墨西哥米却肯州两种松树人工林地位指数模型研究：基于混合效应建模的立地生产力评估

本文采用混合效应模型（MEM）构建了米却肯州Pinus pseudostrobus和Pinus montezumae人工林的优势高（Dh）生长曲线，通过海拔（Alt）、坡向（Asp）和坡度（Slop）等立地因子校正，建立了多形（polymorphic）和单形（anamorphic）地位指数（SI）曲线。研究揭示了海拔2600米区域生长变异最大，为两种松树的差异化经营提供了量化依据，其技术轮伐期（Ts）分别为13/6年和6/3年。

　　

材料与方法

研究区域位于墨西哥米却肯州新圣胡安帕兰加里库蒂罗社区，属塔拉斯坎新火山地貌亚区。采用系统抽样法调查34块Pinus pseudostrobus（7-37年）和16块Pinus montezumae（7-32年）人工林，设置400m²方形样地206个，每样地选取6株优势木测定优势高（Dh）。通过树芯确定林分年龄（A），并记录海拔（2200-3100m）、坡向（8个方位）和坡度（<5%-<25%）等立地因子。

模型构建

测试5种Hossfeld模型变体后，选择改进型Hossfeld I模型（方程2）作为基础模型。采用R软件1.4.1106版本的非线性最小二乘法（NLS）和混合效应建模（MEM）进行拟合，通过AIC、BIC和RMSE等指标评估模型性能。引入海拔-坡度（Alt-Slop）和海拔-坡向（Alt-Asp）组合作为随机效应，采用方差幂函数结构（varPower）处理异方差性。

研究结果

描述统计显示Pinus pseudostrobus的Dh变异（6.97m）大于Pinus montezumae（3.89m）。MEM模型使Pinus pseudostrobus的R²提升3.7%，RMSE降低23.5%；Pinus montezumae相应提升24.6%和23.5%。构建的多形曲线（Pinus pseudostrobus）在基准年龄（A₀）20年时SI分级为9-28m，单形曲线（Pinus montezumae）在A₀25年时SI为10-26m。

关键发现

海拔2600m区域表现出最大生长变异，其中Pinus pseudostrobus在坡度<15%时技术轮伐期（Ts）达19.6年，而Pinus montezumae在西北坡向Ts仅4年。模型参数显示a₀值增加会延迟曲线拐点年龄，a₁值减小则增大模型渐近线。当前年增量（CAI）和平均年增量（MAI）分析表明，Pinus pseudostrobus的Dh生长速度显著快于Pinus montezumae。

讨论与应用

相比传统NLS方法，MEM能有效消除立地条件引起的随机变异。该研究首次量化了米却肯州两种松树人工林的立地特异性生长参数，为差异化经营提供决策依据。建议在2600m海拔区域实施精准施肥，而西北坡向Pinus montezumae人工林可考虑缩短轮伐期。研究结果可整合入当地社区的森林管理计划，优化木材生产策略。