白桦、柞树、山杨天然次生林树种选择与生长过程研究

白桦、柞树、山杨天然次生林树种选择与生长过程研究

林分生长过程表是反映特定布局条件下各树种的林分因子变化的数表。在森林资源资产评估、森林管理措施、计算体积、树种数量和确定森林采伐量方面发挥着极其重要的作用。林分生长过程表根据收获内容、对象、范围以及自变量的不同而有不同的类别.根据变量不同常可分为:正常收获表(NormalYieldTable)、经验收获表(EmpiricalYieldTable)及可变密度收获表(VariableYieldTable)3类.本文所编制的林分生长过程表是经验收获表,它是以现实林分为对象,以现实林分中具有平均密度状态的林分为基础所编制的收获表,故亦称为现实收获表.所编收获表的资料数值具有平均密度林分的特征.多年来,在华北山区对林分生长过程表的研究,仅山西省有对华北落叶松天然次生林、油松人工林和云杉林等的研究;河北仅有一些对油松、落叶松人工林胸径生长过程和密度最优控制等的研究,而对该地区占绝大部分的天然次生林资源的白桦、山杨、柞树的生长过程表的研究却很少.为了更好地了解河北常见树种的林分生长过程和开展森林经营活动,我们编制了该地区3个主要树种白桦、山杨、柞树天然次生林的经验生长过程表.1数据收集和分类1.1标准地的基本情况本次编制白桦、山杨、柞树3树种经验生长过程表所用标准地材料来自河北省承德地区,共计710块,面积分别为0.1~0.4hm2.各树种标准地的基本情况如下:白桦:林分为单层林.标准地242块.林分的胸径为5~18cm,树高为5~19m,每公顷600~4200株,年龄为7~48a.山杨:林分为单层林.标准地208块.林分的胸径为2~17cm,树高为3~17m,每公顷330~7475株,年龄为6~51a.柞树:林分为单层林.标准地260块.林分的胸径为4~15cm,树高为4~15m,每公顷727~4059株,年龄为12~68a.1.2林分调查因子的关系为了保证标准地资料的正确性和一致性,在收集的标准地中,剔除有以下情况的地块:①林分因子记录不详的地块.②采用标准差过大剔除法,根据林分调查因子间的相互关系,对超过N-D,D-A和G-A(N,D,G,A分别为林分每公顷平均株数、胸径、断面积和年龄)曲线平均值3倍标准差的地块进行剔除.③用《IBMPC系列程序集》中的地位级曲线程序分别对各树种不同地类标准地的林分平均高和平均年龄进行回归拟合,从地位级曲线图中可以明显看出,大部分标准地处于Ⅱ地位级,因而编表为Ⅱ地位级的经验收获表.剔除不符合条件要求的标准地,最终选用编表的标准地共653块.2母质及树体及坡度分布在承德地区所选标准地各树种的立地条件有其明显的特点.桦树:该立地分布在海拔950~1500m地段的占80%;阴坡的占90%;土层厚度在30~50cm的占33%,大于50cm的占56%;坡位在中、下的占89%;坡度在15°~25°之间的占62%;母岩为花岗岩的占40%左右,其它的为砂岩、砾岩、片麻岩等;母质以坡积母质为主,约占70%.山杨:立地分布在海拔1000~1550m地段的占70%,其它的分布在海拔600~1000m地段;阴坡的占80%;土层厚度在30~50cm的占20%,大于50cm的占80%;坡位在中、下的占90%;坡度在15°~25°之间的占50%,在25°~39°之间的占40%;母岩以花岗岩为主,占60%,其它的为砂岩、片麻岩、玄武岩等;母质以坡积母质为主,占90%.柞树:立地分布在海拔1000~1575m地段的占70%;阴坡的占64%;土层厚度在30~50cm的占20%,大于50cm的占71%;坡位在中、下的占70%;坡度在21°~36°之间的占92%;母岩以花岗岩为主,占60%左右,其它的为砾岩、砂岩、安山岩等;母质以坡积母质为主,占90%.3林分平均高因各树种生长特点及过程不同,需用不同的生长模型拟合其生长过程方程.由于编表所用标准地材料中缺乏详细的抚育间伐和枯死木的记录,因此所编制的生长过程表为主林木的经验收获表.3.1林分调查因子生长方程3.1.1林分平均高生长方程的选择与拟合林分平均高生长方程种类很多,常用的有Richards方程等几种:抛物线方程H=a+bA+cA2(1)Richards方程H=a[1-exp(-bA)]c(2)Logistic方程H=a/[1+bexp(-cA)](3)对数回归式H=a+blnA(4)Η=a+bA+clogA(5)Η=a+blogA+c(logA)2(6)Η=a(expAb)c(7)Η=a/(1+b/A)c(8)H=a+bA+clogA(5)H=a+blogA+c(logA)2(6)H=a(expAb)c(7)H=a/(1+b/A)c(8)式中,H是林分平均高;A是林分龄阶中值;a,b,c是方程参数.用相关统计软件(SYSTAT)分别对各树种标准地林分平均高和平均年龄进行拟合,计算得出理论值与实际值最相近的生长方程见表1.3.1.2林分平均胸径生长方程的选择与拟合用来描述林分平均胸径的方程也比较多,常用的生长方程有以下几种:线形方程D=a+bA(9)幂函数方程D=aAb(10)Richards方程D=a[1-exp(-bA)]c(11)寺崎式D=aexp(-b/A)(12)指数生长方程D=aexp(bA)(13)幂函数生长率方程D=(a+bA)1/c(14)各树种林分平均胸径生长方程拟合结果见表2.3.1.3林分平均株数生长方程的选择与拟合用来描述林分株数随年龄变化趋势的方程,主要有以下几个方程:Ν=a+bA+cA2(15)Ν=a-b/Ac(16)Ν=a-b/A(17)Ν=a[1-exp(-bA)]c(18)N=a+bA+cA2(15)N=a−b/Ac(16)N=a−b/A(17)N=a[1−exp(−bA)]c(18)林分平均株数生长方程拟合结果见表3.3.1.4林分平均蓄积量生长方程的选择与拟合根据各树种林分平均蓄积量的生长特点,用来描述林分平均蓄积量生长特点的方程主要有2种:Schumacher方程V=10(a+b/A)(19)Richards方程V=a[1-exp(-bA)]c(20)各树种林分平均蓄积量生长方程拟合结果见表4.4树种生长过程的组成4.1林分因子的年龄分布以5a为一个龄阶,根据各树种林分平均H,D,N,M的最优生长方程(表1~4)将各龄阶年龄代入各方程,计算出各树种各龄阶林分因子平均值.计算结果见表5~7.4.2生长过程表的测试4.2.1树高生长曲线生长过程表中的树高是否符合林分的实际生长过程,可经统计检验进行判断.常用的检验方法有χ2检验法或置信椭圆检验法,本次采用χ2检验法检验.利用下列公式计算信度χ20.0520.05水平上,各树种树高生长曲线有无显著差异.χ2=∑(Ηi-ˉΗi)2Ηi(21)χ2=∑(Hi−H¯¯¯i)2Hi(21)式中,Hi为树种各林龄树高理论值,ˉΗH¯¯¯i为树种各林龄平均树高值.各树种H的检验结果见表8.由以上检验可看出,各树种树高曲线值与实际值无显著差异,符合实际树高生长情况.4.2.2系统误差及均方差、均方误蓄积量是生长过程表中重要的因子,用标准地每公顷蓄积量实际值与生长过程表中理论值相比较,实际蓄积量与理论蓄积量之差与标准地实测值之比的百分数,即为各标准地的误差百分率.系统误差:S=±∑XnS=±∑Xn均方差:δ=±√∑X2n-1均方