笋竹两用丰产林年龄结构研究
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笋竹两用丰产林年龄结构研究
郑郁善 洪 伟 张炜银
福建林学院 南平
摘 要 在闽西北各毛竹丰产林区中设置高产林标准地 块 详细调查各度竹株数!胸径和竹高以及环境因子 建立竹林产量模型 模型的复相关系数Ρ 1
Ψ=− . + . Ν+ . ∆+ . Ξ + . Ξ +
. Ξ + . Ξ − . Ξ
结合生产 提出 组约束条件∀应用该模型研究毛竹林最优化年龄结构 以获得不同竹林胸径!立竹量!立地条件!经营水平下最适宜年龄结构∀
关键词 笋竹两用林 年龄结构 线性规划
毛竹 Πηψλλοσταχηψσηετεροχψχλα √ πυβεσχενσ 是我国竹类资源中分布较广!面积较大
的优良竹种∀竹林年龄结构状态是毛竹生态系统的重要子系统
该系统由于受采伐!抚育等人为干预以及自然力的作用!灾害的侵入
其结构处于不稳定的状态∀竹林结构中年龄结构对于毛竹丰产具有极重要的影响 是低产林改造首先要考虑的人为措施之一∀通过
对该系统的描述!预测和控制
使其达到理想状态在生产中具有重要意义 也是生产中急待解决的实际问题∀
不少学者≈ 潜心于研究竹林年龄结构 有的认为 度竹各占 而有的认为 度竹应为 ∀这些研究结果为生产实践提供了有一定价值的标准∀但毛竹林分系统的丰产状态受许多因素的影响 包含有林地和竹林现状 所以不能对各种各样的毛竹林使用统一的/合理年龄比例0∀必须用科学方法针对各种各样的毛竹林提出不同的丰产年龄结构 并以此进行年龄结构的优化∀为使竹林笋!竹产量高 又能满
足毛竹林永续利用等方面要求的约束条件
需根据前人研究经验≈ ∗ 寻找最佳年龄结构
这是典型线性规划问题∀采用线性规划方法优化毛竹林年龄结构 提出合理年龄结构模型 尚未见报道∀
资料和建模
在闽西北各地区不同类型的毛竹丰产区设置 ≅ 标准地 块 在每块标准
地上分度测定各株毛竹胸径!竹高!林分立竹量和环境因子
根据调查数据分别统计其总产量 毛竹单株竹秆重量用公式≈
Ωι= . ∆ .
竹林总产量=
6ν
ι= Ωι+Ωϕ
式中 Ωι为毛竹单株产量 ∆为胸径 Ωϕ为换算后的笋产量 ∀可算出竹林总产量∀
第 卷专刊
年 月林业科学≥≤ ∞ × ≥ ∂ ∞≥ ≤ ∞∂ 1 ≥ 1
根据竹林年龄结构研究要求 选择决策变量Ξϕ(ϕ , , , , )为各度竹的株数 株
在研究竹林产量影响因素中 不能排除竹林的总株数和能代表竹林林分质量的平均胸径 因此在建立目标函数模型时应当加以考虑∀假设∆表示平均胸径,用Ν表示林分总株数∀竹林的产量指标,根据现有生产经营习惯,以及考虑竹林生态效益,采用竹林总产量,笋产量先换算成产值,再把笋产值换算成竹材产量(按 根笋的价值相当于 根竹的价值),两者相加可得竹林总产量,竹林总产量越大,年或度的竹秆收获量也大,从经济效益考核上采用竹林总产量(Ψ值)作为目标函数值也是适宜的∀而:Ξ !Ξ !Ξ !Ξ !Ξ 分别为 ! ! ! !∏度竹的株数(株/ ∆为林分平均胸径 Ν为林分每总株数 株 ≠为竹林总产量 ∀应用调查的标准地材料
进行回归分析 得到目标函数模型
Ψ=− . + . Ν+ . ∆+ . Ξ +
. Ξ + . Ξ + . Ξ − . Ξ ( )
模型的复相关系数Ρ . ,经回归显著性检验结果表明:Φ Φ . ( . ),可见回归模型呈极显著相关,所建立的模型可以使用∀
当对某一具体毛竹林寻找最佳的年龄结构时 林分总株数Ν和林分平均胸径∆已知,因而不作为决策变量,为此假设ΨΨ Ψτ . . Ν . ∆,因而( )式的目标函数模型改为
ΨΨ= . Ξ + . Ξ + . Ξ + . Ξ − . Ξ ( )
根据前人研究结果,结合竹林经营生产需要以及永续作业的要求,提出每度竹的毛竹株数占总株比例基本相等,但∏度竹已老化其生产能力有所下降,株数应适当地减少,在此基础上给予上下 %的浮动变幅∀同时还要求 度竹株数要大于 度竹株数,也大于 度竹株数,各度竹株数累加等于林分总株数(合理密度所要求的株数)[ , ]∀约束条件 . %Ν[Ξ [Ξ [ . %Ν
%Ν[Ξ [Ξ [Ξ [ %Ν
Ξ Ξ Ξ Ξ Ξ Ν
应用所建立毛竹丰产年龄结构的优化模型函数式 针对特定竹林的立竹量和平均胸
径
在约束条件下求算最优的年龄结构和最优结构下的理论竹林产量∀ 求解
根据建立的优化模型进行求解 采用改进单纯形法求解Ψ 其全部计算过程在微机上进行∀
例如 某一材用竹林的林分株数为 株 ∆为
原竹林 ! ! ! !∏度竹分别为 株 ! 株 ! 株 ! 株 ! 株
通过最优年龄结构计算得到最优解Ξ 株 Ξ 株 Ξ 株 Ξ 株 Ξ 株 目标函数值Ψ 实际产量为 ∀通过比较 竹林调整后的年龄结构合理 结果令人满意∀
各度竹的株数分布见图 基本上接近正态分布 中间多两边少 而且新增的 度竹的
株数多于∏度竹
只要合理采伐 竹林年龄结构的调整很容易 同时立竹量将逐步增大 符
专刊 郑郁善等 笋竹两用丰产林年龄结构研究
方能进行评价∀在毛竹分布区内随机地设置 ≅ 标准地 块调查林分胸径!株数!各度竹株数!秆总产量和笋产量∀将竹林平均胸径!总株数!各度竹株数代入模型 计算结果见表 ∀
表2 模型的实用检验≠
Ταβ.2 Τηεπραχτιχαλτεστοφτηεµοδελ
Ν
≤∏
∆ 各 度 竹 实 测 数 ∏ ∏ ≤∏ Ξ Ξ Ξ Ξ Ξ Ψα Ψτ ϖΨ
≠Ψα为竹林的实测产量;Ψτ为优化模型计算的理论产量;ϖΨ为实测产量与理论产量差值∀Ψα ∏ Ψτ ∏
ϖΨ ∏
竹林实测产量平均值为 竹林预测结果平均相对误差
模型精度均在 在实际生产中可以应用∀
效益预测
在毛竹各产区内的建模标准地以外再调查 块 ≅ 笋竹两用丰产林标准地 根据总株数!胸径 在微机上求解 寻找得到最大目标值 用目标值与原值比较得到表 ∀
表3 最佳年龄结构竹林笋和竹产量理论值与实际值的比较≠
Ταβ.3 Χοµπαρισονοφτοταλψιελδσοφβαµβοοσηοοτανδστεµβετωεεντηεορψϖαλυεανδ
αχτυαλϖαλυειντηεοπτιµυµαγεστρυχτυρεστανδ
序号
Ν ≤∏ ∆ ψΧ ψ ¬ ϖψ 最佳年龄结构 ∏ ∏ ∏ ≤∏ ∏
≠Ψ ¬为优化后的目标产量 ΨΧ为竹林实际产量 ϖΨ为增产的产量∀Ψ ¬ ΨΧ ∏ ϖΨ
专刊 郑郁善等 笋竹两用丰产林年龄结构研究
林业科学 卷
表 表明 用所建立的理论模型优化毛竹林年龄结构 其平均增产竹材产量 效益极为可观∀
结论
本调查材料来源于福建省闽西北各毛竹产区笋竹两用丰产林中 能较好地反映该地区毛竹林分状况∀模型 的相关系数大 经回归显著性检验为显著 可推广使用 该模型能根据不同的立地条件!经营目标!经营水平 按经营立竹量和经营目标 胸径 而提出笋竹两用林最佳年龄结构 采用相应的更为有效的调整措施 指导林业生产∀克服了长期以来不同竹林类型!立地!经营目标!经营措施采用同一的年龄结构∀
模型重新应用于笋竹两用林分中随机调查的标准地 块 经检验结果模型计算值与实际的竹林产量差异很小 模型计算结果精确可靠∀
模型计算的笋竹两用林分年龄结构理论值 即各度竹株数 基本上接近正态分布 因新竹数量 度竹 和 ! 度竹较多 !∏度竹数量较少 有所左偏 但极有利于丰产竹林培育∀
根据 块标准地材料 应用所建立的模型计算得到的林分年龄结构 并按此结构调整实施后预计能提高竹秆产量 ∀当然丰产毛竹林还要考虑合理林分密度≈ ∀对于各种立地条件和经营条件下的合理林分密度!合理年龄结构和合理配套研究将在今后作进一步探讨∀
参考文献
何明 毛竹笋用林合理竹龄结构及其生长规律 竹子研究汇刊 ∗
周芳纯 毛竹林结构理论研究总结报告 竹类研究
郭仁鉴等 实现同龄林合理森林秩序的探讨 林业科学 ∗
≥ ƒ ∞ ≤
∏ ≤ 2 ∏ ∏ ∗
周芳纯 竹林培育 北京 农业出版社 ∗
郑郁善 洪伟 材用毛竹林密度效应模型研究 福建林学院学报 ∗
郑郁善 丰产毛竹林密度效应研究 生物数学学报 ∗
ΣΤΥ∆ΨΟΝΑΓΕΣΤΡΥΧΤΥΡΕΟΦΗΙΓΗ ΨΙΕΛ∆
ΒΟΤΗΒΑΜΒΟΟΣΗΟΟΤΑΝ∆ΤΙΜΒΕΡΣΤΑΝ∆
≠∏ • •
(ΦυϕιανΧολλεγεοφΦορεστρψ Νανπινγ )
Αβστραχτ
2 ƒ∏ ∏
√ ∏
√
Ρ 1 Ψ=− . + . Ν+ . ∆+ . Ξ +
. Ξ + . Ξ + . Ξ − . Ξ
∞ ∏
∏ ∏ ∏ ∏ ∏
∏ √
√ ∏
Κεψωορδσ ≥ ∏ ∏ ∏
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