福建省马尾松和杉木人工林与天然林树高曲线拟合研究

福建省马尾松和杉木人工林与天然林树高曲线拟合研究

树的高度与dap的密切相关。在森林调查中，树木高度与dap之间的关系通常用于计算dap。福建省天然林以常绿阔叶林、马尾松次生林及松杉竹混交林等为主,人工林以杉木林、马尾松林、桉树林为主1山地丘陵(中亚地区)福建省位于我国东南沿海,地势西北高、东南低,境内山地丘陵面积约占全省土地总面积的90%,大部分属中亚热带,闽东南部分地区属南亚热带;土地总面积12.4万km2数据收集2.1天然林样地类型根据福建省2008年第7次森林资源一类清查报道,全省共调查了2956块样地,包括1244个人工林样地和1712个天然林样地。在各个样地中分别选取3株标准木,马尾松标准木共计1981株(天然林标准木927株,人工林标准木1054株),杉木标准木共计2502株(天然林标准木798株,人工林标准木1704株)。2.2建模的数据选取和应用树高与林分密度等立地条件密切相关,故本研究从立地条件一致(中厚土、阳坡、中弱郁闭度)的样地中分别选出马尾松人工林和天然林标准木326株、313株,杉木人工林和天然林标准木498株、189株。从马尾松人工林、马尾松天然林和杉木人工林3种林分类型中随机抽选80%标准木建模,剩余20%的数据用于检验。其中马尾松人工林胸径为5.9~24.9cm,树高为4.0~16.5m;马尾松天然林胸径为6.2~39.0cm,树高为3.0~19m;杉木人工林胸径为5.6~26.9cm,树高为3.5~21.0m;杉木天然林胸径为6.2~22.8cm,树高为4.5~15.2m。由于杉木天然林标准木总株数只有189株,数据量相对较少,为了扩大建模数据量,故随机选取85%的数据来进行建模,剩余15%数据用于检验。截止目前所做的多数研究中,以2cm为标准来划分径阶的研究占多数,但从本文数据来看,若以2cm为径阶来划分,最后建模的数据点过少,欠缺准确性,因此认为以0.5cm为径阶来处理,更能合理地表现出树高的生长规律。将所选数据按0.5cm分径阶处理后,用算术平均求得各径阶平均胸径和平均树高,数据使用SPSS18.0统计软件进行处理。3模型建设3.14树高-胸径散点图的绘制将从4种林分类型中随机抽选的80%或85%数据按径阶整理好,并绘制出建模数据的树高-胸径散点图(图1)。从图1可以看出,4种林分类型均呈现一定的生长规律,离散程度不大。3.2选择模型类型和评价指标国内外研究者根据不同树种、不同立地条件等提出各种生长曲线方程,包括理论生长方程和经验生长方程3.34尾不同模型的估计结果由表3可知,对马尾松人工林,除单分子式模型外,采用其余6种模型的预估精度P都达到90%以上;除对数方程、Logistic模型外,其余5种模型拟合调整决定系数R由表3可知,马尾松天然林7种模型的预估精度P都达到90%以上;除Logistic模型外,其他6种模型拟合调整决定系数R根据表3建模结果,为了选取拟合精度最高的模型,分别选择马尾松人工林、马尾松天然林、杉木人工林、杉木天然林4种林分类型建模数据拟合评价指标排在前3位的模型(表4),得到在现有数据段的最佳模型的选定结果。由残差分析结果(图2)可以看出,绝大多数残差点都落在各自“残差平均值±2倍标准差”之间,残差分布无明显异质性。3.44模型的预处理精度检验利用剩余的20%或15%数据对所选模型进行检验,由检验结果(表5)可知,4个模型的预估精度P都在90%以上,实测值与预测值线性关系的调整决定系数R3.54种林分树高生长状况的对比首先,将马尾松人工林、马尾松天然林、杉木人工林及杉木天然林拟合好的树高曲线进行分树种对比。对相同胸径下,马尾松人工林与天然林、杉木人工林与天然林各自2条曲线对应的树高值进行差异性检验,结果显示,人工林与天然林各自对应的2组树高值差异不显著。其次,将4种林分类型按树种分别绘制出树高曲线图(图4)。由图4可知,在相同立地条件下,马尾松、杉木2个树种人工林与天然林总体树高生长趋势无明显差异,但在生长过程中存在细微差别。由于马尾松天然林大胸径的数据较多,可以明显地看出在胸径大于20cm以后,树高生长速度开始变缓,渐渐趋于平稳,而马尾松人工林的现有数据反映不出大胸径范围的树高生长情况,在胸径小于17cm、大于22cm时,马尾松人工林树高生长状况略优于天然林;对于杉木来说,同一立地条件下,不同起源的林分差异很小,从起测径阶开始,随着胸径的增大,人工林树高生长状况逐渐优于天然林,且在现有数据范围内,不存在交叉情况。再次,对相同起源下马尾松与杉木的树高生长情况进行对比(图5),由于样本量的有限性,曲线不能将2个树种的整个树高生长过程拟合出来,但从现有的拟合趋势及原数据可以看出,同一立地条件下,杉木人工林与马尾松人工林存在一定区别。杉木人工林的总体生长速率高于马尾松人工林,在胸径小于12cm时,马尾松树高生长状况略优于杉木;在胸径大于12cm时,杉木的树高生长状况略优于马尾松。而同一立地条件下,马尾松与杉木的天然林生长状况差别不大,在胸径大于18cm时,杉木天然林树高生长状况略优于马尾松天然林。4全省森林资源清查结果本研究拟合出的杉木人工林、杉木天然林的树高曲线为Richards模型,符合树高生长趋势本研究中,由于数据来源于福建省一类森林资源清查结果