CN112287507B - 一种降雨量与中国主导树种生长指数关系研建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降雨量与中国主导树种生长指数关系研建方法。该发明为提高树木生长与降雨量之间的关系模型精度，将区域地形、地势、土壤条件及其经纬度、海拔、气温纳入考虑，利用全国7000多个固定样地数据，将中国主导乔木归纳为44个树种组，探究出不同乔木树种生长与降雨量关系，主要获得维持自身耗水与提供生长需水两个方面指数以及经纬度、海拔、气温、坡度、坡向、坡位、土壤厚度的影响指数，并通过降雨量模型推算获得某树种最大密度，本发明主要以树木一类调查时间间隔(5年)内树木生长数据为基础，对各树种年度生长状况作研究。为实现森林资源的量化管理、植树造林及营林管理提供科学理论支撑，推动森林可持续发进程。

Description

一种降雨量与中国主导树种生长指数关系研建方法
一、技术领域
本发明涉及一种降雨量与中国主导树种生长指数关系研建方法，特别是降雨量与中国主要乔木树种生长指数关系模型研建及其最大密度确定的技术方法。
二、技术背景
森林被誉为“地球之肺”，是促进生态系统循环，人类生存无法或缺的物质与精神基础，在降水、温度等气候变化，N和S的沉积，CO2的固定等方面均发挥重要作用。截止2010年，中国森林占全球总量的5％，但人均占有量远小于世界人均水平，存在森林资源总量不足、质量不高、分布不均等问题，难以满足经济社会发展的新要求和人民的新期待。国家开展了一系列绿化造林工程，响应国家生态保护号召，将绿水青山等同于金山银山。水是万物之源，任何事物的生长离不开水资源的哺育，针对保护生态环境与系列植树造林工程战略目标以及树木生长复杂问题，迫切需要现代数学技术与计算机技术相结合，建立森林乔木生长与降雨量之间的关系模型并推算各树种在纯林条件下的最大密度，科学、可持续管理森林生长。降雨量模型模拟了树木在生长过程中需要维持自身生长以及提供生长量的需水量问题。本发明将中国2000余种乔木归纳为180个树种，进一步归纳为44个树种组，同时将地理位置、温度、地形地势、土壤条件等纳入考虑，探究出不同乔木树种生长与降雨量关系，主要获得维持自身耗水与提供生长需水两个方面以及经纬度、海拔、气温、坡度、坡向、坡位、土壤厚度的影响指数。同时根据降雨量模型推算获得一定条件下，某树种树木生长的最大密度。
三、发明内容
为了提高研究树木生与降雨量之间的关系模型精度，将树木生长区域的地形、地势、土壤条件以及其经纬度、海拔、气温纳入考虑，利用全国7000多个固定样地数据，将中国2000余种乔木归纳为180个树种，进一步归纳为44个树种组，探究出不同乔木树种生长与降雨量关系，主要获得维持自身耗水与提供生长需水两个方面指数以及经纬度、海拔、气温、坡度、坡向、坡位、土壤厚度的影响指数，并通过降雨量模型推算获得某树种最大密度，本发明主要以树木一类调查时间间隔(5年)内树木生长数据为基础，对各树种年度生长状况作研究。
主要发明内容：
①通过全中国7000多个样地三期一类调查数据、样地经纬度、海拔、平均气温与降雨量的基础数据；
②一种降雨量与中国主导树种生长模型方法研建；
③44个主导树种(组)维持自身耗水与提供生长需水指数以及经纬度、海拔、气温、坡度、坡向、坡位、土壤厚度的影响指数；
④最大密度与降雨量及树木生长关系模型确定。
本项发明具有以下优点：
(1)中国主导乔木生长与降雨量关系模型对森林精准经营和规划管理具有重大的现实意义，可更好的实现森林资源的量化管理、不同林分蓄积条件下抚育、间伐、轮伐以及补植、移栽等经营管理，实现森林资源的可持续发展。
(2)最大密度与降雨量及树木生长关系模型为植树造林及营林管理提供科学理论支撑，实现森林可持续发展。
四、附图说明
下面结合附图与附表对本发明进一步说明
图1是中国主导乔木树种维持自身耗水与提供生长需水指数；
五、具体实施方式
中国主导乔木生长与降水量的研究是为了研究树木生长与耗水量之间的关系，为森林资源管理提供科学依据，具体实施方法如下：
(1)根据全国具体的森林资源状况，通过7000多个样地3期一类调查数据，将立地环境、地理位置等复杂信息数据标准化处理，标准化方法采用min-max方法，结合全国44种主导乔木树种组，研建降雨量与中国主导乔木生长关系模型。
(2)纬度、海拔、气温、土壤厚度标准化采用min-max方法，标准如下：纬度B:18～53，经度L：73～134，海拔H：0～4800，温度T:-3.9～24.7，土壤厚度：0-300；坡度、坡向及坡位的处理办法如下，坡度：sin B，坡向：cos(A+1)/2，坡位：上1，中0.625，下，0。其中坡向北(阴)坡为0度方向，顺时针旋转，南(阳)坡为0度方向。
(3)建立数学模型，式中，i是中国主导乔木树种，R为该地区每公顷年均降雨总量(m3)；S为样地面积(ha)；di样地某树种胸径大小；v为单株材积；Δv为年度材积生长量树木信息；xi是地理位置、气温及地形地势标准化结果；a1为维持自身耗水；a2提供生长需水指数；bi为经纬度、海拔、气温、坡度、坡向、坡位、土壤厚度的影响指数。
(4)根据公式可求得任意乔木树种(组)维持自身耗水与提供生长需水指数，地理位置、气温、地形地势、土壤影响指数分别为：经度1.81、纬度-1.246、海拔0.199、气温1.116、坡度0.153、坡向0.117、坡位0.131、土壤厚度-0.577，从而计算获得年度总耗水量。
(5)根据降雨量与树木生长的关系模型，推算获得该树种最大密度模型：式中，i是中国主导乔木树种，R为该地区每公顷年均降雨总量(m3)；di样地某树种胸径大小；v为单株材积；Δv为年度材积生长量树木信息；xi是地理位置、气温及地形地势标准化结果；a1为维持自身耗水；a2提供生长需水指数；bi为经纬度、海拔、气温、坡度、坡向、坡位、土壤厚度的影响指数。

Claims (1)

1.一种降雨量与中国主导树种生长指数关系研建方法，其特征是：利用全国7000多个固定样地数据，将中国2000余种乔木归纳为180个树种，进一步归纳为44个树种组，探究出不同乔木树种生长与降雨量关系，主要获得维持自身耗水与提供生长需水两个方面指数以及经纬度、海拔、气温、坡度、坡向、坡位、土壤厚度的影响指数，并通过降雨量模型推算获得某树种最大密度；中国主导乔木生长与降水量的研究是为了研究树木生长与耗水量之间的关系，为森林资源管理提供科学依据，具体步骤如下：
首先，通过7000多个样地3期一类调查数据，将我国2000余种乔木归纳为180个树种，进一步归纳为44个树种组；
其次，将7000多个样地3期一类调查数据中的立地环境、地理位置信息数据标准化处理，将经纬度、海拔、土壤厚度、气温采用min-max方法标准化，各因子范围如下：纬度B:18°～53°，经度L：73°～134°，海拔H：0m～4800m，气温T:-3.9℃～24.7℃，土壤厚度：0cm-300cm；坡度、坡向及坡位的处理办法如下，坡度：sinSL，坡向：cos(A+1)/2，坡位：上1，中0.625，下，0；
然后，建立数学模型，式中，i是中国主导乔木树种，R为样地所在区域每公顷年降雨量，m3/ha；S为样地面积，ha；di为样地某树种胸径大小，cm；v为单木材积，m3；Δv为树木年度材积生长量，m3；xj是树木所处位置的地理环境因子：经度、纬度、海拔、气温、坡度、坡向、坡位、土壤厚度的标准化处理结果；a1为维持自身耗水；a2提供生长需水指数；bj为地理环境因子：经度、纬度、海拔、气温、坡度、坡向、坡位、土壤厚度的影响系数；
最后，根据上述数学模型及参数，推算获得该树种最大密度：
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