塞罕壩華北落葉松-白樺混交林生長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)方程模型構(gòu)建.pdf

1、森林生長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)方程模型構(gòu)建是研究林分生長(zhǎng)規(guī)律的重要途徑，開(kāi)展多樹(shù)種、多層次、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的混交林生長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)模型研究，不僅是該領(lǐng)域亟待解決的重要方法問(wèn)題，并且對(duì)揭示混交林生長(zhǎng)規(guī)律，進(jìn)而為森林經(jīng)營(yíng)決策、森林經(jīng)營(yíng)效果評(píng)價(jià)提供重要依據(jù)。本研究以塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)三種混交比例的華北落葉松純林、華北落葉松-白樺針闊混交林為研究對(duì)象，利用固定標(biāo)準(zhǔn)地和臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用SAS統(tǒng)計(jì)軟件中的PROC NLIN、PROC NLMIXED語(yǔ)句，以及SPSS和AM

2、OS系統(tǒng)分析軟件，基于動(dòng)態(tài)地位指數(shù)模型、地位指數(shù)模型轉(zhuǎn)換方程、非線性混合效應(yīng)模型、啞變量及結(jié)構(gòu)方程模型等構(gòu)建方法，研究與探討華北落葉松-白樺針闊混交林的地位指數(shù)模型、樹(shù)高-胸徑預(yù)測(cè)模型和胸徑生長(zhǎng)模型及結(jié)構(gòu)方程模型構(gòu)建途徑。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)動(dòng)態(tài)地位指數(shù)模型構(gòu)建
　　海拔、土壤質(zhì)地、土層厚度和坡向是決定地位指數(shù)的關(guān)鍵性立地因子，其相關(guān)系數(shù)分別為0.47、0.46、0.38、0.32?；贐ertalan

3、fy-Richards模型、Hossfeld模型和Lundqvist-Korf模型的五種動(dòng)態(tài)地位指數(shù)模型表達(dá)式在混交林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)中的適用性進(jìn)行了研究，運(yùn)用線性幾何回歸方法(GMR)建立了不同混交比混交林樹(shù)種轉(zhuǎn)換方程。華北落葉松最優(yōu)模型為基于Bertalanfy-Richards的模型M2，其指標(biāo)評(píng)價(jià)值分別為Radj2=0.908、Bias=0.088、RMSE=1.089;白樺最優(yōu)模型為基于Lundqvist-Korf的模型M5，其指

4、標(biāo)評(píng)價(jià)值分別為Radj2=0.916、Bias=0.066、RMSE=1.322;不同混交比華北落葉松和白樺的樹(shù)種間地位指數(shù)相關(guān)系數(shù)分別為0.91和0.87，F(xiàn)值均小于0.01，表明模型擬合效果較好。當(dāng)混交比在0.36-0.50的范圍內(nèi)是兩個(gè)樹(shù)種地位指數(shù)臨界年齡為29年，當(dāng)混交比在0.51-0.65的范圍內(nèi)時(shí)兩個(gè)樹(shù)種地位指數(shù)臨界年齡為22年。
　　(2)樹(shù)高-胸徑預(yù)測(cè)
　　選取了13個(gè)具有代表性且具有生物學(xué)意義的樹(shù)高-胸徑關(guān)

5、系模型進(jìn)行擬合，篩選出相關(guān)系數(shù)最大(R2=0.8757)，絕對(duì)誤差(Bias=0.1291)、均方根誤差(RMSE=1.2006)最小，最優(yōu)基礎(chǔ)模型表達(dá)式為:h=1.3+eb0+b1/d+b2,b0=a0+a1×h0+a2×BA，在此基礎(chǔ)上建立了包含啞變量華北落葉松-白樺混交林樹(shù)高-胸徑關(guān)系的混合效應(yīng)模型為hij=1.3+e((b0+μ1)+γ1+γ2+...+γn/dij+b2+εi，其中b0=a0+a1×h0+a2×BA。利用所構(gòu)建

6、的混合效應(yīng)模型（具體模型），以2 cm為一個(gè)徑階對(duì)不同混交比華北落葉松和白樺樹(shù)高進(jìn)行了預(yù)測(cè)，其樹(shù)高預(yù)測(cè)結(jié)果與測(cè)量值分布一致，表明包含樹(shù)種啞變量混合效應(yīng)模型中的參數(shù)充分反映出相同徑級(jí)樹(shù)高的變異趨勢(shì)，提高了混交林樹(shù)高-胸徑模型預(yù)估精度。
　　(3)胸徑生長(zhǎng)模型
　　每公頃株數(shù)、海拔、坡向、土層厚度是影響立木胸徑生長(zhǎng)的主要因子，相關(guān)系數(shù)分別為0.67、0.51、0.54、0.38。用競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)來(lái)表示密度對(duì)立木徑向生長(zhǎng)的影響，不同混交

7、比華北落葉松-白樺混交林競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)分別為2.02、3.67、4.41。建立起包含樣地間及樣地內(nèi)隨機(jī)效應(yīng)的非線性混合效應(yīng)模型△rt，j=a0Aa1t,jDa2t,jea3CI0.5t,jHa40，并在混合效應(yīng)模型中加入啞變量，所建立的混合效應(yīng)模型△rt，j=a0Aa1t,jD(γ1+...+γn)t,je(a3+μ2)CI0.5t,jH(a4+μ1)0，其中CIj=DBHj/DBH，解決了混交林中樣地間及樣地內(nèi)樹(shù)種對(duì)胸徑生長(zhǎng)的影響，提高了模

8、型精度及適用性。
　　(4)結(jié)構(gòu)方程模型
　　海拔是影響林分生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子，其與林分平均地徑、林分平均胸徑、平均樹(shù)高和林分?jǐn)嗝娣e相關(guān)系數(shù)分別為0.51、0.54、0.59、0.62，且達(dá)到0.05顯著水平;運(yùn)用觀測(cè)變量交叉積協(xié)差陣建立了林分結(jié)構(gòu)方程模型，得出了各因子與林分結(jié)構(gòu)因子、立地因子、林分密度因子相關(guān)關(guān)系及各潛在變量之間相關(guān)系數(shù)分別為0.863、0.681、0.706，經(jīng)檢驗(yàn)各指標(biāo)值均表明模型適配性較好，利用該模型