林分生长和收获预估模型

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1、第10章林分生长和收获预估模型【内容提要】本章从森林经营的观点出发，介绍林分生长和收获模型的基本概念、种类和特点，重点介绍利用数学模型建立全林分模型（固定密度和可变密度收获模型、相容性林分生长和收获模型以及全林整体生长模型等）的方法和思路，介绍径阶分布模型的构成和运用直径分布模型预估林分生长量和收获量的方法，简单介绍单木和林分枯损方程以及单木模型的建模方法。至今为止，已建立了许多形式各异的林分生长和收获预估模型，最早的一些模型是利用图解法编制某一特定密度状态林分(如正常林分)的收获表。后来，林分密度指标被引入生长模型中，形成了模型构造

2、复杂、使用范围较大的可变密度生长模型。近几十年来，由于计算技术和数理统计的迅速发展，各国采用回归模型建立了许多林分生长和收获预估模型，并制成了相应的预估系统软件，这不仅提高了工作效率，也提高了林分生长量和收获量预估的准确度。另外，模型的研究已从传统的回归建模向着包含某种生物生长机理的生物生长模型方向发展，这种模型克服了传统回归法所建立的模型在应用时不能外延的缺点，可以合理地预估未来林分生长和收获量，它不仅可以模拟林分的自然生长过程，还可以反映一些经营措施对林木生长的影响。10．1林分生长和收获预估模型的基本概念10.1.1林分生长量和

3、收获量的概念林分生长量是指林分在一定期间内变化的量。例如：某一林分20年时总蓄积量为180m3/hm2，则该林分蓄积总平均生长量为9m3/hm2•年。林分收获量则指林分在某一时刻采伐时，由林分可以得到的(木材)总量。例如，某一落叶松人工林在40年进行主伐时林分蓄积量为290m3/hm2，在森林经营过程中进行了2次抚育，抚育间伐量分别为20m3/hm2和35m3/hm2，则该林分收获量为345m3/hm2。实际上，收获量包含两重含义即林分累计的总生长量和采伐量。它即是林分在各期间内所能收获可采伐的数量，而又是在任何期间内所能采伐的总量。

4、林分生长量和收获量是从两个角度定量说明森林的变化状况。为了经营好森林，森林经营者不仅要掌握森林的生长量，同时也要预估一段时间后的收获量。林分收获量是林分生长量积累的结果，而生长量又是森林的生产速度，它体现了特定期间（连年或定期）的收获量的概念。两者之间存在着一定的关系，这一关系被称为林分生长量和收获量之间的相容性。和树木一样，林分生长量和收获量之间的这种生物学关系，可以很容易地采用数学上的微分和积分关系予以描述。从理论上讲，可以通过对林分生长模型的积分导出相应的林分收获模型，同样也可以通过对林分收获模型的微分来导出相应的林分生长模型。

5、10.1.2影响林分生长量和收获量的因子林分生长量和收获量是以一定树种的林分生长和收获概念为基础，在很大程度上取决于以下四个因子：（1）林分的年龄或异龄林的年龄分布；（2）林分在某一林地上所固有的生产潜力(立地质量)；（3）林地生产潜力的充分利用程度(林分密度)；（4）所采取的林分经营措施(如间伐、施肥、竞争植物的控制等)。20林分生长量和收获量显然是林分年龄的函数，典型的林分收获曲线为“S”形，具体见第7章有关内容。一般来说，当林分年龄相同并具有相同林分密度时，立地质量好的林分比立地质量差的林分具有更高的林分生长量和收获量，如图10

6、－1所示。当林分年龄和立地质量相同时，在适当林分密度范围内，密度对林分收获量的影响不如立地质量那样明显，一般地说，林分密度大的林分比林分密度小的林分具有更大收获量，但遵循“最终收获量一定法则”如图10－2所示。所采取的林分经营措施实际上是通过改善林分的立地质量(如施肥)及调整林分密度(如间伐)而间接影响林分生长量和收获量。图10－1相同林分密度时不同立地质量图10－2相同立地质量时不同林分密度林分的蓄积生长过程林分的蓄积生长过程林分生长与收获预估模型就是基于这四个因子采用生物统计学方法所构造的数学模型。所以，林分生长量或收获量预估模型

7、一般表达式为(10－1)式中：Y——林分每公顷的生长量或收获量，A——林分年龄；SI——地位指数或其它立地质量指标；SD——林分密度指标。从（10－1）的表面形式上，并未体现经营措施这一变量，但经营措施是通过对模型中的可控变量：立地质量(如施肥)和林分密度(如间伐)的调整而间接体现的。这一过程主要采用在模型中增加一些附加输入变量，如造林密度、间伐方式及施肥对立地质量的影响等，来适当调整收获模型的信息。当然，这些因子在不同的模型中其表示方法或形式上也有所不同，使得模型的结构形式及复杂程度也有所不同。几乎所有的林分生长量和收获量预估模型都

8、是以立地质量、生长发育阶段和林分密度(或林分竞争程度的测度指标)为模型的已知变量(自变量)。森林经营者利用这些模型，依据可控变量——林龄、林分密度及立地质量(少数情况下使用)进行决策，即获得有关收获量的信息，进行营林措施