基于保留林木競爭指數(shù)的單木生長模型

基于保留林木競爭指數(shù)的單木生長模型

森林生長模型是指森林或種群生長規(guī)律的一組方程，它了解森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，預(yù)測森林分區(qū)的未來發(fā)展動態(tài)。杉木(Cunninghamialanceolata)為我國南方主要的用材樹種,其面積分布廣,木材需要量大,杉木經(jīng)營的好壞決定了我國南方集體林區(qū)森林經(jīng)營的成敗。杉木生長模型研究較多,王雪峰1南鄰德化地區(qū)、永春縣、北北北南地區(qū)三明市(25°30′-27°07′N,116°22′-118°39′E)位于福建省中西北部,東依福州市,西界江西省,南鄰德化縣、永春縣,北傍南平市,西南接長汀縣、連城縣、福建漳平市。近北回歸線,受季風(fēng)環(huán)流和地形的影響,形成暖熱濕潤的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,熱量豐富,該地區(qū)≥10℃的積溫在5000~7600℃之間,雨量充沛,光照充足,年平均氣溫17~21℃,平均降雨量1400~2000mm,降雨豐富,氣候條件優(yōu)越,適合林木的生長。森林資源豐富,種類繁多,森林覆蓋率高2材料和方法2.1省因數(shù)調(diào)查采用2008年與2013年,福建省三明市兩期一類調(diào)查數(shù)據(jù)。樣地數(shù)量共計為73塊,樣地為長寬30m×20m,樣地面積接近666.7m2.2模型變量的選擇林木生長通常描述為林木大小、立地條件以及林木競爭的線性函數(shù)2.2.2子及郁閉度除了林木大小外,林木所處的立地條件是林木生長狀況的重要影響因素。本研究立地條件因子包括:海拔(Elevation)、坡度(Slope)、坡位(Slope.position)、坡向(Slope.aspect)、土層厚度(Soil.depth),林分的郁閉度(Canopy.closure),其中坡向為啞變量2.2.3bai模型的構(gòu)建林木之間的競爭決定了林木個體生長的趨勢,林分競爭是林木生長收獲模型必不可少的因素之一,大多數(shù)研究采用預(yù)估前期所有林木參與競爭指數(shù)的構(gòu)建整合(1)(2)(3)(4)得到最終的模型,即:BAI取對數(shù)的目的是為了減少異方差性,是因變量更符合線性模型的前提假設(shè)。2.2.4立杉木單木胸徑生長模型的建立隨機抽取總體林木數(shù)據(jù)的75%作為模型訓(xùn)練數(shù)據(jù),參與模型的構(gòu)建,剩余25%的林木數(shù)據(jù)作為檢驗數(shù)據(jù),參與模型的檢驗。基于上文的初始模型(5),采用多元線性逐步回歸建立杉木單木胸高斷面積生長模型。采用AIC(akaike’sinforemationcriterion)信息指數(shù)為準(zhǔn)則,通過選擇最小的AIC信息統(tǒng)計量,來達(dá)到模型變量篩選的目的。在逐步回歸的基礎(chǔ)上,對模型變量進(jìn)行共線性分析,當(dāng)方差膨脹因子VIF(varianceinflationfactor)>10時,對其進(jìn)行刪除,進(jìn)而獲得最終的模型。通過計算模型的偏度(bias)和精度(RMSE)對模型進(jìn)行評價。式中,y最后,基于檢驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行檢驗,計算其相應(yīng)的預(yù)估精度(RMSE3結(jié)果與分析3.1不同坡向保留木的競爭指數(shù)運用R語言,將用13個變量參與模型的構(gòu)建,即:D、Elevation,Slope,Slope.position,Slope.aspect、Soil.depth、Canopy.closure、BALrse、Res.relative.dbh1、Res.relative.dbh2、BAL、Relative.dbh1、Relative.dbh2其描述性統(tǒng)計(表1)。Slope.postion分為山脊、上坡、中坡、下坡、山谷分別由數(shù)字1,2,3,4,5表示,坡向則分別用0和1表示陽坡和陰坡。胸徑的變化范圍為5~41.04cm,保留木之間的競爭指數(shù)為0~60,考慮枯死及采伐的變化幅度為0~44.35。土壤厚度變化幅度較大,而郁閉度、坡度的變化范圍較小。3.2模型的構(gòu)建和實驗通過逐步回歸及多重共線性分析,以下變量對因變量貢獻(xiàn)顯著:D其最后胸高斷面積生長預(yù)估模型為:最終模型的R4林木枯病模型構(gòu)建從最終模型的形式可以看出,杉木胸高斷面積與D本研究盡管在一定程度上解釋了由于林木枯死或采伐對單木生長所產(chǎn)生的影響,但是林木枯死或采伐在預(yù)估期間的每個時間點都有可能發(fā)生,其預(yù)估期間由采伐和枯死所導(dǎo)致的競爭變化并不是固定不變的,因此,有必要進(jìn)行進(jìn)一步研究。就模型的應(yīng)用而言,如果考慮預(yù)估期間林木枯死情況,則需進(jìn)一步構(gòu)建杉木枯死模型。本模型還可以用來模擬不同采伐強度以及不同采伐林木下,林分生長動態(tài),尤其在當(dāng)前目標(biāo)樹經(jīng)營體系下顯得尤為重要。式中,BAI代表5a間林木胸高斷面積生長量,Size為林木大小的變量,Competition為描述林木競爭狀態(tài)的變量,