长白落叶松人工林林分模型的应用

根据在牡丹江地区所调查的16块固定标准地和16块临时标准地的材料以及树干解析数据资料,基于Korf-A型理论生长方程,从林分密度理论和动态林分生长与收获等角度对长白落叶松(LarixolgensisHenry)人工林林分生长和收获模型及应用进行了研究。采用参数化的方法将立地密度因子引入Korf-A型方程,建立了林分断面积生长模型,其渐近参数主要受立地条件影响,而曲线形状参数和生长速率参数则与林分密度和立地条件均有关。以落叶松人工林林分断面积生长模型为核心的全林分模型系统,由满足相容性原则的6个模型所组成:①立地指数曲线;②林分最大密度线;③林分密度(SDI)动态预估模型;④树高曲线动态预估模型;⑤林分断面积生长模型;⑥Schumacher式林分收获模型。采用该模型系统可以模拟不同立地条件(SI及N0)下的林分平均胸径(DBH),平均树高(H),每公顷株数(N),林分断面积(G)和林分蓄积量(M)的生长过程。所建立的林分密度动态模型,预估模型及林分生长和收获模型,可以从单木和林分两个决策水平上模拟落叶松人工林林分动态发育过程,为进一步建立林分经营模型及合理经营长白落叶松人工林提供了良好基础。     

人工林生长与收获预测模型的基本方法

通过建立林分生长和收获预估模型可以对森林资源数据进行连续预估和动态更新,这对当地林业部门指导生产、实行科学管理具有重要意义.该文参研了以往建立林分生长和收获模型的方法,提出建立林分生长和收获预测模型的一般方法:根据森林生长理论,利用影响林分生长的主要因子(林龄、地位指数和林分密度),把地位指数和林分密度函数引入相关生长模型,并经过合理的模型参数解算、残差分析及误差计算检验,选择最优模型分别建立人工林林分静态和动态生长和收获预估模型.     

现有林分密度指标的评价

文章选择了１９５２年斯珀尔提出的评价林分密度的四个标准，对国内外现有的十二种密度指标进行了综合评价。林分密度指数（ＳＤＩ）、相对密度（ＲＤ）、树冠竞争因子（ＣＣＦ）、树木面积比和点密度既能反映树冠平均生长，又与林分疏伐直接相关，并为描述林分最大密度，预测死亡率，以及林分疏伐时最佳林分密度的确定等提供了方便的尺度。     

基于增强回归树的杉木人工林林分断面积模型研究

【目的】林分断面积是森林生长收获预估中的重要变量。构建基于增强回归树的林分断面积模型,并分析不同林分密度指标和不同立地指标及其交互作用对模拟的影响,为采用增强回归树模拟林分断面积提供一定的参考。【方法】研究以江西省崇义县的杉木人工林为对象,采用增强回归树构建了林分断面积模型,通过交叉验证分析了交互深度、收缩参数和回归树数量的变化对增强回归树预测的影响,并对比分析了2种立地指标(地位级指数和地位指数)、2种密度指标(每公顷株数和林分密度指数)及其交互作用对林分断面积的影响,以此筛选出林分断面积模型中最适的立地指标和密度指标。【结果】(1)经过参数优化的增强回归树能较好的模拟林分断面积,最优模型的MAB为0.504 7 m~2/hm~2,RMA为2.29%,RMSE为0.900 8 m~2/hm~2;(2)基于林分平均高的地位级指数对林分断面积的模拟效果优于地位指数,因此可在缺少优势高数据时采用地位级指数描述立地质量;(3)林分密度指数对林分断面积的模拟效果明显优于每公顷株数,说明包含了林木大小信息的密度指标能有效的模拟林分断面积;(4)立地和密度的交互作用能在一定程度上提升林分断面积模型精度。【结论】增强回归树能较好的模拟林分断面积,但需要对参数调优,且在需要精确预估林分断面积时,建议考虑立地和密度的交互作用。     

尤溪县楠木林分叶面积指数的研究

本文在样地调查的基础上研究了楠木叶面积的测定方法和叶面积指数的测定及生物量、材积、林分密度与叶面积指数间的关系,得出在现有林分条件下单位面积上的生物量、材积与叶面积指数均成线性回归关系,而叶面积指数与林分密度的倒数成二次回归关系。利用这些关系本文确定出了最佳林分密度的估计值。     

2021 年 11 期目录

[目的]目前关于林分碳储量随年龄动态变化的模型研究较少,本研究通过建立林分水平的碳储量生长模型系,为区域尺度的森林碳储量动态预估提供方法.[方法]以吉林省长白落叶松人工林为对象,使用立地质量分级算法将所有样地划分为3个立地等级,并将其作为哑变量引入模型系中,使用联立方程组的方法将林分平均高、断面积生长模型和林分碳储量模型3个方程进行联合估计,建立林分碳储量生长模型系.采用调整确定系数(R2adj)、估计值的标准误(SEE)和平均预估误差(MPE)来评价模型的表现,分析不同立地等级和林分密度指数(SDI)下林分碳储量的生长过程,及林分断面积和平均高对林分碳储量的影响.[结果](1)林分碳储量生长模型系中林分平均高生长模型、林分断面积生长模型和林分碳储量模型的R2adj分别为0.879、0.977和0.953,MPE均??1500株/hm2时,在40年以后的林分密度对碳储量生长过程基本无影响;林分密度指数控制在1500?～2000株/hm2时可实现较快的碳储量生长.(4)林分碳储量随林分断面积和平均高的增加而增加,林分断面积与林分碳储量的关系更为密切.[结论]林分碳储量的生长和立地等级、林分平均年龄、密度、断面积、平均高等因子有密切联系,采用联立方程组方法是建立林分碳储量生长模型系的有效方法.本研究建立的林分碳储量生长模型系可以对林分碳储量动态进行有效预测,为了解林分碳储量的生长过程和森林碳汇评估提供了工具.     

基于神经网络的马尾松人工林密度指数模型

  目的  通过对马尾松Pinus massoniana人工林密度指数模型的研究，为制定木材产量及质量的提升决策提供参考。  方法  以河南省薄山林场马尾松人工林为研究对象，采用147块标准地数据，以林分平均胸径为输入向量，以林分密度为输出向量，建立了林分密度指数人工神经网络（ANN）模型，并与Reineke的林分密度指数模型进行比较。  结果  ① 薄山林场马尾松人工林最大密度线斜率b为-1.516 3，马尾松标准平均胸径为14 cm，Reineke的林分密度指数模型精度为92.11%，t检验结果显著；②构建了网络结构为1:2:1的林分密度指数ANN模型，模型拟合精度为92.57%，均方误差为0.001 469 7。③无论采用Reineke林分密度指数还是人工神经网络技术，在拟合株数密度随林分平均胸径的变化趋势时，幼龄林组拟合效果都不理想，这与幼龄林组数据数量偏少有关。  结论  所建模型可为薄山林场马尾松抚育经营决策提供依据。     

长白落叶松林冠空隙度随林木因子的变化

为了确定控制人工长白落叶松林林冠空隙度(crown shyness)的林分调查因子,调查了林分郁闭度、冠幅、冠长、树高、胸径、形数、相对密度及疏密度等因子,分析了不同林分因子与树冠因子之间的关系,并采用树冠空隙形状复杂性指数(C)分析了调查区域的林冠格局。结果表明:该地区落叶松林林冠空隙结构基本属于高形状复杂性,树木之间的竞争较大。林分郁闭度随着林分高的增加而减小,随着相对密度的增大而增大。树高达15m时,冠幅和冠长基本趋于平稳的状态。冠幅和冠长随着林分高和立地指数的增大而增大,但冠幅随着相对密度和干形的增大而减小,冠长随着形数的增大而变小。     

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。      

思茅松天然林林分直径大小多样性及环境解释

以云南省普洱市45块思茅松天然林样地为研究对象,选用Shannon指数(H)、Simpson指数(D)和断面积Gini系数(G)对思茅松林分总体、思茅松和其他树种的林分直径大小多样性进行量化,并采用CCA直接梯度排序法分析林分直径大小多样性随气候因子、地形因子、土壤因子和林分因子的变化规律。研究表明:(1)样地总体和思茅松的Shannon指数(H)和Simpson指数(D)的变化比较一致,其他树种的Shannon指数(Ho)、Simpson指数(Do)和断面积Gini系数(Go)变动幅度均比其他6个指数大。(2)气候、地形、土壤和林分因子直接排序的第一排序轴分别解释58.6%、92.0%、64.4%和76.4%的信息量,较好地反映了林分直径大小多样性随环境因子的变化规律。(3)从环境因子与排序轴的相关性上看,气候因子中除年降水外的8个降水因子相关性在0.15以上,而温度因子与林分直径大小多样性的相关性不高;地形因子中海拔(Alt)与第一排序轴的相关性最高(-0.467 5);土壤因子中全磷(TP)、全钾(TK)与第一轴排序相关性均高于0.30;林分因子中林分优势高(Ht)与第一排序轴呈现-0.418 0的负相关。(4)当较高气温和中等降水,海拔和坡度中等,全磷(TP)、全氮(TN)、有机质(OM)质量分数和p H值中等时,林分优势高和林分平均高最小;林分密度指数中等时,思茅松天然林具有最大的Ht、Hs、Dt、Ds值,而其他树种的林分直径多样性指数以及3个断面积Gini系数的规律性不强。     

林分拥挤度及其应用

林分密度的量化表达及其合理密度的确定已成为森林经营的关键科学问题。林分平均冠幅是对林木光合作用面积大小的直接反映,林木平均距离则体现了林木最大空间利用的可能性,而林分密度是影响这两个重要指标大小的直接原因。本文以林木平均距离和冠幅为基础,提出了林分拥挤度(K)的数字化表达方法。林分拥挤度用来表达林木拥挤在一起的程度,用林木平均距离与平均冠幅的比值表示。该指标清晰直观地表达了林分中林木间的拥挤程度——K值越小,林木间越拥挤,能有效反映林分生长过程中林木拥挤程度及其动态变化特征。该指标的合理标准区间为[0.9,1.1],并用长期造林密度试验数据进行了论证。该指数是对林分密度更为直观科学的表达,具有简单易操作的优点,可用于评价森林是否需要经营及确定首次间伐时间与经营强度,最终为密度控制与调节提供依据。      

不同林分密度指标的比较研究

用28年生杉木造林密度试验林的逐年观测数据,对林分密度指数、相对植距和优势高—营养面积比3个林分密度指标进行比较分析.结果表明:(1)不同造林密度林分达到一定年龄后,相对植距几乎相等,无法体现不同密度之间的区别,不是一个理想的密度指标;(2)利用Statistica统计软件,通过牛顿迭代法,基于Richards方程分别...     

前茬林分密度对2代4年生杉木林生长的影响

通过建立固定标准地,研究福建南平峡阳国有林场一片29年生、20地位指数级的第1代杉木人工林采伐前的林分密度和采伐后的立地管理措施对第2代4年生杉木林分生长的影响,结果表明,第1代杉木人工林的林分密度对2代4年生杉木林分的生长有极显著影响,最高密度等级(1500株·hm-2以上)的第1代杉木林在采伐后营造的第2代杉木林,其4年生的生长量为最低 采伐后的立地管理措施对2代4年生杉木林分生长的影响不显著 第1代杉木林较高的林分密度可能是杉木连栽地力衰退的重要原因之一     

马尾松人工林经营密度模型研究

采用人工神经网络的建模技术建立了林分蓄积与立木密度、林分年龄和地位指数间的全林分生长模型,并以所建全林分生长模型为基础构造目标函数,采用改进单纯形法对建立的目标函数进行搜索寻优,以找到最佳的经营密度及对应的间伐时间。结果表明,拟合结果符合林分生长规律,可以用BP神经网络建模技术建立相应的全林分生长模型;用改进单纯形法对目标函数进行优化,不仅可以求得最优的保留密度,而且可以求得对应的间伐时间。     

新造毛竹林林分结构年际演替规律及影响因子

结合竹类植物在浙西红壤丘陵的规模化应用,采用固定样地长期连续观测的调查方法研究新造毛竹Phyllostachys pubescens林林分结构演替规律及影响因子.研究表明,新造毛竹林立竹度和立竹胸径是林分结构年际变化的主导因子,立竹枝下高是从属因子;造林后第1～5年竹林地下鞭系主要分布于10～20 cm土壤区段,随着造林年限的延长,20～30 cm土层区间为主要分布区;鞭径随造林年限逐年增粗,第4年趋于稳定.平均鞭节长相对稳定;活侧芽数与总鞭长和平均鞭节长极显著相关,随造林年限总体呈线性增加趋势;立地类型、造林模式、抚育措施、母竹质量和初植密度是竹林林分结构状况的主要影响因子.建议在发展毛竹资源时采用混交造林模式并增加初植密度.图2表6参11     

基于单木生长神经网络模型的林分生长预测

以马尾松Piuns massoniana人工林间伐试验林为研究对象，用单木生长神经网络模型与林分表法的转移概率矩阵模型构建了林分直径分布的动态转移模型，再与径阶材积向量或材种材积向量构成林分生长与收获预测模型。预测检验结果显示，高、中、低密度的林分断面积预测精度依次为94％、95％、97％，蓄积量预测精度依次为92％、94％、96％，表明不计枯损（或采伐）的转移概率矩阵模型对低密度林分的预测比对高密度林分的预测效果好。     

巨尾桉人工林林分因子与林龄的关系模型及样地尺度效应

揭示广西壮族自治区南宁巨尾桉人工林（2~9 a）的林分特征，研究主要林分因子与林龄的相互关系及在不同面积尺度上的适应性。巨尾桉人工林设置20个（30 m×30 m）方形大样地，每个方形样地中分成9个小样地（10 m×10 m），由4个小样地组成中样地（20 m×20 m）。采用Logistic、Gompertz、Richards和Korf 等4种经验模型模拟林分密度、平均直径、平均高、优势木高、胸高断面积、蓄积量等主要林分因子与林龄的相互关系。巨尾桉人工林林分平均直径、平均高、优势木高等林分与林龄呈极显著正相关，回归关系用Logistic经验模型拟合最好，相应3组检验决定系数（R²）均>0.5，3组测试样地的标准化残差落在［-2,2］带状区域中，表明3个模型在不同面积尺度样地上有较好的适应性；胸高断面积和每公顷蓄积量与林龄呈显著正相关，回归关系分别用Gompertz经验模型和Korf经验模型拟合最好，胸高断面积-林龄模型很好地适应中小样地（100、400 m²），在大样地（900 m²）中稍差；蓄积量-林龄模型很好地适应大、小样地（100、900 m²），在中样地（400 m²）中稍差。巨尾桉人工林林分胸径分布呈现近似正态分布，呈现增长型趋势；林分平均直径、平均高、优势木高与林龄回归关系用Logistic经验模型拟合最好，100 m²样地大小已具备反映这3个林分因子与年龄的生长规律；胸高断面积和每公顷蓄积量与林龄回归关系分别用Gompertz经验模型和Korf经验模型拟合最好,胸高断面积、蓄积量与林龄的相关性具有较大的空间异质性；林分密度与林龄无显著相关性。     

兴安落叶松天然林可变密度收获表编制法的研究

本文从林分生长和林分密度间的关系,探讨了林分平均胸径的生长,并用于内蒙古大兴安岭地区收集的兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)地位指数18m的65块标准地和130株解析木数据。根据林分平均胸径生长方程和其他林分生长因子的相关规律,探讨编制兴安落叶松天然林可变密度收获表的方法。     

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。