不同估算树冠生物量方法的比较——以长白落叶松林为例

以长白落叶松人工林为研究对象,应用平均标准木法及枝解析木法调查树冠生物量,并采用标准枝法与枝条模型估算法对估测的树冠生物量进行了比较研究。分析了枝长与枝基径,枝条生物量与枝基径、枝长等各因子的相关关系,建立一级枝长模型及枝条生物量模型。通过对枝条生物量估测模型的比较,结果表明:枝基径与枝条生物量、叶生物量有很高的相关性,幂函数拟合的精度较高,参数估计较稳定;虽然二次多项式模型拟合的相关系数较大,但因参数变动较大,预测不稳定。在树冠生物量模型研究中,基于胸径建立异速生物量模型,相关系数R2值达0.906以上;通过对估测树冠生物量模型的比较,枝条模型估测法优于标准枝法,同时对模型进行F检验,F值达极显著水平,所选枝条生物量模型对长白落叶松树冠生物量的估测具一定参考价值。     

樟子松人工林一级枝条基径模型的研究

以东北林业大学帽儿山实验林场樟子松人工林为研究对象,采用树干解析、枝解析的方法,分别于2007年和2008年在老山施业区选择不同年龄、不同立地和不同密度的樟子松人工林有代表性的林分设置固定标准地15块（其中,2007年设置7块,2008年设置8块）,共获取解析样木53株,实测了2298个一级枝活枝条变量因子（包括总着枝深度（DINC）、方位角（φ）、着枝角度（θ）、基径（BD）、枝长（BL）、弦长（BCL）、弓高（BAH））数据资料。基于理论或经验生长方程,建立了樟子松人工林树冠结构一级枝条基径静态模型,包括平均基径模型和最大最小一级枝条基径模型,并对模型进行了检验,结果表明模型预估效果良好。     

城市绿化红皮云杉树冠结构研究

以白城市不同地区9个样点的红皮云杉为研究对象,根据各树冠结构因子实测数据,建立了红皮云杉枝条基径、枝条长度与其着枝深度的关系模型,给出了弦长、着枝角度以及树冠半径的预估模型,并对红皮云杉树冠横断面和纵断面的基本形状进行了描速.     

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。     

樟子松人工林树冠结构模型及三维图形可视化模拟

以东北林业大学帽儿山实验林场樟子松人工林为研究对象,采用树干解析、枝解析的方法,分别于2002和2003年在老山施业区选择不同年龄、不同立地和不同密度的樟子松人工林有代表性的林分设置固定标准地15块(2002年设置7块,2003年设置8块),共获取解析样木53株,实测2298个一级枝活枝条变量因子(包括总着枝深度、方位角、着枝角度、基径、枝长、弦长、弓高)数据资料.基于理论或经验生长方程,建立樟子松人工林树冠结构静态模型及树冠动态生长模型.采用VC++6.0语言为开发平台,结合OpenGL开放式图形库,将生长模型与形态结构模型结合,建立樟子松人工林树冠动态三维图形可视化模拟系统,实现基于实测数据和生长模型的静态、动态单木和林分的可视化模拟.     

樟子松人工林树冠内一级枝条空间的分布规律

以东北林业大学帽儿山实验林场樟子松人工林为研究对象,采用枝解析的方法,于2002、2003年共测定53株林木(年龄17～38年,直径8.61～21.5 cm,树高7.48～18.24 m)的树冠变量,建立树冠内一级枝条个数的预估模型,并对一级枝条在树冠内的垂直分布和水平分布规律进行研究.结果表明:一级枝条个数在树冠有效冠内垂直方向上呈现一"多"一"少"的趋势,在有效冠以下,随着着枝深度的增加,枝条个数呈现直线下降趋势;枝条的水平分布可以用均匀圆形分布进行很好地拟合,表明圆形分布统计量是分析枝条方位水平分布非常有用的工具.     

基于线性混合模型的落叶松枝条基径模型

以黑龙江省五营林业局丽林林场30株人工落叶松2 190个枝条基径数据为例,利用逐步回归技术建立了落叶松枝条基径模型:BD=b1+b2DINC+b3DINC2+b4DBH.DINC2。然后,利用S-PLUS软件中的LME过程,拟合线性枝基径模型。采用AIC、BIC、对数似然值和似然比检验等模型评价统计指标对不同模型的拟合效果进行比较分析。结果表明:当拟合枝条基径模型时,b1、b2、b3同时作为混合参数时模型拟合最好。为了矫正混合模型构建过程中产生的异方差现象,把幂函数和指数函数加入到枝条基径混合模型中。指数函数显著提高了枝条基径混合模型的拟合效果,并且消除了异方差现象。模型模拟表明:对于大小相同树木,枝条基径随着着枝深度(DINC)的增加而增大,对于大小不同的树木,枝条基径随着胸径(DBH)的增加而增大。林木的胸径变量很好地反映了不同大小树木的枝条基径的变化。在不知道详细林分信息的前提下,可以利用树木变量合理地预测兴安落叶松人工林的枝条基径的变化规律。     

基于冠层分区的辽东山区长白落叶松叶面积模拟研究

文章以辽东山区长白落叶松林(Larix olgensis)为研究对象,通过调查树冠及枝条解析因子、实测叶面积,构建基于最优冠层分区形式的枝条叶面积模型,结果表明:基径(BD)是枝条叶面积(BLA)的最佳解释变量,相对冠层深度(H)0.67是模拟效果最优的冠层分区界限,树冠上层枝条叶面积最优模型为CAR模型:BLA=0.006BD1.746,决定系数(R2)为0.796,预估精度(P)达到90.61%;下层枝条叶面积最优模型为二次曲线:BLA=0.009BD2-0.476BD+7.186,决定系数(R2)为0.709,预估精度(P)达到80.65%。     

基于灰色关联度的北京市白皮松苗木价格评估影响因素分析

基于灰色关联分析法,以北京市白皮松苗木为研究对象,探索白皮松价格影响因素与评估值的关联度。得到以下结论:1.5m高白皮松,各指标与价格的关联系数排序为树冠饱满度>冠幅>枝条疏密度>成本>地径>(冠高:枝下高)>枝下高>偏冠度;3m高白皮松,各指标与价格的关联系数排序为树冠饱满度>冠幅>枝条疏密度>偏冠度>冠高:枝下高>枝下高>地径>成本;4m高白皮松,各指标与价格的关联系数排序为冠幅>树冠饱满度>枝条疏密度>偏冠度>枝下高>冠高:枝下高>地径>成本;5m高白皮松,各指标与价格的关联系数排序为树冠饱满度>冠幅>枝条疏密度>偏冠度>冠高:枝下高>枝下高>地径>成本。研究表明随着高度增加(苗高大于等于3m),同一高度白皮松树冠饱满度、冠幅、枝条疏密度、偏冠度对白皮松单株价格关联系数较大,枝下高、地径、生产成本和成交价格的关联系数一直较低。     

辽东山区落叶松林枝条叶面积模型选择

本研究基于辽东山区实测落叶松特征因子,通过枝条解析法获得了254组枝条的叶面积、枝条基径、枝条长度等属性数据,在枝条水平上采用一元非线性方程和二元及多元非线性方程建立以枝条属性因子为自变量的枝条叶面积模型。结果表明:枝条基部断面积(d2)与枝条叶面积有最高的相关性,最优一元枝条叶面积模型为:y=8.967/(1+50.901e-0.084d),其R2达到0.719,测算精度为86.34%(α=0.05)。引入相对着枝深度(RDINC),使得二元及多元模型的决定系数显著提高,最优二元枝条叶面积模型为:y=0.002(d2)2.260e-1.701RDINC,其R2达到0.796,测算精度为88.57%(α=0.05)。     

截干对落叶松种子园母树枝条萌发效果的影响

以落叶松种子园大龄母树为研究对象,对其进行截干试验,对比分析不同截干高度和不同截面处理对落叶松种子园母树枝条萌发和生长的影响。结果表明,不同截干高度对枝条萌发簇数、枝条总数、枝长和枝基径的影响极显著,截干高度为3 m的树干平均枝条萌发簇数、枝条总数、枝长和枝基径生长量均最大,其次是截干高度为2 m,截干高度为1 m的树干最小,在最佳A处理下,截干3 m的平均枝条萌发簇数、枝条总数、枝长和枝基径分别为8.3簇、44.3条、43 cm和0.53 cm,分别是截干1 m的6.25倍、4.75倍、3.07倍和2.86倍;不同截面处理对萌枝长、萌枝条总数和枝基径的影响达显著或极显著差异,不同截面处理对树干枝条萌发簇数、枝条总数、枝长和枝基径的影响从大到小依次为A处理(断面涂抹铅油处理)D处理(断面涂抹伤口愈合剂)C处理(断面涂抹铅油处理后,外包塑料布)B处理(用ABT生根粉处理后,外包塑料布),A处理的树干枝条萌发簇数、枝条总数、枝长和枝基径分别为8.3簇、44.3条、43 cm和0.53 cm,分别是B处理的2.78倍、12.09倍、2.92倍、1.62倍。本研究表明,截干高度3 m,断面涂抹铅油处理是落叶松种子园大龄母树截干最佳处理方式,采用这种处理方式更有利于促进树干隐芽萌发。本研究结果对于提高初级落叶松种子园大龄母树产种能力,改善种子品质具有重要的借鉴意义。     

塞罕坝华北落叶松人工林树冠外部轮廓模型

【目的】构建树冠最大外部轮廓非线性混合效应模型和非线性分位数回归模型,为准确预测树冠生长发育规律及预估生产力提供科学依据。【方法】以河北省塞罕坝机械林场华北落叶松人工林为研究对象,基于58株解析木数据和1 789个枝条解析数据,利用幂函数、修正Kozak方程、修正Weibull方程选取基础模型,构建华北落叶松人工林树冠外部轮廓非线性混合效应模型和非线性分位数回归模型。【结果】在幂函数、修正Kozak方程和修正Weibull方程中,幂函数拟合树冠外部轮廓效果较好,作为树冠外部轮廓基础模型;林分年龄(Age)、冠长(CL)、胸径(DBH)、树高(HT)、冠高比(CHR)、高径比(HDR)对树冠外部轮廓影响较大。在混合效应模型中,两水平混合效应模型优于单水平混合效应模型,可明显提高模型拟合精度,HDR相关的参数a6考虑样地效应,相对着枝深度(RDINC)、CHR相关的参数a4、a5考虑样木效应,模型确定系数(R2)为0.873,均方根误差(RMSE)为0.319 m,平均相对误差(MRE)为6.642 m。在分位数回归模型中,当分位数q=0.90时模型曲线最接近树冠最大外部轮廓,R2为0.672。【结论】混合效应模型拟合精度较高,可准确描述树冠最大枝条的平均趋势。分位数回归模型可确定树冠最外部轮廓,在预测条件均值之外的研究中发挥重要作用。     

欧美杨人工幼林地上生物量估测方法的探讨

用欧美杨密度试验林中所选择的标准木和侧枝作材料，以侧枝和树干的长度及直径为观测指标，分别采用不同的数学模型和估侧方法拟合侧枝的叶片、枝条和枝叶总生物量及树干生物量回归估侧模型，并对不同的估测方法进行分析比较和检验。经筛选，叶片、枝条及枝叶总生物量的枝长指数模型和基径的幂函数模型拟合最好，树干生物量则以树干长度与直径相乘积的指数模型最优。不论侧枝分龄与否和树干分段与否，所建模型均能获得较精确的估测结果。以５株活立木１９９２～１９９４年生长量观测数据为资料进行实测检验，估测值与伐倒实测值之间，树冠生物量相对误差平均为４．３１％，各株树干的相对误差都小于５％，地上部分总生物量平均只差２．５２％。     

四川盆周西缘天台山退化天然阔叶林主要乔木树种单木树冠特征

对地处四川盆周西缘山地的彭州市林场天台山林区的退化天然阔叶林中的红桦、房县槭、卵叶槭、野樱桃、稠李、灯台、椴树、五角枫和花楸等主9种主要乔木树种进行了树冠调查,并选择其平均木进行树干和枝解析,测定各单木树冠特征,包括全树高、平均冠幅、冠长、冠长率、一级枝数、二级枝条数、一级枝条着生密度、一级枝条年生长数、树冠曲线、树冠体积(大小)、树冠密度等。通过SPSS拟合其树冠曲线,利用V=∫baπf2(h)d(h)求得树冠体积,定义并计算了9个树种的树冠密度(枝密度)。研究结果表明:(1)阔叶树树冠曲线表现出稳定的抛物线特征;(2)各阔叶树树冠体积变化较大,符合其各自生物学特征;(3)阔叶树枝密度能反映其树冠生长状态,可作为树冠特征指标使用。     

基于无人机LiDAR的杉木树冠上部外轮廓模拟与可视化研究

[目的 ]基于无人机激光雷达(LiDAR)点云数据提取杉木树冠上部结构参数(树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长),并进行树冠上部外轮廓模拟与可视化,为树种识别提供树木冠形特征。[方法 ]利用LASTools开源工具从激光雷达点云数据生成无孔洞的冠层高度模型,使用LiDAR360软件,采用局部最大值法检测树冠顶点,基于CHM种子点对点云进行单木分割,并在ArcGIS下手动选取杉木单株点云样本,用Python编程对"欠分割"样本进行单木纯化(之后全部编程方式自动化处理);提取纯化后单株样本的树冠上部结构参数(树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长),再对单木点云按照一定高度间隔进行分层切片,使用宽度百分位数法提取单木树冠上部的相对着枝深度、枝条长度作为模型变量,以相对着枝深度分层分别建模与验证样本按照3倍标准差法剔除异常外轮廓点,选取二次多项式、幂函数和指数函数3个基础模型进行模型拟合与验证,最后采用最优拟合模型进行样地尺度的三维可视化。[结果 ]无人机激光雷达综合单木检测率为79.63%,结合实测参数与提取结果进行相关分析,树高线性回归R2为0.890 5,冠幅线性回归R2为0.845 6;二次抛物线、幂函数和对数函数拟合R2分别为0.807 0、0.817 0、0.806 0,幂函数对杉木树冠上部外轮廓的拟合效果更优。[结论 ]在高林分密度条件下,单木点云的有效提取纯化对客观描绘树冠形状非常重要;基于无人机激光雷达拟合的杉木树冠上部外轮廓反映了杉木的树冠上部形态,可为杉木的树种识别提供参考。     

油松树冠枝生长规律的探讨

本文利用生长比的概念探讨了油松枝的延长生长量随着枝龄和着枝深度而变化的规律，并利用枝解析方法研究了枝的材积生长与枝龄，着枝深度和树木所处的竞争状态间的关系，最后确定出各样木总枝材积的生长及枝、干材积生长的比例，研究结果表明：树冠内枝的年延长生长在树冠顶端第二轮或第三轮枝处达到最大值，而枝材积生长的最大值则在较下部的轮枝上出现，具体位置与树冠的大小和所承受的竞争压力有关；不同样木的枝、干材积生长比例相关很大，孤立木可达1：1，而被压木却只有1：10左右，从中说明树木间的竞争对枝材积生长的影响比对干材积生长的影响更大     

三维扫描技术在获取杨树树冠结构特征参数上的应用

【目的】树冠结构影响光能截获能力从而直接影响生物量的积累。杨树冠形特征参数的研究能够为杨树优良品种的选育提供有力的选择依据，但是因为杨树的树型高达，树冠结构复杂，树冠结构特征参数难以直接观测。【方法】建立了利用三维扫描技术获取树冠结构特征参数的方法，并测量了高密度(2 m ×3 m)人工林中6年生杨树03-04-171的冠形特征参数，包括不同生长单元早发枝和同期枝一级枝的枝长、分枝角度、方位角、枝条曲率及弯曲度。对直接测量(砍伐)与三维扫描方法测量的胸径、树高进行回归分析，检测三维扫描测量的精度。【结果】回归分析结果表明：胸径的回归系数分别为 R2=0.96772，显著值为 P =8.26×10－13，树高回归系数为 R2=0.96527，显著值为 P=1.44029×10－12。结果说明三维扫描方法具有较高的测量精度，可以应用于树冠结构特征的测量。扫描参数结果显示，树冠上每一个生长单元的上部枝条长度较长，分枝角度较小，曲率较大，数量少，为早发枝；中下部枝条数量多，短而平直，为同期枝，这与已有的研究结果一致。【结论】三维扫描技术可以应用于树冠结构特征的研究。     

与林内小气候舒适度相关的城市森林冠层结构指数选择

【目的】选择与林内小气候舒适度相关的城市森林冠层结构指数,为进一步优化城市森林结构、改善城市森林热环境提供参考。【方法】以与城市森林降温效应相关度较高的一维度冠层结构指标(包括叶面积指数、平均叶倾角、冠层厚度、枝下高、冠高比和冠层通透度)为基础,从林内外空气流动和能量交换的角度,构建多维度城市森林冠层结构指数,通过相关分析筛选对小气候舒适度解释度较高的城市森林冠层结构指数。【结果】一维度冠层结构指标与林内舒适度(S)、舒适度相对变化(Sd)呈弱度相关关系,对S的解释力为0～30. 5%,对Sd的解释力为0～53. 5%;多维度冠层结构指数对S和Sd的解释程度明显提升,对S的解释力为0～37. 5%,对Sd的解释力为30. 9%～55. 1%;热垂直扩散结构指数和热水平扩散结构指数的协同作用对S的解释程度相对较高(43. 5%);垂直冠层指数和树冠垂直均匀指数的协同作用对Sd的解释程度最高(63. 9%)。【结论】城市森林舒适度和舒适度相对变化受多个冠层结构指标和指数共同影响,所构建的多维度冠层结构指数(包括热垂直扩散结构指数、热水平扩散结构指数、综合热扩散结构指数、垂直冠层指数、树冠均匀指数、树冠垂直均匀指数和冠层综合指数)与林内小气候舒适度及其相对变化相关性较高。     

碧桃整形修剪技术

在对碧桃生物学特性进行观察的基础上,开展整形修剪试验研究。结果表明:整形修剪对碧桃树冠内枝条的组成、枝条的着花量、花期都有影响,通过抑上缓下、疏外缓内、缩前截后的综合修剪方法,能够改变树冠枝类比例,明显减少旺花枝的量,增加有效花枝的量,使花期延长;通过疏除上部旺枝和密挤大枝,回缩外围枝可以调整树冠的结构,使碧桃光秃带减少,观赏价值提高。     

杉木枝、叶生物量估测方法研究

对32株不同年龄、胸径的杉木样木的153根样枝进行回归分析表明,杉木枝条枝材重与枝基径之间相关紧密,而枝条叶量与枝径间相关并不显著;杉木全株枝量、叶量与冠基部直径间存在极为显著的相关关系;胸径与树高或冠比率(冠长/树高)相结合是杉木枝、叶量良好的估测因子。根据上述关系编制了杉木单林枝、叶生物量表,并提出估测杉木林分中立木枝、叶量回归方程:W_b=0.022568359D~(3.1427)·H~(-1.2466);W_f=0.13542536D~(2.9235)·H~(1.6995)。