林分生长过程模型

福建林学院学报２０１１，３１（１）：６５—６８　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＦｕｊｉａＩｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　第３１卷第１期　

２０１１年１月　

杉木人工林林分生长模拟　

郭明春　，刘建锋　

（１．河北科技师范学院园艺科技学院，河北秦皇岛０６６００４；２．中国林业科学　

研究院林业研究所，国家林业局林业培育重点实验室，北京１０００９１）　

摘要：应用生理森林过程生长模型（３－ＰＧ）对杉木试验林的生长进行模拟，选择胸径、树高、干生物量和蓄积量的连年生长　量等４个指标，对模型模拟值和实测值进行比较分析。结果表明，模型模拟值与实测值呈极显著的正相关关系　（Ｐ＜０．００１），模拟值能解释观测值９０％以上的变化；模型模拟的平均精度在８５％以上。　关键词：３－ＰＧ模型；杉木人工林；林分生长　中图分类号：￥７１１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—３８９Ｘ（２０１１）０１—００６５—０４　

Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄ　ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｆｉｒ　ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ　

ＧＵＯ　Ｍｉｎｇ—ｅｈｕｎ　，ＵＵ　Ｊｉａｎ—ｆｅｎｇ２　

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｂｅｉ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＱｉＩＩｈｕａｒＩｇｄａｏ，　Ｈｅｂｅｉ　Ｏ６６ＯＯ４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔ　Ｓｉｌｖｉｃｕｌｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｔａｔｅ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｏｒｅｓｔ　ｐｒｏｃｅｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｍｏｄｅｌ（３－ＰＧ）ＷａＳ印　ｅｄ　ｔｏ　ｅｓｔｉｍａｔｅ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄ　ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｆｉｒ　ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ　ａｔ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｐｌｏｔｓ　ｏｆ　ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ　ｆｏｒｅｓｔ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ＤＢＨ，ｔｒｅｅ　ｈｅｉｇｈｔ，ｓｔｅｍ　ｂｉｏｍａｓｓ　ａｎｄ　ｓｔａｎｄ　ｖｏｌｕｍｅ　ｗｅｒｅ　ｔｈｅｎ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｌｌ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ　ｖａｌｕｅｓ．Ｔｈｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅｆｏｕｎｄ　ｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ（Ｐ＜Ｏ．００１），ｗｈｅｒｅｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｕｅｓ　ｃｏｕｌｄ　ｅｘｐｌａｉｎ　ａｂｏｖｅ９０％　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｐｍｖｅｄ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｌｌ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｔｏ　ａｃｔ　ａｓ　ａｎ　ｕｓｅｆｕｌ　ｔｏｏｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅ￣ｆｉｒ　ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：３－ＰＧ　ｍｏｄｅｌ；Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｆｉｒ　ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ；ｓｔａｎｄ　ｇｒｏｗｔｈ　

２０１０年９月　

第５期（总９８期）　防护林科技　

Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｆｏｒｅｓｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｓｅｐｔ．，２０１０　

Ｎｏ．５（Ｓｕｍ　Ｎｏ．９８）　

文章编号：１００５—５２１５（２０１０）０５　

一个考虑水分影响的森林生长机理模型　

李薛飞　，滕　玉　，田文丽。　

（１．东北林业大学，黑龙江哈尔滨１５００４０；２．内蒙古林西县林业局；３．内蒙古林西县水务局）　

摘要：文章介绍了林分生长模型ＧＯＴＩＬＷＡ＋。该模型基于单株林木生长过程，采用光合作用模型等模型的机理　

模拟树木的生理过程，从而计算林分生长。该模型具有较为广泛的适用范围，是一个较为方便的可科模拟预测气　

候变化条件下林分生长和森林碳循环的科学工具。　

关键词：模型；机理；林分生长；气候变化　

中图分类号：￥７５８．５２　文献标识码：Ａ　

森林是陆地生态系统的重要组成部分，气候变　

化和人类活动对其影响十分显著，森林对生态环境　

同样起着重要作用。针对全球气候变化背景下森林　

生长的影响研究成为目前研究的热点。如何预测气　

候变化背景下森林生长变化情况成为众多学者讨论　

的焦点，林分生长模型尤其是基于生长过程的模型　

无疑成为最为有效的研究预测方法之一。　

１　概　．　

ＧＯＴＩＬＷＡ＋模型¨　由巴塞罗那大学的Ｃａｒｌｏｓ　

Ｇｒａｃｉａ教授等人开发，是一个基于过程的单株林分　

模型　］，可用于单一树种林分的模拟，模拟需要　

输入林分密度，并按胸径划分径阶，认为每一径阶的　

树有相同的生长过程，不考虑水平方向的空间异质　

性，整个生长过程主要用气象数据驱动，所以可以模　

拟气候变化条件下森林生长动态＿６　Ｊ。该模型最初　

用于地中海地区森林的模拟，但是在荷兰、芬兰、法　

国等地用该模型模拟都取得了比较满意的结　

果　］。　

２　模型原理　

２．１树木结构　

ＧＯＴＩＬＷＡ＋模型把树分为地上和地下部分：地　

上部分包括枝、叶、干；地下部分包括粗根和细根。　

各部分生物量的计算采用管道（ｐｉｐｅ）模型　Ｊ，即用　

森林生态学中木材树种生长和林分结构的分析和模拟

森林是地球上最宝贵的资源之一，不仅提供了茂密的树木和各种野生生物，还具有在现代社会中不可或缺的经济和生态价值。森林生态学是研究森林生态系统的科学，它以森林中生态机制为研究对象，旨在解决森林健康和可持续发展的问题。其中，木材树种的生长和林分结构是森林生态学研究的重要方向。

一、木材树种生长模型

木材树种生长模型包括径向生长和高度生长两个方面，其中径向生长是指横截面半径的增长，而高度生长是指树干高度的增长。径向生长和高度生长都受到环境因素的影响，如气候、土质、光照等。

1.径向生长模型

径向生长模型通常使用公式描述树干横截面半径的变化。一般来说，径向生长与生长率、树龄、环境因素和疏密度等有关。目前常用的径向生长模型有劈纹模型、半对数模型和对数模型等。

劈纹模型是最简单的径向生长模型之一。它假设树干的生长速度是常数，且随着树龄的增长而减缓。因此，劈纹模型中的径向生长模型可以表示为：

R_d = R_0 + b \cdot t

其中，R_d 是时间 t 后的树干半径，R_0 是初始半径，b 是径向生长速率。

对数模型是一种更精确的径向生长模型，它被广泛应用于森林生态学研究中。对数模型假设树干的生长速率随着树龄的增长呈指数衰减。因此，对数模型中的径向生长模型可以表示为：

ln R_d = ln R_0 + a \cdot ln t + \epsilon 其中，a 是径向生长参数，\epsilon 是误差项。

2.高度生长模型

高度生长模型描述的是树干高度的增长。高度生长模型的建立需要考虑多种环境因素，如温度、水分、土壤、气候变化等。高度生长模型的常用方法包括广义线性回归、随机森林等。例如，广义线性回归可以根据树龄、现场调查和其他环境变量，建立高度生长模型。

二、林分结构分析

林分结构是指森林中不同树种的分布、数量、高度分布和胸径分布等特征。林分结构是森林生态系统稳定和健康的重要因素，对于能源生产、森林经济、碳汇和生物多样性保护等方面也有着重要意义。林分结构的分析可以通过激光雷达等遥感技术来获取。

■三譬■’■，■－Ｕ■】　１　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—８１０１．２０１　１．０１．００７　

东北过伐林区主要森林类型林分　

蓄积量生长模型　

戎建涛　，刘殿仁　，林召忠　，雷相东　

（１．中国林科院资源信息研究所，北京１０００９１；２．吉林省汪清县林业局）　

摘　要：以吉林省汪清林业局金沟岭林场的主要森林类型为对象，基于小班调查数据，利用Ｒｉｃｈａｒｄｓ、Ｌｏｇｉｓｔｉｃ、单分　子、Ｇｏｍｐｅｒｔｚ和Ｋｏｒｆ　５种理论生长方程，建立了林分蓄积量生长模型，采用模型拟合统计量、误差及残差分布对模　型进行评价和检验。结果表明：白桦林、人工混交林、天然针阔混交林用Ｒｉｃｈａｒｄｓ模型最好，人工落叶松林、阅叶混　交林、天然针叶混交林用Ｌｏｇｉｓｔｉｃ模型最好。研究结果为该地区森林生长预测和经营优化提供了参考和依据。　关键词：小班调查数据；理论生长模型；蓄积生长模型　Ｖｏｌｕｍｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｍｏｄｅｌｓ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｆｏｒｅｓｔ　ｔｙｐｅｓ　ｉｎ　ｏｖｅｒ・ｌｏｇｇｅｄ　ｆｏｒｅｓｔ　ｒｅｇｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｃｈｉｎａ　ｆ｝ＲＯＮＧ　Ｊｉａｎ—　

ｔａｏ，ＬＩＵ　Ｄｉａｎ—ｒｅｎ，ＬＩＮ　Ｚｈａｏ—ｚｈｏｎｇ，ＬＥＩ　Ｘｉａｎｇ・ｄｏｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｕｂ—ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ　ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ　ｄａｔａ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｏｌｕｍｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　ｍａｉｎ　ｆｏｒｅｓｔ　ｔｙｐｅｓ　ｉｎ　Ｊｉｎｇｏｕｌｉｎｇ　ｆｏｒｅｓｔ　ｆａｒｍ，Ｗａｎｇｑｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ．Ｒｉｃｈａｒｄｓ，ｌｏｇｉｓｔｉｃ，ｓｉｎｇｌｅ　ｍｏｌｅｃｕｌｅ，Ｇｏｍｐｅｒｔｚ，ａｎｄ　Ｋｏｒｆ　ｇｒｏｗｔｈ　ｅｑｕａｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｔｅｓｔｅｄ　ａｎｄ　ｆｉｔｔｉｎｇ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ．ｅｒｒｏｒｓ　ａｎｄ　ｒｅｓｉｄｕａｌ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｒｅｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ～ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　Ｒｉｃｈａｒｄｓ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｖｏｌｕｍｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｂｉｒｃｈ　ｆｏｒｅｓｔ．ｍｉｘｅｄ　ｆｏｒｅｓｔ　ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎａｔｕｒｅ　ｃｏｎｉｆｅｒ—ｂｒｏａｄ—ｌｅａｖｅｄ　ｍｉｘｅｄ　ｆｏｒｅｓｔ　ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　Ｌｏｇｉｓｔｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｆｏｒ　ｌａｒｃｈ　ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ，ｂｒｏａｄ—ｌｅａｖｅｄ　ｍｉｘｅｄ　ｆｏｒｅｓｔ　ａｎｄ　ｎａｔｕｒｅ　ｃｏｎｉｆｅｒｏｕｓ　ｍｉｘｅｄ　ｆｏｒｅｓｔ．Ｔｈｅｓｅ　ｍｏｄ—　ｅｌｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ　ｆｏｒｅｓｔ　ｇｒｏｗｔｈ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｇｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｏｒｅｓｔ　ｐｌａｎｎｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂ—ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ　ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ　ｄａｔａ；ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｇｒｏｗｔｈ　ｍｏｄｅｌ；ｖｏｌｕｍｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｍｏｄｅｌ　Ｆｉｒｓｔ　ａｕｔｈｏｒ’ｓ　ａｄｄｒｅｓｓ：Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｎｇ　１０００９１，Ｃｈｉｎａ