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研究生:張凱鈞
研究生(外文):Kai-Chun Chang
論文名稱:不同栽植密度對柳杉人工林林分直徑分布之影響
論文名稱(外文):Spacing Effects on Stand Diameter distribution with Different Growth Stages for Japanese Cedar (Cryptomeria japonica) Plantation
指導教授:顏添明顏添明引用關係
口試委員:李久先王亞男廖天賜
口試日期:2016-07-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:森林學系所
學門:農業科學學門
學類:林業學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:柳杉林分直徑分布Weibull機率密度函數栽植株距
外文關鍵詞:Japanese cedarstand diameter distributionWeibull probability density functionplanting distance
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本研究目的在於探討不同栽植株距對柳杉(Cryptomeria japonica)人工林直徑分布隨時間變化的影響,以Weibull機率密度函數模擬不同栽植株距隨時間變化之直徑分布,並比較不同求解方式在模擬林分直徑分布上的差異。本研究地區位於臺灣中部,臺灣大學實驗林管理處溪頭營林區第3林班第173號造林地,該造地林為1950年栽植之柳杉人工林不同栽植距離長期試驗樣區,共有五種栽植距離,分別為1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m、4 m×4 m、5 m×5 m,本研究採用1955-2014年共計8次的資料進行分析,分別採用最大概似法、百分位數法(I)、百分位數法(II)求解Weibull函數,以Kolmogorov-Smironv檢定進行適合度測驗,並比較不同模擬方法所得之殘差均方根(root mean squared error; RMSE)在不同栽植密度上是否有所差別。研究結果顯示,3種方法求解Weibull函數參數所得之結果在K-S適合度測驗的部分,平均通過率分別為83%、48%、59%,以最大概似法通過率最高。在3種方法求解所得之RMSE值的部分,以重複量數變異數分析(repeat measure analysis of variance, repeat measure ANOVA)比較三者之差異,部分時期(15、46及64年生)仍以最大概似法為佳。最大概似法模擬所得林分直徑分布在5年生時,林分密度與林分直徑分布的關係並不明顯,至15年生時僅有1 m×1 m及2 m×2 m之栽植密度與其他三者有區別,29年生時,由林分直徑分布可明顯區分不同栽植株距在林分直徑分布上的差異,即林分密度越小,整體林分平均胸徑會越大,至64年生時,林分直徑分布與栽植株距的關係仍然如此。由3種方法求解所得之Weibull函數a、b、c參數及特定百分位數與林齡及林分密度建立回歸式,其F值皆達顯著水準,表示所建立之回歸式可作為推估林分直徑分布之模式,可應用於探討及分析林齡、密度和林分直徑分布之關係。本研究所得之結果可提供柳杉人工林林分密度管理及生長收穫影響之具體資訊。

The purpose of this study is to analyze the effect of space on stand diameter distribution of Japanese cedar (Cryptomeria japonica) plantations. The Weibull probability density function was used to model stand diameter distribution with time. Three approaches were adopted to solve the Weibull function and were compared to the applicability for Japanese cedar plantations. The study site is local at the third component (No. 173 forestation area) of the Experimental Forest of Sitou District in central Taiwan, belonging to National Taiwan University. The long-term spacing trial with 1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m、4m ×4 m、5 m×5 m treatments was designed in 1950. A total of eight surveys were obtained from 1955 to 2014. Three approaches; maximum likelihood estimation method (MLE), percentile estimation method (I) (PE(I)) and percentile estimation method (II) (PE(II)) were used to estimate the parameters of the Weibull function. The Kolmogorov-Smironv test (K-S test) was then used to examine the goodness of fit for the three approaches and the root mean squared error (RMSE) was adopted to compare the three approaches. The results show that the passing rates of the K-S test were 83%, 48%, and 59%, for MLE, PE(I), and PE(II), respectively. It implicated that MLE was the best among the three approaches. Moreover, the repeat measure analysis of variance was used to compare RMSE among the three approaches and MLE was superior to the others in 15, 46, and 64 year.old trees However, the stand diameter distribution was not obvious among different treatment in 5 year old trees. In 15 year old trees, 1 m×1 m and 2 m×2 m planting distance treatments were distinguished from the other three treatments. In 29 year old trees, the five planting distance treatments could be clearly classified to each diameter distribution type where lower stand density is paired with larger mean diameter. This phenomenon also extended to 64 year old trees. Age and stand density were used as dependent variables to predict each parameters, a, b, and c of the Weibull function and the special percentiles of diameter distributions. The F value of all regression models reached the significances level implying that they can be used to estimate the stand diameter distribution. The results of this study might provide concrete information concerning the effect of stand density affecting of stand diameter distribution with time for Japanese cedar plantations.

【摘要】.................................................i
【Abstract】...........................................ii
目錄...................................................iv
表目錄.................................................vi
圖目錄...................................................vii
壹、前言.................................................1
貳、前人研究.............................................3
一、人工林之生長收穫......................................3
二、林分密度.............................................5
(一)林分密度的意義與指標..................................5
(二)林分密度對生長之影響..................................7
(三)人工林林分密度的控制方式...............................9
三、林分結構............................................10
(一)林分結構模擬........................................10
(二)林分結構與林分密度...................................13
四、柳杉之樹種特性在臺造林歷史............................15
參、研究材料與方法.......................................18
一、研究區域............................................18
(一)研究樣區位置概述.....................................18
(二)資料來源............................................19
二、研究流程與方法.......................................20
(一)研究流程............................................20
(二)研究方法............................................21
(二)資料處理............................................21
三、林分直徑分布模式.....................................22
(一)參數求解方式........................................22
(二)適合度測驗..........................................26
(三)殘差均方根..........................................26
(四)重複量數變異數分析...................................27
(五)Weibull函數平均值及變方之計算方式.....................27
(六) Weibull函數參數、特定百分位數之胸徑值與林齡及林分密度關係式.....................................................27
肆、結果與討論..........................................30
一、不同栽植株距林分於2014年之胸徑及存活率................30
二、以Weibull機率密度函數模擬各樣區林分直徑分布...........31
(一)最大概似法模擬林分直徑分布之結果......................31
(二)百分位數法(I).......................................37
(三)百分位數法(II)......................................43
三、3種Weibull機率密度函數參數求解方法之比較..............48
(一)適合度測驗通過率.....................................48
(二)3種求解參數方法所得之RMSE值...........................49
四、不同栽植密度柳杉人工林於各林齡之林分結構比較..........52
五、Weibull函數參數、特定百分位數之胸徑值與林齡及林分密度之關係.....................................................61
(一)Weibull函數參數與林齡及密度之回歸模式.................61
(二)特定百分位數與林齡及密度之回歸模式....................62
伍、結論與建議..........................................64
陸、參考文獻............................................66
柒、附錄................................................72
附錄I:不同栽植密度之各個樣區於林齡之胸徑調查資料.........72
附錄II:3種求解方法模擬各林齡時不同栽植密度樣區所得之RMSE值.....................................................77


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