华北地区栓皮栎根径相关模型及材积表研建

基于华北地区149株栓皮栎解析木的数据,先建立了3个表现良好的独立模型,包括带皮胸径--去皮根径线性模型、带皮胸径--树高幂函数模型和基于自然对数转换变量的带皮胸径、树高--去皮材积线性模型。之后基于这3个独立模型,运用误差变量联立方程组的方法建立了1个相容性根径--胸径--树高--材积模型系统,并由此得到基于根径、胸径和胸径树高的相容材积式(表)。相容性模型系统中,各模型的6项统计指标、模型残差图、Shapiro Wilk检验及独立数据检验结果表明:各模型均无异方差现象,模型残差服从正态分布,且各模型在拟合阶段和检验阶段的残差范围都较因变量的范围窄。上述材积式(表)的精度在96.9%以上,可用于华北地区栓皮栎林木材积的估测,且为华北地区栓皮栎林区解决和处理盗伐、滥伐案件提供依据。带皮胸径-树高模型作为森林生长与收获模型系统的一个重要组分,可被用来在已知胸径的情况下推算平均树高,进而推算森林蓄积量和生物量等因子,对森林调查具有重要意义。本研究建立的模型及数表仅适用于胸径范围在5~21 cm之间的华北地区栓皮栎树木的估测。      

北京市13 个常见树种胸径估测研究

随着高分辨率遥感数据、LiDAR 技术在森林资源调查中应用的日益普遍,以及自动快速提取树木冠幅、树高 方法的日益成熟,需要建立新的树木模型来估测其他林分因子,以适应林业调查手段更新和发展的需求。在参考 国内外大量文献的基础上,选择常用的胸径鄄冠幅模型和树高鄄胸径曲线模型,根据北京市178 块森林样地调查数 据,建立了北京市13 个常见树种的胸径鄄冠幅模型,胸径鄄树高模型,胸径鄄冠幅、树高综合模型。结果表明:并不是 所有树种的冠幅、树高都与胸径有高相关性;13 个树种中,只有臭椿、雪松、栾树和加杨的胸径鄄冠幅模型的R2 大于 0郾7,胸径鄄树高模型R2 大于0郾5,胸径鄄冠幅、树高综合模型达到0郾8 以上;油松、杨树、槲栎、圆柏4 个树种的胸径鄄 冠幅模型的R2 小于0郾3;核桃、油松、火炬树、柳树、国槐5 个树种的胸径鄄树高模型R2 低于0郾3。并提出在下一步工 作中,把林龄,林分密度,立地条件如坡度、坡向、海拔、地位级等林分因子与树木冠幅、树高联合建立估测模型来提 高胸径估测的精度。该方法可用于现代遥感技术快速获取树木冠幅、树高之后,根据已有的数据库资料,用树种的 冠幅、树高估测胸径,再推算其他林分因子,实现森林资源的快速调查与更新。      

凉水自然保护区阔叶红松林冠下4个主要树种更新幼树树高生长模型

以黑龙江省凉水国家级自然保护区阔叶红松林为研究对象,基于14块标准地中红松(Pinus koraiensis)、红皮云杉(Picea koraiensis)、冷杉(Abies nephrolepis)、色木槭(Acer mono)等4个主要树种448棵幼树的连年树高生长量数据,从5个备选模型中分别为4个树种选择最优树高生长模型作为基础模型,并采用R语言对4个树种分别构建了样地水平和样木水平的幼树树高生长混合效应模型并进行独立检验。结果表明:4个树种幼树树高随年龄增加而增大,且总体趋势较为明显,在幼树阶段其树高的年增长量差别不大。柯列尔方程或幂函数能较好地拟合4个树种幼树的树高生长过程。将柯列尔方程作为最优基础模型并建立混合效应模型,通过比较赤池信息准则(A_I,C)、贝叶斯信息准则(B_I,C)以及对数似然值(L_L)得出结果,样木水平混合效应模型优于样地水平混合效应模型。与基础模型相比,4个树种样木水平混合模型的调整后确定系数(R_adj²)提高4.16%~20.31%(平均11.13%);均方根误差(R_M,S,E)降幅较大,为83.92%~89.66%(平均86.32%)。模型检验结果显示,相对于基础模型,混合效应模型的平均绝对误差(M_A,E)减小6.8~13.4 cm,平均减小9.78 cm;平均预测误差百分比(M_P,S,E)降幅较大,为14.4%~49.5%(平均30.85%)。说明样木水平混合模型既能提高模型的拟合效果,又能提高模型的预测能力,证明了树高生长的差异主要源于随机效应(即幼树个体差异)。本研究所构建的幼树树高生长模型可以为阔叶红松林的生长模拟和森林演替研究提供基础。     

用度量误差模型方法建立油松树高曲线方程组1）

根据一类清查数据,以Richards方程为基础,采用度量误差模型方法,建立油松林分相容性树高曲线方程组。结果表明：模型在0．05的水平上检验显著,对树高、胸径的预估精度分别为96．12％、96．53％;胸径生长的速生期滞后于树高生长的速生期,树高生长极盛期的林龄为20～30 a,胸径生长极盛期的林龄为30～40 a;胸径为5～10 cm时,树高生长最快,此后逐渐变缓;树高曲线与林分胸径、树高生长过程曲线之间具有相容性和一致性。     

西藏色季拉山急尖长苞冷杉生长规律研究

为了合理保护和培育急尖长苞冷杉珍稀资源,以急尖长苞冷杉解析木资料为基础,借助Logistic模型,运用SPSS软件进行回归分析,对西藏色季拉山急尖长苞冷杉的生长规律进行了定量研究。结果表明,应用Logistic模型建立的急尖长苞冷杉的树高与胸径的生长模型拟合效果显著,相关系数皆在0.997 0以上;运用有序样品聚类法将胸径和树高2个表现生长过程科学地划分为前慢期、速生期和后慢期3个阶段,实现了胸径和树高二维有序样品的聚类,不仅反映出急尖长苞冷杉生长的综合节奏性,而且为龄组划分提供了依据;生长曲线表明,胸径和树高的连年生长量最大值出现在60年左右,在90年时又达最大值,之后,随着树龄的增长略呈波动变化,说明在其生命周期内有2个速生期,分别是在树龄35~65和80~110年,可用于指导间伐抚育期。此外,还以Logistic模型为基础,以时间因子为媒介,推导出一个能准确地描述急尖长苞冷杉D-H关系的新模型——Logistic衍生模型。     

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。     

长白山主要针叶树种最优树高曲线研究

树高曲线是建立林分生长与收获模型的基础。该文使用吉林省汪清林业局金沟岭林场的465株冷杉、423株云杉和251株红松标准木数据，分别选用10种树高曲线，对模型参数进行求解，并用决定系数R2、残 差和MD、均方根误差RMSE 对模型精度进行检验。结果表明，唐守正树高曲线能较好地模拟当地主要树种的树高与胸径的关系；所选出的最优树高曲线可以用于长白山地区针阔混交林中的云杉、冷杉和红松。      

基于广义可加模型的气候对单木胸径生长的影响研究

基于吉林省汪清林业局落叶松鄄云冷杉林长期固定样地25 年观测数据,采用广义可加模型方法,建立了包含 气候因子的单木胸径生长模型,研究气候因子对单木胸径生长的影响及不同树种的响应差异。结果表明:生长 季逸5 益积温、生长季最低气温、年平均总降水量、月气温差以及年平均气温与年平均总降水量之比5 个气候因子 对该类型的落叶松、红松、冷杉、云杉、慢阔和中阔6 个树种(组)的单木的年平均胸径生长量都有显著的影响,但不 同树种组的气候响应变量和程度不同。对含气候和林分因子的全模型、仅含林分因子的部分模型以及仅含气候因 子的部分模型进行了统计分析,结果显示:3 类模型分别能解释50.8%、45.7% 和29.5% 的胸径生长变异,说明在 局部尺度气候因子对胸径生长的解释能力有限;影响胸径生长的主要因子是单木的期初胸径、大于对象木的断面 积之和、林分每公顷株数和林分断面积平均胸径。      

广西百色细叶云南松天然林生长规律研究

为了更好地经营和管理细叶云南松天然林,对广西百色国有雅长林场二十三年生细叶云南松天然林生长规律进行研究。结果表明:二十三年生细叶云南松人工林平均胸径22.20cm(去皮),平均树高16.5m,平均材积0.318 3m3。该树种总体上在1~11a为快速生长期,11~23a为平稳生长期。通过对不同生长模型的拟合,相关性R2均达0.99以上,拟合度优良,胸径、树高、材积的生长模型分别以理查德模型、威布尔模型、坎派兹模型最优。     

桂东南地区火力楠人工林生长规律研究

采用树干解析的方法对桂东南地区火力楠人工林的生长规律进行了研究。结果表明,在树龄<8 a时,胸径生长的增长速度很快,在8 a<树龄<28 a期间,胸径的生长维持在较高的水平;而树高的快速生长期主要集中在前15 a,在此期间出现了2次明显的生长高峰期;材积的平均生长量在31 a内并未达到最大值,材积并未达到数量上的成熟。火力楠在前半期是以树高生长为主,在后半期则转入以胸径的生长为主。所拟合的生长预测模型具有很高的精确度,可适用于实际生产当中,其中,树高、胸径的最优生长模型是二次曲线模型,材积最优生长模型为坎派兹模型。     

长白山天然林不同树种树高曲线对比研究

以Weibull方程为基础模型，使用1680株标准木数据，分别为长白山主要的7个树种建立了树高曲线方程。研究发现，针叶树种的树高曲线具有较高的精度，决定系数R^2均在0．8以上，而阔叶树的精度较低，尤其椴树Tilia amurensis和榆树Ulmus pumila的R^2低于0．5。对比针阔叶树的树高曲线发现，在胸径较小时，阔叶树的树高普遍较高，而在胸径较大时．针叶树的树高较大。从相邻径阶的树高之差来看，针叶树的径阶树高生长量普遍较大。由于相同径阶的林木．径阶树高生长量越大，其材积生长量越大。因此，在林分调整采伐时，应尽量保留径阶树高生长量较大的林木。单纯从木材收获的角度出发，在长白山地区，相同径阶下主要针叶树种的采伐顺序应为臭冷杉Abies nephrolepis．红松Pinus koraiensis和红皮云杉Picea koraiensis。     

红松树高-胸径的非线性混合效应模型研究

以吉林省汪清林业局的蒙古栎阔叶混交林和云冷杉阔叶混交林24块固定样地中的2598株红松为研究对象,利用Chapman-Richards方程建立了不含随机效应与含随机效应的单木树高-胸径简单模型和广义模型。模型拟合和检验的评价指标主要包括调整决定系数(R2a)、平均相对误差绝对值(RMA)和均方根误差(RMSE)。对于混合效应模型,设计了随机抽取、抽胸径最大的树、抽胸径最小的树和抽平均木4种抽样方案计算随机参数,通过对比4种抽样设计下模型的误差统计量,分析了不同抽样设计下样本数量和预测精度的关系。结果表明:基于混合效应模型的红松单木树高-胸径模型拟合效果(简单模型的R2a在0.753~0.886之间,RMA在11.3%~15.1%之间,RMSE在1.38~2.01m之间;广义模型的R2a在0.754~0.886之间,RMA在11.1%~15.0%之间,RMSE在1.38~2.01m之间)优于不含随机参数的红松单木树高-胸径模型(简单模型的R2a在0.502~0.868之间,RMA在12.2%~17.8%之间,RMSE在1.42~2.65m之间;广义模型的R2a在0.711~0.877之间,RMA在11.6%~17.2%之间,RMSE在1.41~2.10m之间);包含随机效应的简单模型和广义模型拟合效果没有明显的差异,表明基于混合效应模型的单木树高-胸径简单模型可以很好地描述树高-胸径关系在不同森林类型、不同样地间的差异,因此不需要在树高-胸径模型中增加其他自变量;抽取平均木的抽样设计优于其他3种抽样设计,且抽取4株平均木时,预测精度提升最为明显,综合预测精度和调查成本的考虑,在实践中应用包含随机效应的红松树高-胸径模型时,推荐在样地中抽取4株平均木测量其树高来估计随机参数。      

长白山北坡椴树红松林空间分布及其空间关联

以长白山5.2 hm2椴树红松林固定监测样地为基础，研究优势种红松与紫椴的径级结构，运用Ripley's K函数探讨红松和紫椴不同生长阶段个体的空间分布格及其空间关系。结果表明:①红松和紫椴的径级结构均呈单峰分布，幼树数量较少。②红松和紫椴种群在空间上呈聚集分布，红松和紫椴幼树主要表现为随机分布，小树和大树主要表现为聚集分布，但大树的聚集强度小于小树。③红松小树与大树在1 m的空间尺度上呈显著正相关；紫椴幼树与小树、幼树与大树在较小的空间尺度上呈显著正相关；红松小树与紫椴大树、紫椴小树与红松大树在局部空间尺度上呈显著正相关。      

基于分段回归的人工红松冠形预估模型

利用黑龙江省孟家岗林场79株人工红松解析木4 538个枝条的实测数据,基于样条函数的分段回归技术,通过推导满足冠形曲线生物学约束(即梢头处树冠半径为0,拐点处树冠半径最大)连续分段函数,构建了人工红松的冠形曲线模型(分段抛物线方程、分段单分子式方程和分段幂函数方程)。采用模型的拟合优度指标、模型的检验指标及对模型拐点参数估计的合理性对备选模型进行评价,选出拟合人工红松冠形曲线的最优模型。采用模型再参数化方法,分别分析模型各参数与林木变量之间的相关性,最终在最优冠形曲线模型中加入胸径作为自变量,建立了人工红松树冠形状预估模型。研究结果表明:分段抛物线函数为描述人工红松冠形曲线的最优模型。人工红松冠形曲线参数及树冠大小与林木胸径(DBH)成正相关,经过再参数化后的树冠形状预估模型的调整决定系数(R2a)为0.659 6,估计标准误差(Sy.x)为0.524 5,模型的残差均方(MSE)为0.227 9,预估精度(p)为97.58%。随着DBH增大,红松冠形曲线拐点(相对冠深)出现的范围为0.72~0.95,平均值为0.81。总体上来看,以胸径为自变量、以稍头约束为条件的树冠形状预估模型能够很好的预测人工红松的树冠形状,为进一步估测红松树冠结构提供了基础。      

加格达奇3种森林类型树高-胸径的曲线拟合

基于加格达奇落叶松、樟子松、红松落叶松混合林共400个样本的树高、胸径实测数据,选用11个曲线模型,对模型参数求解,分析树高-胸径的相关性;并采用总误差、平均相对误差、误差及均方根误差这4项值验证拟合精度,探求3种树种的最优拟合模型。结果表明:树高和胸径相关性显著,基于11个模型的树高-胸径曲线拟合参数表明,幂函数模型为最优拟合模型,树高-胸径的关系符合异速生长规律。数据拟合精度的4项误差指标值表明,总体拟合效果理想,精度较高。     

带状森林结构对幼林生长的效应

调查分析了森林经营中常用的两种带状森林结构对幼林生长的效应。第一种是指带状采伐天然次生林后。保留带对采伐带中人工栽植的针叶树种（红松、樟子松、落叶松）幼林生长的影响。结果表明：由于保留带的遮荫和优势。显著地抑制了这些针叶树种边缘数行的生长并产生较高的死亡率。保留带的抑制效应：北侧大于南侧。相似立地上,三个针叶树种的生长：落叶松〉樟子松〉红松。而边缘行的死亡率以红松最低。第二种是指人工营造的落叶松与水曲柳、核桃秋和黄波罗的同龄带状混交林。结果表明：当落叶松与三个阔叶树种树高相差４ｍ以下时,前者对后三者边缘数行的生长和干形具有良好的促进效应。     

5个林木竞争指数模型的比较

【目的】比较计算1个Hegyi竞争指数和4个Bella竞争指数的5个林木竞争指数计算模型在评价林木竞争关系中的适应性。【方法】在吉林省汪清林业局金沟岭林场某一近原始状态的针阔混交林内设置40 m×50 m的样地,以样地内对象木5年间的胸高断面积生长量为因变量,以通过5个竞争指数模型（分别命名为H_1、B_1、B_2、B_3和B_4）计算得到的的竞争指数为自变量,构建胸高断面积生长量模型,采用模型的决定系数来评价各竞争指数模型的适应性。【结果】样地中红皮云杉、冷杉、紫椴和红松4个树种的累计胸高断面积占所有样木胸高断面积总和的比例超过80%,因此将这4个树种作为对象木进行研究。对紫椴和红松而言,模型B_1的适应性最强;对红皮云杉和冷杉而言,各个竞争指数模型的表现不一致。【结论】5个竞争指数模型在不同树种间的适应性表现不一致,说明采用单一竞争指数模型来反映混交林的竞争关系难以获得理想结果,对竞争指数模型还需要进行深入和广泛的研究。     

地形和竞争对典型阔叶红松林不同生长阶段树木胸径生长的影响

近年来，地形和竞争对树木生长影响机制的研究备受关注。本文基于黑龙江凉水国家级自然保护区内9 hm2典型阔叶红松林动态监测样地，使用2010年和2015年的野外调查数据，分析了地形(坡向、坡度、坡位)和树木间竞争对阔叶红松林主要组成树种胸径生长的影响。结果表明:紫椴、色木槭、冷杉径级Ⅰ(1 cm≤DBH＜10 cm)以及红松、紫椴、色木槭、水曲柳径级Ⅱ(DBH≥10 cm)的胸径年均生长量与地形显著相关(P＜0.05)；竞争对红松、紫椴、色木槭、水曲柳、冷杉、枫桦、青楷槭径级Ⅰ以及红松、紫椴、色木槭、冷杉、春榆径级Ⅱ的胸径年均生长量有显著影响(P＜0.05)。总体上，阔叶红松林中耐荫和非耐荫树种组的胸径年均生长量均受地形和竞争的显著影响；阔叶红松林中大径级树木的胸径生长主要受地形影响，而小径级树木的胸径生长主要受竞争影响。      

长白落叶松等几个树种冠幅预测模型的研究

以20块落叶松云冷杉林为对象,采用多元逐步回归方法,研究其组成树种的单株木冠幅预测模型.因变量为单株木冠幅,自变量包括胸径、树高、枝下高、树冠比、竞争因子和林分密度.共测定了3 099株树木,全部参加了建模.最终建立了长白落叶松、冷杉、红松、云杉、枫桦、水曲柳、色木、白桦和椴树9个树种的冠幅预测模型.结果表明:胸径和林分密度是所有树种中影响冠幅的重要因子;模型的调整决定系数在0.34～0.75之间;绝对误差在-0.000 114～0.054 m之间;相对误差在-0.054 43%～3.440%之间;均方根误差在0.360～0.510 m之间,相对均方根误差在27.4%～37.4%之间.