榆林沙区樟子松人工林胸径-树高生长模型研究_乔一娜.pdf
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1、榆林沙区樟子松人工林胸径树高生长模型研究乔一娜,杨 伟,石孟迪,张锡唐,秦于倩,郝新忠,石长春(陕西省林业科学院,陕西西安)摘要 为研究榆林沙区樟子松胸径树高生长模型,填补榆林沙区樟子松在胸径树高生长模型研究的空白,为榆林沙区樟子松林分生长预测、生产经营管理提供参考依据,以榆林沙区樟子松人工林为研究对象,选用 个常用的胸径树高生长模型,通过 个评价指标(、决定系数()、平均绝对残差()、残差平均和()、信息量准则()进行对比分析拟合,从而进一步确定,适宜的榆林沙区樟子松胸径树高生长模型。结果表明:除了()模型(号模型)无法输出参数,剩余的模型均可以。在剩余的 个模型中,双曲线型(号模型)、混合
2、型(号模型)、二次多项式(号模型)、(号模型)、修正(号模型)这 个模型评价指标较优,拟合效果较好。综合比较分析可知,这 种基础胸径树高模型中,修正 模型可以更好地拟合樟子松胸径树高的关系,精度也比较准确,建议选用修正 模型。关键词 榆林沙区;樟子松;胸径树高生长模型中图分类号 文献标识码 文章编号():开放科学(资源服务)标识码():,(,),(,(),(),(),(),:()(),(),(),(),(),(),;基金项目 陕西省防护林建设科学技术研究项目()。作者简介 乔一娜(),女,山西孝义人,助理工程师,硕士,从事樟子松人工林应用研究。通信作者,硕士,正高级工程师,从事防沙治沙研究。收
3、稿日期 樟子松()是沙地上最稳定最持久,生产力最高的树种之一,在榆林地区广泛栽培,现治沙造林面积已达到 余万,部分林区已郁闭成林,表现出很强的抗逆性和适应性,显现出极强的防风固沙效果。由此可见,研究榆林地区樟子松林对改善榆林沙区生态环境,提高林分质量,增强防护功能等起着重要作用。胸径和树高作为林分数量和质量调查的重要指标,在林业调查各因素之间有着密切的联系。胸径能够反映出林木生长情况,树高则能够描述林分生长变化及当前环境立地质量的好坏,因此胸径和树高是计算植物生物量不可缺少的因素。但在实际中,树高数据相对来说较难获取,尤其在林分密度较大的情况下,由于视野受限,测定的数据未必准确,存在较大误差。
4、因此,研究者通过建立不同立地类型不同树种胸径树高生长预测模型进行了树高的估测,以解决实际测量的难题,为不同地区不同树种的林木生长预测、森林经营与管理提供参考依据。目前已有一些对樟子松胸径树高生长模型的研究,但总体来说相对较少。其中,李善尧对内蒙古红花尔基樟子松天然林胸径和树高进行了研究,应用了 个常见胸径树高模型,得出最适合樟子松天然林胸径树高模型为幂函数曲线模型。罗玲等用 方程进行了榆林沙区樟子松树高和胸径生长过程的模拟,并推导出不同立地类型条件下樟子松的生长量方程,拟合精度较好。吴梦婉对章古台地区樟子松人工林的树高、胸径和材积生长过程进行了拟合,发现 方程对樟子松人工林拟合效果较好。雷泽勇
5、等研究发现,樟子松的生长能够运用 模型很好地模拟,符合实际情况。然而,对于全国最早引种樟子松的榆林沙区樟子松相关生长模型研究却鲜见报道。鉴于此,笔者研究了榆林沙区樟子松胸径树高生长模型,构建了准确的胸径树高关系,以期为榆林沙区樟子松的生长推广、经营管理提供理论依据。材料与方法 研究区概况该研究区域位于陕西省榆林市榆阳区(,),海拔 ,平 均 海 拔 为 。其地势东北高,中南低,以明长城为界,长城以北为风沙草滩区,长城以南为丘陵沟壑区。地貌类型主要为固定沙地,沙丘起伏不大,为 。气候属温带半干旱大陆性季风气候,春季干燥,风大风多,秋、冬、春 季多为西北风;夏季炎热干燥,多为东南风;秋季地面迅速冷
6、却,上热下冷,空气日趋稳定,天气比较晴朗凉爽;冬季漫长、干燥、寒冷、少安徽农业科学,():雪。全年降水量 左右,主要集中在 月,年平均蒸发量为 ,一般为降水量的 倍。年均气温 左右,无霜期 ,全年日照时数一般在 以上。土壤类型主要为风沙土,植被类型主要乔木树种为樟子松(),林下灌木主要有沙柳()、花棒()、紫 穗 槐()、柠 条 锦 鸡 儿()、臭柏(),主要草本植物有羊柴()、沙蒿()、苜蓿()等。调查样地情况 该调查样地选在陕西省樟子松良种基地,采取典型抽样的方法进行标准样地调查,样地面积为 ,共调查 块样地进行每木检尺。使用测树钢围尺、塔尺测量每株樟子松的胸径()和树高(),在进行模型构
7、建时,胸径和树高测量数据精确到 。每块样地的樟子松年龄均为 年,株数密度为 株,共测量 株樟子松的生长量情况。样地测量数据具体详见表,樟子松的胸径树高散点图见图。表 样地测量数据汇总()()变量胸径 ()树高()最小值 最大值 平均值 标准差 图 樟子松胸径树高关系散点图 建模方法根据国内外关于胸径树高模型的研究,从中筛选出 个常用的胸径树高模型进行拟合,通过对比分析比较并从中遴选出适宜榆林沙区樟子松林的胸径树高模型,并通过 进行模型构建和参数检验(表)。选用 个评价指标进行模型评价及检验(表),分别为决定系数()、均方根误差()、平均绝对误差()、残差平均和()、信息量准则(),通过 个指标
8、综合评价筛选出拟合效果最佳的模型。表 基础胸径树高模型 序号模型名称 模型表达式 线性 双曲线型 ()对数型 幂指数型混合型 ()二次多项式 复合 指数()()()()()修正()()()()()()()()()()注:以下论述胸径树高模型均用该序号表示。代表树高,代表胸径,、代表模型表达式参数。:,表 评价模型 评价指标 公式理想值 决定系数 ,其中(?)均方根误差()平均绝对残差 残差平均和()信息量准则()注:为观测值,为预测值,?为平均观测值,为观测样本数,为基础模型的参数个数。:,?,数据处理及分析 运用 进行数据整理与统计,运用 进行回归分析及模型构建。结果与分析 榆林沙区樟子松基
9、础树高胸径生长模型的构建利用 对以上 个基础胸径树高模型进行参数求解及模型构建,发现第 个模型无法求解,剩余的模型均能求得参数。个生长模型的参数估计和拟合估计见表、。通过对建模数据进行分析及拟合估计分析可以看出,这 个模型拟合效果 均在 以上,其中、的模型拟合效果较好,均为,、的模型拟合效果较差,仅为。总体来说,这 个模型的拟合 差异不大,并由大 安徽农业科学 年到小排序为、。对决定系数()进行拟合发现,个模型的 值在,其中、号模型的 值最高,、号模型的 值最低。个模型的平均绝对残差()值为 ,其大小排序与 值相同。对 信息量准则()也进行拟合计算,发现拟合值均为负值,且范围在(表)。不同树高
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