冠竞争因子和大于对象木胸高断面积之和等代表立地和竞争的变量,并与运用数学分级方法建立的树高-胸径模型进行比较。结果表明:不同模型得到的拟合结果差异不大;当模型中引入优势树高作为预测变量,可以有效提高模型的拟合精度;基于分级方法得到的拟合结果最好,其中数学分级法的拟合结果优于优势高分级法。但数学分级法的本质只是纯粹的数据筛选,而优势树高分级则是基于立地对应树高生长的影响。因此,运用优势树高建立的树高-胸径模型可以描述秦岭松栎混交林的树高变化规律,为该森林类型的森林资源调查、立地质量评价以及森林生长与收获等提供理论依据,也可为后续树高-胸径模型的研究提供参考。     

秦岭林区红桦天然林直径分布建模与差异分析

林分直径分布是研究林分结构的基础。根据秦岭火地塘、旬阳坝、黄柏塬3个林区181块红桦天然次生林样地数据，采用三参数Weibull概率密度函数构建秦岭红桦天然次生林直径分布模型，并对矩估计法和混合估计法2种参数预估方法，以及极大似然估计法(MLE)、累积分布函数法(CDF)和修正的累积分布函数法(MCDF)3种模型拟合方法进行比较评价。在此基础上，进一步探究影响红桦天然林直径分布差异的主要因素。结果表明，混合估计法在预测模型参数上优于矩估计法，CDF拟合的直径分布模型精度表现优于MLE和MCDF。平均直径和林分密度对秦岭林区红桦直径分布影响显著。平均直径越大，林分密度越小的红桦林分直径结构越接近正态分布，呈倒钟形；平均直径越小，林分密度越大的红桦林分直径结构呈右偏或倒J形分布。研究结果证明了秦岭林区红桦天然林采用混合估计法预测参数并结合CDF进行拟合的直径分布模型估计效果最好。