兴安落叶松天然林林分结构特征及抚育间伐技术研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:q2101369
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兴安落叶松(Larix gmelinii)是寒温带森林主要建群树种,长期发育形成了独特的北方针叶林生态系统,是我国北疆重要生态屏障,同时也是重要的用材树种。结构决定功能,兴安落叶松林分结构特征以及生长发育规律的定量分析研究,进而探讨森林抚育间伐技术对于优化林分结构、提高森林生物生产力、发挥森林的生态服务功能具有重要意义。本文以大兴安岭兴安落叶松天然林为研究对象,选择具有代表性的杜香落叶松林、杜鹃落叶松林、草类落叶松林、藓类落叶松林、柴桦落叶松林5种林型,分别龄组研究了林分结构特征、生长规律、林分结构调整技术以及兴安落叶松抚育间伐优化设计方案。主要结论如下:(1)杜香、杜鹃、草类、柴桦、藓类落叶松5种林型幼龄林株数径阶均呈反“J”型分布;中龄林中,杜香、杜鹃、草类、柴桦落叶松林各有1块标准地株数径阶呈“正偏山状”分布,其余均呈反“J”型分布;近成过熟林株数径阶均呈反“J”型分布。幼龄林中,杜香、杜鹃落叶松林株数树高呈“正偏山状”分布,草类落叶松林株数树高分布呈“负偏山状”分布;中龄林中,草类、柴桦落叶松林各有1块标准地株数树高呈“负偏山状”分布,其余均呈“正偏山状”分布;近成过熟林中,杜香、杜鹃、柴桦株数树高呈反“J”型分布,草类、藓类落叶松林株数树高分布呈“正偏山状”分布。(2)通过模型拟合筛选,兴安落叶松5种林型幼、中、近成过熟林胸径、树高株数分布均为三参数Weibull函数分布,R2在0.9以上,各林型之间尺度参数b和形状参数c不同。(3)利用林分空间结构参数混交度、角尺度和大小比数,对分布最广的3种林分类型空间结构进行分析,其结果为,杜香落叶松林混交度0.190、角尺度0.549、大小比数0.503;杜鹃落叶松林混交度0.306、角尺度0.552、大小比数0.505;柴桦落叶松林混交度0.057、角尺度0.577、大小比数0.508。(4)利用常用的生长规律模型,逻辑斯蒂克、坎派兹、理查德、苏玛克、二次曲线、指数分布、幂函数、S曲线等模型拟合5种林分类型胸径、树高、材积生长规律,拟合度较好,最终筛选出最优生长模型。杜香落叶松林胸径、树高、材积生长模型分别为:y=ae(-be-ct)(R2=0.972)、y=ae(-be-ct)(R2=0.993)、y=a/(1+be-ct)(R2=0.865);杜鹃落叶松林胸径、树高、材积生长模型分别为:y=a(1-e-bt)c(R2=0.994)、y=a(1-e-bt)c(R2=0.994)、y=a(1-e-bt)c(R2=0.978);草类落叶松林胸径、树高、材积生长模型分别为:y=ae-b/(t+c)(R2=0.972)、y=a/(1+be-ct)(R2=0.962)、y=ae(-be-ct)(R2=0.998);柴桦落叶松林胸径、树高、材积生长模型分别为:y=a(1-e-bt)c(R2=0.997)、y=ae(-be-ct)(R2=0.998)、y=a/(1+be-ct)(R2=0.990);藓类落叶松林胸径、树高、材积生长模型分别为y=a(1-e-bt)c(R2=0.971)、y=ae(-be-ct)(R2=0.994)、y=a(1-e-bt)c(R2=0.996)。(5)依据林分结构特征、生长过程分析及密度效应理论,模拟间伐草类落叶松林(I地位级,24a),结果表明,抚育间伐能够增加林分总生产量。通过3次对草类落叶松林抚育间伐,间伐强度分别为44%、38%、33%,间隔期分别为7a、9a、12a。间伐期末(51a),间伐林分胸径为19.6cm,林分蓄积量为264.4m3/hm2,对照林分胸径为16.5cm,林分蓄积量为246.2m3/hm2。抚育间伐与对照林分总生产量的比值是1.6以上,间伐产量占间伐林分总产量的39%。固定样地两次实测验证表明,间伐林分蓄积量大于对照林分蓄积量。(6)建立线性规划目标函数和约束方程,设计“人机交互式”抚育间伐方案优化方案。通过标准地调查,利用OFFICE的EXCEL中的“规划求解”选项,求解抚育间伐林分的各径级林木的间伐株数,并结合生产经验,通过人机交互、修正方案,使间伐后林分结构最好、间伐期末的林分总生产量最大。本研究的森林抚育间伐方案与现行的抚育间伐设计技术相比,设计效率可提高50%以上,使森林总生产量提高10%以上。
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