杂种落叶松树高-胸径模型的研究

2020-12-29李晓晶

林业科技情报 2020年4期

李晓晶

(黑龙江省林业和草原第一调查规划设计院，黑龙江牡丹江 157009)

杂种落叶松的研究开始于20世纪70年代，以生长优势性和适应优势性为主进行大量的不同杂种落叶松优势选育试验，选出的杂种落叶松生长迅速，产量较高，因而在黑龙江省内进行推广，目前对于杂种落叶松人工林的经营管理方面研究还较少，因此科学经营和管理杂种落叶松人工林是亟待解决的问题[1]。森林经营与管理方案的制定和实施离不开林业常用数据的支持，因此如何获取林业常用数据一直是林业学者研究的方向之一[2]。胸径和树高是森林调查中最基本的因素，是计算林分生长量和估算林分产量的重要依据。在林业调查中胸径较好获取，相较而言树高的获取则更费时费力且精度还有待商榷，因此，如何获取林木高度也一直是学者们的研究方向之一[3]。

目前常用的估算树高的方法是模型法，即通过准确测定树木胸径, 根据建立的树高-胸径模型来估计树高，树高-胸径关系为异速增长关系，体现为一条曲线，因此常称为树高曲线[4]。树高曲线不仅可以作为计算材积、生物量、碳储量、立地指数、林分生长和收获的重要手段, 还为森林监测提供重要依据[5]。本研究根据黑龙江省内江山娇林场实测48块杂种落叶松标准样地数据，采用非线性最小二乘的方法建立该树种的树高曲线模型，随后利用独立检验样本验证所建立模型的预测能力。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区域概况

研究区域为黑龙江省宁安市境内的黑龙江省林业科学研究院江山娇实验林场，地理坐标为43°44′～43°54′N，128°53′～129°12′E。林场处于长白山脉张广才岭南部，因为地形皆是低山丘陵，海拔最低为356m，最高890m，平均约400m。夏季凉爽湿润，冬季寒冷干燥，气候分明，属于寒温带大陆季风性气候，年平均气温为3.5℃，年平均降水量越500mm。土壤类型主要分为三类：暗棕壤、沼泽土和草甸土，其中暗棕壤分布最广。主要乔木树木有落叶松属(Larixspp.)，樟子松(Pinussylvestrisvar. mongolica Litv.),白桦(BetulaplatyphyllaSuk.) ,山杨(PopulusdavidianaDode)等。

1.2 数据来源

该杂种落叶松人工林栽植于1998年，在2015年夏季对已经建立的48块杂种落叶松标准样地(2003年设定，样地大小为0.03～0.06 hm2)进行测量，所测因子有树木胸高处直径(D，cm，测径尺测量，精确到0.1cm)、树木高度(H，m，超声波测高器测量，精确到0.1m)和冠幅(CW，m，钢卷尺测量，精确到0.1m)等树木因子。

1.3 数据处理

建模之前需要整理数据，即剔除包括枯立木、倾斜木等异常状态的树木的数据。之后，将整理好的数据按4:1的比例随机分成两部分，80%的数据用作模型建立，剩余数据作为独立样本检验模型。建模和检验数据的基本统计信息见表1。

表1 数据基本信息统计

1.4 研究方法

(1)

(2)

AIC=-2LL+2p

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

表2 树高-胸径模型的备选模型形式

2 结果分析

2.1 树高模型的建立

2.2 模型检验

图1为模型的残差图，可以发现残差均匀的分布在直线y=0两侧，说明该模型不存在异方差现象。将检验样本带入所建立的树高模型中，得到树高预测值，计算检验指标评价模型预测效果。MPE，MPE%，MAE和MAE%大小分别为0.1210m，1.2029m，0.9605%和10.0271%，表明模型估计虽然存在一定的偏差，但还在可接受的范围之内。