飞播马尾松林树冠特征及单木冠幅模型研究

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树冠是树木进行光合作用的主要场所,其大小和长势状况能较好地综合反映林木的生长活力,对生产力及生态效益有重要影响,且与林分密度密切相关。论文以江西省兴国县的飞播马尾松(Pinus massoniana)林为研究对象,根据标准地的株树密度将其划分为密度组I(900-1500株·hm-2)、密度组II(1500-2100株·hm-2)、密度组III(2100-2700株·hm-2)、密度组IV(2700-3300株·hm-2),分析密度对林分生长、冠幅及其生物量等树冠特征的影响,运用混合效应模型构建单木冠幅模型,并基于冠幅模型结合营养面积法与树冠重叠系数计算不同径阶林分的修正最大密度,运用半峰宽公式编制合理经营密度表。研究结果可为研究区飞播马尾松林的科学经营提供参考依据。主要结果与结论如下:(1)林分平均胸径、平均树高均表现为随密度组的增大而减小,林分蓄积大小为密度组II>密度组III>密度组I>密度组IV;各密度组林分的径阶分布均呈正偏态分布,且随着密度组的增大,林木径阶分布的峰值逐渐左移,小径阶林木株数及其比例均随着密度组的增大而增加。(2)林分平均冠幅、冠长、树冠表面积和树冠体积均表现为密度组I>密度组II>密度组III>密度组IV。平均冠幅除密度组II与密度组III的差异不显著(P>0.05)外,其他各密度组间均存在显著差异(P<0.05);密度组I的平均冠长显著高于密度组III和密度组IV(P<0.05),其他各密度组间无显著差异(P>0.05);树冠表面积、树冠体积在密度组II与密度组III、密度组III与密度组IV差异不显著(P>0.05),其他密度组间均有显著差异(P<0.05);冠长率和树冠生产率则随着密度的增大呈增大的趋势,冠长率在不同密度组间均无显著差异(P>0.05);树冠生产率表现为密度组I显著大于其他密度组(P<0.05),密度组II显著大于密度组IV(P<0.05),其他密度组间无显著差异(P>0.05)。(3)各密度组单株林木的平均枝、叶生物量及树冠生物量均随着密度组的增大而减小,且不同密度组间均存在显著性差异(P<0.05);同一密度组内不同径阶单株林木的枝、叶生物量及树冠生物量均随径阶的增大而增大;林分枝、叶生物量及树冠生物量均表现为随密度组的增大呈先增加后减少的趋势,且都在密度组II时达到最大,仅叶生物量为密度组I显著低于其他密度组(P<0.05),其他各密度组间差异均未达到显著水平(P>0.05)。(4)单木冠幅模型以幂函数形式的基础模型拟合和预估效果较好,添加枝下高、密度组的广义模型较基础模型精度提升最大。考虑随机效应后,模型拟合精度得到有效提高,具体表现为:广义混合模型(R~2=0.6508,RMSE=0.6246,MAE=0.4928)>基础混合模型(R~2=0.6338,RMSE=0.6396,MAE=0.5028)>广义模型(R~2=0.6010,RMSE=0.6676,MAE=0.5318)>基础模型(R~2=0.5693,RMSE=0.6981,MAE=0.5482),混合模型中的异方差通过指数函数消除效果最好;增加解释变量和随机效应都能有效提高冠幅模型的精度。(5)林分的修正最大密度为675-26119株·hm-2,采用半峰宽公式计算密度经营度区间为[0.5,0.82],在此基础上编制了适用于地位指数为14的飞播马尾松林的合理经营密度表,根据林分平均胸径和密度经营度可查出林分的合理经营密度;随着林分径阶的增大,其修正最大密度与合理经营密度均呈减小的趋势。
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