杉木人工用材林经营实施方案优化决策模型研究

集体林权制度改革使广大林区农民耕者有其林。通过建立专家决策支持系统，用于指导林农进行生产经营实践，能够为广大林农提供所需的用材林生产经营技术。而建立专家决策支持系统亟需解决的关键问题就是决策模型的研究。本项目通过研究建立杉木人工用材林经营实施方案的优化决策模型和算法，用于确定森林经营管理中合理的造林初植密度、间伐次数、间伐时间、间伐强度和主伐年龄。研究内容包括三部分，一是利用杉木林标准地和解析木数据，结合生物量调查数据、生长模型，研究杉木树冠和主干物质分配关系，建立杉木形态收获模型。二是利用林地期望价法在杉木形态收获模型研究的基础上，结合经济技术指标建立杉木人工用材林经营优化决策模型。三是在杉木人工用材林经营实施方案优化决策模型研究的基础上，综合利用结构化决策法、牛顿拉夫逊方法和动态规划法研究杉木人工用材林经营实施方案优化决策数值算法，为决策支持系统的研究与构建奠定理论基础。

专家决策支持系统能指导林农进行用材林生产经营实践，提高林地生产力。而建立专家决策支持系统亟需解决的关键问题就是决策模型的研究。.本课题选择福建、贵州省杉木人工林调研数据为研究对象，综合统计、计算机、林学和建模方法，研究建立了杉木人工用材林经营实施方案优化决策模型和算法。本研究构建的决策模型包括了林分的立地质量模型、形态模型、形态收获模型和密度控制模型，能对不同条件的杉木林分进行收获预估和密度控制，得到不同立地条件下杉木林分经营管理中合理造林的初植密度、抚育间伐次数、时间、强度和主伐年龄，使林分在可持续条件下投资收益最优。具体研究如下：.1、分别采用数量化和差分方程方法构建宜林地和有林地立地评价模型，探讨了不同龄组下地貌、土壤等因素对林分的影响。.2、分析树冠与主干物质分配关系，采用主成分分析法、逐步回归法和修正函数法构建了杉木冠幅、冠长模型；对树冠整体形态进行研究，根据林龄和立地条件划分数据，分别建立了不同形式的树冠轮廓模型；研究了杉木整体形态结构，对竞争指数、竞争木进行选择。.3、利用两水平非线性混合效应模型对杉木形态收获进行深入分析，构建了基于冠幅的形态收获模型和杉木全林分模型，对不同立地、密度的杉木林生长过程进行研究，研究结果正确可靠，符合杉木生长规律。.4、根据杉木全林分模型，研究了数量成熟、通过构建径阶分布模型和林分材种出材率表，得出不同材种的工艺成熟，运用森林资源资产评估理论，结合经济指标，计算经济成熟龄，分析了市场因素变化对经济成熟的影响。.5、研究林分密度控制技术，构建基于二项式的密度控制模型，绘制了包含形态变量的蓄积和经济密度控制图。使用动态规划法分别构建了蓄积收益最大和经济效益最大的密度优化控制决策模型，得到不同立地条件下的林分最佳保留密度。.6、设计了经营优化决策模型数值算法，对算法进行实例分析，根据决策模型，得到不同立地条件下的中合理的造林密度、间伐次数、时间和强度。.本课题的研究为决策支持系统的研究与构建奠定理论基础，将会提高广大林农森林经营管理水平，为森林生态文明建设做出贡献。.课题共撰写发表12篇期刊论文，其中SCI检索1篇，EI检索4篇，CSCD检索7篇。