湖南楠木次生林立地质量评价与生长模型研究

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楠木(Phoebe zhennan)为亚热带常绿阔叶树种,是我国传统的珍贵树种,主要分布在长江流域及以南的地区,其材质通直圆满、纹理美观、结构细致、质韧难朽、奇香不衰,有着巨大的经济价值,素有“木中金子”之称。但由于人为砍伐、自身生长缓慢及自然环境等因素综合作用,导致其分布骤减,现为国家二级珍稀渐危物种。湖南省为我国楠木分布的主要地区之一,其楠木资源在总量上呈现出持续增长的趋势,但其质量不高、分布不均的状况仍未得到根本改善。因此,研究楠木次生林生长环境以及环境对森林生产力的影响、掌握楠木次生林生长特性和生长规律,是充分发挥森林生产力、促进森林可持续发展和实现科学营林的关键技术。以湖南省1989~2014年6期全国森林资源连续清查样地中的楠木次生林为研究对象,以环境因子法划分立地类型,以胸径地位指数评价各立地类型的立地质量,同时选择最优模型,建立基于混合效应的湖南楠木次生林相容性生长与收获预估模型,得出符合湖南楠木次生林的生长特性和生长规律的生长方程,预测和模拟自然条件下林分的生长动态。为湖南楠木次生林的生长预测和经营决策提供理论依据和科学指导。研究主要结论如下:(1)坡度、海拔和坡向为影响湖南楠木次生林生长最大的立地因子,以此划分研究区楠木次生林立地类型,研究区共有5个立地类型小区,15个立地类型组,21个立地类型。以Richards模型拟合胸径生长导向曲线,40a为基准年龄,3cm为地位指数级距,以标准差调整法展开湖南楠木次生林胸径地位指数表,其落点检验精度高达98.96%,不跳级率为76.47%。立地质量评价结果显示,研究区大部分楠木次生林立地质量为“好”、“中”,其地位指数分别为15cm、12cm指数级,分别占楠木次生林总数的49.09%、47.27%。(2)建立Sullivan和Clutter提出的相容性生长与收获预估模型,为提升模型预测效果,加入样地效应,构建基于混合效应的湖南楠木次生林生长与收获联立方程体系,提高了模型确定系数(R2=0.968、0.913、0.915)和预估精度(P=99.497%、94.101%、98.707%)、降低了平均误差(Bias=-1.105、-0.132、-3.205)和均方根误差(RMSE=7.637、2.530、14.496),表明混合效应模型拟合效果更好,能够更为精确的预测湖南楠木次生林的生长与收获状况。(3)以5个具有生物学意义的基础模型,构建楠木次生林断面积随林分年龄变化规律,Logistic模型拟合效果最佳(R2=0.2410,P=98.8213%,SSE=2986.1492),在参数b1处增加立地指数效应构建立地指数模型,确定系数提升到0.3312,为使模型能够更好地反应不同临汾密度下林分断面积生长的差异,加入林分密度等级的随机效应,建立湖南楠木次生林断面积生长混合效应模型,进一步提升了型的确定系数(R2=0.9462)和预估精度(P=99.9506%),平均误差(ME=0.0342)、平均误差绝对值(MAE=1.0966)、相对平均误差(RME=1.6367%)和相对平均误差绝对值(RMAE=0.9462%)均降低了 40%以上,残差分布范围变小、分布更均匀。
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