亚热带气候梯度杉木人工林生长驱动因子及不确定性模型

Chinese fir (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) is the most important conifer species for timber production with huge distribution area in southern China. Forest growth of Chinese fir plantations, not only influenced by climate change, but stand variables and topography variables. Thus, it is in great need to explore the drivers of forest growth of Chinese fir among the three driver groups, compare the importance of the drivers and establish the growth uncertainty models due to the stocastic drivers. In this project, Bayesian model averaging (BMA) method was used to explore the drivers of forest growth of Chinese fir plantations in subtropical climate gradients, including north zone (Naxi in Sichuan), middle zone (Shaowu in Fujian, Fenyi in Jiangxi), and south zone (Pingxiang in Guangxi). These stands have been measured with over 30 years continuance. What drivers of stand dominate height growth, individual tree diameter growth, forest productivity, and tree mortality will be involved in the project, and also the responding uncertainty models will be developed. Seeing the drivers of forest growth of Chinese fir in subtropical climate gradients is helpful for forest managers to carry out reasonable practices for facing the climate change.

杉木（ Cunninghamia lanceolata）是我国南方主要的速生丰产林树种，在我国森林资源中占有重要的地位，其生长变化不仅受到气候的影响，还受到林分变量和地形因子的影响。因此，需要在这三类变量因子中寻找杉木人工林生长变化的驱动因子，比较不同驱动因子的重要性。此外，有些因子对杉木林分生长的驱动是随机的，含有不确定性，故含不确定性变量的杉木林分生长模型如何构建，值得深入研究。本项目拟依托亚热带气候梯度（北带四川纳溪、中带福建邵武江西分宜、南带广西凭祥）连续观测30余年的杉木密度试验林资料，利用贝叶斯平均模型法（BMA），系统揭示亚热带气候梯度杉木人工林林分优势高、单木直径、森林生产力和枯损率在气候变化背景下的生长变化情况，探索其林分优势高、单木直径、森林生产力和枯损率变化的驱动因子，构建其不确定性生长变化模型系，为杉木经营者应对气候变化科学经营管理杉木和决策提供理论依据。

杉木是我国最重要的速生用材树种。分析杉木生长变化的驱动因子，对于在气候变化背景下采取有效经营措施，提高杉木生长量具有重要意义。逐步回归法（SR）被广泛应用于因子选择分析的研究。然而其忽略了最优变量选择而导致的模型不确定性。贝叶斯模型平均法(BMA)是考虑模型不确定性的一种新方法。本项目以亚热带杉木密度试验林为研究对象，通过BMA和SR法分析立地、林分和气候因子等对杉木枯损率、优势高、树高、单木直径和生产力的影响，筛选驱动因子，构建不确定性生长模型：(1)在中低密度（1667-5000 株/ hm2），枯损率随BA和HD的增加而增加，随密度（N），DBH，林龄（A）和WMMT的增加而降低。在高密度（6667-10000 株/ hm2），枯损率随N，BA，Dg，Hd，A和年均气温（MAT）的增加而增加，随着DBH，BAL，最冷月平均温度（MCMT），年降雨量（AP），湿热指数（AHM），WMMT和春季平均温（SMT）的增加而降低。进一步发现竞争是导致杉木枯损的最主要因子，占到50.57%。(2) 在中高密度（5000~10000 株/ hm2），气候对树高生长影响不大。树高随Hd和A的增加而增加，随Dg，AP，AHM和WMMT的增加而降低。海拔对优势高贡献最大。总之，MAT是影响树高最大的气候因子。Hd是影响最大的林分因子，其次是BA。(3) 胸径随N，Dg，BAL，A，WMMT的增加而减小，随着期初DBH，BA，Hd，MCMT，MWMT和AP的增加而增加。总之，胸径随着竞争的增大而减小，温度和降水的增大而增加。(4) 杉木生产力与BA，Dg，Hd，A，AP，AHM，SMMT，WMMT和SMT正相关，与初植密度，MAT和MWMT负相关。温度和降水促进生产力增加，但过高的温度和搞竞争会抑制生产力。(5) 通过SR法获得的模型的后验概率小于BMA获得的最高后验概率，或者不在BMA选出的后验概率较高的前几个模型中。.总之，竞争是导致杉木生长变化最主要的因子，温度是影响杉木生长最主要的气候因子。因此，在杉木培育和管理中，密度调控对林分的影响最大，也是培育技术体系中最为关键的技术要素。其次，BMA法不仅能够很好地筛选杉木生长的驱动因子，而且考虑到不同变量的组合所带来的模型不确定性。