林业科学研究

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基于空间结构参数的大兴安岭天然落叶松单木直径生长模型

吕沅杭, 伊利启, 王儒林, 刘兆刚, 董灵波

2021, 34(2): 81-91. doi: 10.13275/j.cnki.lykxyj.2021.02.009

关键词: 兴安落叶松, 空间结构, 直径生长, 物种多样性, 混合模型

[摘要]()

目的研究林分空间结构对兴安落叶松单木直径生长的影响，为大兴安岭天然落叶松次生林的有效恢复提供理论依据和技术支撑。方法以大兴安岭天然落叶松次生林为研究对象，基于塔河林业局盘古林场50株兴安落叶松解析木数据，采用S-Plus软件中的NLS函数对8种常用的林木生长模型进行拟合优度评价，进而确定最优基础模型；通过再参数化方法，考虑常用林分因子、单木因子、物种多样性以及林分空间结构等参数对林木直径生长的影响；最终，采用NLME函数构建兴安落叶松单木直径生长的最优混合效应模型，并系统评价不同模型的拟合优度。结果兴安落叶松单木直径生长的最优基础模型为Mitscherlich方程（调整系数R_a² = 0.6285），其参数a分别与林分平均树高、单木胸径、混交度和角尺度显著相关，而参数b则与林分平均胸径和竞争指数显著相关；据此，建立的兴安落叶松广义直径生长模型的R_a²值相较基础模型提升约31%（R_a² = 0.8264）；通过引入随机参数（参数a₁）、异方差函数（幂函数varPower）、时间序列函数（高斯结构corGaussian），单木水平的混合效应模型进一步将R_a²值提升约17%（R_a² = 0.9710）；五折交叉检验结果表明，混合模型的调整系数、平均绝对误差和均方根误差分别为0.9838、0.56 cm和0.72 cm，能够满足单木直径生长预测的需要。模型模拟结果表明，单木直径生长量随着单木胸径、角尺度和混交度的增加而增加，但随着林分平均胸径、平均树高和竞争指数的增加而减小；当各变量数值每增加10%时，其对应的胸径生长量依次为：+0.45 cm、+3.62 cm、+4.71 cm、−0.34 cm、−0.21 cm和−0.73 cm，但取决于不同的林分特征和生长阶段。结论林分角尺度、混交度和竞争水平对兴安落叶松单木直径生长具有显著作用，在后续森林经营中应通过合理的采伐来降低林木的竞争水平，并注重创建和维护林木的随机分布格局和混交程度。

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