利用可变参数和二阶回归方法建立海南省相思树立木材积模型

【目的】建立立木材积模型,为科学计量评价森林资源、完善森林资源监测体系提供重要依据。【方法】以海南省相思树为研究对象,以胸径和树高为自变量建立二元山本材积式模型、可变参数动态模型,采用以简单幂函数式和树高—胸径模型为基础的二阶回归估计方法建立一元胸径立木材积模型,分析对比建立的一元、二元立木材积模型拟合效果。【结果】1)相思树二元山本材积式模型和可变参数动态模型的确定系数均在0.98以上,平均预估精度均在98%以上。模型整体总体相对偏差(TRB)和平均系统偏差(MSB)均在±3%以内,山本材积式模型在8、20 cm径阶总相对偏差和平均系统偏差超出±3%范围;2)两种方法建立的一元立木材积模型的确定系数均在0.94以上,预估精度均在96%以上。采用分段建模和二阶回归总相对偏差和平均系统偏差趋近于0,而常规方法建模12、16、24 cm以上径阶的总相对偏差均超出5%范围。【结论】可变参数动态模型相较于山本材积式模型拟合精度更高,各径阶误差更小,明显优于山本材积式模型;采用二阶回归估计方法建立的模型能更好地反映材积随胸径大小的变化规律,既提高了模型的切合性能,又能较好地控制各径阶的偏差,明显提升了拟合效果,是建立一元立木材积模型的有效方法。     

黄山松立木一元材积模型建模技术

为改进一元材积模型建模技术,以黄山松(Pinus taiwanensis)为研究对象,构建了基于伯克式的一元材积模型,通过交叉建模和检验同步进行的建模思路,利用逐步回归法求解参数,得到黄山松一元材积方程。并通过模型评价指标对比分析,其拟合效果好于由TOPSIS法得到的最优一元材积方程,弥补了黄山松一元材积表的空白,对科学经营管理黄山松天然林、森林资源清查具有重大意义。     

利用分段建模方法建立海南省主要树种立木材积模型

为提高二元立木材积模型的通用性,以海南省桉树、木麻黄、马占相思、橡胶树、加勒比松5种树种为研究对象,采用分段建模的方法改进立木材积估计,并与常规建模方法进行比较分析,结果表明:从模型的整体评价结果来看,常规模型和分段模型的拟合效果均很好,分段模型整体总相对误差和平均系统误差两个指标要优于常规模型;对各个径阶进行检验,分段模型基本保证各径阶下总相对误差和平均系统误差在±3%以内,而常规模型各径阶下总相对误差和平均系统误差在±6%以内。分段模型方法可以有效提高二元立木材积模型的通用性,该方法可以推广应用到林业数表领域。     

含地域和起源因子的马尾松立木生物量与材积方程系统

【目的】建立含地域和起源因子的相容性立木生物量与材积方程系统,为准确估计森林生物量提供依据。【方法】以我国南方主要针叶树种马尾松为研究对象,基于301和104株样木的实测地上生物量、树干材积和地下生物量数据,综合利用哑变量建模方法和误差变量联立方程组方法,建立集地上生物量、树干材积和地下生物量为一体、确保与生物量转换因子和根茎比等变量相容的一元和二元方程系统,并分析立木生物量和材积估计是否受地域和起源的影响。【结果】所建立的马尾松一元和二元相容性立木生物量方程与材积方程,确定系数(R~2)均在0.92以上,其中地上生物量方程的平均预估误差在4%以内,地下生物量方程的平均预估误差在8%以内。对马尾松地上生物量和树干材积的估计,二元模型均显著优于一元模型,其F统计量远大于临界值;但对地下生物量的估计,二元模型反而不如一元模型效果好。不论是一元模型还是二元模型,地域和起源对马尾松地上生物量估计均无显著影响,地上生物量模型具有很好的通用性,同时也进一步印证了曾伟生等(2012)提出的通用性地上生物量模型M=0.3ρD~(7/3)的广泛适用性。对马尾松地下生物量的估计,不同地域的模型存在显著差异;相同直径的林木,总体1地域范围内(长江流域东南部)的地下生物量要大于总体2(长江流域中西部)。对马尾松树干材积的估计,二元模型不受地域和起源影响,但一元模型受起源影响;相同直径的林木,人工林的材积估计值大于天然林。【结论】将哑变量引入误差变量联立方程组,可同时解决多个变量之间的相容性及地上生物量和地下生物量样本单元数不相等时如何联合建模的问题,是切实可行的生物量建模方法;研究所建立的马尾松立木生物量方程、材积方程及其相容的生物量转换因子和根茎比方程,达到相关技术规定预估精度要求,可推广应用。     

湖南省马尾松树高曲线及材积模型研建

基于湖南省主要树种模型研建项目中153株马尾松的胸径、树高和材积实测数据，拟合6种树高曲线模型及常规一元、二元材积模型，对所有树高曲线模型进行对比分析后，选取拟合效果最好的树高曲线模型代入二元材积模型，构建新一元材积模型，并对常规一元、二元、新一元3种材积模型进行对比评价。结果表明：所有树高曲线模型的决定系数均在0.66以上，总相对误差均低于5%,模型拟合精度较高；综合对比分析6种树高曲线模型，选择模型5作为最优树高曲线模型；3种材积模型的决定系数和预估精度均较高，分别超过0.89和95%,模型拟合效果良好；较常规一元模型，新一元材积模型的各项指标均更好，且能满足林业行业标准的精度要求。     

西藏冷杉立木生物量和材积模型研建

利用2011年采集的150株西藏天然冷杉数据,采用度量误差联立方程组方法同时进行整体建模和分段建模,分别建立了西藏冷杉一元、二元生物量与材积相容性模型,并分析对比两者拟合效果。结果表明:不论是一元、二元模型,采用整体建模方法都难以准确描述冷杉生物量、材积随胸径变化情况,导致径阶16 cm以下的林木立木材积和生物量估计值均小于实际值,径阶越小,偏差越大,其中4 cm径阶的预估偏差甚至达到了20%~30%;而采用分段建模方法能有效解决上述有偏估计的问题,模型改进效果十分良好,各径阶均无系统偏差;分段建立的地上生物量和立木材积方程,不论一元或二元模型,其预估精度分别达到了93.5%、92.8%以上,一元分段地下生物量方程预估精度也在91.5%以上。     

海南省主要人工林树种最优树高曲线研究

树高曲线是建立林分生长与收获模型的基础,采用海南省主要人工林树种桉树、马占相思、木麻黄、加勒比松和橡胶树的标准木实测数据,选用11个常用的树高曲线模型进行拟合,以确定系数和均方根误差作为模型评价指标,最终选取各树种的最优树高曲线模型,同时结合各树种二元材积模型对推导的一元材积模型进行检验。结果表明:各树种最优树高曲线模型预估精度较高,均达到了97%以上,新推导的一元材积模型预估精度达到95%以上,完全满足相关行业标准要求,可应用于实际生产;同时各树种最优树高曲线模型也可为海南省主要人工林可持续经营提供技术支撑。     

海南省古巴加勒比松立木材积表的编制

海南省古巴加勒比松立木材积表的编制，在样本选择、分析，模型选择，建模方法与克服异方差的影响，以及精度检验与适应性分析等各个环节均进行了深入的研究。共采集具有广泛代表性的样本资料488个。，数据通过计算机处理，最后建立了海南全省的、无偏的、高精度的加勒比松二元立木材积模型和一元立木材积模型表，从而解决了2．2万ha加勒比松村积计算无材积表的状况。     

利用度量误差模型和分段建模方法建立云南云杉相容性立木材积和地上生物量模型

以云南云杉实测立木材积和地上生物量数据为例,利用度量误差模型方法和分段建模方法建立相容性的一元和二元立木材积和地上生物量模型。结果表明,无论常规模型还是分段模型二元立木材积模型的相关统计指标得到了大幅度的改进,而二元地上生物量模型的相关指标与一元模型相比差异不大;常规二元立木材积模型在小径阶下存在明显的偏差,分段模型从整体上能够有效地解决系统偏差问题;所建的分段一元立木材积模型和地上生物量模型的平均预估精度分别到了90％和95％,同时分段二元立木材积模型和地上生物量模型的平均预估精度均到了97％。     

海南省一元立木材积检验与更新模型研建

林木材积是我国森林资源监测的一项重要内容。海南省森林资源清查林木材积估计一直沿用广东省70年代未建立的一元立木材积表,已使用30多年,急需进行检验、更新。以海南省橡胶、桉树、相思、加勒比松、木麻黄5个树种单株立木材积实测数据,对海南省森林资源清查中使用的原一元立木材积方程进行适应性检验,更新建立新一元立木材积方程,并就原一元立木材积方程估计的森林资源清查林木材积偏差进行了分析。研究结果表明:海南省上述5个树种原一元立木材积方程均存在较大的系统偏差,每个树种总相对偏差(TRB)和平均系统偏差(MSB)均达到了15%以上,预估值明显低于实际值,已经不再适用;更新建立的5个树种新一元立木材积方程,其预估精度均在95%以上,总相对偏差(TRB)均在3%以内,平均系统偏差(MSB)接近于0,拟合效果良好;以5个树种新一元立木材积方程估计得到的2013年全省森林资源清查蓄积增加1.389 85×107 m3,增幅达23.80%。     

加勒比松杂交育种现状及发展对策的探讨

综述了我国引种加勒比松的情况及其杂种的生长表现,并探讨了未来发展的对策。加勒比松杂交育种从20世纪70年代开始,在广东湛江进行的古巴加勒比松×湿地松的杂交育种试验结果表明,杂种15年生的材积是亲本材积的1.66　2.88倍,杂种的木材基本密度和纤维长度介于两个亲本之间。20世纪90年代初在福建、广东、广西和湖南等省建立了更多的杂种对比试验林,在试验中用作对照的澳大利亚杂种松生长最快,但易受风害。杂交组合湿地松×洪都拉斯加勒比松和古巴加勒比松×巴哈马加勒比松的杂种比组合湿地松×古巴加勒比松和洪都拉斯加勒比松×古巴加勒比松的杂种生长迅速,杂种种子的发芽率很低(<30%),而且家系之间变异很大。广东台山的试验结果表明,湿地松×洪都拉斯加勒比松杂种的树高和材积增长为35.8%和244.6%,湿地松×古巴加松的增长为40.8%和210.9%,同时也进行了杂交配合力的分析。无性繁殖试验表明生根率可达85%,但生根率在家系之间变异很大。     

不同松树杂种F_1代在浙北和皖南的生长差异及其早期评选

利用4类松树杂种(火炬松×洪都拉斯加勒比松、火炬松×巴哈马加勒比松、湿地松×洪都拉斯加勒比松、湿地松×巴哈马加勒比松)在浙北7 a和6类松树杂种(火炬松×洪都拉斯加勒比松、火炬松×本种加勒比松、火炬松×巴哈马加勒比松、湿地松×洪都拉斯加勒比松、湿地松×本种加勒比松、湿地松×巴哈马加勒比松)在皖南9 a的树高、胸径和材积指标,研究了不同杂种在不同地点的生长表现。结果表明:不同杂种类型在不同地点的生长差异非常显著。在浙北余杭试验点火炬松×洪都拉斯加勒比松生长最好,其中材积增长超过对照40%的杂交组合有PTCH20、PTCH12、PTCH41、PTCH17、PTCH61和PTCH16共6个,全部是火炬松×洪都拉斯加勒比松,占该试验点所有杂交组合的11.11%;在皖南太湖试验点生长较好的杂交组合多为湿地松×古巴本种加勒比松,少量为湿地松×洪都拉斯加勒比松,同时该地区火炬松×洪都拉斯加勒比松杂种也有生长较好的杂交组合,该地区优良杂交组合(材积超过对照40%)包括PECC1-37、PECH12-9、PTCH13-24、PECC18-55、PECH42、PECC18-32、PECC10-6共7个,占所有杂交组合的28%,包括3个杂交组合类型(湿地松×本种加勒比松、火炬松×洪都拉斯加勒比松、湿地松×洪都拉斯加勒比松)。该结论和国内外关于杂种松的适应性及生长优势研究的结论基本一致,对我国南方不同地区发展速生杂种松具有参考意义。     

森林资源连续清查中四种一元材积估计方法的对比分析

国家森林资源连续清查中长期使用的一元立木材积表是否存在偏估,一直是值得关注的问题。利用第八次全国森林资源清查2012年广东省的杉木(Cunninghamia lanceolata)和马尾松(Pinus massoniana)样地调查数据,以二元材积估计结果为基础,对4种一元立木材积估计方法进行了对比分析。结果表明,杉木和马尾松现行一元立木材积表的相对误差均大大超出了±3%的允许范围,本文提出的3种一元材积估计方法都能有效消除材积估计偏差。建议各省参照本文提出的方法,对现行的一元立木材积表进行一次系统检验,对偏差过大者应当及时予以修正或更新。     

我国南方杂交松生长和材性的研究

对广东湛江 15年生和广西东门林场 7年生的杂交松试验林的生长和材性进行研究 ,结果表明 :广东湛江 15年生最优良杂交松组合 (正种加勒比松河 6×湿地松混合花粉 )的材积较对照正种加勒比松材积大 1.66倍 ;广西东门林场 7年生杂交松 (湿地松×洪都拉斯加勒比松 ) 3个家系的平均材积较湿地松 60个家系的大 2倍 ,最优良杂交松 (家系 62号 )的材积较湿地松大 2 .88倍。以上优良杂交松可分别在我国热带及南亚热带推广。杂交松的年轮平均密度和晚材率大致处于正种加勒比松和湿地松之间 ,年轮平均密度的差异主要是由于晚材率差异所致。 3种松木的变异模式都是从髓心起逐渐增高 ,到第 8～ 9年变化趋缓 ;杂交松在近树皮处的纤维长度介于两个亲本之间 ,近髓心处的纤维长度略大于两个亲本的纤维长度     

湖南省马尾松相对树高曲线模型研建

基于湖南省主要树种模型研建项目中50块马尾松样地的每木胸径和树高实测数据，经数据预处理后，构建了马尾松固定参数相对树高曲线模型和可变参数相对树高曲线模型。基于构建的树高曲线模型，计算林木材积和样地蓄积，并以二元材积公式计算蓄积作为真值，将基于树高曲线模型计算的蓄积、二元材积公式计算蓄积和一元材积公式计算蓄积进行对比。结果表明：固定参数和可变参数相对树高曲线模型的决定系数分别为0.844和0.857,体现了较好的拟合精度；两种方法统计的总体蓄积相对误差均在5%以内，满足林业行业标准要求的允许误差范围；分径级组或分起源统计样地蓄积相对误差，相对树高曲线模型均较一元材积公式表现出更高的精度，能有效避免产生较大偏差。构建的马尾松相对树高曲线模型能应用于生产实践。     

吉安市主要树种类型相对树高曲线模型的应用研究

针对我国现行一元立木材积表对林分或样地材积估计偏差太大,本研究利用103块样地资料,建立了吉安市杉木、国外松、阔叶树等3个主要树类的相对树高曲线模型。经检验,3个树类的模型用于林分材积估计的总相对误差都在±1%以内,相对误差绝对值平均数小于3.6%。其估计精度可达到近似实测树高曲线法的水平而又不增加野外工作量。此外,还将杉木和国外松人工林合并进行了建模,效果也相当理想,仍能满足建模精度要求。     

北京杨树相容性立木材积系列模型研建

以北京市最重要的阔叶树种杨树(Populus)为研究对象,利用1 678株样木的材积测量数据,通过采用哑变量模型和误差变量联立方程组方法,建立了毛白杨(P.tomentosa)、速生杨(P.×euramericana)和加拿大杨(P.×canadensis)3个树种(组)的相容性二元立木材积方程、胸径和地径一元立木材积方程、树高胸径回归模型及地径胸径回归模型,并分析了不同树种之间的差异。结果表明:二元立木材积方程的平均预估误差均在2%以内,胸径一元材积方程和地径一元材积方程的平均预估误差也大都在3%以内,达到了立木材积表的编制精度要求。所建模型可为北京市杨树林的蓄积量估计提供准确的计量依据。     

甘肃省山杏山杨相容性一二元材积模型研建

为建立适用于甘肃省的立木材积模型,获取更为准确的材积表,以甘肃省山杏、山杨为研究对象,采用电子经纬仪进行无损立木精测获取数据,并通过误差变量联立方程组方法,建立了两个树种的二元立木材积方程、一元立木材积方程以及树高-胸径回归模型,为准确估计相应树种的森林蓄积量提供了科学依据。利用经典的二元材积模型山本和藏式及指数树高模型进行联立得到相容性立木材积方程,通过6项指标对所得模型进行综合评价,结果表明:二元材积模型、一元材积模型都能取得良好效果,其中山杏二元材积表、胸径一元材积表的平均预估误差分别为2.12%,2.58%;山杨二元材积表、胸径一元材积表的平均预估误差分别为1.57%,2.01%;所建相容性一二元材积模型可用于甘肃省山杏山杨蓄积量估计。     

单木和林分水平一元与二元材积模型的预估精度对比

利用各240株的杉木和马尾松立木材积实测数据,以及100个杉木和80个马尾松样地的调查数据,对基于单木和林分水平一元与二元模型的预估误差进行了对比分析。结果表明:不论是单木水平还是林分水平模型,基于一元模型得到的估计值,其相对误差基本位于-40%~+60%之间,最大极差可以达到2.5倍以上;一元材积估计方法的精度要显著低于二元材积估计方法,国家森林资源连续清查中基于一元材积公式计算的样地蓄积数据,不宜用于森林质量和森林生产力等方面的评估。建议逐步建立各主要树种的二元林分蓄积模型,不断完善森林调查计量体系。     

松属树种生长量和产脂力的比较分析

对7个松树树种的材积和产脂力进行测定分析，结果表明：地点、重复对材积和产脂力的影响均不大，树种间材积和产脂力差异规律不明显。4个年度数据中，9年生和15年生材积差异达显著和极显著水平，9年生和16年生时产脂力均达显著差异。从树种平均值分析来看，热带松、本种加勒比松和马尾松生长相对较快，而湿地松、巴哈马加勒比松以及火炬松则生长较慢；产脂力较高的是热带松、巴哈马加勒比松、马尾松优树混合种，属中等产脂力的是本种加勒比松和湿地松，产脂力较低的是垌头群马尾松（对照）和火炬松。