以樹輪資料驗證柳杉年生長化單木胸高直徑模型

Abstract

林木生長量一直是林業經營者想了解的重要資訊，為了瞭解每年氣候變化以及更密集的林業經營策略對林木生長量的影響，使用年生長化林木生長模型是有必要的(Weiskittel et al. 2007)。本研究之重點為如何「驗證」年生長化樹木生長模型，由於林木的生長量通常為週期性的調查，缺乏每年度的生長資訊，因此使用擁有每年生長量資訊的樹輪資料進行驗證來解決這項問題。 本研究的區域位於南投縣，隸屬於臺大實驗林的溪頭營林區，為1950年設置的柳杉（Cryptomeria Japonica）不同栽植距離長期試驗地（僅使用2x2、3x3、4x4、 5x5公尺栽植距離之資料）。該試驗地的週期性調查資料（分別於1955、1960、1965、1980、1985、1995、2000、2005、2010、2015年）將用於建立年生長化單木胸高直徑模型；而該試驗地的樹輪資料，則是來自於陳柏因（2012）年的論文，鑽取於2008、2009年的樹芯資料，將用於驗證模型建立後的準確度。 本研究最終採用之年生長化單木胸高直徑模型改寫自Weiskittel et al. (2016)：∆D=exp⁡(b_0+b_1.ln⁡(D)+b_2.D+b_3.(BAL)+b_4.√BA+b_5.SDEN) 由於此模型是由沒有樹論資料的週期性調查資料所建立的，因此使用線性插值法來推估每年的BAL、BA及SDEN。在模型建立後，將使用模型預測有樹輪資料的週期性調查資料，並將模型得出的每年生長量與樹輪資料進行比較，來評估模型的準確性。 最終建立的模型如下： ∆D=exp⁡(0.6955+0.3581*ln⁡(D)-0.2609*D-0.1307*(BAL)+1.3920*√BA-0.0018*SDEN) 其中，參數D、BAL及SDEN為負值而參數ln⁡(D)及√BA)為正值。當林齡達衰退期時，其生長量會降低，因此當胸高直徑越大時，其生長量（參數D）越低；而當林木競爭越強烈時，其生長量也會越低，因此當林分中比目標樹木生長量大的林木的胸高段面積（BAL）越大，生長量亦會降低。 在模型驗證方面，資料整體之平均偏誤為-0.0131公分（15.92%），平均絕對偏誤為0.3477公分（72.14%）。模型推估之生長量在2x2及3x3栽植距離有高估的情形，而在4x4及5x5則有低估之情形，顯示林木在栽植距離大時擁有更大之生長量。雖然有將每年的樣區密度（SDEN）納入模型，但初始栽植距離對林木之影響仍不容忽視。