[发明专利]一种应用森林生长模型进行防护林造林设计的方法

摘要

一种应用森林生长模型进行防护林造林设计的方法，其特征是：利用森林的生长模式，得到胸径与林龄，林分密度，生物量等之间的关系。由生长模型得到平均胸径与林分密度N成反比，生物量W与胸径d成正比，可得到一点，使得总的生物量B达到最大值，通过数学计算出在此点时的最佳径阶，最佳林龄以及最佳密度，由最佳密度可求出初始造林时株行距，以此值为准进行造林。以得到最佳造林计划，并以计算出的结果进行调控，达到动态调控的效果。

主权项

一种应用森林生长模型进行防护林造林设计的方法，其特征是：利用森林的生长模式，得到胸径与林龄，林分密度，生物量等之间的关系；由生长模型可知林分平均胸径与林分密度N成反比，生物量W与胸径d成正比，则必有一点，总的生物量M达到最大生物蓄积量，通过引入拉格朗日乘数法可得到此点，即可得到最佳径阶，最佳林龄以及最佳密度，由此求出初始造林时株行距，以此值为准进行造林；得到最佳造林计划，并以计算出的结果进行调控，达到动态调控的效果；具体步骤如下：1)已知混交率k，有m个树种，其中1号为主导树种，营造混交林，其初始径阶为为d₁，d₂，…，d_m，其胸径d_i，林龄A_i，密度N，对造林地而言有数式①表示i树种的胸径与其林龄之间的关系，其中d_i是胸径(单位厘米)，A_i是林龄(单位年)，a′_i，b′_i均为相关系数；数式②表示林分密度(单位为株/hm²)，表示林分平均胸径(单位为厘米)，c₁，c₂均为相关系数；数式表示单种树木生物量；在以上式中林分平均胸径可以由数式④求出；总体密度也可由单种树木密度求出，可用数式⑤${\Σ}_{i=1}^m{n}_i=N$得到；2)根据数式②可知，林分密度N与林分平均胸径成负相关，由数式③可知生物量与胸径成正相关；且由数式⑥可得对于总生物量M，其为胸径与林分密度的函数；为了求得M的最大值，引入拉格朗日数乘法，$M={\mathrm{\Σn}}_{ij}{a}_i{d}_{ij}^{b_i}+{\mathrm{\λ}}_1(\Σn_{ij}-N)+{\mathrm{\λ}}_2(N\stackrel{\‾}{d}-{\mathrm{\Σn}}_{ij}{d}_{ij})+{\mathrm{\λ}}_3(N-c_1{e}^{-c_2\stackrel{\‾}{d}}),$约束了总体密度与平均胸径，在此约束条件下，可取得最大值M_max，在此条件下，可得出最佳径阶：最佳林龄：平均林龄可由数式⑦表示，由此可推出最佳密度则在此密度下，最佳株行距(单位米)；3)经过以上计算可以得出最佳密度N_B和最佳株行距a；以N_B及混交比k_i进行初始造林，则易知其株行距为4)在树林生长阶段，对林分实施监测，当平均直径超过最大生物量分布直径d^*时，可对林分实施择伐经营，将调整在d^*附近。