天然云冷杉林树木生长与树木大小、竞争和树种多样性的关系

摘要

【目的】林分内林木大小、竞争和树种多样性等多方面因素影响着林木的生长，而胸高断面积生长量通常被用来描述树木生长状态。本文利用长白山云冷杉针阔混交林主要树种的单木胸高断面积生长量建立随机森林模型，研究和量化影响树木生长的环境因素，旨在为该地区的云冷杉针阔混交林生长预估提供理论依据。【方法】连续24年（1987—2010年）对总样木数为6 903株的固定样地进行数据调查，应用随机森林算法，选取单木、竞争因子、多样性和气候方面共11个调查因子，对混交林中6个主要树种建立胸高断面积生长量模型，并使用10折交叉验证法来优化超参数mtry和评估模型结果。【结果】（1）臭冷杉、云杉、红松、椴树、枫桦、白桦6个主要树种胸高断面积生长量模型的决定系数分别为0.663、0.683、0.695、0.459、0.384和0.568。（2）单木胸高断面积是最重要的因子，对树木生长有着很强的正向影响；竞争因子和树木大小多样性是影响树木生长的主要因素，单木胸高断面积生长量随着竞争因子、树木大小多样性增加而下降。（3）树种多样性对树木生长的影响比较有限，树种多样性指数和混交度的增加会一定程度加快云杉、臭冷杉和红松的生长速度；而气候因子对树木生长的影响则相对较小。【结论】树木生长在很大程度上依赖于其自身的生长潜力，在外界环境中主要受到来自林木间竞争和树木大小多样性的抑制，而树种多样性的增加也能在一定程度促进林内优势树种的生长；随机森林模型能够很好地量化和显出各变量与单木胸高断面积生长量之间复杂的关系，可以作为森林管理评价工具，为森林生长收获预估提供新的方法。

关键词

树木生长 / 树木大小 / 竞争 / 树种多样性 / 随机森林模型

基金资助

“十四五”国家重点研发计划项目的子课题（2021YFD220040401）