杨工业用材林直径分布及产量模型系统的研究

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1、第20卷第2期南京林业大学学报Vo1.20No.21996年6月JournalofNanjingForestryUniversityJun.19961-69杨工业用材林直径分布及产量模型系统的研究梁军方升佐徐锡增(南京林业大学森林资源与环境学院南京210037)摘要以分布模型方法论为研究主线，建立了1-69杨工业人工林的立地质量评价模型、直径分布模型、直径与断面积预估模型、树高曲线、单木材积与生物量模型对直径分布模型和树高曲线的回归参数进行了动态预估，实现了林分产量和结构的动态模拟。为研制经营模型及优化栽培模式提供了必要的技术手段。关键词1-

2、69杨;工业用材林;立地评价模型;直径分布模型;树高模型;产量模型中图分类号S763.1自70年代初1-69杨[PopulusdeltoidesBartr.CV.tux"]被引入我国长江中下游以来，表现出速生、丰产、抗病、材质好的特性。目前正以定向、短轮伐期为目标进行培育。由于杨木在长江中下游地区市场供求关系失衡，导致大规模地开发利用，现在林分年龄结构发生了巨大的变化，幼、中龄林明显增多。为了合理地经营现有大面积的1-69杨林分急需要适宜的林分生长模型来预测现有森林的动态变化。1研究材料建模的材料应尽量均匀地分布在时间和雪间序列中[1]。建模

3、材料来自189块固定标准地和临时标准地，调查区分布于1-69杨栽培区内，包括山东、湖南、湖北、江苏、河南、安徽各省。在每块标准地中调查100~120株林木测定胸径和树高选伐平均标准木一株由解析木查定林木年龄并计算各年龄的单木断面积和材积，同时按段测定技、杆及皮的生物产量，根据株行距推算单位面积林木株数。在标准地内挖一个1m深土壤剖面，测定土壤质地、结构、pH值、地下水位、有效层厚、比重、全氮、有机质含量等。2方法与结果2.1一般的方法论一般的方法论是由Strub和Burkhart[2]提出的。根据特定时间t的林分直径分布函数，可以求出各种产量

4、指标的结构，作法如下:/t11、、1/飞yij=凡tg(D)fD(川)dD、*收稿日期1995-08-23修改稿收到日期1996-03-27*叭五"国家攻关项目"第一作者简介梁军，男，宁夏农学院讲师。南京林业大学森林资源与环境学院在读博士生。-65一南京林业大学学报第20卷第2期式中:fD(D;S)一一林分直径的概率密度函数D一一胸径S一-t时刻时直径分布函数的参数;N，一一时刻单位面积的总株数gi(D)一一第i个产量指标与胸径的函数Duj一一第j径级的胸径上限Dlj一一第j径级的胸径下限yij一一第j径级(Dij

5、标的单位面积产量。显然，如果让凡=比1则(1)式的yij代表平均木产量Lf(D;.6)dD假设直径分布模型fD(D;S)己拟合，则对任意的产量指标值在给定的品(D)以及N，和自的条件下都可以得到。当然品(D)可能是D的复合孙函数，别D)包括H(D)，V(D)，W杆(D)，W枝(D)，W皮(町等，由上述方法可算出不同径阶的产量指标。2.2结果2.2.1立地指数表的编制立地条件作为影响林木生长和发育的重要因素之一，是几乎所有森林生长和产量预估模型都要考虑的主要因子口，4]。拟合平均优势高与年龄的数学模型很多，本着既要正确反映树高的生长过程，又要达

6、到使计算过程简捷，拟合效果好的目标，选择了14种生长曲线采用Marguardt迭代法求解其拟合参数，根据1-69杨的生物学特性和拟合效果两方面比较分析认为单分子生长曲线最适宜于作为1-69杨立地指数曲线的导向曲线。H0=83.9106-84.3664exp(-O.04133A)(R=-0.9532)式中Ho一一林分优势木平均高(m);A一一林分年龄(a)基准年龄是通过分析树杆解析材料和参照课题组[5]以往的分析结果定为6年，立地指数级距为2m，立地指数等级定为5，龄级距为1。用比例法导出各级立地指数的曲线为:H6=Ho(4.6428-4.66

7、8exp(-O.04133A)-1)(2)这样可以将不同林分年龄(A)及其优势高Ho代入(2)式求得标准年龄(6a)时的优势高H6，然后整化即为立地指数。2.2.2林分直径分布模型2.2.2.1模型选择与参数回收直径分布是研究林木及其材种结构的基础，并在林分生长量、产量测定工作中起着重要的作用。描述同龄纯林直径分布的概率密度函数有:正态分布、韦伯分布、对数正态分布、伽玛分布、贝塔分布、泊松分布、奈曼A分布、负二项分布等。根据189块标准地的拟合结果检验分22析后认为，当密度小于等于278株Ihm时，以韦伯分布为好，当密度大于278株Ihm时，

8、以正态分布为好。正态分布的概率密度函数为:一~.a:..ι卫:J;TTUxexp(-•20;")f(x)=O式中:χ一一为直径的实测值D一一为直径的平均值;α一为直