本文關(guān)鍵詞：區(qū)域尺度氣候敏感的落葉松人工林林分生長模型　出處：《中國林業(yè)科學(xué)研究院》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：全球氣候變化對森林可持續(xù)經(jīng)營提出了新的挑戰(zhàn),采取適應(yīng)性經(jīng)營對策應(yīng)對氣候變化尤為關(guān)鍵。模擬和預(yù)測氣候變化對森林生長收獲的影響,是適應(yīng)性森林經(jīng)營決策的必然要求。傳統(tǒng)的林分生長模型由于假定氣候不變,不能預(yù)測氣候變化下的森林生長收獲,因此需要構(gòu)建氣候敏感的林分生長模型。本文以我國東北華北地區(qū)7個省(北京市、河北省、黑龍江省、吉林省、遼寧省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、山西省)的落葉松人工林為對象,基于第六次、第七次和第八次國家森林資源連續(xù)清查的370個固定樣地數(shù)據(jù)和Climate AP軟件中提取的12個生物氣候因子數(shù)據(jù),構(gòu)建了氣候敏感的落葉松林分生長模型系(CSSGM-larch),該模型系有一定的統(tǒng)計可靠性和生物合理性。利用CSSGM-larch預(yù)測了研究區(qū)落葉松人工林在2010-2099年三種未來氣候情景(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)下的生長,并分析了氣候變化和間伐對林分生長的交互作用。得到的主要結(jié)論如下:(1)建立了區(qū)域落葉松樹高-胸徑模型。采用非線性最小二乘法、混合效應(yīng)模型、分位數(shù)回歸和廣義可加模型分別擬合樹高-胸徑簡單模型和廣義模型,發(fā)現(xiàn)基于混合效應(yīng)模型的樹高-胸徑簡單模型表現(xiàn)最佳(建模樣本中,Ra2=0.912,絕對誤差MAB=0.801m,相對絕對誤差RMA=9.1%,均方誤RMSE=1.095m;檢驗樣本中,MAB=0.736m,RMA=8.6%,RMSE=1.013m)。應(yīng)用該模型可以預(yù)測東北華北區(qū)域落葉松人工林單株木的樹高。(2)構(gòu)建了區(qū)域氣候敏感的落葉松人工林優(yōu)勢高模型,發(fā)現(xiàn)最熱月平均溫與落葉松優(yōu)勢高的關(guān)系受夏季降水量的影響,而夏季降水量與落葉松優(yōu)勢高的最大值成正相關(guān),基于該模型計算了各樣地的地位指數(shù)(基準(zhǔn)年齡為20年)。通過模擬2010-2099年地位指數(shù)對氣候變化的響應(yīng),發(fā)現(xiàn)與當(dāng)前氣候條件相比,未來氣候情景下(溫度升高和降水增加)區(qū)域地位指數(shù)呈現(xiàn)增加的態(tài)勢,不同氣候情景下地位指數(shù)的平均差值為-0.093m~0.174m(-1.40%~1.69%),差值的變化范圍在-0.554m~1.100m(-9.19%~7.52%)。(3)分別構(gòu)建了區(qū)域落葉松人工林的含間伐效應(yīng)的氣候敏感的林分株數(shù)轉(zhuǎn)移模型、氣候敏感的林分?jǐn)嗝娣e、蓄積和生物量模型,并以此模擬了2010-2099年落葉松人工林林分生長。結(jié)果顯示:與當(dāng)前氣候條件相比,未來氣候情景下(溫度升高和降水增加)林分枯死、斷面積和生物量減少,林分蓄積增加。三種氣候情景下林分枯死的平均差值為-0.086株×hm-2×year-1~0.014株×hm-2×year-1(-0.87%~0.05%),變化范圍為-3.497株×hm-2~3.053株×hm-2(-16.26%~15.04%);林分?jǐn)嗝娣e的平均差值為-0.294m2×hm-2~0.072m2×hm-2(-1.98%~0.74%),變化范圍為-5.766m2×hm-2~4.534m2×hm-2(-22.68%~21.22%);林分蓄積平均差值為-2.390m3×hm-2~1.807m3×hm-2(-2.37%~1.44%),變化范圍為-52.706m3×hm-2~84.062m3×hm-2(-26.63%~35.76%);林分生物量平均差值為-1.896t×hm-2~1.119t×hm-2(-2.33%~0.97%),變化范圍為-35.212t×hm-2~44.878t×hm-2(-25.79%~25.04%)。(4)采用混合效應(yīng)模型和聯(lián)立方程組方法,建立了區(qū)域氣候敏感的落葉松林分生長模型系(CSSGM-larch)。與(3)中單個方程相比,模型系考慮了不同模型殘差的相關(guān)性,因而更加合理。通過CSSGM-larch模擬了2010-2099年氣候變化下落葉松人工林的生長狀況。從整體看,在2010-2099年間,與當(dāng)前氣候相比,未來氣候變化下(溫度升高和降水增加)林分枯死、斷面積減少,林分蓄積、生物量增加,三種未來氣候情景的林分枯死平均差值為-0.106株×hm-2×year-1~0.024株×hm-2×year-1(-2.04%~0.27%),變化范圍為-48.338株×hm-2×year-1~42.046株×hm-2×year-1(-45.96%~68.01%);林分?jǐn)嗝娣e的平均差值為-0.055m2×hm-2~0.022m2×hm-2(-0.36%~0.08%),變化范圍為-1.016m2×hm-2~0.865m2×hm-2(-6.27%~5.67%);林分蓄積的平均差值為-0.778m3×hm-2~1.267m3×hm-2(-0.78%~0.57%),變化范圍為-13.284m3×hm-2~40.640m3×hm-2(-10.41%~15.07%);林分生物量的平均差值為-0.825t×hm-2~0.719t×hm-2(-0.97%~0.33%),變化范圍為-10.837t×hm-2~18.064t×hm-2(-11.85%~10.07%)。(5)分省、齡組、氣候帶分析了2010-2099年間落葉松林分的生長。發(fā)現(xiàn)不管是單獨采用各模型,還是使用模型系,與當(dāng)前氣候條件下相比,未來氣候情景下(溫度升高和降水增加),河北省和內(nèi)蒙古自治區(qū)的林分枯死、斷面積、蓄積和生物量減少;北京市、黑龍江省、遼寧省和山西省的林分枯死、斷面積、蓄積和生物量增加;吉林省的林分枯死減少,林分?jǐn)嗝娣e、蓄積和生物量增加。未來氣候情景下(溫度升高和降雨增加),幼齡林的林分枯死、斷面積、蓄積和生物量都減少;中齡林的林分枯死、斷面積和生物量減少,林分蓄積增加;近熟林和成過熟林的林分枯死、斷面積減少,林分蓄積和生物量增加。未來氣候變化下中溫帶的林分枯死、斷面積、蓄積和生物量變化較大,寒溫帶和暖溫帶的變化較小。(6)通過CSSGM-larch模擬了不同氣候情景不同間伐強(qiáng)度下2010-2039年間落葉松人工林中幼林的生長情況,并分析了間伐和氣候變化的交互作用,發(fā)現(xiàn)不同省不同氣候情景的表現(xiàn)并不一致,表現(xiàn)出2種相反的趨勢:隨著間伐強(qiáng)度的增加,林分枯死減少,林分?jǐn)嗝娣e、蓄積和生物量增加;隨著間伐強(qiáng)度的增加,林分枯死增加,林分?jǐn)嗝娣e、蓄積和生物量減少。(7)研究表明了經(jīng)驗?zāi)Ｐ驮陬A(yù)測氣候變化對森林生長影響方面的潛力,模擬結(jié)果可作為未來東北華北地區(qū)制定落葉松人工林應(yīng)對氣候變化經(jīng)營措施的依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S791.22

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張志華，吳祥定，李驥;利用樹木年輪資料重建新疆東天山300多年來干旱日數(shù)的變化[J];應(yīng)用氣象學(xué)報;1996年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 余黎;氣候敏感的長白落葉松人工林全林整體模型研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2014年

2 沈琛琛;氣候敏感的長白落葉松立地指數(shù)模型研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2012年

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本文編號：1309954