【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于林学，具体涉及一种协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法。
技术介绍
1、目前，国内现有的用于人工林造林密度，主要有以下几个原则：
2、1、根据树种特性确定造林密度不同的树种有不同的生长特点，造林时要根据树种的生物学特性确定造林密度。喜光、速生、分枝多的树种，造林密度可稀一些，如杨树、桦树等；耐阴、生长慢、分枝少的树种，密度可以大些。
3、2、根据林种确定造林密度如薪炭林以生产全株生物量为目标，一般宜密。用材林以生产干材为目标，密度宜适中。许多经济林以生产果实为主要目标，要避免树冠相接，一般宜稀。同为用材林，以培育中小径级材为目标的人工林宜密，而培育大径级材为目标的人工林宜稀。
4、目前造林密度原则还多以定性为主，虽然《杨树速生丰产用材林定向培育技术规程》(lyt1895-2010)较为详细地规定根据立地条件配置株行距，但是对立地条件还没有详细指明。气候明显可以决定树木的生长状态。目前，尚未有利用生理生态参数，气候数据，土壤数据，应用生态系统过程模型进行初植造林密度对待造林地块的生长影响的模拟预测，从而进行造林密度方案的筛选。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题：本专利技术是提供一种协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，解决了现有技术中存在的无法量化气候变化和不同土壤条件下不同密度对林木生长、生物量、生产力和碳汇影响的关键问题。
2、技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方
3、一种协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，包括以下步骤：
4、步骤1：数据收集；
5、步骤2：基于生态系统过程和不同的初植密度，通过建立的参数和驱动数据库，运行triplex-management模型；
6、步骤3：初始化模型；
7、步骤4：模型验证；
8、步骤5：对不同初植密度下模拟结果比较分析。
9、作为优选，所述步骤1中，数据收集包括当地气候数据、土壤数据、生理生态参数和树种形态参数。
10、作为优选，所述步骤2中，triplex-management模型包括：光合有效辐射、总初级生产力、净初级生产力、森林生长与产量、土壤碳氮动态以及土壤水六个子模块。
11、作为优选，所述光合有效辐射被计算为太阳常数、辐射分数、太阳高度和大气吸收的函数，森林生产和碳氮动态由太阳辐射驱动，太阳高度根据一天中的纬度和时间计算，不同天气条件的月吸收量是由每月的光合有效辐射混合量估算而来，以减少数值均化产生的偏差。
12、作为优选，所述总初级生产力通过根据一个时间步长内的月平均气温、林龄、土壤含水量、单月霜冻天数百分比以及叶面积指数进行计算，具体表达式如下：
13、gpp＝kimlaifaftfwfd，
14、其中，gpp是总初级生产力，k是冠层光量子转换常数；lai是叶面积指数；fa是林分年龄修正系数，ft是月平均气温修正系数，fw是土壤水分修正系数，fd是一个月中霜冻日数的百分比。
15、作为优选，所述净初级生产力是总初级生产力和自养呼吸之间的差值，自养呼吸包括生长呼吸和维持呼吸，维持呼吸通过每种植物组成的碳储量乘以呼吸的温度敏感性来计算；生长呼吸受氮限制因子和总初级生产力和维持呼吸差的影响，净初级生产力的具体表达式如下：
16、npp＝gpp-mr-gr，
17、其中，npp是净初级生产力，gr是自养呼吸，mr是维持呼吸。
18、作为优选，所述森林生长与产量通过树干木材生物量增量函数进行计算，从树干木材质量增量计算出单株树高和直径增量，具体计算方式如下：
19、
20、rh＝fhdrd，
21、其中，g是树干生物量增量，rd，rh分别代表树木直径增量和树木高度增量；d是胸径，h是高度，是树木形状因子，fhd是基于树冠竞争的树木生长因子。
22、作为优选，所述土壤碳、氮动态基于century土壤分解子模型，每个碳库的土壤碳分解率计算为碳库最大分解率、土壤水分和土壤温度对分解的影响系数的乘积，在模型添加了一个氮淋溶因子，以限制与简化土层中增加降雨相关的不现实的土壤氮损失，树木生长可用氮总量包括植物固定氮、植物储存氮和土壤矿质氮，土壤碳、氮动态的具体表达式为：
23、ri＝kicimdtd，
24、其中，ri是每个库的土壤碳分解率；ci是特定碳库的碳库，ki是最大分解速率，其中i代表不同的碳库，md和td分别是土壤湿度和温度对分解的影响。
25、作为优选，所述土壤水根据century的土壤水模块，通过蒸腾和蒸发、土壤含水量计算每月的水损失，当平均气温低于0℃时，月降水量以雪的形式出现，具体表达式如下：
26、δlw＝r-tr-e-le，
27、wr＝σlwiσsfi，
28、其中，r为降雨量，tr为蒸腾量，e为蒸发量，le为淋溶水量；lwi是土层土壤含水量，sfi是各层最大持水量，wr是土壤湿度。
29、作为优选，所述步骤3中，初始化模型包括：
30、(1)表征必要的树种生长和形态的文件；
31、(2)林分初始化文件；
32、(3)描述树种生理生态参数文件；
33、(4)气候数据文件。
34、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
35、(1)本专利技术通过生态系统过程模型triplex-management，可对造林地块实现不同初植密度下生长的模拟，与以往只能依据经验的生长数据相比，本专利技术在人工用材林初植密度的模拟上具有明显的优势。
36、(2)本专利技术以苏杨树工业用用材林为例，采用本方法后显示在苏北泗洪地区杨树种植密度在400-800株/公顷可以达到较佳的生产力和碳汇效益。
37、(3)本专利技术提供了气候驱动的预测人工用材树种造林密度选择的方法，对林业管理部门具有较高的参考价值和可操作性。通过该方法能够于造林前提前模拟当前地块下不同种植密度的用材林的生产力变化趋势，这对我国人工用材林造林生产力保持或提升具有重要意义。
38、(4)本专利技术依据带有经营功能的生态系统过程模型triplex-management，将立地条件转化为土壤有机碳等可测指标，采用不同造林密度下的情境模拟，可以量化当前土壤条件和气候变化条件下生产力、碳汇、胸径、树高、以及材积。根据多目标规划模型，可以推荐此地块是否适宜某个树种及适宜此地块某树种造林密度范围。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述步骤1中，数据收集包括当地气候数据、土壤数据、生理生态参数和树种形态参数。
3.根据权利要求1所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述步骤2中，TRIPLEX-Management模型包括：光合有效辐射、总初级生产力、净初级生产力、森林生长与产量、土壤碳氮动态以及土壤水六个子模块。
4.根据权利要求3所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述光合有效辐射被计算为太阳常数、辐射分数、太阳高度和大气吸收的函数，森林生产和碳氮动态由太阳辐射驱动，太阳高度根据一天中的纬度和时间计算，不同天气条件的月吸收量是由每月的光合有效辐射混合量估算而来，以减少数值均化产生的偏差。
5.根据权利要求3所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述总初级生产力通过根据一个时间步长内的月平
6.根据权利要求3所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述净初级生产力是总初级生产力和自养呼吸之间的差值，自养呼吸包括生长呼吸和维持呼吸，维持呼吸通过每种植物组成的碳储量乘以呼吸的温度敏感性来计算；生长呼吸受氮限制因子和总初级生产力和维持呼吸差的影响，净初级生产力的具体表达式如下：
7.根据权利要求3所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述森林生长与产量通过树干木材生物量增量函数进行计算，从树干木材质量增量计算出单株树高和直径增量，具体计算方式如下：
8.根据权利要求3所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述土壤碳、氮动态基于CENTURY土壤分解子模型，每个碳库的土壤碳分解率计算为碳库最大分解率、土壤水分和土壤温度对分解的影响系数的乘积，在模型添加了一个氮淋溶因子，以限制与简化土层中增加降雨相关的不现实的土壤氮损失，树木生长可用氮总量包括植物固定氮、植物储存氮和土壤矿质氮，土壤碳、氮动态的具体表达式为：
9.根据权利要求3所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述土壤水根据CENTURY的土壤水模块，通过蒸腾和蒸发、土壤含水量计算每月的水损失，当平均气温低于0℃时，月降水量以雪的形式出现，具体表达式如下：
10.根据权利要求1所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述步骤3中，初始化模型包括：
...【技术特征摘要】
1.一种协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述步骤1中，数据收集包括当地气候数据、土壤数据、生理生态参数和树种形态参数。
3.根据权利要求1所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述步骤2中，triplex-management模型包括：光合有效辐射、总初级生产力、净初级生产力、森林生长与产量、土壤碳氮动态以及土壤水六个子模块。
4.根据权利要求3所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述光合有效辐射被计算为太阳常数、辐射分数、太阳高度和大气吸收的函数，森林生产和碳氮动态由太阳辐射驱动，太阳高度根据一天中的纬度和时间计算，不同天气条件的月吸收量是由每月的光合有效辐射混合量估算而来，以减少数值均化产生的偏差。
5.根据权利要求3所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述总初级生产力通过根据一个时间步长内的月平均气温、林龄、土壤含水量、单月霜冻天数百分比以及叶面积指数进行计算，具体表达式如下：
6.根据权利要求3所述的协同提升人工用材林木材生产和碳汇的造林初植密度方法，其特征在于：所述净初级生产力是总初级生产力...
【专利技术属性】
技术研发人员：马雪红，王维枫，高俊峰，金典，孙银，吴永波，于水强，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。