基于哑变量的闽楠天然次生林单木胸径和树高生长模型研究

目的通过对闽楠天然次生林胸径和树高生长规律及生长模型的研究,为林木生长预估及林分质量提升经营措施的制订提供参考。方法以江西省安福县闽楠天然次生林为研究对象,通过标准地调查及树干解析等方法获取基础数据,按林木竞争压力水平从小到大将林木分为类型1、类型2和类型3,分析胸径和树高的生长规律;选取5种具有生物学意义的生长方程,根据模型拟合优度与评价指标选取最优基础生长模型,在最优模型的基础上构建含竞争类型哑变量的生长模型。结果（1）利用树干解析数据分析显示,30 ~ 50年为胸径生长速生期,连年生长量最大值达到0.57 cm;35 ~ 45年为树高主要生长速生期,连年生长量最大值为0.37 m。（2）胸径最优基础模型为Gompertz方程,模型R2和预估精度分别为0.756和94.28%,构建的最优哑变量模型的R2和预估精度分别为0.873和95.71%;树高最优基础模型为修正Weibull方程,模型R2和预估精度分别为0.856和96.54%,构建的最优哑变量模型的R2和预估精度分别为0.882和96.96%。（3）由构建的哑变量生长模型拟合的不同竞争类型下的胸径和树高生长曲线得知,胸径和树高总生长量均表现为类型1 > 类型2 > 类型3,类型1胸径最大生长量是类型3的1.6倍。结论竞争压力对闽楠胸径、树高生长均产生影响,较大的林木竞争压力不利于闽楠生长;构建含有竞争类型哑变量模型的拟合优度及预估精度均优于基础模型,有利于提高建模的精度和模型的适用性。      

基于Richards方程的杉木树高生长模型

利用Richards生长方程构建杉木Cunninghamia lanceolata树高生长模型。以福建省三明市将乐县国有林场杉木人工林为研究对象．基于15块杉木人工林标准地野外调查数据。在分析林分相对胸径（出）和相对树高（hR）规律的基础上,拟合了胸径．树高曲线、胸径一株数累积（％）曲线以及树高一株数累积（％）曲线。根据林分结构现状,应用SPSS20统计软件模拟了杉木树高生长模型。结果表明：在95％置信区间内,模型的相关指数达到了0．993,求得参数A=28．606,B=1．094．k=0．031,m=-0．466,且各参数的估计值符合杉木的生长规律。此模型大大提高了林木树高因子的模拟精度．并为实现森林资源的优化配置提供基础数据。图3表3参30     

基于非线性混合模型的杉木标准树高曲线1）

树高曲线是研究森林生长和收获的重要基础,以福建省将乐县国有林场29块杉木人工林实测数据为例,首先运用非线性最小二乘法对9个经典常用标准树高曲线方程进行拟合,选出拟合效果最好的模型作为基础模型,利用基础模型及建模数据构建非线性混合效应模型。通过变化混合参数个数,并利用SAS软件进行模拟,选择结果收敛且AIC、BIC值和负二倍对数似然值最小的混合模型作为最优模型,最后利用检验数据与传统非线性最小二乘法进行精度比较。结果表明：方程H＝1．3＋a0 Ha1t （1－e－a 2D－a3g D ） a4在模拟杉木树高的生长趋势效果较好,因此,选为构建非线性混合模型的基础模型。在选择混合参数时,发现当a1和a3同时作为混合参数时,拟合效果最好。综合分析,非线性混合模型比固定模型的模拟精度高,可更好地描述杉木的树高生长。     

南宁地区灰木莲人工林生长规律研究

探讨广西高峰林场46年生灰木莲人工林生长规律和林分分布规律,为合理保护和培育灰木莲人工林提供参考。以灰木莲解析木为基础,运用软件进行回归分析,建立灰木莲树高、胸径、材积数学模型,用实测值验证方程的精确性,并绘制生长曲线,对其生长规律进行分析;通过计算灰木莲人工林的径阶频率分布来分析林分的径阶分布。结果表明,建立的生长模型拟合效果好、精度高,可用于南宁地区灰木莲人工林生长过程的预测;灰木莲是早期速生、持续生长较长的树种,在0~14 a为其树高生长的速生期,14 a后生长趋慢。0~8 a为胸径生长的速生期,8 a后胸径生长减缓。材积生长到46 a仍未达到最大值,说明其成熟期在46 a后;灰木莲人工林林木株数呈正态分布,说明林分生长正常,稳定性较大。     

观光木人工林胸径树高模型及林木分化的研究

为研究珍贵用材树种观光木胸径与树高的关系,采用6种生长方程分别拟合观光木树高生长模型,并确定最优的树高生长方程。结果表明,观光木的最优生长模型为二次方程,其最优曲线方程为H=0.059 3D~2-0.330 3D+7.1141,拟合精度较高,该模型可实现观光木人工林林分树高的有效估测。8年生观光木人工林已出现林木分化,可实施间伐,改善林内光环境,促进林木的生长和材积的积累。     

基于冠幅的杉木人工林胸径和树高参数化预估模型

为了研究杉木生长与形态变量的关系,提高模型预估精度,本文根据福建省65块不同密度、林龄分布于6~35年的杉木人工林样地测量数据,选用了Richards理论方程,分别构建了杉木胸径和树高生长模型。在此基础上,分析理论方程中参数与冠幅(CW)的关系,建立两者间的关系函数;使用参数预估法构造胸径和树高的参数化预估模型,并对原模型和参数化模型进行模型检验、残差分析,讨论了冠幅与林木生长之间的关系。结果表明:胸径和树高Richards方程中,参数a与CW呈正比,参数b与CW呈反比,c则与CW呈现出类似正态分布的关系;与传统的理论方程相比,参数化模型提高了杉木胸径树高预估的精度。本文所构建的模型能间接反映林分因子的状态,同时对于分析林木竞争、光合作用、模拟林木三维可视化等方面也提供了一种模式。      

广西维都林场阴香人工林生长规律研究

采用树干解析法对广西维都林场32年生阴香人工纯林生长规律进行研究,将解析木的树高、胸径和材积同林分树龄之间建立回归方程,并确定为最优生长模型。结果表明：阴香树高、胸径和材积总生长量在32 a时分别为17.6 m、32.55 cm和0.539 m3;树高连年增长量在0～6 a逐年增加,第6年达到峰值,为0.90 m/a,第6年之后树高生长速度总体呈下降趋势;胸径生长与树高生长规律相似,在第4年达到生长峰值,为2.42 cm/a;材积连年生长量随树龄递增先增长后下降,连年生长量峰值出现在第22年,峰值为0.035 m3/a,连年生长曲线与平均生长曲线相交于第32年,由此确定材积数量成熟的年龄为32 a。生长规律回归方程拟合中,树高、胸径与林龄回归模型以理查德模型最优,材积以苏马克模型为最优,拟合相关系数R2均在0.997以上,残差平方和较小,拟合效果良好。     

不同立地指数级杉木生长过程的数学模拟

本文通过多种生长函数的拟合和比较,选择了Richards生长函数作为开化不同立地指数等级下杉木人工林平均胸径、树高和材积生长过程的基本模型。从拟合参数可知,不同立地条件下的林分平均胸径、树高和材积生长都是多形的。     

云杉属4个树种不同分布区生长过程及树皮厚度模拟研究

以云杉属4个树种（白扦、青扦、云杉、丽江云杉）为对象，通过查阅文献资料收集了这4个树种主要分布省份（山西省、甘肃省、四川省、云南省）的树木生长量调查信息，并汇总了单木生长过程及胸径处树皮厚度数据，分析各树种树高、胸径、材积的平均生长量和连年生长量变化规律，同时对3个生长指标的总生长量以及树皮厚度进行模型拟合与精度检验。结果表明:1）云杉属4个树种在不同分布区单木生长过程符合一般林木生长规律，并且0~40 a的树高、胸径连年生长量增长速率较快，而材积连年生长量在40 a后增长速率较快，除白扦外其他树种在不同分布区的总生长量无显著性差异；2）各树种单木生长方程和树皮厚度模型拟合精度较高，树高与胸径拟合最优模型多为二次曲线模型，而材积拟合最优模型多为理查德模型，树皮厚度拟合最优模型为双对数模型和二元一次线性模型。研究可为云杉属的人工林经营与管理提供理论参考。     

兴安落叶松3种林型林分生长模型的研究

由于复层异龄林林分结构较复杂,对林木年龄的测定难度很大,通过林木径阶估算林木平均年龄,构建林分平均胸径、平均树高和每公顷公顷蓄积量的生长模型,来预估林分未来的生长状态和特征,对当地兴安落叶松林分的合理经营有一定的指导意义。以兴安落叶松为研究对象,利用201株解析木数据,选择12种生长方程分别对兴安落叶松林木年龄与径阶关系,3种林型林分年龄与平均胸径、林分年龄与平均树高和林分年龄与单位面积蓄积量的关系进行分类拟合。结果显示,兴安落叶松林木年龄与径阶之间存在正相关,并呈一定的规律性变化;年龄与胸径,蓄积的关系采用生长函数是最佳选择;年龄与树高的关系利用二次函数为更合适。     

日本落叶松人工林生长量的灰色—马尔柯夫预测

应用灰色GM(1,1)模型进行日本落叶松人工林生长趋势预测,在对43块标准地进行每木检尺的基础上,获得了不同龄阶平均单株木的3个测树因子胸径、树高、材积的总生长量,利用这些基于时间序列的原始数据对GM(1,1)模型进行拟合。其模型模拟检验精度:胸径、树高、材积均为Ⅱ级可用水平;发展系数|a|<0.3,可用于中长期预测。由预测产生的相对误差的大小,将原始数据划分为4种状态,分别写出胸径、树高、材积的四步概率转移矩阵p(i),建立灰色—马尔柯夫预测模型。从对32、34龄阶的预测结果看,灰色—马尔柯夫模型预测的平均相对精度分别为胸径99.22%、树高99.73%、材积98.33%,能进行高精度的预测工作。     

凹叶厚朴不同林分树干生长规律研究

2012年在福建明溪县胡坊镇选取4种厚朴林分进行调查,对平均木采用树干解析法取样,对凹叶厚朴与杉木、绿竹和油茶混交及其纯林的生长规律进行研究。结果表明,凹叶厚朴混交林胸径连年生长量达到最大值的时间（第3年）比纯林早1 a,树高连年生长量（第2年）早3 a,材积连年生长量（第8～9年）早3 a,在前10 a混交林的胸径、树高、材积平均生长量（平均值分别约为1.23 cm、1.42 m、0.0037 m3）始终比纯林（分别约为0.81 cm、1.00 m、0.0027 m3）大;且3种混交林直径、树高和材积的连年生长量和平均生长量达到最大值的时间一致,但数值存在差异：厚杉＞厚竹＞厚油混交林,说明凹叶厚朴与杉木混交能很好地促进凹叶厚朴的生长,混交效果最好,其次为凹叶厚朴绿竹混交林,再次为凹叶厚朴油茶混交林,最差的为凹叶厚朴纯林。     

山白兰人工林生物量及生长规律

对广西南宁良凤江国家森林公园27年生山白兰人工林的生物量和生长规律进行测定和研究,分析山白兰人工林不同径阶的生物量分配规律和林分生物量,并建立山白兰林木生长方程.结果表明,山白兰生物量随着径阶的增加而增大,不同径阶的生物量差异较大;乔木层总生物量为102.01 t·hm-2,占林分总生物量的87.10%,灌木层、草本层...     

基于一类清查资料的森林资源生长预估

采用一类清查数据,利用立地分级方法构建平均树高、平均胸径和林分密度的生长模型,应用于森林资源调查中相关因子的更新。同时,根据森林蓄积量、生长量和消耗量与平均年龄、平均树高、平均胸径和林分密度等林分因子之间的关系,构建估测模型。通过辽宁省鞍山市森林资源年度动态监测的应用示范研究,结果表明:生长模型可用于更新二类调查数据,蓄积等预估模型可以有效反映森林资源的年度消长;本方法能够提高地区森林资源年度监测能力,并增强森林资源监督管理的针对性和时效性。      

天然栎类阔叶混交林林分平均高与平均胸径关系模型

  目的  考虑天然混交林的林分密度、直径结构和树种结构，基于代数差分方程构建最适宜的林分平均高与平均胸径关系模型，为天然混交林的立地生产力估计与可持续经营提供理论依据。  方法  以吉林省天然栎类阔叶混交林为研究对象，利用4期连续调查固定样地数据，基于Richards方程构建4种数据结构类型即typeC、typeD、typeE和typeF的基础代数差分方程，比较分析得出最优数据结构类型；基于最优数据结构类型，以5个林分密度指标即林木株数（N）、林分断面积（BA）、林分密度指数（SDIr）、可加林分密度指数（SDIa）和郁闭度（CD），5个直径多样性指数即Shannon均匀度指数（ShaI）、Simpson指数（SimI）、McIntosh均匀度指数（MceI）、Gini系数（GinI）和Berger-Parker指数（BerI），4个树种多样性指数即ShaI、SimI、MceI和BerI，构建并比较分析不同多样性代数差分方程的差异，得出最佳方程为最适宜林分平均高与平均胸径关系模型。  结果  不同数据结构类型的建模效果由好到差排序:typeD > typeC > typeF > typeE。除了typeC，其他3个数据结构类型的模型参数b和r均显著不为零（P < 0.01），说明typeD拟合的模型参数检验效果最佳。林分密度指标SDIr的建模效果最好。无论使用哪个林分密度指标，其模型参数b₀、r和cSD均显著（P < 0.01），说明5个林分密度指标的模型参数检验效果均比较理想。直径多样性指数ShaI的建模效果最好。除了GinI，其他4个直径多样性指数的模型参数b₀、r、cSDIr和cDI均显著（P < 0.01），表明ShaI、SimI、MceI和BerI均为较理想的直径多样性指数。4个树种多样性指数的建模拟合效果和检验数据效果差别不大。BerI的模型参数b₀、r、cSDIr、cShaI和cSP均显著（P < 0.01），说明BerI是较理想的树种多样性指数。ShaI、SimI和MceI的模型参数b₀、r、cSDIr、cShaI和cSP均不能同时达到0.05显著水平，说明ShaI、SimI和MceI是不理想的树种多样性指数。  结论  typeD是最优的数据结构类型，林分密度、直径多样性和树种多样性对模型均有影响。其中，林分密度指标SDIr、直径多样性指数ShaI和树种多样性指数BerI建立的多样性代数差分方程拟合效果最佳，为最适宜的天然栎类阔叶混交林林分平均高与平均胸径关系模型。      

半干旱地区不同油松混交林的油松生长特征及植物多样性研究

以辽西半干旱地区不同类型的油松混交林为研究对象,采用比较分析的方法,综合分析了6种类型林分在层次结构、径阶分布、植物多样性3个方面的特征,旨在选择出适合本地区的最优油松阔叶水土保持林。结果表明:油松-山杏、油松-紫穗槐两种林分具有较好的空间结构层次,油松-山杏、油松-刺槐、油松-紫穗槐3种林分具有较好的径阶生长结构,油松-小叶锦鸡儿、油松-黄栌、油松-紫穗槐3种林分树高与胸径生长最优,油松-紫穗槐、油松-刺槐、油松-黄栌3种林分具有较高的植物多样性。综合各林分类型的生长特征及植物多样性特点,油松-紫穗槐林分为该地区最优的水土保持林类型;油松-刺槐、油松-黄栌水土保持林表现次之;油松-山杏、油松-小叶锦鸡儿林分排在第3位;油松纯林为最差。油松-紫穗槐混交林应成为辽西半干旱地区重点发展的一个水土保持林类型。     

抚育问伐对宁夏六盘山华北落叶松人工林林分生长的影响

研究了不同间伐强度对华北落叶松人工林林分生长的影响,为华北落叶松人工林的合理间伐提供依据．在坡向、海拔一致,林龄为30年的华北落叶松人工林中,选取了9个监测样地,分别代表3种间伐强度：20％、25％、30％,每一种间伐强度3个重复;不同间伐强度林分的保留密度分别为1050、1200、1350株／hm2．同时,在同一林分中设置了3个对照样地．调查了华北落叶松人工林各间伐样地和对照样地中树木的胸径和树高,并通过对林分平均胸径、树高、蓄积生长量进行方差分析、多重比较,以确定不同保留密度下样地与对照样地中各指标的差异,从而认识不同间伐强度的抚育效果．结果表明,林分抚育间伐明显改变了林分的结构,但不同间伐强度林分的胸径、树高、蓄积增长量都存在着显著差异,其中强度为30％的间伐效果最显著．这说明适度地间伐对林木的胸径、树高、蓄积生长均有明显的促进作用．研究表明,不同间伐强度对林分生长量有明显的影响,且林木生长速度、生长量都随着林分保留密度、郁闭度的加大而减小,说明适度抚育间伐措施对华北落叶松人工中龄林的生长有明显地促进作用．     

华北落叶松人工林生长规律研究

以河北省塞罕坝华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr.)人工林为研究对象,收集大量临时样和解析木地调查资料,利用不同的生长模型对华北落叶松人工林生长过程进行拟合,以找到最优模型,计算各生长指标。结果表明:Logistic模型模拟华北落叶松人工林胸径、树高、材积生长过程效果最好,抛物线方程拟合林分立木株数随年龄变化过程效果最好;华北落叶松人工林胸径年平均生长量为0.46cm,速生期为10～20年;树高年平均生长量为0.38m,速生期为前20年;材积年平均生长量为0.006 90m3,速生期为10～30年,数量成熟龄为43年,为华北落叶松人工林的经营和管理提供科学依据。     

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。