本文關(guān)鍵詞：禿杉人工林樹冠結(jié)構(gòu)及單木生長模型研究

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【摘要】：樹冠是林木的重要組成部分,直接影響林木的生長,與林木的產(chǎn)量、材質(zhì)、光合作用有著密切關(guān)系,如何提高人工林產(chǎn)量是森林可持續(xù)經(jīng)營所面臨的一大難題。本研究以福建省德化縣葛坑國有林場的禿杉人工林為研究對象,在標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查、樹冠解析、標(biāo)準(zhǔn)地每木定位等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用相關(guān)數(shù)學(xué)模型和數(shù)理統(tǒng)計方法,結(jié)合多種建模方法,對禿杉人工林樹冠結(jié)構(gòu)及單木模型進(jìn)行研究,為今后預(yù)估林木的生長、健康狀況、森林的優(yōu)化經(jīng)營以及科學(xué)管理提供一定的參考價值,在林業(yè)生產(chǎn)上具有重要的意義。根據(jù)本文研究內(nèi)容,主要研究結(jié)論歸納如下：(1)最大冠幅深度與胸徑、樹高、枝下高、冠幅、冠長均顯著相關(guān)。通過多元線性逐步回歸,以胸徑、樹高擬合的最大冠幅深度模型較優(yōu),相關(guān)指數(shù)高達(dá)0.945。禿杉樹冠輪廓模型以3參數(shù)冪函數(shù)的異速生長方程較優(yōu),模型各項檢驗(yàn)指標(biāo)(E1、E2、E3)都小于3%,擬合效果較好。(2)根據(jù)禿杉人工林標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查數(shù)據(jù),采用分層切割法計算禿杉樹冠體積和表面積,通過分析因變量與自變量的相關(guān)性,篩選最優(yōu)因子,結(jié)合異速生長方程構(gòu)建禿杉樹冠體積以及表面積模型。研究結(jié)果表明：禿杉樹冠體積、表面積均與胸徑、冠幅、冠長等林木因子呈顯著相關(guān),與胸徑、樹高、冠長、冠幅呈明顯的冪函數(shù)關(guān)系,并隨林木因子的增大而增大。樹冠體積與樹冠表面積關(guān)系模型以冪函數(shù)方程擬合最佳,樹冠體積與樹冠表面積比值隨著胸徑的增大而增大,以二次方程模擬樹冠體積與表面積比較優(yōu)。經(jīng)檢驗(yàn),所構(gòu)建的模型擬合效果較好,預(yù)估精度達(dá)86%以上,可為預(yù)估林分的生長和合理經(jīng)營提供一定的參考價值。(3)禿杉樹冠率與胸徑、樹高、冠幅呈顯著正相關(guān),與高徑比、每公頃胸高斷面積呈顯著負(fù)相關(guān),而優(yōu)勢樹高對樹冠率沒有顯著影響。以胸徑、樹高、每公頃胸高斷面積、冠幅、高徑比組合的E xponential模型構(gòu)建禿杉樹冠率模型較理想。(4)活枝下高與樹高之間的關(guān)系最為密切,樹高、胸徑、每公頃胸高斷面積均與活枝下高顯著正相關(guān),高徑比、林分密度與其呈顯著負(fù)相關(guān)。經(jīng)多元線性逐步回歸,當(dāng)模型變量個數(shù)增加到3個以后,模型的相關(guān)指數(shù)趨于穩(wěn)定,以胸徑和樹高為模型最優(yōu)變量組合,殘差上下分布比較均勻,模型不存在明顯偏差,模型擬合較好,精度高。(5)冠幅呈正態(tài)分布,主要分布在2-6m之間,兩邊也有分布。禿杉冠幅與胸徑之間的關(guān)系最為密切,與胸徑、樹高、每公頃胸高斷面積、優(yōu)勢樹高顯著正相關(guān),與高徑比、林分密度顯著負(fù)相關(guān)。禿杉冠幅模型的最佳變量組合為胸徑、樹高、優(yōu)勢樹高、每公頃胸高斷面積,殘差上下分布比較均勻,模型不存在明顯偏差。材積隨著冠幅的增大而增大,與其呈正相關(guān)關(guān)系,以二次方程為最佳模型,模型相關(guān)指數(shù)高達(dá)0.91,精度高。(6)利用禿杉人工林標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查數(shù)據(jù),以理查德為基本方程,采用啞變量的方法,引入立地質(zhì)量因子,構(gòu)建以立地質(zhì)量為啞變量的禿杉人工林樹高曲線模型,并將其與二元材積表相結(jié)合,測算標(biāo)準(zhǔn)地蓄積量。經(jīng)交叉建模檢驗(yàn),建立的樹高曲線模型,其估算精度接近二元材積表的估計水平。所構(gòu)建的樹高曲線模型在很大程度上減少了野外調(diào)查的工作量,提高了工作效率,為森林資源調(diào)查提供一定的參考應(yīng)用價值。(7)采用多模型選優(yōu)法,從多個備選模型中篩選出中島廣吉式作為禿杉的最優(yōu)一元材積模型,相關(guān)指數(shù)為0.997,且殘差散點(diǎn)圖上下分布均勻,無明顯偏差,并編制禿杉一元材積表；禿杉二元材積最優(yōu)模型是山本式,預(yù)估精度高達(dá)98.835%,并編制禿杉二元材積表。(8)以德化葛坑國有林場23塊標(biāo)準(zhǔn)地兩期調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),選擇胸徑作為與距離無關(guān)的競爭指標(biāo),采用多元線性逐步回歸方法,構(gòu)建禿杉與距離無關(guān)的單木胸徑生長模型,模型預(yù)估精度高達(dá)92.25%,殘差上下分布均勻,無明顯偏差,模型適用；選擇簡單競爭指數(shù)為競爭指標(biāo),以Korf理論生長方程為基礎(chǔ),采用生長量修正法建立禿杉人工林胸徑潛在生長量模型和與距離有關(guān)的單木胸徑生長量模型。
【關(guān)鍵詞】：禿杉 人工林 樹冠結(jié)構(gòu) 樹高曲線 一元材積表 二元材積表 競爭指標(biāo) 單木模型
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S791.28
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-13
• 1 前言13-23
• 1.1 研究背景13
• 1.2 研究目的和意義13-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 樹冠結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 單木生長模型研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 樹高曲線研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.4 材積表研究現(xiàn)狀18
• 1.4 研究內(nèi)容、方法及技術(shù)路線18-23
• 1.4.1 研究內(nèi)容18-19
• 1.4.2 研究方法19-22
• 1.4.3 技術(shù)路線22-23
• 2 研究區(qū)概況與材料收集23-25
• 2.1 研究區(qū)概況23
• 2.2 材料收集23-25
• 2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置及調(diào)查23-24
• 2.2.2 樣木的選取24
• 2.2.3 樣木調(diào)查24
• 2.2.4 樹冠枝條解析因子調(diào)查24-25
• 2.2.5 測定指標(biāo)25
• 3 樹冠輪廓模型25-27
• 3.1 基本模型的選擇25
• 3.2 樹冠半徑的計算25-26
• 3.3 參數(shù)求解方法26
• 3.4 模型檢驗(yàn)26
• 3.5 結(jié)果分析26-27
• 3.5.1 最大冠幅深度模型26-27
• 3.5.2 樹冠輪廓模型27
• 4 樹冠體積模型及樹冠表面積模型27-36
• 4.1 樹冠體積及表面積的計算方法27-28
• 4.1.1 樹冠輪廓模型法27
• 4.1.2 幾何體法27-28
• 4.1.3 分層切割法28
• 4.2 模型設(shè)計28-29
• 4.3 參數(shù)估計29
• 4.4 預(yù)測模型的比較篩選及檢驗(yàn)29
• 4.5 結(jié)果分析29-35
• 4.5.1 樹冠體積、表面積與林木因子相關(guān)性分析29-31
• 4.5.2 樹冠體積模型31-32
• 4.5.3 樹冠表面積模型32-33
• 4.5.4 樹冠體積與樹冠表面積關(guān)系模型33-35
• 4.6 小結(jié)35-36
• 5 樹冠率、活枝高、冠幅模型36-46
• 5.1 模型設(shè)計37-39
• 5.1.1 樹冠率模型設(shè)計37-38
• 5.1.2 活枝高模型設(shè)計38
• 5.1.3 冠幅模型設(shè)計38-39
• 5.2 參數(shù)估計39
• 5.3 最優(yōu)模型篩選及模型檢驗(yàn)39
• 5.4 結(jié)果分析39-45
• 5.4.1 樹冠率模型結(jié)果分析39-40
• 5.4.2 活枝下高模型結(jié)果分析40-42
• 5.4.3 冠幅模型結(jié)果分析42-45
• 5.5 小結(jié)45-46
• 6 單木模型46-55
• 6.1 研究方法47-48
• 6.1.1 經(jīng)驗(yàn)方程法47
• 6.1.2 生長量修正法47-48
• 6.2 資料收集與整理48
• 6.3 競爭指標(biāo)的選取48-49
• 6.4 對象木的確定49-50
• 6.5 競爭木株數(shù)的確定50
• 6.6 結(jié)果分析50-54
• 6.6.1 與距離無關(guān)的單木胸徑生長量模型50-52
• 6.6.2 潛在生長函數(shù)52-53
• 6.6.3 潛在生長量修正函數(shù)53-54
• 6.6.4 與距離有關(guān)的單木胸徑生長量模型54
• 6.7 小結(jié)54-55
• 7 樹高曲線研究55-61
• 7.1 樹高曲線的建立55-56
• 7.2 研究方法56-57
• 7.2.1 基本模型的選擇56
• 7.2.2 模型結(jié)構(gòu)的設(shè)計56-57
• 7.2.3 參數(shù)求解方法57
• 7.3 模型檢驗(yàn)57-58
• 7.3.1 模型的交叉建模和自檢57
• 7.3.2 模型的適用性檢驗(yàn)57-58
• 7.3.3 模型的殘差隨機(jī)性檢驗(yàn)58
• 7.4 結(jié)果分析58-61
• 7.4.1 模型擬合結(jié)果及自檢分析58-59
• 7.4.2 模型的適用性檢驗(yàn)分析59-60
• 7.4.3 模型的殘差隨機(jī)性檢驗(yàn)分析60-61
• 7.5 小結(jié)61
• 8 材積表的編制61-69
• 8.1 研究方法61-62
• 8.1.1 多模型選優(yōu)法61
• 8.1.2 參數(shù)估計和模型檢驗(yàn)61-62
• 8.2 一元材積表的編制62-65
• 8.2.1 一元材積表備選模型62
• 8.2.2 結(jié)果分析62-63
• 8.2.3 一元材積方程適用性檢驗(yàn)63-65
• 8.3 二元材積表的編制65-69
• 8.3.1 胸徑、樹高與材積的關(guān)系65
• 8.3.2 二元材積表備選模型65-66
• 8.3.3 結(jié)果分析66-67
• 8.3.4 模型適用性檢驗(yàn)67-69
• 8.4 小結(jié)69
• 9 結(jié)論與討論69-72
• 9.1 結(jié)論69-70
• 9.2 討論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 致謝78

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本文編號：531207