Crown plasticity reduces inter-tree competition in a mixed broadleaved forest

The objective of the study was to analyse to which extent horizontal crown plasticity reduces inter-tree competition at stand scale, and how it relates to species growth strategy. Two components of crown plasticity defined at the individual tree level (crown shape distortion, CSD and crown displacement relative to stem, CRD) were analysed and their relative importance in the reduction of competition was quantified. Inter-tree competition at stand scale was estimated using spatial pattern analysis and crown overlap estimation. Measurements were performed in a mixed broadleaved stand of Western Europe. Crown plasticity was shown to regularise the spatial distribution of crowns in comparison with the corresponding stems and to reduce inter-tree competition by optimising space occupation. A significant reduction in crown overlap was observed, mainly due to CRD and secondarily to CSD. At the species level, CSD and CRD were positively correlated. In addition, both were negatively correlated with species shade-tolerance scores. In particular, three European temperate tree species showed contrasting responses, which were related to their known specific ecological strategies. Fagus sylvatica, known to be a highly shade-tolerant species, showed large crowns, low CSD and CRD, indicating a low plasticity and suggesting a strong competitive ability. At the opposite, Quercus sp., known to be clearly less shade-tolerant, exhibited a reduced growth, associated with high CSD and CRD, indicating high crown plasticity and probably a lower competitive ability. For this species, plasticity could be described as passive. Last, Carpinus betulus, known to have a relatively good shade-tolerance, showed a contrasting behaviour with high CSD and CRD and a strong presence in the stand, suggesting high crown plasticity and a good competitive ability. In that case, plasticity was described as rather adaptive.     

基于BP神经网络的树形识别系统研究

简要介绍了人工神经网络及分形理论的应用 ,提出了用分形维数特征即树木图像的灰度曲面分形维数、冠形轮廓分形维数及 4个方向的有向维数和树木形状特征即树冠高度方向 8等分处所对应的 8个冠幅和树冠的高度作为特征来进行树形的识别 ,并建立了树形识别系统。该系统的输入层分别是图像的维数特征和树木形状特征值 ,共计 15个节点 ,一个隐含层 ,输出层则是要判断的 6种树形。试验表明该系统能准确地对树形进行识别。     

基于无人机影像与Mask R-CNN的单木树冠检测与分割

对无人机遥感影像中单木树冠进行检测与分割并获取树冠冠幅与树冠面积参数,可以为城市中不同场景下的林业资源调查提供高效快捷的途径。以银杏树为研究对象,创建基于无人机遥感影像的银杏单木树冠数据集,并使用卷积神经网络Mask R-CNN算法结合正射影像图对城市中不同场景下的树冠进行检测和树冠边界勾绘以获取相关树冠参数。结果表明,加入无人机银杏树冠影像数据集训练后的网络模型,可以较好地适用于城市不同场景下的银杏单木树冠检测与分割。在4个测试场景下的86棵银杏单木树冠目标总体查准率达到93.90%,召回率达到89.53%,F1-score为91.66%,平均精度均值为90.86%,且可以提取到较为准确的银杏单木树冠的冠幅值与树冠面积,预测冠幅的平均相对误差与均方根误差分别为7.50%和0.55,预测树冠面积的平均相对误差与均方根误差分别为11.15%和2.48。将无人机影像与深度学习算法结合应用到城市林业资源调查中,可以得到较为准确的树冠检测与轮廓分割结果,有效地提高城市林业资源调查效率。     

无性系和株行距对杨树人工林生长和树冠结构的影响

【目的】探索无性系、株行距及两者交互作用对杨树人工林的林木生长和树冠结构的影响。【方法】采用双因素随机试验设计,通过调查36块13年生杨树样地胸径、树高、活枝下高和冠幅等指标,以综合指数法构建3个林分综合指数(生长指数、冠形指数、干冠协调指数)。【结果】南林95杨和南林895杨的胸径、树高和生长指数显著高于南林797杨(P <0.05)。南林797杨的冠幅、树冠体积和树冠圆满度显著高于南林895杨,与南林95杨差异不显著(P> 0.05)。株行距为6 m×6 m和4.5 m×8 m的林分胸径、冠形指数和生长指数均显著高于5 m×5 m和3 m×8 m林分,不同密度林分对树高影响不显著(P> 0.05)。在相同密度条件下,正方形和长方形配置对东西和南北冠幅有显著影响,较大株行距促进树冠生长,但对胸径、树高和平均冠幅等影响不显著(P> 0.05)。无性系和株行距对冠长、活冠比、树冠表面积和干冠协调指数影响均不显著,且无性系和株行距对林木生长和树冠结构均无显著交互作用(P> 0.05)。【结论】杨树无性系对林木胸径、树高和树冠结构的影响大于株行距。综合考虑林木生长和树冠结构等两个方面,在类似的立地条件上,相比于其它无性系和配置方式,以南林95杨在种植株行距为6 m×6 m(278株/hm^2)时具有培育大胸径林木的潜力,适于培育速生、优质大径材。     

长白落叶松人工林树冠形状的模拟

以长白山地区 2 6a生长白落叶松人工林为研究对象 ,采用枝解析的方法 ,测定了 2 5株林木 (直径 10 5～2 4 9cm)的树冠变量 ,并建立了预测树冠外侧形状的冠形模型。基于枝条着枝深度 (DINC)和林木变量所建立的树冠形状模型包括 :基径、枝长、着枝角度和弦长等预估模型。对于大小相同树木的主要枝条来讲 ,这些树冠变量是随着DINC的增加而增大 ;而林木的胸径 (DBH)和树高 (HT)变量很好地反映了不同大小树木的冠形变化。冠形预测模型预测效果良好 ,充分体现了树冠结构的变化趋势 :树冠形状在树冠的中上部呈抛物线体 ,而在树冠的下部则为近圆柱体。文中所建模型 ,可以合理地描述长白落叶松人工林的树冠形状及其变化规律。     

基于修正Kozak方程的人工樟子松树冠轮廓预估模型

【目的】对Kozak方程进行修正,采用树木易测因子为预测变量,构建人工樟子松树冠外部轮廓预估模型,为研究树木生理和树木竞争提供依据,为模拟单木树冠表面积和树冠体积奠定基础。【方法】基于黑龙江省14块固定样地70株人工樟子松解析木907个最大枝条数据,以Kozak方程基本形式为基础并对其进行修正,选出构建人工樟子松树冠外部轮廓基础模型的最优模型形式。在最优模型基础上,建立分别考虑样地效应、样木效应及同时考虑样地和样木效应两水平的非线性混合效应模型。利用R软件的nlme软件包求解非线性混合效应模型参数,采用AIC、BIC、-2LL对混合效应模型中不同随机效应参数组合形式、不同随机效应矩阵、方差-协方差矩阵和方差函数进行比较,选出最优模型形式,并对人工樟子松外部轮廓随树木因子的变化规律进行探讨。以林分密度为哑变量,构建不同密度的人工樟子松树冠外部轮廓预估模型。【结果】人工樟子松树冠外部轮廓预估模型因子包含胸径(DBH)、冠长率(CR)和高径比(HD)。与基础模型相比,分别考虑样地效应、样木效应的混合模型能够显著提高模型拟合效果,外部轮廓模型差异主要来源于样木效应。以样木为单水平的混合效应模型中,a2、a6为随机参数,对角矩阵为方差-协方差矩阵形式,ARMA(1,1)为解释组内方差的矩阵,采用幂函数消除异方差的模型形式为最优模型。同时考虑样地和样木效应两水平混合模型的拟合效果较单水平混合模型有所提高。以两水平混合模型的固定效应部分模拟外部轮廓与树木因子之间的关系,在分别固定另外2个变量的情况下,树冠半径随着DBH、CR增大均逐渐增大,树冠上半部分半径随着HD增大而增大,下半部分半径随着HD增大而减小。外部轮廓拐点的变化范围为0.6250~0.9170,拐点平均位置为0.8413,随着林木在林分中被压强度增大,拐点位置向树冠基部移动。密度小于1000株·hm^-2林分中单木的冠形与1000~2000株·hm^-2和大于2000株·hm^-2林分中单木的冠形区别很大。【结论】修正后的Kozak模型满足梢头处半径为0、在整个树冠范围内存在拐点且拐点唯一的特性,能够对人工樟子松树冠外部轮廓进行合理模拟及预测。两水平非线性混合效应模型可显著提高模型拟合效果,能够在树冠外部轮廓模型中应用。     

基于树高和树冠因子的立木材积模型研究

[目的]由于激光雷达技术已经能准确测定立木树高及相关树冠因子,应用该技术建立基于树高和树冠因子的立木材积模型,为激光技术在森林蓄积估计中提供技术支撑.[方法]利用云杉、冷杉、栎树、桦树4个树种组的3 010株实测样木数据,分析了立木材积与胸径、树高、树冠因子之间的相关关系;并通过对数回归方法构建了基于树高和树冠因子的立木材积模型,用确定系数R²和平均预估误差MPE等6项指标对模型进行评价.[结果]表明,立木材积与单一因子之间的相关,以胸径最为紧密,其次是树高,再次是冠长和冠幅.基于树高和树冠因子的立木材积模型中,以树高和冠幅作为解释变量的二元模型效果较好,再增加冠长因子的三元模型改进不大.云杉、冷杉、栎树、桦树4个树种组基于树高冠幅的立木材积模型,其R²分别为0.81、0.80、0.76和0.77,MPE分别为4.7%、5.3%、5.4%和5.3%,模型预估精度均能达到95%左右.[结论]本文对材积与林木因子之间相关关系的定量分析,建立了云杉、冷杉、栎树、桦树4个树种的立木材积模型,模型预估精度高.为激光雷达技术定量估测森林参数提供了依据.     

华南地区7种阔叶树种早期生长表现

在广东省西江林场的7种阔叶树种幼林内设置标准地,对其幼林期的生长表现进行研究.结果表明:米老排和灰木莲的地径、树高及冠幅与树高显著相关,地径与冠幅相关不显著;西南桦、火力楠和降香黄檀的地径、树高、冠幅三者间都显著相关;黑木相思的地径与树高及冠幅显著相关,冠幅与树高相关不显著;红花荷的地径、树高、冠幅的生长均无显著相关;...     

柏木种子园无性系结实性状遗传变异研究

利用柏木一代无性系种子园中15个无性系75个分株材料，研究无性系结实性状的遗传变异规律。结果发现，不同无性系的结实能力差异巨大，其无性系重复力较高。柏木无性系母树结实主要集中在树冠中上部213的树冠层分枝上，其结实量占全株的86％左右。通过性状相关分析，得出理想的柏木种子园高产无性系母树的主要形态特征为：树高中上，树冠浓密适中，冠高长，结实分枝多，树冠上部分枝较长，但下部分枝相对较短，树体外形呈宝塔形。     

岷江上游亚高山植物群落主要乔、灌木树种生态位研究

乔木采用胸高断面积和重要值、灌木采用相对盖度和重要值,应用Smith公式、Hurlbert公式以及Levins的Shannon-Wiener公式和Simpson公式分别计算了岷江上游亚高山植物群落中14个主要乔木种和20个主要灌木种的生态位宽度;应用Pianka公式计算了它们的生态位重叠.结果表明岷江上游亚高山主要森林群落中主要优势种的生态位宽度较大,Smith生态位宽度值较大的乔木有：粗枝云杉（0.900）、红桦（0.969）、紫果云杉（0.853）、岷江冷杉（0.894）、密枝圆柏（1.000）、油松（0.936）、辽东栎（0.923）;灌木种中Smith生态位宽度较大的有：华西箭竹（0.497）、高山绣线菊（0.403）、缺苞箭竹（0.376）、窄叶鲜卑花（0.339）、柳叶忍冬（0.308）.14种乔木的91个种对中只有40个种对有生态位重叠,占44%;20种灌木有226个种对,98个种对有重叠,占43%.在以较大区域为研究范围时,生态位宽度较大的树种是其所处生境的优势种,与其它种的重叠值不一定大;重叠值较大的种对分布的生境相近,能利用相同的环境资源,与竞争关系不大.     

Rapid living crown reduction caused by Gremmeniella abietina affects foliar nutrient concentrations of Scots pine

The foliar chemistry of diseased and healthy trees was studied one growing season after severe reduction in living crown caused by Gremmeniella abietina in four young Scots pine (Pinus sylvestris) stands. Sample trees were chosen pairwise on the basis of the living crown length: a diseased tree with about 50% live crown reduction and a healthy tree in each pair. Fifteen elements were determined in the youngest healthy needles on the lateral top shoots of each sample tree. Diseased trees had higher foliar boron, manganese and sodium concentrations and lower magnesium, iron, zinc, copper, potassium, nitrogen and sulphur concentrations compared to the healthy trees. Foliar calcium, aluminium, phosphorus, carbon and hydrogen concentrations did not differ between the diseased and healthy trees, except for P and A1 in two of the stands when the stands were analysed separately. Significant correlations between the needle element concentrations and crown ratio (length of the living crown/tree height) were found especially for B (increasing B with decreasing crown ratio) and for Mg, Fe and Zn (decreasing concentrations with decreasing crown ratio). The effect of G. abietina-induced living crown reduction on tree nutrient status and the role of these mineral nutrients in the susceptibility are discussed.     

MODELS FOR CROWN STRUCTURE OF LARCH PLANTATION

INTRODUCTIONToreflecttree'sgrowthactivityandcompetitioneffectsoftree'sdevelopment,someofcrownvariablescanbeusedtode-velopcompetitionindexes(Mitchelll975,BigingandWensell99O,BigingandDobbertin,l992).Thecrownsizedirectlyinfluencestree'sassimilationanditisoneofthebasicvariableforpredictingincrementoftree.TherefOre,inmanygrowthandyieldmod-els,treecrowndimensionsareoftenusedasanimportantcomponent.Crownvariablesintroducedingrowthmodelsasameanstoimprovethepredictiveabilityandaccuracyoftreeors…     

基于航空影像的树冠提取方法研究

用高空间分辨率遥感影像对单木树冠进行自动提取和轮廓描绘是近年来林业遥感领域研究的热点。本文以覆盖实验区的航空影像为例,采用面向对象的多尺度分割方法,逐级对植被对象、树冠对象和分树种模式进行分割,有效地提取了影像中的树冠大小信息。     

手持式测树枪量测树冠体积方法研究

为实现单木树冠体积的精准测量,文章介绍了一种手持式测树枪量测树冠体积的方法。在被测树周围布设测站点,以一定的顺序获取各测站点正对树冠边缘点位坐标,通过等高线内插法分层,以构成多面体,利用积分算法求算树冠的体积。将电子测树枪所测结果与传统方法、无棱镜全站仪以及三维激光扫描仪所测结果进行对比分析。结果表明,测树枪所测精度与等高距呈线性关系,测树枪所测精度远高于传统方法,略低于无棱镜全站仪,低于三维激光扫描仪的精度,满足林业调查精度要求,可以在林业行业中推广使用。     

幼年赤桉胸径与冠幅、树高、材积的相关性分析

对试验地的1470株赤桉进行树高、胸径、冠幅的测量,并计算出样木的单株材积。把胸径分别和冠幅、树高及株材积进行相关性分析并且建立数学模型,用SPSS软件对所选模型进行曲线估计。结果表明：其中幂方程的 R2最大,F 值亦为最大,说明赤桉胸径与树高的幂关系显著,可确定赤桉胸径与树高的最优回归方程为H=1.804D0.673。胸径—冠幅,胸径—材积的最优模型分别为CW=0.674D0.561,V=0.0001614D2.341。分别对3组最优模型进行适应性检验,结果表明：材积的3个最优回归模型预测误差均在＆#177;3%以内,方程预测精度较高,可用于估算立木树高、冠幅、材积。     

采伐干扰下次生林灌木层主要树种的生态位动态

为探讨采伐干扰下的灌木层主要树种的生态适应性,用Levins、Schoener和Pianka等生态位测度公式定量分析闽北天然次生林采伐后灌木层主要树种生态位动态。结果表明:样地中黄绒润楠和刺毛杜鹃的生态位最大,属优势树种;甜槠、石栎和映山红为衰退树种,在林分生产作业中需加以保护。采伐干扰促进了灌木层主要树种的生态位释放,各树种的生态位宽度在伐后10~15 a达到峰值,随后下降,伐后20 a接近于未采伐林的生态位;各树种弱度和中度择伐的生态位宽度值约占其生态位宽度总值的50%。生态位重叠值在伐后10 a最大,随后下降,到伐后20 a趋于稳定状态。因此灌木层主要树种生态位的最优期为伐后10~15 a,最佳采伐干扰强度为弱度和中度择伐。     

福建柏变异类型的核型研究

论述了产于福建中部地区的福建柏的核型分化，四个居群的染色体数目为２ｎ－２２，但它们之间的核型组成不同，发现具园柱状树冠的变异类型具有４个随体染色体，而具宽塔状树冠的普通类型则仅具２个随体染色体，作者推测福建柏树冠和育性的变异可能与核型的改变相关，同时指出该新变异类型具有重要的观赏价值，对该新的遗传资源应加以保护和深入研究。     

树冠提取技术研究进展

树冠是预估树木生长量的基本参数之一, 树冠的提取在森林资源管理中越来越受到重视, 但准确获得树冠的形状和边缘信息比较困难。目前, 国内外树冠提取研究主要是利用高分辨率影像、航空像片、数码相机影像以及雷达等介质, 以面向对象多尺度分割技术为主, 兼有专家分类、三维扫描、BP神经网络等方法。文中介绍了树冠提取技术的主要方法, 总结了树冠提取技术中存在的问题及发展前景。     

Influence of biomechanics and growing space on tree growth in young Pinus sylvestris stands

We tested hypotheses on the effect of growing space and biomechanics on tree growth, using data from two field experiments where Scots pine seedlings had been planted in a fixed but systematically irregular pattern. After 16 or 18 years, respectively, stem diameter was measured at 1.3 m (d_1.3) and 0.3 m above ground (d_0.3). Total tree height, length and diameter of the crown, and height to crown gravity point were also measured. Analyses were split in two parts: influence of growing space on tree and crown dimensions, and biomechanical influence of the crown on stem diameter. The results showed that crown size was closely related to tree height, and that there was a small but statistically significant effect of growing space on both crown size and shape. The biomechanical model explained about 85% of the variation in stem diameter, but growing space had no influence on this relationship, indicating that the wind load absorbed by a given crown size was not affected by growing space. The results were discussed in relation to future growth modelling and new ways of estimating site productivity.