牛姆林米槠天然林主要树种直径分布结构特征的研究

运用5种分布函数模型对永春牛姆林米槠天然林主要树种的胸径和地径进行拟合,以筛选出拟合效果较好的分布函数模型,探索其林分直径结构特征。结果表明:(1)米槠林分直径分布结构应用正态分布模型拟合效果最好;(2)峭度、偏度和变动系数等特征值可用于描述天然林的生长特点;(3)正态分布参数可通过较易获取的林分直径实测值来预估,进而预测林分各径阶林木株数、蓄积量及其动态变化,为米槠天然林合理的经营管理提供科学的参考依据。     

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。     

广西杉木立木材积模型优化筛选研究

为实现杉木林蓄积量调查与估测的精准量化,基于林业数表编制作业获取的标准立地245株杉木树高、冠幅、胸径和带皮材积等林业资源调查数据,采用非线性估计法建立11种一元立木材积模型,通过求解模型参数并进行优异比较,渐进拟合出最优的胸径-树高-冠幅三元材积模型。结果表明：1)无论树高、胸径还是冠幅,11种单因子变量估测立木材积的曲线模型均以幂函数的检验参数最优。2)基于模型确定系数判定拟合模型优劣呈现三元>二元>一元。其中,包含树高、胸径和冠幅三元非线性最优材积模型确定系数0.988,总相对误差0.087%,总系统误差0.57%,模型预估精度99.40%。3)胸径-树高-冠幅三元材积模型充分集成了林分结构参数信息,其高精度低误差特点对林业数表编制、森林蓄积量监测具有重要参考价值。     

基于森林资源二类调查数据的思茅松人工林经验收获表的编制

以云南省澜沧县2016年森林资源二类调查的994个思茅松人工纯林小班数据为研究对象,选用4种生长方程和1种线性回归方程拟合思茅松人工林林木生长过程,利用SPSS19.0和EXCEL2016对5种预选生长模型进行拟合,基于相关指数最大、残差平方和最小的原理,确定了林分平均树高、平均胸径和单位蓄积的最佳生长模型,模型预估精度高达95%以上,对数据T检验结果,其残差均在95%的置信区间。根据拟合的林分平均树高、平均胸径和单位蓄积生长模型及相关公式编制了澜沧县思茅松人工林经验收获表。     

克山县河北林场蒙古栎生长过程研究

在克山县河北林场不同立地条件的蒙古栎林分中设置12块标准地进行各项因子调查,在每个标准地内伐取1株蒙古栎平均木进行树干解析。选用Richards、Logistic、Gompertz等3个生长曲线模型对胸径、树高、材积的总生长过程进行了拟合,结果表明,Richards曲线相关系数最大,拟合效果最好,可以作为胸径、树高、材积的生长预估模型。     

广西杉木林分相对树高曲线模型研究

为减轻森林资源调查的工作量，满足蓄积量调查的精度要求，利用广西276块杉木(Cunninghamia lanceolata)林标准地资料，选用理查德函数变型的固定参数式和可变参数式建立杉木林分相对树高曲线模型，综合考虑模型拟合决定系数(R²)、均方误差(MSE)、总相对误差(TRE)、平均相对误差(MRE)、平均百分比误差(MPE)和预估精度(P)等指标，选择表现较好的模型。结果表明，最佳的杉木林分相对树高曲线模型为理查德函数变型固定参数式模型。将利用模型估算的林分蓄积量与利用二元材积表估算的林分蓄积量形成成对数据，采用配对t检验法对二者均值差异进行检验；结果显示，二者无显著差异，精度达到99.46%。利用理查德函数变型固定参数式模型建立的杉木相对树高曲线方程预估精度高，可在广西区内应用，整体区域模型函数为■，中心产区模型函数为■，一般产区模型函数为■。     

马尾松宏观尺度单木生长模型研究

林木生长模型是预测森林未来发展、评估生产潜力的定量依据。以我国南方主要针叶树种马尾松(Pinus massoniana)为对象,利用在马尾松分布范围内收集的代表性样本,建立全国尺度的胸径和树高单木生长模型,并分析生长模型是否受地域和起源的影响。结果表明:马尾松胸径的生长过程仅与地域有关而与起源无关,而树高的生长过程则受到地域和起源的双重影响;所建胸径和树高总体平均生长模型,确定系数分别为0.79和0.71,平均预估精度均在96%以上;包含地域和起源因子的胸径和树高生长模型,比总体平均模型有显著改进,其确定系数分别达到0.83和0.74,平均预估精度均进一步提高。所建生长模型为在宏观尺度上预测马尾松林的蓄积量、生物量和碳储量提供了定量参考依据。     

四种针叶低效林单株生长模型构建

以碳汇林基线情景低效针叶林,包括日本落叶松、杉木、马尾松、湿地松为研究对象,利用收集和调查的生物量与解析木实测数据,选择不同数学模型,通过曲线回归、非线性回归方法拟合模型参数,建立4个树种的单株生物量模型、胸径生长模型和树高生长模型。结果表明:4个树种的单株生物量模型、胸径生长模型采用相关系数较高、MSE值最小的幂函数模型、S模型拟合效果最好;4个树种的树高生长模型形式各异,日本落叶松、湿地松以Logistic模型拟合效果最好,杉木以抛物线模型拟合效果最好,马尾松以S模型拟合效果最好;检验结果表明,所建日本落叶松、杉木、马尾松、湿地松的生长模型预估精度均达到了95%以上,且都通过了F检验。     

基于单木过程模型的杉木林分生长模拟研究

基于林分尺度的3-PG模型原理,在考虑单木林分生理生态过程的基础上,改进了生物量积累和分配子模型,建立适应于单木生长的生理生态过程模型,实现基于单木过程模型的林分生长预测。选择胸径和树高生长量2个指标与实测值对比分析,结果表明:改进模型对胸径和树高生长量的模拟平均精度分别为95.57%和91.16%,均明显高于3-PG模型对应的89.4%和85.18%的平均模拟精度,改进模型的模拟精度显著提高,模拟效果更好。     

桉树生物量估算模型及与IPCC法的对比分析

为构建适用于区域桉树人工林生物量异速生长方程,收集整理桉树林的生物量文献数据,拟合测树因子(胸径和树高)与地上、地下和单株生物量间的回归关系。结果表明:单自变量模型中,基于胸径因子的方程拟合优度高于树高因子。双自变量模型中,树高因子的添加仅对单株生物量拟合优度提高了0.7%～1.5%。模型的预测值与实测值的比较及相容性分析表明,方程lnW=-2.833+2.301ln D+0.352 1lnH对地上生物量预测效果最优,精度达94.6%;方程lnW=-5.175+0.939ln D~2H对地下生物量预测效果最优,精度达66.8%;方程lnW=-2.960+0.896ln DH~2对单株生物量预估效果最优,精度达95.5%。分量模型与单株模型相容性较好。桉树人工林BCEF和R的平均值分别为0.634 1(n=65,SD=0.132)和0.205 6(n=76,SD=0.089)。IPCC法对林分生物量估算精度高于异速生长方程,达到95.3%。因此,建议采用IPCC生物量估算参数法进行区域尺度桉树人工林生物量估算。     

基于贝叶斯法的针阔混交林树高与胸径混合效应模型

【目的】在多树种多层次针阔混交林中,基于贝叶斯混合效应模型法构建树高与胸径关系的混合效应模型,以提高预测模型参数稳定性,为揭示混交林多树种生长规律、资源分配差异及森林质量精准提升提供科学依据。【方法】以河北省塞罕坝机械林场华北落叶松和白桦针阔混交林为研究对象,基于112块标准地(30 m×30 m)调查数据,选取6个包含不同林分因子的理论方程作为构建混交林不同树种树高与胸径关系的基础模型,选择出拟合精度较高的模型,分别采用两水平非线性混合效应模型法和贝叶斯混合效应模型法构建立包含哑变量的多树种树高与胸径关系模型。【结果】包含林分优势高和林分断面积组合变量的Richards方程拟合效果最好,模型确定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和绝对误差(Bias)分别为0849 5、2378 6和0365 4;贝叶斯混合效应模型法拟合精度略高于传统非线性混合效应模型法:基于传统非线性混合效应模型法的华北落叶松树高与胸径关系模型的RMSE和Bias分别为0930 4和0103 4,白桦树高与胸径关系模型的RMSE和Bias分别为0982 7和0112 6;基于贝叶斯混合效应模型法的华北落叶松树高与胸径关系模型的RMSE和Bias分别为0910 5和0096 8,白桦树高与胸径关系模型的RMSE和Bias分别为0963 3和0100 2。【结论】基于贝叶斯混合效应模型法构建的非线性混合效应模型,充分考虑混交林多树种树高与胸径关系模型参数的不确定性,模型预测效果更具可靠性和稳定性。     

基于哑变量的闽楠人工林单木树高曲线模型

【目的】通过建立含立地类型哑变量的湖南省金洞林场闽楠人工林单木树高曲线模型,为湖南省金洞林场闽楠人工林的目标树经营和生长预估提供理论依据。【方法】以湖南省金洞林场为研究区域,基于18块闽楠人工林固定样地2019年调查数据,选取了11个具有代表性的树高曲线模型对闽楠人工林树高-胸径关系进行了拟合,从中筛选出了拟合效果最好的模型作为构建哑变量模型的基础模型;通过对18块固定样地进行立地因子调查,采用数量化方法Ⅰ,以各林分的平均木优势高为因变量,立地因子为自变量,对立地因子进行评价,得到影响显著的立地因子,并通过划分等级和聚类分析来划分立地类型;将立地类型做为哑变量添加到基础模型参数及不同组合中,构建基于立地类型哑变量的金洞林场闽楠人工林单木树高曲线模型。【结果】在11个基础模型中,拟合的树高曲线最优基础模型为Weibull方程,其决定系数为0.780 4最大,平均绝对误差(MAE)为1.770 9,均方根误差(RMSE)为2.701 3最小。以Weibull方程作为基础模型,在构建的含立地类型的哑变量模型中,将哑变量添加在参数c上效果最优,决定系数为0.834 9,平均绝对误差(MAE)为1.529 5,均方根误差(RMSE)为2.131 6。对比于基础模型,决定系数提升了6.98%,平均绝对误差(MAE)降低了13.6%,均方根误差(RMSE)降低了26.7%。【结论】含立地类型哑变量的金洞林场闽楠人工林单木树高曲线模型拟合效果优于基础模型,并且具有更高的适用性,能反映不同立地类型下的树高、胸径生长差异,可以为湖南省金洞林场闽楠人工林的目标树经营和生长预估提供理论依据。     

蔡家川流域人工刺槐生物量模型的构建与比较

利用蔡家川流域不同立地条件下48株刺槐样木生物量的实测数据,以胸径、树高、冠幅、冠长及胸径、树高的复合因子为自变量,构建生物量异速生长模型、多元线性模型和相容性生物量模型。采用决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)、估计标准误差(SEE)、总相对误差(TRE)、平均相对误差(ARE)和平均百分比误差(MPE)等6个指标对模型进行拟合度和精确度的检验。结果表明:以胸径(DB H)、树高(h)的复合因子构建的生物量模型估测效果较好。3种模型的检验指标均在可接受的范围内,均适用于蔡家川流域刺槐生物量的预测。其中,多元线性模型对树枝、树叶生物量预测效果最佳,预测精度为90.11%和89.72%;相容性生物量模型对总树干、根系和总生物量的预测精度高达91.38%、90.83%、93.90%,并且解决了各器官生物量与总生物量的相容性问题。构建的模型中,相容性生物量模型的估测效果最好,多元线性模型和生物量异速生长模型次之。     

江西金盆山林区米槠生长过程与幼林生长效应

进行样地调查与树干解析,以研究米槠生长过程。采用米槠容器苗和裸根苗造林,比较造林保存率、胸径、树高、冠幅、变异系数等指标,以了解两种苗木的幼林生长效应,并比较天然林与人工林米槠的早期生长。研究表明,米槠在10-20 a,树高、胸径生长较快;14-30 a,材积生长较快;树龄33 a时,尚未达到数量成熟阶段。米槠容器苗造林的保存率、胸径、树高值均大于裸根苗,其中保存率比裸根苗高9.5%,胸径值大11.3%,树高值大4.6%。比较人工林和天然林的早期生长,人工林树高和胸径值均大于天然林。米槠容器苗造林,可以促进米槠生长,取得较好的造林效果。     

马尾松林下套种米槠的生长效应研究

以未采取任何措施的马尾松林分为对照,分析间伐保留上层马尾松450~600株/hm^(2)、林下套种米槠后的米槠和马尾松林木的生长状况。试验结果表明,米槠平均成活率91.1%~92.4%,平均保存率达到88.66%~88.72%。8年生米槠平均树高5.02~5.24m,平均胸径4.9~5.1cm,蓄积8.1332~8.3111m^(3)/hm^(2),造林效果良好。间伐后马尾松保留木的胸径、树高与单株材积生长均极显著地高于未间伐的林分。间伐有利于培育马尾松大径材,且林下套种的米槠生长良好。间伐改善了马尾松林分结构,为林分向常绿阔叶林顺向演替奠定了的基础。     

基于非线性混合模型的针阔混交林树高与胸径关系

[目的]建立多树种、多层次混交林的树高-胸径生长关系非线性混合效应模型,为研究混交林多树种生长规律提供参考依据。[方法]以河北省塞罕坝国家森林公园华北落叶松-白桦针阔混交林为研究对象,基于87块标准地(20 m×30 m)的4 953株华北落叶松和3 608株白桦单木数据,选取13个具有代表性且具有生物学意义的树高-胸径模型进行拟合,从中筛选出拟合优度较高的模型作为构建混合效应模型的基础模型,并在混合效应模型中加入哑变量以解决样地内不同树种带来的差异。[结果]1)在13个树高-胸径候选模型中,模型13的确定系数最大(R2=0.915 7),绝对误差(Bias=1.200 6)、均方根误差(RMSE=0.129 1)最小,其拟合效果较好。2)以模型13为基础模型建立华北落叶松-白桦混交林树高-胸径关系混合效应模型,华北落叶松混合模型确定系数(R2)为0.926 4,AIC值为319.7,均方根误差(RMSE)值1.070 8,绝对误差(Bias)为0.084 1;白桦混合模型确定系数(R2)为0.918 7,AIC值为297.6,均方根误差(RMSE)为1.102 2,绝对误差(Bias)为0.070 5,表明模型拟合效果较好。3)利用所构建的混合效应模型,以2 cm为一个径阶对华北落叶松和白桦树高进行预测,其树高预测结果与测量值分布一致,表明包含树种哑变量混合效应模型中的参数充分反映出相同径级树高的变异趋势,提高了混交林树高-胸径模型预估精度。[结论]包含哑变量的混合效应生长模型可解决混交林中样地间及样地内树种对树高-胸径生长关系的影响,提高模型精度及适用性,为该地区提高针阔混交林经营水平及经营效果提供科学支撑。     

江苏省杨树树高曲线模型的研制

用江苏省杨树解析木编制了杨树标准树高曲线模型，该模型引入了适宜的林分控制因子（树龄和地位指数），是具有统计学意义的树高曲线模型。经检验，模型有较好的精度，适用于江苏省的杨树树高生长模型。该研究可为江苏省日益发展的杨树人工林的经营管理提供生长预测，并为杨树生产力测定和预估提供数学模型与方法。     

引入林分优势高和气候因子的杉木和桉树树高-胸径模型研建

基于广西森林资源年度监测评价项目中25块杉木样地和25块桉树样地的每木胸径和树高实测数据，从7个传统树高-胸径曲线中筛选出拟合精度最优模型作为基础模型，引入林分优势高和气候因子构建广义非线性模型，通过10折交叉验证法进行检验，并对一元材积公式的估计误差进行评价。结果显示：1)各传统树高-胸径曲线模型中，Richards模型为杉木和桉树最优的基础模型；2)引入了林分优势高和气候因子的杉木和桉树树高-胸径广义非线性模型，拟合精度相对基础模型更高，杉木的R²,MPE和MPSE的值分别为0.797 6,0.58%和13.91%,桉树的R²,MPE和MPSE值分别为0.720 7,0.62%和11.58%;3)采用一元材积公式得到的杉木和桉树总体蓄积与实测蓄积相差较大，其中桉树相对误差为-13.51%,超过了林业行业标准要求范围，运用树高-胸径广义非线性模型和二元材积公式计算总体蓄积，与实测值相对误差不超过0.5%,构建的杉木和桉树树高-胸径广义非线性模型能运用于实践生产。     

4个阔叶树种树高曲线模型的研究

树高的测量相比胸径要困难,为了通过树高-胸径模型预测树高,该研究通过收集辽宁宽甸常见4种阔叶树黄波罗、核桃楸、枫桦和灯台树的胸径、树高实测数据,以常见的17个树高曲线对树高-胸径规律进行拟合,通过模型检验指标,筛选出每个树种的最优树高曲线模型,并对筛选出的最优模型进行预测能力检验,结果显示模型有较好的预测拟合能力。     

桂西南米老排人工林单株生物量回归模型

通过对桂西南大青山林区28a生米老排(Mytilaria laosensis)人工林林分进行每木检尺和生物量的测定,建立了米老排各器官生物量与胸径、树高和胸径平方乘树高(D2 H)的相关关系;分别选用幂函数等5种模型,用回归分析方法对米老排人工林单株生物量模型进行了拟合。结果表明:树叶和树根生物量分别与胸径和树高的相关关系最显著,而树干、树枝、树皮和全株的生物量都与D2 H的相关关系最为显著。胸径、树高和D2 H与各器官生物量拟合的模型中,全株、树干和树皮的拟合效果最好,树叶和树根的拟合效果中等,树枝的拟合效果较差。除树皮外,各器官均以幂指数模型的拟合效果最好。