基于地形与竞争因子的青冈栎次生林树高哑变量模型研究

考虑不同地形和林木竞争对青冈栎树高与胸径关系的影响,构建青冈栎树高与胸径的哑变量模型,为青冈栎次生林的树高预测和可持续经营提供理论依据。以16个青冈栎次生林固定样地为研究对象,通过确定系数（R²）、赤池信息量准则（AIC）、均方根误差（RMSE）和平均预估误差（MPE）4个评价指标,从11个基础模型中筛选出最优的基础模型。利用F统计检验分析了不同坡向和坡度对青冈栎树高与胸径关系的影响,同时对Hegyi简单竞争指标进行了改进。基于坡向、坡度和竞争强度3个哑变量,构建青冈栎树高与胸径的哑变量模型。结果表明,对数模型M2为最优基础模型,其确定系数（R²=0.686）最大,均方根误差（RMSE=1.380）和平均预估误差（MPE=1.242）最小;不同坡向和坡度下,模型的F统计值均大于F临界值;Hegyi改进指标与树高、胸径的相关系数达到-0.452、-0.418,相比Hegyi简单竞争指标有明显提高;基础模型中引入坡向、坡度和竞争强度哑变量后,模型的拟合精度均显著提高,R²提高了0.035,RMSE减少了0.077,MPE减少了0.070%。从林木的水平和垂直空间上构建青冈栎林木竞争指标更加准确,坡向、坡度和林木竞争对青冈栎树高与胸径关系存在显著影响。综合考虑地形与林木竞争的哑变量模型拟合精度更高,能为青冈栎树高生长的预测提供参考。     

基于分层贝叶斯方法的高山松单木生物量模型

以香格里拉市典型森林生态系统高山松林为对象,在前期进行Ⅰ区和Ⅱ区共115株高山松单木地上生物量实测基础上,以异速生长方程为单木生物量基础模型,并采用分层贝叶斯方法、非线性混合模型法、贝叶斯方法和非线性最小二乘法进行异速生长参数拟合,运用决定系数(R²)、估测精度(E)、均方根误差(RMSE)等指标对模型参数拟合效果进行评价。结果表明:1)从拟合精度看,4种方法的模型拟合效果均较好,R²均达到了0.98以上。但分层贝叶斯方法估计结果更优,其R²=0.985 6,E=84.76%和R_MSE=39.75 kg;2)通过对比不同方法的差异发现,加入了区域随机效应的分层贝叶斯方法和非线性混合模型法的拟合效果均优于未加入区域随机效应的贝叶斯方法和非线性最小二乘法。分层贝叶斯方法在拟合高山松单木生物量模型中具有更大优势,模型拟合效果最好。加入了随机效应的分层贝叶斯方法和非线性混合模型法可以提高单木生物量模型的估计精度,采用分层贝叶斯方法进行高山松单木生物量模型参数估测,为大尺度样本数据模型参数估测方法提供新思路。     

广东省枫香单木干材生物量生长模型的研建

枫香（Liquidambar formosana）是我国闽北林区重要的乡土树种,生长迅速、适应性强,在观赏、药用、用材等方面都有着重要作用。单木模型是林分模型的基础,通过建立单木生物量生长模型,在时间维度上分析林木生物量生长的动态变化,以期为全面评价森林的固碳能力提供科学依据。采用典型抽样的方法,从广东省9个地区的一类样地附近抽取枫香样木40株（天然起源25株,人工起源15株）,破坏性实测各组分的生物量并进行树干解析得到样木的生物量生长数据。基于逻辑斯蒂（Logistic）、坎派兹（Gompertz）和理查德（Richards）3种基础生长方程,利用哑变量的方法,建立分起源和立地等级的枫香干材生物量生长模型,以决定系数R²、均方根误差RMSE、总相对误差TRE和平均预估误差MPE 4个指标来评价各模型,进而分析枫香干材生物量的生长过程。结果表明,Richards方程在基础模型中效果最佳（R²=0.61,RMSE=50 kg）;与Richards方程相比,哑变量模型R²提高了11%,RMSE降低了7.95 kg;起源与立地等级对枫香干材生物量均产生了较大影响,在天然起源的高立地等级条件下,枫香干材理论最大连年生长量和平均生长量分别在其生长的第23年和第38年到达。     

Worldview-2不同波段纹理特征对森林蓄积量估算精度影响

为检测高分辨率遥感影像不同波段纹理特征对于森林蓄积量估算精度的影响,以湖北省荆门市京山县太子山林场马尾松纯林为对象,基于灰度共生矩阵的方法分别提取高分辨率遥感影像Worldview-2 红光、绿光、蓝光、近红外波段和全色波段的纹理特征,利用随机森林算法,分别建立野外样地蓄积量与纹理参数的模型。结果表明,全色波段对马尾松森林的精度最高（R²=0.86,RMSE=47.37 m³·hm^-2）,其次是绿色波段（R²=0.85,RMSE=50.82 m³·hm^-2）和近红外波段（R²=0.85,RMSE=46.85 m³·hm^-2）,蓝色波段（R²=0.68,RMSE=60.72 m³·hm^-2）和红色波段（R²=0.69,RMSE=56.27 m³·hm^-2）的精度最低;窗口大小对模型精度影响较小,全色波段的R²取值在0.82~0.86,RMSE取值在47.66~51.99 m³·hm^-2,多光谱波段的R²取值在0.88~0.89;蓝色和红色波段的非相似度（DIS）的估算模型精度相对较高,绿色波段的对比度（CON）（R²=0.87,RMSE=46.21 m³·hm^-2）估算精度最高,红色波段的非相似度（R²=0.68,RMSE=58.30 m³·hm^-2）估算精度较高,近红外波段的角二阶矩阵（ASM）（R²=0.68,RMSE=60.30 m³·hm^-2）精度最高,全色波段的对比度、相关性、熵、变化量模型精度较高,R2为0.85。利用高分辨率遥感影像纹理特征估算森林参数时需综合考虑不同波段的纹理特征对模型的贡献。     

联合光学和合成孔径雷达数据的太平湖森林地上生物量反演研究

光学和合成孔径雷达（SAR）多源传感器数据融合对提高森林地上生物量（AGB）提取精度具有重要意义。以太平湖森林为研究对象,以Sentinel-1 SAR数据和Sentinel-2光学数据为数据源,利用随机森林回归算法系统性地评估光学和SAR数据对AGB反演的互补优势和策略选择。采用Sentinel-2光学数据的AGB反演精度（R²=0.63,RMSE=37.05 mg/hm²,sMAPE=0.56）优于采用Sentinel-1 SAR数据的AGB反演精度（R²=0.37,RMSE=52.25 mg/hm²,sMAPE=0.65）,联合两者数据的AGB估算精度最高（R²=0.69,RMSE=34.17 mg/hm²,sMAPE=0.55）;基于不同策略构建的AGB估计模型当中,植被指数（RVI、NDVI和红边相关的NDVIre）和纹理变量（NDVIre_Mea）的重要性高于光谱波段和后向散射系数。联合Sentinel-1和Sentinel-2数据的光谱波段、植被指数、纹理信息和后向散射系数,能够有效的缓和遥感信息饱和性问题和提高AGB反演精度。     

云南红豆杉单木生物量模型选择与树冠调控

拟合并选择云南红豆杉单木生物量模型,明确树冠结构调控技术。以3年生福建省明溪县云南红豆杉原料林为对象,采用4种自变量类型模型,并导入树冠结构特征变量拟合生物量模型;经配对t检验、偏差检验与估算预测精度,优选系列单木生物量模型。比较导入树冠结构特征前后模型的拟合与预测效果,明确并验证树冠结构调控技术。结果表明,采用D²H变量拟合的模型效果最优,其次为DH变量,然后是D²变量,最后是D、H变量。采用D²H变量较D、H变量明显提高模型的拟合与预测效果。导入树冠结构特征后明显提高模型拟合与预测效果。冠幅、冠形率显著影响红豆杉系列单株生物量,促进系列生物量的树冠结构调控重点与方向是促进冠幅宽大;经验证,树冠结构调控技术显著提高系列单木生物量是可行的。自变量类型显著影响模型的拟合与预测效果,选择自变量类型以优化红豆杉单木生物量模型是必要和可行的。导入树冠结构特征因子明显提高单木生物量模型的拟合效果与预测精度。选出4个最优红豆杉单木生物量模型,其决定系数不小于0.862,预测精度均不小于95.18%,M_APE均不大于16.95%,可以用于生产中的生物量预测。     

新疆雪岭杉生物量模型对比研究

基于80株样木的实测数据,运用相关分析和回归分析方法构建了雪岭杉的地上部组织、地下部和各组分器官的生物量估测模型,并根据评价指标对比分析各种模型。结果表明:地上各部分生物量一元模型精度除树叶为77%,其他均在90%以上,可以满足大尺度森林生物量估计;地上各生物量二元模型拟合效果要优于一元模型,但是不同组分生物量模型适合的因子组合不同,地上生物量和树干生物量模型W=aD^bH^c相对最优,预估精度97.38%和97.26%,树枝、树叶生物量模型W=a(D³/H)^b最优,预估精度93.96%和90.37%;地下生物量模型以根茎比方程建立的一元模型最优,预估精度89.01%。建立的地上及各组分生物量模型和地下生物量模型可用于新疆天山山区雪岭杉生物量估计。     

福建将乐灌木生物量模型研究

以实测数据为基础,采用模型法分析了福建将乐林场粗叶榕、檵木、厚叶冬青、建润楠4种灌木生物量与地径（D）、株高（H）、冠幅（C）、植冠面积（A）、DH、D²H的相关性。结果表明,以DH、D²H为参数构建的w=a+b(DH)+c(DH)²+d(DH)³和W=a+b(D²H)+c(D²H)²+d(D²H)³模型方程能更好地描述灌木的生物量与各形态因子的相关关系;同时,拟合灌木层混合生物量模型,其整株生物量模型为W_总=35.4+4.19×10^-2(DH)+2.03×10^-3(DH)²+1.08×10^-6(DH)³(R=0.921,SEE=0.921)。     

不同生长势杉木成熟林的生物量生长模型研究

以福建省将乐县国有林场杉木成熟林为研究对象,通过建立16块杉木标准地,获取各标准地基础数据。根据克拉夫特林木分级法以及胸径、树高的统计分析,将标准地内林木按生长势不同分为优势木、中庸木和被压木3类。结果表明:1）通过林木实测数据拟合不同生长势的杉木各器官生物量（干、根、叶、枝）估算模型、全株生物量模型,以D、DH为自变量,分别拟合了各个器官（树干、树根、树叶、树枝）和全株的Logistic方程和幂函数,其模型的相关判定系数R²均在0.881~0.932之间。2）根据残存平方和SSE、总相对误差RS、平均相对误差E₁、平均相对误差绝对值E₂、AIC、BIC 6个检测评价指标进行方程的4选1筛选,筛选出最优模型中,幂函数模型9个（模型自变量D1个,自变量DH8个）,Logistic函数模型6个（自变量D的2个,自变量DH4个）。     

宁夏中部干旱带老压砂地枣树生物量模型研究

为准确建立宁夏中部干旱带老压砂地枣树生物量模型,采用一种不伤害枣树的方法,分别以枝条直径和长度、枣吊长度及直径,单枝上的叶片数目M和叶片面积S、枣果纵径和横径等为自变量,以各器官生物量为因变量,使用线性和非线性模型对其地上各器官生物量进行拟合,以决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)、总相对误差(TRE)以及平均预估误差(MPE)为评价指标,综合评价选出最优模型。使用同年9月中旬采集的数据对模型进行验证,采用预测精度A和决定系数R~2作为验证指标。结果表明,所建立的生物量模型均具有较高的精度,其中生物量模型的R2为0.89～0.97,RMSE为0.30～3.67 g,TRE为0.01%～1.55%,MPE为0%～0.14%;经过验证可知,其预测精度A在80.4%～98.5%之间,决定系数R~2在0.81～0.99之间;枣树各器官和枣果生物量模型残差均呈正态分布,整体没有呈现出发散的现象,均分布在直线上下两端。计算及分析表明所建立的老压砂地枣树生物量模型具有一定的准确性以及可靠性。     

将乐地区马尾松最优冠幅模型研究

树冠是树木进行光合作用和呼吸作用的重要场所,冠幅作为树冠的重要因子,直接影响树木的生活力和生产力,同时也是反映树木的长期竞争水平的重要指标。该文使用福建省将乐国有林场980株马尾松调查数据,基于11种常用树冠直径模型,利用R软件的nls模块对马尾松冠幅与胸径关系进行拟合,选取精度最高的作为基础模型,通过对基础模型添加变量改进模型,并用调整后的决定系数adj-R²、偏差Bias、剩余均方根误差RMSE对模型精度进行检验。结果表明:模型11在添加了样地优势木平均高（Ht）、每公顷株数(M)和冠长(CL)林分变量之后,Bias、RMSE减小,adj-R²明显增大,所以,CW=(a+a1×Ht)/1+exp[(b+b1×M)+(c+c1×CL)ln(D+1)]能更好地模拟当地马尾松的冠幅与胸径的关系。     

麻栎人工林生长规律模拟与研究

以广西良凤江国家森林公园27年生麻栎人工林为对象,采用树干解析的方法对麻栎人工林测树因子各年间变化动态进行检测,研究树高(H)、胸径(D)、材积(V)与树龄(T)间的回归关系。结果表明,麻栎人工林树高和胸径的平均生长量曲线和连年生长量曲线出现了多个交叉点,变化幅度较大,但其单株材积生长曲线27 a间处于不断攀升,表现出良好的生长趋势,且各生长曲线表明麻栎的生长在0~4 a为速生期;所拟合回归模型R²均达到0.9以上,检验精度较高,其中树高和胸径最优生长模型均为Korf方程,单株材积最优生长模型为坎派兹模型。得出麻栎人工林在27 a保持稳定的增长趋势,造林前期生长迅速,材积生长尚未达到数量成熟,仍有生长趋势。拟合模型精度较高,可运用于生产实践中。     

不同生长势杉木成熟林胸径-树高生长曲线研究

旨在研究福建省将乐县国有林场地区不同生长势杉木成熟林胸径-树高状况,以福建将乐国有林场不同生长势杉木成熟林为研究对象,采用树干解析的方法获取杉木优势木、中庸木和被压木的胸径-树高实测数据,利用SPSS 19.0拟合3种不同生长势杉木成熟林的胸径-树高模型。建立杉木优势木树高的幂函数模型,ln(H)=0.891×D^0.376;杉木中庸木树高的幂函数模型,ln(H)=0.669×D^0.504;杉木被压木树高的幂函数模型,ln(H)=0.643×D^0.542。结果表明,3种非线性回归模型的判定系数R²都>0.910,D_1.3能够很好解释各器官树高。对指导将乐地区杉木营林生产提供了疏伐选木的依据和抚育采伐开始及采伐强度的信息。     

基于立地因子及其交互作用的柠条生物量模型研究

森林碳汇是实现碳中和目标的重要路径之一，精确计算森林碳储量具有十分重要的意义。生物量模型是估测森林生物量、计算森林碳储量的重要手段。以宁夏白芨滩林场的典型灌木树种柠条为研究对象，通过样地调查及样本采集，利用非参数双因素方差分析坡向、坡度2个立地因子及其交互作用对柠条各类(总、地上、茎、叶、根)生物量的影响，并基于哑变量模型，构建了立地因子及其交互作用的生物量模型。结果表明，除坡向与坡度的交互作用对柠条叶生物量影响不显著外(P=0.399)，坡向、坡度及其交互作用对柠条其余各类生物量影响均显著(P<0.01)；在柠条各类生物量模型中，以总基径(D)平方和与平均高(H)的乘积(D_t²H)为自变量、以f_i(x)=a+bx_i为基本形式建立的生物量模型拟合精度较高(总、地上、茎、叶、根生物量模型的adj-R²分别为0.645 2、0.671 0、0.623 2、0.600 0、0.502 0)；以坡向、坡度及其交互作用作为哑变量能够显著提高模型的预估能力，其中，对于叶生物量，以坡度...     

巴氏杀菌乳中金黄色葡萄球菌的生长预测模型构建

巴氏杀菌乳中金黄色葡萄球菌污染可能会产生肠毒素,对人体健康造成危害。分别监测在4、10、16、20、24、28 ℃储藏条件下金黄色葡萄球菌在巴氏杀菌乳中的生长数据,采用Modified Gompertz模型、Logistic模型、Huang模型和Baranyi模型构建金黄色葡萄球菌动力学一级模型,采用平方根模型和Arrhenius模型建立二级模型以描述温度与相对最大生长速率(μ_max)的关系。结果显示,各温度下Modified Gompertz模型的拟合度更优,决定系数(R²)>0.98,均方根误差(RMSE)<4.6,为最合适的一级模型。二级模型中,Arrhenius模型的拟合度更优(R²=0.99,RMSE=0.60)。相较于平方根模型,外部验证显示Arrhenius模型的精确度因子(A_f)和偏差因子(B_f)分别为1.39和0.87,较接近于1,说明预测效果更好。研究结果可为巴氏杀菌乳中金黄色葡萄球菌的风险评估提供数据基础,为乳品货架安全期预测提供科学依据。     

海南岛橡胶林土壤真菌群落多样性的季节变化特征及其驱动因子分析

探究海南岛橡胶林土壤真菌群落多样性的季节变化特征及其环境驱动因子,为天然橡胶产业的可持续发展提供科学依据。以海南岛橡胶林旱季和雨季的土壤真菌为研究对象,使用Illumina Miseq高通量测序法,对土壤真菌的α、β多样性和群落结构组成及与环境因子的关系进行分析。结果表明,1)海南岛橡胶林共检测到真菌9门、37纲、115目、289科、818属,优势菌门依次为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和接合菌门(Zygomycota);2)橡胶林土壤真菌雨季土壤真菌丰富度和多样性均高于旱季,基于 Bray-Curtis距离的PCoA分析,不同季节土壤真菌群落β多样性差异显著(ANOSIM:R=0.051,P=0.001),PERMANOVA分析结果表明,季节变化解释了真菌群落组成差异的1.7%(R²= 0.017,P=0.001);3)真菌α多样性与pH(R²=0.19,P<0.001)、温度(R²=0.14,P<0.001)、全N(TN:R²=0.13,P<0.001)呈显著正相关。温度、全N、有机质、降雨量和pH分别解释了真菌群落组成的8.90%、5.42%、4.73%、4.32%、4.29%。橡胶林土壤真菌群落存在显著的旱雨季变化,pH、温度、全N是影响土壤真菌群落多样性的主要环境因子。