KOPIDE：长白山北坡阔叶红松林生长与演替的计算机模型

由于森林生态系统的复杂性，过去常用统计回归模型模拟它的各种动态现象。但这样的模型不能揭示森林生态系统的内在规律，故可称之为“黑箱”模型。随着对森林生态系统认识的加深，以及电子计算机技术的广泛应用，用来模仿森林生态系统内在结构与功能规律的各种计算机模型得到了极大发展，从而产生一些不同“灰化”程度的森林动态“仿真”模型。本文建立的阔叶红松林生长与演替计算模型（DOPIDE）就属于这样的“灰箱”模型。KOPIDE（for KOrean PIne'DEciduous mixed forests）是在JABOWA（Botkin, 1972）和FORET（Shugart等，1977）两个模型的基础上建立的，它们都可称为GAP模型。KOPIDE模型共涉及八个树种：红松（Pinus koraiensis）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）、紫椴（Tilia amurensis）、春榆（Ulmus japonica）、蒙古柞（Quercus mongolica）、色木（Acer mono）、白桦（Betula platyphylla）、以及山杨（Populus davidiana）。建立该模型的理论基础是森林演替的林窗（CAP）动态理论，它以一年的步长模拟了样地里每株树木的整个生长发育过成（即更新、生长和枯死）。虽然KOPIDE是JABOWA和FORET的直接效仿模型，但它的模拟针对性较强，在模型的结构上有了很大改进。它的运行结果表明，KOPIDE模型在树种生物学特性的描写上、在阔叶红松林动态规律的模拟上、以及在择伐生长的预测上都有较好的可靠性，可用来揭示阔叶红松林长时期的更新、生长和演替规律与特征，也可模拟阔叶红松林的各种经营方式，为决策人提供预测性结果，以供参考。经过KOPIDE模型的反复运行与调试，发现各树种在更新、枯死与林窗大小的关系上很不相同。根据这种现象，可将树种划分为四类：1、在较大的林窗下更新，枯死后不产生大林窗；2、更新不需要林窗，死亡后产生的林窗较大；3、更新需要林窗条件，枯死后不产生林窗；4、不在林窗下更新，死亡后也不产生林窗。尽管这样的建有点绝对化和简单化，但从中可以得出几类树种之间复杂的相互关系网。由此把复杂森林生态系统大范围的动态变化过程视为组成其许多同质或异质小林地单元的动态相嵌。林地单元的同质性，决定了它们动态变化的同步性，从而导致整个林分动态的突性或不稳定性；而林地单元的异质性是决定森林生态系统稳定性的关键性因素。这从另一角度为在东北东部山地和发展阔叶红松林提供了较有说服力的理论基础。