基于樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的杉木人工林生長(zhǎng)可視化模擬研究.pdf

1、森林生態(tài)系統(tǒng)中，樹木的生長(zhǎng)與自身遺傳特性因素、自然環(huán)境因素密切相關(guān)。樹冠是樹木進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，在樹木的生長(zhǎng)中起重要作用，同時(shí)，樹木間的鄰體競(jìng)爭(zhēng)對(duì)樹木生長(zhǎng)也有著重要影響，相鄰樹木的大小、數(shù)量和空間分布是決定林木間資源分配結(jié)果的相關(guān)因素。通常認(rèn)為在樹冠相互重疊或根系發(fā)生接觸時(shí)，樹木之間的競(jìng)爭(zhēng)才出現(xiàn)。因此，確定競(jìng)爭(zhēng)木數(shù)量時(shí)考慮樹冠的影響能更準(zhǔn)確地表達(dá)樹木間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。目前競(jìng)爭(zhēng)被廣泛應(yīng)用于林分生長(zhǎng)模擬，除了在林分內(nèi)單木生長(zhǎng)模擬研究時(shí)考慮競(jìng)爭(zhēng)

2、外，還需要將競(jìng)爭(zhēng)引入林分整體生長(zhǎng)量的分配中，以此建立林木個(gè)體的生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)模型。根據(jù)是否按照植物的競(jìng)爭(zhēng)能力分配資源，植物的競(jìng)爭(zhēng)分為對(duì)稱和不對(duì)稱兩種，對(duì)稱競(jìng)爭(zhēng)的分配方式簡(jiǎn)單易行，但忽視了植物個(gè)體的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)，分配時(shí)中使用該方法容易對(duì)生長(zhǎng)量的分配造成偏差，影響生長(zhǎng)模型的預(yù)測(cè)精度。因此分配林分總體生長(zhǎng)量時(shí)，應(yīng)對(duì)林木個(gè)體的競(jìng)爭(zhēng)能力進(jìn)行考慮。
　　本研究選取杉木（Cunninghamia Lanceolata）作為對(duì)象，樣地設(shè)置于湖南省攸縣黃豐

3、橋國(guó)有林場(chǎng)。通過(guò)改進(jìn)簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，結(jié)合對(duì)杉木生長(zhǎng)影響較大的樹冠因子考慮杉木林分內(nèi)的林木競(jìng)爭(zhēng)，建立樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù);研究林木的樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和林木個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)系，根據(jù)林木個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)能力的強(qiáng)弱，將杉木林分的生長(zhǎng)總量分配到林木個(gè)體，實(shí)現(xiàn)已知林分整體生長(zhǎng)量條件下對(duì)杉木個(gè)體生長(zhǎng)的定量模擬;構(gòu)建基于競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的林分生長(zhǎng)過(guò)程模擬模塊，依據(jù)不同林分條件模擬杉木的生長(zhǎng)情況，通過(guò)可視化技術(shù)，直觀地展示杉木林分的樹木分布、生長(zhǎng)狀況和生長(zhǎng)預(yù)測(cè)，為觀察杉木提供便捷的平

4、臺(tái)，為杉木人工林經(jīng)營(yíng)管理提供有效參考。
　　主要研究的內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)將杉木人工林作為研究對(duì)象，基于傳統(tǒng)的Hegyi競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，加入競(jìng)爭(zhēng)木與對(duì)象木樹冠相互遮擋的影響，構(gòu)建樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)(Crown Competition Index)，實(shí)現(xiàn)林分內(nèi)樹木競(jìng)爭(zhēng)的模擬。將林木實(shí)際生長(zhǎng)量分別與樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和Hegyi簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果表明，樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)顯示的競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)與Hegyi簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)一致，且三塊樣地中幾個(gè)相關(guān)

5、系數(shù)顯示，與Hegyi傳統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)相比，樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)與林木實(shí)際生長(zhǎng)量相關(guān)程度更高，與樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)相關(guān)的判定系數(shù)R2值分別為0.562，0.506和0.493，高于與Hegyi簡(jiǎn)單競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的值0.0491，0.456和0.418。因此認(rèn)為，樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)能更為準(zhǔn)確地反映林分內(nèi)樹木競(jìng)爭(zhēng)與生長(zhǎng)的關(guān)系，為進(jìn)一步預(yù)測(cè)杉木人工林生長(zhǎng)過(guò)程提供有效依據(jù)。
　　(2)提出了以樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)為權(quán)重，構(gòu)建林分總體生長(zhǎng)量分配模型。建立林木樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和林木生

6、長(zhǎng)量之間的關(guān)系，將林木的競(jìng)爭(zhēng)能力定義為樹冠競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的倒數(shù)，使競(jìng)爭(zhēng)能力與林木生長(zhǎng)量成正相關(guān)，依照林木競(jìng)爭(zhēng)能力，對(duì)樣地內(nèi)的林木生長(zhǎng)總量進(jìn)行分配。與傳統(tǒng)平均分配算法的分配結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)兩種方法的預(yù)測(cè)值與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行t檢驗(yàn)和殘差分析。結(jié)果顯示，林木生長(zhǎng)量預(yù)測(cè)值與實(shí)際值沒(méi)有顯著差別，對(duì)林木斷面積生長(zhǎng)量和林木材積增長(zhǎng)量的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的相關(guān)指數(shù)均達(dá)到0.9以上，擬合度較高。由此可以說(shuō)明，基于競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)構(gòu)建的林木生長(zhǎng)量分配模型，能夠較好地表示林木生