连城县黑松针阔混交林林分空间结构分析

研究的林分是以黑松为优势的针阔混交林,胸径分布以1~20 cm的中小径木占绝对优势。经角尺度、混交度、大小比数3种空间结构参数分析,结果表明:林分水平空间分布格局为聚集分布,单树种除杨梅属随机分布外其他树种都属聚集分布;整体林分混交程度为中度以下,树种间隔离程度较小。黑松在林分中以同树种或只与一种不同树种混交占71.4%;林木生长竞争处于中庸状态,个体大小分化差异不大,不同竞争地位的个体数量基本相同。但各树种都有一定个体受到相邻木的压制,阔叶树被压制的个体相对比例最大。     

基于广义可加模型的气候对单木胸径生长的影响研究

基于吉林省汪清林业局落叶松鄄云冷杉林长期固定样地25 年观测数据,采用广义可加模型方法,建立了包含 气候因子的单木胸径生长模型,研究气候因子对单木胸径生长的影响及不同树种的响应差异。结果表明:生长 季逸5 益积温、生长季最低气温、年平均总降水量、月气温差以及年平均气温与年平均总降水量之比5 个气候因子 对该类型的落叶松、红松、冷杉、云杉、慢阔和中阔6 个树种(组)的单木的年平均胸径生长量都有显著的影响,但不 同树种组的气候响应变量和程度不同。对含气候和林分因子的全模型、仅含林分因子的部分模型以及仅含气候因 子的部分模型进行了统计分析,结果显示:3 类模型分别能解释50.8%、45.7% 和29.5% 的胸径生长变异,说明在 局部尺度气候因子对胸径生长的解释能力有限;影响胸径生长的主要因子是单木的期初胸径、大于对象木的断面 积之和、林分每公顷株数和林分断面积平均胸径。      

考虑预估期间林木枯死及采伐影响的杉木单木胸高断面积生长模型研究

单木生长模型以单木为模拟对象,模拟单株林木在一定立地条件下的生长规律,其良好的精度为森林经营措施的制定提供了决策依据。基于两期福建省三明市杉木人工林一类调查数据,以林木生长量为因变量,林木大小、立地条件、林木竞争指数以及基于所有保留木相同的3个竞争指数为自变量,运用R语言,采用多元线性逐步回归,构建杉木胸高断面积生长模型。结果表明,考虑枯死及采伐效应的基于保留木所构建的竞争指数在模型中影响显著,说明预估期间林木采伐及枯死对林木生长的影响显著。在单木生长模型构建中,有必要考虑预估期间林木采伐及枯死效应,从而使模型更具合理性。所做模型还可用来模拟不同采伐强度及不同采伐林木下林分的生长动态,为合理制定采伐措施提供决策依据。     

长白山地区天然林林木年龄与胸径的变动关系

受树种多、空间分布复杂和发育阶段各异等的影响,天然林中树木年龄的测定难度很大.以吉林省汪清林业局的天然云冷杉针阔混交林为研究对象,使用8块皆伐标准地的1678株标准木数据,从林木胸径随树龄的变动和相同径阶林木的年龄差异两个方面对林分年龄进行估测.结果表明,幂函数、抛物线方程可以较好地描述胸径生长;幂函数、指数函数、抛物线和对数函数可以较好地描述径阶平均年龄与径阶的关系.建立了7个主要树种的胸径与树龄的方程,可以提高当地的生长与收获模型的精度;相同径阶林木年龄的差异与其生长的环境、空间位置以及周围林木的竞争等有关.     

马尾松人工林单木生长神经网络模型研究

以马尾松人工林间伐试验林为研究对象，用林分内单木相对直径、林分年龄、地位指数和单株地积作为输入变量，以单木直径生长量作为输出变量，构建了4：S：1的BP神经网络模型。用间伐试验林的单木生长数据对网络模型进行训练，得适宜的网络结构为2：3：1，网络对象名取为DMnet。网络模型理论值与实际值比较的结果，各密度级的平均训练精度为90．10％～97．73％。与常规模型的拟舍精度83％～93％相比，神经网络模型取得了较好的拟合效果。网络模型的仿真结果显示，随相对直径和单株地积的增大，单木胸径定期生长量逐浙增大，其变化细节与林木在林分中所处的空间位置相符合，说明所建的单木生长神经网络模型能有效地描述林木生长随相对直径和林分密度指数的变化规律。模型可供同类条件的林分在进行经营设计时进行有关的分析、计算、模拟、预测等使用。     

用主成分分析构造竞争指标并建立单木生长模型

本文用主成分分析的方法构造竞争指标并建立单木生长模型。结果表明:该竞争指标对杉木人工林适用,所建立的单木生长模型符合精度要求,可用于预估林分生长。     

LMS及其在我国森林经营中的应用

LMS具有单木、林分、场景3个尺度的建模与可视化,具有经营管理、景观规划、辅助设计等功能,该系统能够满足林业科学研究人员和林业经营管理者等用户需求,但该系统要在我国进行应用,还有很多方面需要改进和完善。本文在简要介绍LMS主要功能模块(FVS、SVS和EnVi-sion)基础上,从林分生长模型、植物个体形态参数设计、软件汉化等方面讨论了该软件在我国应用的改进,最后介绍了LMS在林分空间格局可视化以及经营效果模拟方面应用的一个实例。     

紫金山针阔混交林空间结构特征分析

结合林分树种组成、胸径、树高等传统因子,运用混交度、大小比数、角尺度、开敞度4个林分空间结构参数指标分析了紫金山针阔混交林,旨在明晰紫金山针阔混交林的空间结构特征。结果表明,乔木层共包括16个树种,马尾松和栓皮栎在种群密度和断面积上均占有明显优势,是乔木层的建群种和优势种;林分平均混交度达0.70,属强度混交范畴,各树种混交度以冬青最低;马尾松和栓皮栎在空间结构单元中以优势木和亚优势木为主,其他树种优势木较少;林分的平均角尺度为0.59,林木水平分布格局为聚集分布,但聚集程度较低;林分的平均开敞度为0.20,林木生长空间处于严重不足和不足的临界状态;林下缺乏马尾松种群的更新个体,林分最终将演替为带有常绿成分的落叶阔叶混交林。     

新疆天然云杉林分蓄积生长率模型研究

利用新疆森林资源连续清查5期数据,分析研究林分蓄积生长率与林分平均胸径和年龄之间的关系,分区域建立了优势树种为天然云杉的林分蓄积生长率模型,以及云杉的单木胸径生长模型。通过与连续清查实际生长率进行比较得出,研究建立的生长率动态模型精度较高,能够全面、客观地反应总体情况,为新疆地区的林分生长预估提供参考依据。     

塞罕坝华北落叶松人工林断面积预测模型

如何实现林分水平和单木水平预测林分断面积的兼容性,并提高不同水平断面积模型的预估精度,在森林经营过程中是一个亟待解决的科学问题。本文以华北暖温带华北落叶松人工林为研究对象,运用105块连续观测的固定样地数据,首先采用Gauss-Newton算法建立林分水平和单木水平断面积生长模型;其次分别采用不同形式的逻辑斯蒂方程对单木生存概率方程进行拟合;最后将不同水平最优预测模型进行组合并建立组合方程,采用最小二乘法估计组合方程参数,以提高对不同水平断面积的预测精度。结果表明:在约束参数法中,林分密度模型、林分断面积预测模型和单木断面积模型均具有较好的预测效果,并均能解释90%以上的变异;在分解法中采用逻辑斯蒂方程来预测单木生存概率和林分密度,经检验获得的ROC曲线下面积为0.906,表明该方程可以较好地预测林木生存概率;在组合预测法中,采用不同水平的最优模型进行组合后的预测效果最佳。在预测林分密度和断面积时,组合预测方程预测精度最高,林分水平模型预测精度次之,单木水平模型预测精度最低。组合预测法能够预测不同水平下的林分密度、立木生存概率、林分断面积及单木断面积,提高了模型预测精度,为预测林分生长动态、空间结构变化及经营效果评价等提供参考依据。      

杉木人工林采伐迹地造林效果调查分析

对杉木采伐迹地上更新营造的人工纯林及混交林分生长状况进行了调查,结果表明:不同纯林树种和混交林模式的林分生长状况存在明显差异,纯林树种表现为南酸枣>马褂木>杂种马褂木>杉木>桤木>观光木>木荷;混交林模式以杜英+刺楸混交林模式的生长状况最好;在3种杉阔混交林模式中,桤木与杉木混交更有利于杉木的生长,种间关系更为协调。     

基于林分状态的天然林经营措施优先性研究

森林经营是林业发展的永恒主题。为揭示森林经营的奥秘,方便广大林业经营工作者对森林进行科学经营,本文首次探索了天然林优先经营措施选择,尝试了对森林进行类似于医学上“CT”的方法,并开具了天然林“经营处方”。研究认为:经营措施优先性是对许多可选经营措施优先执行顺序的安排;林分状态可通过反映森林结构、多样性和活力的林分空间结构、林分年龄结构、林分组成、林分密度、林分长势、顶极种或目的树种竞争、林分更新和林木健康等8个方面来描述;林分状态雷达图是进行经营问题诊断的简洁工具;基于林分状态组合的120种“经营处方”涵盖了天然林经营的主要方面。研究发现:结构化森林经营是解决天然林经营问题适用频率最高的集成技术;目标树培育技术在林分状态问题很多时,适用的可能性很低;促进天然更新、维护地力的技术措施与传统的抚育间伐措施具有几乎相同的适用频率。      

基于近自然改造的马尾松林分竞争强度研究

为了揭示马尾松人工近自然改造作业下树种间的关系,本文主要分析了近自然改造林分内马尾松的种内种间竞争强度,以期为营造近自然混交林和人工林近自然作业法提供参考和理论基础。基于广西热带林业实验中心人工马尾松近自然5种改造实验林20个固定样地的2014年复测数据(A1~A4:不同采伐强度补植树种的改造混交林,A5:未改造马尾松对照纯林,每种改造模式各4个固定样地),利用Voronoi图确定了林木的生长空间和竞争邻木,运用Hegyi单木竞争模型对改造混交林总体竞争强度、改造混交林和对照纯林中马尾松种内种间竞争强度进行了数量分析。结果表明:1)改造混交林中马尾松和主要补植树种竞争排序为:红锥灰木莲大叶栎马尾松香梓楠格木,不同改造模式平均竞争指数排序为:A1A3A4A2。2)改造混交林对象木马尾松共计212株,其他竞争木336株;对照纯林马尾松共计190株。对照马尾松纯林竞争指数为359.51,远大于改造混交林中马尾松竞争指数(166.98),适当强度的采伐有效地降低了林分内马尾松的竞争压力,马尾松纯林中只存在种内竞争,改造混交林中马尾松种内竞争指数大于种间,各占54.65%和45.35%。3)混交林与纯林中马尾松种内竞争差异显著,竞争指数随胸径增大而逐渐减小;各径级内平均竞争指数,改造混交林均小于对照纯林。4)速生树种对马尾松最先产生种间竞争压力,马尾松与主要竞争木竞争关系(CI1)排序为:大叶栎灰木莲红锥香梓楠鸭脚木山油麻安息香格木黄毛榕,改造混交林各模式间马尾松种间竞争差异不显著。5)马尾松竞争指数随胸径的增大不断变小,改造混交林总竞争指数、种内竞争指数以及对照纯林总竞争指数与马尾松胸径分别符合幂函数、双曲线函数和对数函数的关系;当马尾松胸径大于25 cm时,混交林与纯林内马尾松受到的竞争压力均逐渐减小趋于平缓;小于25 cm时,马尾松受到的竞争压力较大。通过分析马尾松近自然改造林分内树种竞争关系可知,基于近自然经营理论的人工纯林改造利用有效的干扰木采伐和合理的树种补植,能够有效降低马尾松的竞争压力,同时促进补植树种的生长和天然更新,引导林分的正向演替,形成复层异龄混交林,证明了近自然改造的合理性与可行性。      

天目山针阔混交林林木空间分布格局特征

森林中林木的空间位置和森林功能息息相关,为更好地掌握树种的空间分布规律,科学合理地开展森林经营管理活动,在浙江省天目山区设置了30 m×30 m的针阔混交林样地15个,使用全站仪对样地边界和胸径≥5cm的木琴植物个体进行精确测量定位,同时进行种类识别、挂牌、定位和每木检测,获取基础数据。利用混交度、大小比数和角尺度等3种结构参数表征针阔混交林林分空间结构。结果表明：林分空间分布格局上,混交度为0．700～0．900的比例较大,树种平均混交度为0．712。天目山针阔混交林的林木零度混交和轻度混交的比例不高,中度混交和强度、极强度混交占很大比例。林分空间大小分化差异较小,在空间结构单元里,林分平均的大小比数位0．477,大部分个体分化程度处于中等水平。林分中有近一半的树木处于优势地位,总体优势度有继续上升的潜力。树种问的大小比数有一定差异,马尾松Pinus massoniana生长空间比其他树种略小一些,枫香Liquidambar for-mos（ana,杉木Cunninghamia larweolata,短柄抱Quercus glandulifera var．brevipetiolata等优势不明显,其余树种生长占优势地位。天目山针阔混交林林分处于相对稳定的状态,角尺度为0．500等级的分布频率最大,林分平均角尺度为0．533,林分中极少有很均匀和很不均匀的结构单元出现,整体林木水平分布格局为团状分布。未来的演替过程中,林分分布有随机分布的趋势。天目山针阔混交林物种丰富,结构相对合理,林分处于较为稳定的状态中。图3表4参20     

基于改进PSO的洞庭湖水源涵养林空间优化模型

以结构化森林经营思想为理论基础,从与水源林涵养水源、保持水土功能密切相关的林分物种组成(树种混交)、种内及种间竞争、空间分布格局、垂直结构4个方面选择混交度、竞争指数、角尺度、林层指数、空间密度指数、开阔比数作为水源林健康经营和林分空间结构优化的目标函数,建立洞庭湖水源林林分多目标空间优化模型,应用改进的群智能粒子群算法求解林分空间结构优化模型,并针对模型输出的目标树空间结构单元制定周密的经营策略。研究结果表明,优化模型能准确定位林分空间关系的薄弱环节,调控措施能显著改善林分空间结构,有利于促进森林生态系统的正向演替,为恢复洞庭湖水源林生态功能和健康经营提供理论依据和技术支撑。应用优化模型进行水源涵养林健康经营突破了传统森林经营模式,为智能信息技术在森林空间经营中的应用提供了新的思路。     

长白山云冷杉针阔混交林林木空间利用率混合模型

目的  建立林木空间利用率模型，为天然混交林中不同树种间生产力的比较提供依据，为单木成熟的判断提供参考。 方法  利用林木生长量与树冠大小比值定义林木空间利用率，以长白山地区云冷杉针阔混交林为研究对象，基于20块标准地的2 268株单木数据，建立林木空间利用率混合模型，拟合各树种的空间利用率。 结果  （1）备选指标中蓄积生长量和树冠投影面积之比与胸径相关系数最高，适宜作为计算指标。（2）通过逐步回归，最终选定林木胸径、胸径平方（代表胸高断面积）、树高、冠幅、样地蓄积、针阔比、坡向坡度、竞争指标作为林木空间利用率基础模型的自变量。（3）确定按树种分组，包含胸径平方及截距随机效应参数、指数函数异方差结构的混合模型，经检验，混合模型在建模数据及检验数据中的表现均略优于一般线性模型。（4）利用所构建的混合效应模型，对研究数据进行拟合预测，各树种空间利用率最高时期的胸径分别为云杉约40 cm，冷杉、落叶松、红松、中阔组约37 cm，慢阔组约32 cm。 结论  林木利用率模型得到的数量成熟是以单位营养空间的生产力为基础的，使不同树种间的比较更为合理，且计算结果符合一般林学规律，可以作为该地区云冷杉针阔混交林判定单木成熟及优化林分结构的参考依据。      

马尾松人工林森林经营模式评价

根据不同经营模式（轮伐期经营、近自然经营、无经营）下中龄马尾松人工林样地2期调查数据,利用One-way ANOVA分析森林经营对林分以及单木生长量的影响;比较分析不同森林经营模式对森林结构及树种组成的影响。结果表明,近自然经营相对于轮伐期经营主要是对林分上层木和下层木生长促进效果明显,对中层木生长影响与轮伐期经营效果差异不明显,轮伐期经营与无经营相比较,能有效促进中层林生长,但对上层木及下层木的促进效果不明显;近自然经营能够有效增加林分单位面积蓄积生长量,而轮伐期经营则不然;2种经营模式均能有效增加林分树种多样性与均匀度,但近自然经营明显优于轮伐期经营（两者树种多样性指数差异显著）;总的来说,近自然经营优于轮伐期经营,后者虽然一定程度上改变了林分结构,但并没有根本上改善林木生长状况。最后,根据不同经营模式下当前的林分结构提出相应的后续经营建议。     

基于随机森林算法的落叶松?云冷杉混交林单木胸径生长预测

目的单木生长受气候、林分等多种因子影响,需要利用适当的方法厘清气候以及林分中影响林木生长的主导因子。随机森林等机器学习方法提供了一种新的途径,需要检验利用随机森林算法分析气候和林分因子对林木生长影响的可靠性,为森林生长收获预估提供新的方法。方法以吉林省汪清林业局20块落叶松?云冷杉混交林固定样地25年（1986—2010年）间连续调查数据作为研究材料,候选气候和林分因子52个,利用随机森林算法建立了包含气候和林分的单木胸径生长模型,分析气候和林分因子对单木胸径年平均生长量的影响:基于52个超参数组合（决策树数目ntree = 1 000、决策树每个结点随机选择的预测变量个数mtry = {1, 2, ···, 52}）构建了52个随机森林模型,利用10折交叉验证法分别训练和评估52个随机森林模型;基于完整数据集,利用最优随机森林模型分析自变量对单木胸径年平均生长量影响的相对重要性以及偏依赖关系。结果ntree = 1 000、mtry = 12所对应的模型是52个模型中具有最佳泛化能力的模型,该模型具有最大的交叉验证决定系数R2_cv（R2_cv = 0.54）,以及最小的交叉验证均方根误差RMSE_cv、交叉验证平均绝对偏差MAE_cv和交叉验证相对均方根误差rRMSE_cv（RMSE_cv = 0.14 cm、MAE_cv = 0.10 cm、rRMSE_cv = 50%）。单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,相对重要性超过80.00%。8个林分因子中,大于对象木的林木断面积之和BAL对单木胸径年平均生长量影响最大,林分每公顷株数N对单木胸径年平均生长量影响最小,其他因子对单木胸径年平均生长量影响介于两者之间;单木胸径年平均生长量随BAL、林分每公顷断面积BA、N以及林分断面积平均胸径D_g的增加而下降,随对象木胸径与林分断面积平均胸径之比RD、林木期初胸径D₀以及对象木胸径与林分中最大林木胸径之比DDM的增加而增加。单木胸径年平均生长量受气候因子的影响较小,相对重要性低于20.00%。44个气候因子对单木胸径年平均生长量的影响均较小（相对重要性均 < 1%）,其中,生长季平均降水量（4—9月）与年均降水量之比Pratio、年总太阳辐射时长Asr、生长季平均降水量（4—9月）与生长季相对湿度（4—9月）之比Gspgsrh以及生长季太阳辐射时长（4—9月）Gssr是前4个相对重要的变量。结论随机森林模型能够较好地解析各变量与单木胸径年平均生长量之间复杂的关系,单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,而受气候因子的影响较小。总体而言,在局部尺度上,林分因子是影响单木胸径生长的主导因子,而气候因子对单木胸径生长的解释能力有限。随机森林模型具有一定的泛化能力和统计可靠性,产生的变量重要性和偏依赖图具有合理的林学意义。      

闽南沿海山地火力楠马尾松混交林种间关系变化规律

对闽南沿海山地火力楠马尾松混交林种间关系动态变化规律的研究结果表明：混交林在1-3年生时，幼林个体占据各自营养空间，种间竞争尚未形成，至4-5年生时，林分开始郁闭，种间关系较为协调，充分发挥了伴生树种的辅佐功能，明显地改善了林分小气候特征，促进混交林的生长，种间关系处于相对稳定状态；6-10年生间，混交林的种间关系处于竞争初期，但此时种间竞争并不十分激烈，主要矛盾为伴生树种的种内竞争；混交林约在10年生后，种间关系矛盾日趋加剧并进入竞争盛期，在竞争中，火和、力楠生长迅速，而马尾松明显受抑而逐渐枯死被淘汰，通过种群间的自行调节，最终群落的竞争关系趋于缓解。根据该混交林种间关系的变化特点，从营林角度出发，在培育过程中，应适时采取适当疏伐措施来调整混交林的种间关系，以发挥混交林的多种效益。     

长白山地区白桦红松混交林结构特征分析

以长白山地区白桦红松混交林为对象,对林分结构特征进行研究,为森林结构调整优化提供参考。于金沟岭林场设立一块100 m×100 m的白桦红松混交林标准地,对样地内的整个林分以及白桦、红松直径结构运用负指数函数、三参数Weibull函数进行拟合,对于空间结构特征,采用混交度、角尺度、大小比、密集度4个结构参数进行描述。结果表明:1）林分中树种种类较多,直径大部分分布在6~12 cm径阶,大径材林木较少。2）对直径进行拟合时,三参数Weibull函数对红松和整体林分的直径拟合效果较好,负指数函数对白桦直径拟合较好。3）零元分布和一元分布中,白桦红松混交林中大多林木处于随机分布状态,中等程度混交,树冠较为密集,各个优势等级上林木数量分布均匀。从林分结构多元分布来看,无论参数如何组合,混交林各树种均表现出不同结构组合下大多数林木树冠分布密集或林木随机分布的格局。多元分布能够直观地描述各个树种多个结构参数组合的频率分布,为森林可持续经营、科学管理提供重要的参考信息。