森林生长与收获模型是科学合理地进行森林经营规划的基础。随着森林经营的目标由单一木材生产向多功能服务的转变,对异龄林和混交林的生长模拟也变得日益重要,但这在现实中却面临诸多问题。异龄林和混交林的林分条件相对复杂,全林模型并不适用,较为理想的工具是径阶和单木模型,但该类模型的构建对于建模数据和技术的要求较高,因而往往受到制约。例如直径分布模型的预测精度普遍较低,单木生长模型对于长期复测数据的需求,以及模型中不同预测变量(尤其是竞争指标)的选用等。基于上述问题,本论文采用森林生物统计建模方法,对森林生长模拟过程中的林分结构、竞争和直径生长等组分进行了研究,并对不同的建模方法及指标进行了评价。主要研究内容和结果如下:(1)以秦岭松栎林为研究对象,分别按照林分密度、林分平均直径和林分优势高将松栎林划分为不同的类型,利用Weibull分布对其直径结构规律进行研究。结果表明,不同林分条件下的松栎林均呈现出反J形分布,小径阶处的林木株数最多,随着直径的增大林木株数逐渐减少。其中,林分密度和林分平均直径对松栎林的直径分布存在显著的影响,当林分密度较大或林分平均直径较小时,中小径阶的林木株数均明显增多,而代表立地质量的林分优势高对直径分布的影响并不如前两者明显。另外,研究中还根据不同优势树种的划分对松栎林内各主要树种的直径结构进行了研究,发现各树种在作为优势树种时的林木株数和平均直径均明显大于其作为伴生树种的松栎林类型,其中油松(Pinus tabuliformis)在其优势林中近似于正态分布,而华山松(Pinus armandii)和锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)在各自优势林中则为正偏的山状分布。(2)基于Weibull分布,为秦岭松栎林及各组成树种分别建立林分直径分布模型,并对不同的建模方法进行评价。模型构建中采用矩估计法和混合估计法分别对Weibull参数进行预测,并应用极大似然估计法(MLER)、累积分布函数法(CDFR)和修正的累积分布函数法(MCDFR)分别进行模型拟合。模型评价结果表明,矩估计法的表现优于混合估计法,而三种拟合方法中CDFR的综合表现最好。另外,对模型预测误差的分析表明,研究中开发的林分直径分布模型总体预测效果良好,平均预测误差随着直径增大而逐渐减小,这是由于大径阶的林木株数相对较少所造成的。应用该直径分布模型,能够实现利用有限的林分信息对松栎林各树种的林分直径分布的预测。(3)以火炬松(Pinus taeda)人工林为研究对象,基于单木存活率模型和直径生长模型,对6个与距离无关的单木竞争指标在不同模型组分中的预测效果进行评价。根据计算原理的不同,模型评价时将这6个竞争指标划分为三个不同的“家族”:大小比,包含直径比(DR)和断面积比(BR);相对地位指标,包含大于对象木的断面积之和(BAL)和累积分布函数(CDF);分割的密度指标,包含分割的林分密度指数(Partitioned SDI)和分割的相对密度(Partitioned RD)。研究结果表明,加入竞争指标能够显著地提高单木模型的预测效果,但不同的单木竞争指标适用于不同的预测目标。其中,包含直径比的存活率模型的预测效果最好,而对于直径生长模型,两个相对地位指标的表现都很好,其中CDF的相对排名最高。(4)利用油松林的临时样地单期调查数据,结合木芯样本分析数据,实现了单木直径生长模型的构建。等效性检验的结果表明直径生长量的预测值和实测值之间没有显著差异,模型的总体预测效果良好。模型构建过程中分别考虑了林木大小、立地质量和林分及单木水平的竞争情况等因子作为预测变量,对模型中的变量分析表明,立地质量和竞争压力分别与直径生长量呈正相关和负相关,而林木直径大小则对直径生长量起到先促进后抑制的作用,这些都与林分内林木的基本生长规律相符合。另外,通过对比林分水平和单木水平的竞争条件,发现单木竞争指标(BAL)对直径生长的抑制作用要高于林分竞争指标(BA)。该研究中采用的直径生长建模方法能够在一定程度上弥补复测数据缺失所带来的阻碍,为森林生长建模提供新的途径和思路。