發(fā)布時間：2020-06-16 17:20

【摘要】：為了量化撫育間伐對長白落葉松人工林生長的影響,優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)、制定合理的撫育間伐體制及科學(xué)地經(jīng)營管理森林,利用基于撫育間伐效應(yīng)的孟家崗林場5塊固定樣地35期復(fù)測數(shù)據(jù)、江山嬌林場5塊固定樣地18期復(fù)測數(shù)據(jù),分別分析了撫育間伐對林木直徑分布的影響、撫育間伐對樣地和林木枯損概率的影響和撫育間伐對單木直徑生長的影響,分析了撫育間伐對林分每公頃斷面積和蓄積活立木現(xiàn)存量、毛生長量、凈生長量及其連年生長量和平均生長量的影響。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,分別建立了基于撫育間伐效應(yīng)的的直徑分布參數(shù)預(yù)估模型、林分和單木枯損預(yù)估模型、單木直徑生長預(yù)估模型、斷面積和蓄積量預(yù)估模型及林分平均胸徑預(yù)估模型。利用基于撫育間伐效應(yīng)的這一系列模型,通過非線性優(yōu)化,提出最優(yōu)化的撫育間伐方案,為更加科學(xué)合理森林經(jīng)營管理提供依據(jù)。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)基于孟家崗林場、江山嬌林場和松江河林業(yè)局收集到的578塊長白落葉松人工林臨時樣地數(shù)據(jù),建立了林分優(yōu)勢木平均高與林分平均高對偶回歸模型。為林分平均高與優(yōu)勢木平均之間相互轉(zhuǎn)換提供基礎(chǔ)。(2)分析了撫育間伐對林分直徑分布曲線及Weibull分布三參數(shù)的動態(tài)影響。構(gòu)建了基于撫育間伐效應(yīng)的Weibull分布參數(shù)預(yù)測的聯(lián)立方程組模型,分別采用三階段最小二乘法及度量誤差方法估計模型的參數(shù)。結(jié)果表明:未間伐林分(對照)直徑分布曲線隨林齡增加由“高峰狹窄”(林木直徑分布集中)狀態(tài)逐漸向“低峰寬廣”(林木直徑分布分散)狀態(tài)過渡;撫育間伐后,林木直徑分布曲線均較撫育間伐前右偏加劇,峰度變高,徑階變窄,對稱性下降;間伐強度越大,伐除的中小徑階樹木越多,直徑分布曲線較間伐前左側(cè)截尾明顯,峰度增高,徑階分布范圍變小。低強度撫育間伐使得參數(shù)a值變大,b值變小,對參數(shù)c的影響不明顯;高強度撫育間伐使得參數(shù)a的增量變大,b值變小,參數(shù)c值變小。參數(shù)預(yù)測聯(lián)立方程組模型的擬合結(jié)果表明,參數(shù)b的預(yù)測模型擬合效果最好,R20.99;參數(shù)a預(yù)測模型擬合效果稍差,但R2也大于0.93;三階段最小二乘法擬合結(jié)果與度量誤差方法區(qū)別不大。兩種方法檢驗結(jié)果均較好,模型精度均大于97%,擬合效率均在0.92以上。所建立的模型能夠較好地模擬撫育間伐效應(yīng)下長白落葉松人工林直徑分布動態(tài)變化。(3)分析撫育間伐對人工長白落葉松樣地枯損與單木枯損的影響,構(gòu)建樣地和單木水平的枯損概率模型,為模擬林木枯損提供基礎(chǔ)�；诙诸愖兞縇ogistic回歸模型,采用二步法(Ⅰ.撫育間伐后樣地水平枯損概率模型;Ⅱ.枯損樣地中單木水平枯損概率模型),建立了以“l(fā)ogit,”為鏈接方程的樣地枯損及樣地內(nèi)單木枯損概率的兩階段模型。本研究所收集數(shù)據(jù)屬于縱向相關(guān)數(shù)據(jù)及重復(fù)測量數(shù)據(jù),為消除自相關(guān)性采用廣義估計方程(GEE)方法對模型參數(shù)進(jìn)行估計。樣地水平按照撫育間伐次數(shù)將數(shù)據(jù)分成4組進(jìn)行建模(模型1~模型4),模型1中,地位指數(shù)、林分年齡的自然對數(shù)、撫育間伐年齡及強度為顯著自變量。模型2~模型4中,顯著自變量之間存在嚴(yán)重的多重共線性問題,故采用主成分分析法,利用主成分代替原始自變量進(jìn)行建模。原始自變量為林齡年齡、每公頃株數(shù)、平均胸徑及撫育間伐因子。單木水平以枯損樣地中林木為研究對象建立枯損概率模型,顯著性自變量為林分初值密度、年齡、林木胸徑的倒數(shù)及林分中大于對象木的所有林木斷面積之和。根據(jù)敏感度和特異度曲線相交點確定枯損概率最優(yōu)臨界點。撫育間伐因子對樣地枯損概率有著顯著影響,但對枯損樣地中單木枯損概率無顯著影響。樣地枯損概率模型及單木枯損概率模型Hosmer和Lemeshow擬合優(yōu)度檢驗均不顯著(P0.05),模型AUC均在0.91以上,估計正確率均超過80%,模型擬合效果較好。(4)分析撫育間伐對間伐后5年時林木直徑生長量的影響規(guī)律,并建立了與距離無關(guān)的基于撫育間伐效應(yīng)的長白落葉松單木直徑5年定期生長量預(yù)估模型,量化撫育間伐對林木直徑生長的影響。長白落葉松單木直徑生長模型為基于樣地效應(yīng)的單水平線性混合效應(yīng)模型,根據(jù)AIC和BIC等統(tǒng)計指標(biāo)和似然比檢驗對模型進(jìn)行比較和篩選,并采用獨立樣本數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行檢驗。結(jié)果表明:當(dāng)?shù)匚恢笖?shù)一定且林分年齡較小時,撫育間伐強度越大,林木直徑生長量越大;當(dāng)林分年齡較大時,撫育間伐對林木直徑生長影響不明顯。同一林分中,林木直徑生長量先隨林木徑階增大呈增大趨勢,當(dāng)徑階超過一定值后,呈減小趨勢。長白落葉松單木直徑生長模型的顯著自變量為林木胸徑的二次方及胸徑的自然對數(shù)、林分中大于對象木的所有林木斷面積之和、地位指數(shù)、撫育間伐年齡和強度。長白落葉松單木直徑生長最優(yōu)混合模型的AIC、BIC和均方根誤差均小于一般線性模型。獨立樣本數(shù)據(jù)檢驗最優(yōu)線性混合模型和一般線性模型的擬合效率分別為0.678和0.624。擬合結(jié)果和檢驗結(jié)果均表明基于撫育間伐效應(yīng)的長白落葉松直徑生長的最優(yōu)線性混合模型優(yōu)于一般線性模型。(5)分析了撫育間伐對林分每公頃斷面積和蓄積活立木現(xiàn)存量、毛生長量、凈生長量及其連年生長量和平均生長量的影響。在分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,分別建立了基于撫育間伐效應(yīng)的每公頃斷面積和蓄積凈生長量預(yù)估模型及活立木斷面積和蓄積預(yù)估模型。模型擬合確定系數(shù)均大于0.97,獨立數(shù)據(jù)檢驗精度均在99%以上。并利用已經(jīng)建立的基于撫育間伐效應(yīng)的一系列模型,以樣地1和樣地10為例,以最大凈生長量為目標(biāo),撫育間伐年齡和強度為決策變量,通過非線性優(yōu)化方法,提出最佳撫育間伐方案。在林分年齡為40和51年收獲森林時,均以2次撫育間伐最優(yōu),分別比對照樣地高出4.16%和15.74%。40收獲時,撫育間伐年齡分別為21年和30年,撫育間伐強度分別為20.79%和19.61%;51年收獲時,撫育間伐年齡分別為21年和34年,撫育間伐強度分別為27.72%和 27.19%。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S791.22
【圖文】：

圖４－３樣地２￣５初次間伐后林木直徑Ｗｅｉｂｕｌｌ分布曲線變化逡逑

圖４－４樣地６初次間伐后林木直徑Ｗｅｉｂｕｌｌ分布曲線變化逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2716338