基于气候因子的杉木单木胸径生长模型构建

编号 zgly0001749587

文献类型 期刊论文

文献题名 基于气候因子的杉木单木胸径生长模型构建

作者 郭常酉  郭宏仙  王宝华 

作者单位 国家林业和草原局宣传中心  宁夏大学农学院 

母体文献 南京林业大学学报:自然科学版 

年卷期 2023,47(1)

页码 47-56

年份 2023 

分类号 S757 

关键词 杉木  单木胸径生长  气候因子  混合效应模型  十折交叉验证 

文摘内容 【目的】为准确预测湖南杉木的生长及制定经营管理措施,构建了考虑气候因子的杉木单木胸径生长混合效应模型。【方法】基于湖南省第七、八次全国森林资源连续清查中73块样地的3 638株杉木数据,运用多元逐步回归的方法,考虑林木大小、竞争、立地和其他林分因子以及气候因子对杉木胸径生长的影响,分别以5年胸径增长量(D2-D1)、5年胸径增长量的自然对数[ln(D_(2)-D_(1)+1)]、5年胸径平方增长量的自然对数[ln(D_(2)_(2)-D_(1)^(2)+1)]、胸径平方增长量(D_(2)^(2)-D_(1)^(2))为因变量构建模型,选择最优基础模型。在最优模型的基础上,引入样地随机效应,构建单水平线性混合效应模型,并引入3种常用的异方差函数和3种常用的自相关结构来消除模型的异方差和自相关,最后采用十折交叉验证的方法对模型的预估效果进行检验。【结果】与其他3种因变量相比,因变量为ln(D_(2)^(2)-D_(1)^(2)+1)时模型表现最好,因此,因变量为ln(D_(2)^(2)-D_(1)^(2)+1)的模型为最优基础模型。根据模型结果可以看出,显著影响杉木胸径生长的变量主要包括期初胸径、大于对象木胸高断面积之和与期初胸径之比、每公顷断面积、坡向正弦值与海拔自然对数之积、年平均降雨量和1月平均最低温度。与最优基础模型相比,混合效应模型显著提高了模型的预测精度。同时,异方差函数和自相关矩阵的加入也明显改善了模型的拟合效果,其中以指数函数(exponent)和自回归移动平均结构[ARMA(1,1)]表现最好。在模型十折交叉检验中,混合效应模型也表现出较好的拟合效果。【结论】气候因子对于湖南杉木单木胸径的生长有显著影响。与基础模型相比,引入样地随机效应构建单水平线性混合效应模型可以显著提高模型效果,所构建的模型可以为该区域杉木的科学经营提供支持。