基于差分法的“欧美 107杨”人工林单形及多形地位指数表编制

Development of Anamorphic and Polymorphic Site Index Table for Populus×euramericana ‘Neva’ Plantation Based on the Difference Approach

摘要

编制山东省“欧美107杨” （ Populus× euramericana ‘Neva’）人工林单形和多形地位指数表，以期为该区域杨树人工林质量优化提供基础数表参考。本文利用山东省15地市的93株平均优势木解析木数据获得了706对树高-年龄数据，选择Richards函数作为树高导向曲线，根据各龄阶树高变动系数确定基准年龄，采用差分法展开导线曲线得到单形和多形指数曲线模型，通过Marquardt迭代法进行参数估计，将指数级和各龄阶分别代入单形和多形指数曲线模型，得到山东省“欧美107杨”人工林单形和多形地位指数表，使用成对T检验法及与真值差一级个数比例（ P _{N 1}）对编制的地位指数表的适用性进行检验。结果表明： （1）Richards函数拟合的决定系数为0.878，相对总误差为0.17%，作为树高导向曲线拟合度较好； （2）确定基准年龄为8a，指数级距为2 m，龄阶距为1a，7个指数级（10~22）； （3）编制的单形和多形地位指数表均通过适用性检验，两者的（ P _{N 1}）值分别为87.05%和89.21%，多形地位指数表的预测精度高于单形地位指数表。基于差分法编制的“欧美107杨”人工林单形和多形地位指数表均能客观地评价山东省“欧美107杨”人工林立地质量。

Abstract

This study develops anamorphic and polymorphic site index tables for the Populus×euramericana 'Neva' plantation in Shandong Province, aiming to provide a foundational reference for optimizing the quality of poplar plantations in this region. Using 93 analytic and average dominant trees (providing 706 height-age pairs) collected across 15 cities in Shandong Province, selecting the Richards function as the height guide curve, this study determines the reference age based on coefficients of variation in tree height for each age class, and applies the difference method to develop the guide curve, resulting in both anamorphic and polymorphic site index curve models. It estimates parameters using the Marquardt iterative method, and applies height data for the exponential function and each age class to the respective single form and polymorphic index curve models. Consequently, it creates the anamorphic and polymorphic site index tables for Populus euramericana plantations in Shandong province, the applicability of which is evaluated using the paired T-test and ( P _{N 1}). The results show that (1) The Richards function demonstrates a good fit as a tree height guide curve, with a coefficient of determination of 0.878 and a relative total error of 0.17%; (2) The reference age is determined to be 8 years, with an exponential class interval of 2 meters and an age class interval of 1 year, comprising 7 exponential classes (10 to 22); (3) Both anamorphic and polymorphic site index tables pass the applicability test, with P _{N 1} values of 81.03% and 89.21%, respectively, and the forecast accuracy of the polymorphic site index table is higher than that of the anamorphic site index table. Both anamorphic and polymorphic site index tables for Populus euramericana plantation based on the difference approach can objectively assess the site quality of these plantations in Shandong Province.

关键词

“欧美107杨” / 差分法 / 单形地位指数表 / 多形地位指数表

Key words

Populus×euramericana ‘Neva’ / difference approach / anamorphic site index table / polymorphic site index table

参考文献

[1] 肖君, 方升佐, 徐锡增. 南方型杨树人工林立地指数表的编制[J]. 福建农业大学学报, 2006, 20(04): 604-609.

[2] 马炜, 孙玉军. 长白落叶松人工林立地指数表和胸径地位级表的编制[J]. 东北林业大学学报, 2013, 41(12): 21-25+38.

[3] 徐罗, 亢新刚, 郭韦韦, 等. 天然云冷杉针阔混交林立地质量评价[J]. 北京林业大学学报, 2016, 38(05): 11-22.

[4] 祝维, 张西, 贾黎明. 伏牛山地区栓皮栎天然次生林地位指数表的编制[J]. 东北林业大学学报, 2017, 45(12): 32-37.

[5] 李宗俊, 刘萍, 朱英娟, 等. 纸浆材桉树人工林地位指数表的编制[J]. 林业资源管理, 2016(01): 59-64.

[6] 郑聪慧, 贾黎明, 段劼, 等. 华北地区栓皮栎天然次生林地位指数表的编制[J]. 林业科学, 2013, 49(02): 79-85.

[7] 翟文元, 许玉婷, 夏泰英, 等. 山东省107-杨树地位指数表的编制[J]. 山东农业大学学报(自然科学版), 2012, 43(02): 227-231.

[8] 庄尔奇, 凌远云, 叶要妹. 湖北省马尾松人工林多形曲线地位指数表的编制[J]. 华中农业大学学报, 1996, 15(03): 289-294.

[9] Bravo-Oviedo A, del Río M, Montero G . Geographic variation and parameter assessment in generalized algebraic difference site index modelling[J]. Forest Ecology and Management, 2007, 247(1): 107-119.

[10] Bailey R L, Clutter J L . Base-age invariant polymorphic site curves[J]. Forest Science, 1974, 20(2): 155-159.

[11] McDill M E, Amateis R L . Measuring forest site quality using the parameters of a dimensionally compatible height growth function[J]. Forest Science, 1992, 38(2): 409-429.

[12] 牛亦龙, 董利虎, 李凤日. 基于广义代数差分法的长白落叶松人工林地位指数模型[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(02): 9-18.

[13] 马羽, 许业洲, 袁慧, 等. 湖北省杉木人工林胸径差分方程及多形地位指数表研究[J]. 森林工程, 2023, 39(02): 72-81.

[14] 李斌成, 杜超群, 袁慧, 等. 基于理论模型及其差分方程的湖北省杉木立地指数表研制[J]. 中南林业科技大学学报, 2019, 39(07): 56-64.

[15] 陈鑫峰. 用Richards函数拟合柳杉林多形地位指数曲线[J]. 北京林业大学学报, 1997, 19(03): 9-15.

[16] 郭玉伟, 梁晶, 伍海兵, 等. 鲁西黄泛平原不同林龄杨树人工林碳储量分布格局及影响因素分析[J]. 植物研究, 2025, 45(02): 241-253.

[17] Yin M L, Gao T, Zhao Y H, et al. Carbon stock estimation of poplar plantations based on additive biomass models[J]. Forests, 2024, 15(10): 1829.

[18] 陈宝强. 晋中杨树地位指数表编制与应用[J]. 山西林业科技, 1986(01): 5-10.

[19] 刘景芳, 童书振, 郑世锴, 等. 山东省临沂地区杨树人工林地位指数表的编制[J]. 林业科学研究, 1989, 2 (04): 363-368.

[20] 赵晓峰, 马仁祥, 王福祥. 白城地区杨树人工林地位指数表的编制[J]. 吉林林业科技, 1988(02): 19-22.

[21] 周林生, 潘存德, 赵祥林. 新疆平原杨树人工林地位指数表的编制[J]. 八一农学院学报, 1990, 13(03): 35-42.

[22] 王月容, 唐万鹏, 郑兰英, 等. 湖北省南方型杨树人工林立地指数表的编制[J]. 华中农业大学学报, 2004, 23(03): 344-347.

[23] 董自华, 李大勇, 梁宇, 等. 冀北山地杨桦次生混交林地位指数模型构建[J]. 林草资源研究, 2024(03): 70-78.

[24] 孟宪宇, 陈东来. 山杨次生林地位指数表编制方法的研究[J]. 北京林业大学学报, 2001, 23(03): 47-51.

[25] 赵丽宏. 迎春5号杨树人工林地位指数模型研究[J]. 林业科技情报, 2022, 54(02): 45-47.

[26] 席忠诚, 何天龙, 乔小花. 欧美杨107号和108号引种育苗试验研究[J]. 甘肃农业大学学报2008, 43(03): 111-116.

[27] 王红春, 李国春, 栾国军, 等. 主要树种龄级与龄组划分[S].北京:中国标准出版社, 2018.

[28] 杨传强, 李士美, 孔雨光, 等. 山东省松类人工林立地指数表的编制与应用[J]. 林业资源管理, 2018(02): 43-47+118.

[29] Tewari V P, Kumar V S K . Development of top height model and site index curves for Azadirachta indica A. juss [J]. Forest Ecology and Management, 2002, 165(1): 67-73.

[30] 惠刚盈, 徐海, 胡艳波. 林木最近距离分布预测模型的研究[J]. 北京林业大学学报, 2006, 28(05): 18-21.

[31] 骆期邦, 吴志德, 蒋菊生, 等. Richards 函数拟合多形地位指数曲线模型的研究[J]. 林业科学研究, 1989, 2 (06): 534-539.

[32] 翁国庆, 白卫国, 王维芳, 等. 地位指数表编制技术规程[S].北京:中国标准出版社, 2015.

[33] 卢志伟, 李清顺. 用林分生长模型更新松树小班平均胸径和树高因子研究[J]. 西南林学院学报, 2010, 30(04): 6-10.

[34] 温晓示, 陈彬杭, 张树斌, 等. 不同林龄、树种落叶松人工林径向生长与气候变化的关系[J]. 植物生态学报, 2019, 43(01): 27-36.

[35] 郑金萍, 范春楠, 于舒洋, 等. 地形因子对天然落叶阔叶林不同年龄紫椴(Tilia amurensis)胸径生长的影响 [J]. 北华大学学报(自然科学版), 2022, 23(06): 733-738.

[36] 孟宪宇. 测树学[M].第三版.北京:中国林业出版社, 2006: 107-109.

[37] 张泱, 姜中珠, 董希斌, 等. 小兴安岭林区低质林类型的界定与评价[J]. 东北林业大学学报, 2009, 37 (11): 99-102.

[38] 韩培新. 韶关市尾巨桉、巨尾桉短周期工业原料林地位指数表的编制[J]. 林业调查规划, 2012, 37(04): 1-4+8.

[39] 杨成超. 辽宁省速生杨树立地指数表的编制[J]. 林业科技通讯, 2024(10): 121-123.

基金资助

山东省林业保护和发展服务中心项目(SDGP370000000202402002176)