三峡库区天竺桂不同郁闭度下的截留效应

为了探究三峡库区天竺桂对紫色土坡地降雨的截留作用,采用室内人工模拟降雨装置,分析天竺桂不同冠层郁闭度条件下紫色土坡地降雨径流与截留的情况.结果表明,林冠层的截留作用有助于雨水下渗,减少径流.一定郁闭度条件下,截留率随降雨量增加而持续降低,但在降雨量较高时降低幅度减小;截留容量与郁闭度和叶面积指数分别呈指数正相关和线性正相关;林冠截留量随降雨量的增大出现快速增加—缓慢增加—稳定不变的现象,两者关系符合模型:I_c=a·exp(-b·P)+c(I_c为林冠截流量,P为降雨量,a,b,c为参数);根据试验结果改进的包含郁闭度因子C的模型(I~′_c=a·exp(-b·PC)+c·C)拟合精度较高,能更好地反映天竺桂冠层截留效应与郁闭度和降雨量之间的规律.     

基于无人机影像的高郁闭度杉木纯林树冠参数提取

  目的  冠幅是树冠结构的重要特征因子，直接影响树木的生产力和生命力，郁闭度是反映森林冠层结构与密度以及评价森林经营管理采伐强度的重要指标之一。利用无人机可以云下飞行，易于获取图像，精度高，低成本等优势，研究无人机影像上提取树冠参数的方法，使无人机影像提取林木树冠参数的操作系统化，实现精准高效的森林资源清查和监测。  方法  以福建将乐林场杉木人工纯林为研究对象，采用四旋翼无人机影像为数据源，基于面向对象分类的方法，将杉木纯林的树冠参数从无人机影像中提取出来。面向对象分类的方法需要先利用ESP工具选取最优分割尺度，然后根据影像的分割结果将树冠对象聚为一类，进而统计每个树冠对象栅格像素个数计算出树冠冠幅面积以及林分郁闭度。  结果  面向对象分类有效地对高郁闭度林分进行了树冠的提取。在分割尺度为70时，单木树冠分割效果最好，树冠被单独分割出来，但也存在一定的过分割以及未分割的问题，以至于部分单木的丢失。分割结束后，对分割对象进行特征空间的优化，选取适当的分类特征，最终将研究区分为树冠和林隙两类。通过统计每个对象栅格点数，计算得出的林分因子包括林分郁闭度，树冠面积。以地面实测数据作为参考，冠幅面积提取精度为0.829 1，林分郁闭度测量精度为0.973 1。  结论  研究结果表明，基于无人机高分辨率影像的树冠参数提取在高郁闭度林分同样适用，能有效提高森林资源调查的效率并且能够满足森林资源调查的精度。      

祁连山北坡云杉母树林调查设计

本项试验是通过调查规划设计,在祁连山北坡天然优良林分中营建青海云杉母树林600余亩,首次在该林区建立了林木良种基地,为实现林木良种化迈开了第一步,对促进林木良种基地建设具有一定的意义。本次母树林建立从确定面积、样地调查、规划设计和经营管理等方面着手,设计方案的基本设想,主要以林冠郁闭度为基础,兼顾其它因素,方法简捷,精度可靠,有所创新,便于推广使用。     

基于机载LiDAR的高郁闭度华北落叶松林单木识别

  目的  高郁闭度华北落叶松林Larix principis-rupprechtii林木树冠交叉重叠,传统的基于高分辨影像的单木识别方法识别精度不高。利用机载LiDAR三维点云数据可提高高郁闭度华北落叶松林的单木识别精度。  方法  在点云数据预处理基础上,提出基于点云空间特征的高斯核函数改进的均值漂移单木位置识别方法(MSP),比较并分析MSP法与基于点云空间特征的区域生长点云分割方法(RGP)、基于冠层高度模型的局部最大值单木位置识别方法(LMC)和基于冠层模型的多尺度分割单木位置识别方法(MSC)的单木识别效果。  结果  4种方法单木位置识别精度从大到小依次为MSP (89.30%)、LMC (85.60%)、RGP (77.50%)和MSC (70.00%),MSP的漏分误差和错分误差最小,分别为8.7%和8.0%,平均单木冠幅提取精度为90.18%。  结论  提出的MSP法对高郁闭度华北落叶松林单木位置识别具有较好的适用性,利用机载LiDAR可为提取华北落叶松林森林结构参数提供新的途径。图3表3参28     

基于TanDEM-X数据的林分平均高反演方法研究

以TanDEM-X/TerraSAR-X HH单极化干涉对和GF-2遥感数据为基础,提出结合极化干涉与混合像元分解技术的改进差分法来反演林分平均高,并利用外业数据进行精度验证。结果表明:以植被丰度校正冠层高度模型,林分平均高的估测精度和R~2值得到大幅提高,均方根误差也随之降低。因此,本研究提出的方法能有效降低林分低郁闭度产生的混合像元作用对林分平均高反演的影响,提高林分平均高的反演精度。     

基于LIDAR数据的林冠层三维信息模型的提取与应用

该文应用机载激光雷达数据,获得了高精度的树冠底部地形信息及树高信息,提取了包含植被冠层高度的数字表面模型,即林冠层三维信息模型(DCM),结合研究区的数字高程模型(DEM)可以获得用常规方法很难准确获取的森林植被参数,如冠层垂直结构、森林高度、郁闭度等.在此基础上,制作了研究区的林木高度图,具有直观、形象等特点,有助于林业部门及时、准确地掌握森林资源相关信息,并可利用DCM获得森林密度、胸高断面积、蓄积量(生物量)及单木参数等森林植被参数.     

基于机载LiDAR数据的林分平均高及郁闭度反演

以内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站为研究区,通过2012年8月至9月获取的机载激光雷达数据与地面同步调查样地数据,构建林分平均高反演模型和林分内郁闭度反演模型。结果表明:混交林、阔叶林和针叶林的林分平均高估测精度依次为95.66%、94.11%和90.71%,林分郁闭度估测精度依次为92.73%、56.62%和85.19%。不同森林类型的林分平均高与郁闭度反演精度存在显著性差异。     

基于相邻木关系的林木密集程度表达方式研究

林木密集程度是林分空间结构的重要属性,反映林木的疏密程度,包含一定的竞争信息,同时直观表达了林冠层对林地是否连续覆盖。如何通过构建空间结构参数准确量化单株林木周围和林分整体的密集程度是本研究的主要目的。以相邻木空间关系为基础,采用模拟林分数据和实际林分调查数据相结合的方法,提出了一种新的与林木距离有关的林分空间结构参数——密集度,它以林分空间结构单元为基础,通过判断林分空间结构单元中树冠的连接程度分析林木的密集程度。密集度有5种取值,以中度级为岭脊,明确地定义了参照树所在的结构单元的林木密集程度,密集度的值越大说明参照树所处小环境林木密集程度越高,参照树可能面临的竞争越激烈,林冠层越连续覆盖;密集度值越小说明林木密集程度越低,参照树面临的竞争压力越小,参数生物学意义十分明显。在计算林分密集度时,综合考虑分布格局对于林木占据空间方位的影响,增加了参数的准确性。在模拟林分和吉林蛟河红松阔叶林、江西分宜大岗山杉木人工纯林等不同格局、不同密度、不同类型的林分密集程度研究中,密集度均取得了满意的结果,密集度在实际应用中与其他结构参数相似,也可通过抽样调查直接获得,不需要测量距离,并为分析林分空间结构与林木竞争的关系提供了一种可行的途径。如何突破技术上的限制,将密集度与混交度、大小比数和角尺度联合分析,实现空间结构参数的多元联立是下一步研究的重点。      

八达岭林场油松林冠层可燃物特征及潜在火行为

  目的  研究冠层可燃物特征和树冠火发生条件,模拟潜在火行为特征,对于森林可燃物管理及树冠火有效防控均具有重要意义。  方法  本文以北京市八达岭林场油松林为研究对象,利用破坏性取样方法,选择具有代表性的18株油松样木进行采伐,自第一活枝高始,以1 m为一个层次对油松林冠层由下而上进行划分,不足1 m的按照1 m层次划分,并按照冠层可燃物枝条径阶大小（针叶;大枝直径 ≥ 0.64 cm;小枝直径 < 0.64 cm）调查冠层总可燃物生物量,结合样地面积和油松林平均冠长,计算样地平均冠层可燃物负荷量（CFL）和冠层容积密度（CBD）。基于林分因子,建立与林分结构参数（胸径、第一活枝高、冠长、树高、冠幅）的多元回归模型;根据冠层可燃物负荷量模型可估算样地平均冠层容积密度,结合研究区防火期内月平均最大风速和地表可燃物负荷量,在3种细小可燃物含水率条件下（6%、10%、14%）,利用van Wagner和Cruz的树冠火蔓延模型,预测油松林树冠火的发生,利用Byram模型计算冠层潜在火行为特征（如火线强度和火焰高度）。  结果  （1）油松林平均冠层可燃物负荷量为4.54 t/hm2,冠层容积密度为0.21 kg/m3,可燃物负荷量分布呈现由下而上逐层递减的趋势。林冠底层（0 ~ 1 m）可燃物占冠层总可燃物比例最大,为54.03%,大枝在林冠底层分布比例较大且快速逐层递减,针叶在各层次均有较大比例分布。（2）基于林分因子建立的冠层可燃物负荷量非线性模型具有较高的拟合度,其中胸径和第一活枝高与冠层可燃物负荷量呈极显著相关（P < 0.01）,在不破坏林木的情况下,根据林分易测因子可较好地估测油松林冠层可燃物负荷量。（3）在低燃烧条件下,除4月份外油松林发生间歇型树冠火的概率均低于0.5;在中度燃烧条件下,春季（3—5月份）风速较大,均存在发生连续型树冠火的可能;在极端干燥的高燃烧条件下,2—5月连续型树冠火的潜在火行为指标较高,4月份发生的连续型树冠火,表现出最高的潜在火行为指标,蔓延速度为46 m/min,火线强度为8 062 kW/m,火焰高度为15 m。  结论  冠层可燃物是影响林火发生的重要因素,胸径和第一活枝高为冠层可燃物负荷量的主要影响因子。通过破坏性取样直接获得冠层可燃物实测数据,所构建的冠层可燃物负荷量估测模型具有较高精度。风速、冠层容积密度和细小可燃物含水率与树冠火的发生和蔓延关系密切,油松林春季存在的树冠火发生隐患较大,大风和极端干燥气候条件下易发生高强度树冠火,通过营林抚育措施（抚育间伐,修枝）可有效降低可燃物密度,增大活枝高,以降低树冠火发生概率及危害程度。      

黄河三角洲白蜡人工林小气候特征的时空动态变化

在山东省盐碱地造林试验站的12年生白蜡人工林内(山东黄河三角洲森林生态系统定位研究站的定位观测样地),设有25 m综合梯度观测塔(包含森林小气候观测系统),在高度1.5、3.5、11.0、13.0 m处分别设置4层气象传感器(空气温度、相对湿度、风速传感器),在高度3.5、11.0 m处设有两层四分量辐射传感器。于2015年3月—2016年2月,每个月份选择3个晴天代表日,按照数据采集频率为10 min的间隔24 h不间断采集数据,分析黄河三角洲地区白蜡人工林小气候特征的时空动态变化。结果表明:一年中,冠层内太阳辐射始终低于冠层上,冠层内年均太阳辐射可降低84.91%;林冠层在4月份表现出一定的保温作用,7月份表现出一定的负作用;一年中,观测塔高度3.5 m处的湿度基本高于观测塔高度11.0、13.0 m处的湿度,且4个月(4、7、10月份和次年1月份)的日变化特征显示林冠层夜间增湿作用明显;不同高度的风速,从大到小依次为13.0 m高处、11.0 m高处、1.5 m高处、3.5 m高处,林冠层年均可降低风速73.54%。     

基于改进的像元二分模型估测郁闭度

目的郁闭度是森林资源调查的一个重要因子,它不仅可以反映森林冠层的郁闭程度和树木利用空间的程度,并且能够指示林分密度。遥感为区域和全球尺度精确估测郁闭度提供了前所未有的契机,使得大面积郁闭度监测制图成为可能。本文旨在利用资源三号卫星影像数据结合模型对区域尺度上落叶松林进行郁闭度估测。方法以黑龙江省佳木斯市桦南县孟家岗林场落叶松人工林为研究对象,首先采用像元二分模型对植被覆盖度进行估算,通过探寻植被覆盖度与郁闭度的关系,对像元二分模型进行改进,通过计算不同累积频率归一化植被指数（NDVI）的值作为模型参数,对比不同参数取值时模型拟合效果得到最优模型,并利用模型估测郁闭度。结果拟合结果表明,2%累积频率下模型拟合效果最好,模型R2为0.838,RMSE为0.045,最后利用该模型得出孟家岗林场落叶松人工林郁闭度分布图。结论利用改进的像元二分模型可以较为准确地估测郁闭度。本研究对探索我国北方落叶松人工林郁闭度遥感估测提供了更有效的途径,同时也为森林资源和参数的调查提供一定的参考依据。      

两种郁闭度华山松成熟林植物物种结构特征

为探讨郁闭度对植物物种结构的影响,用样方法对昆明西山弱度郁闭及中度郁闭的华山松成熟林植物物种结构特征进行研究。结果表明：因郁闭度差异,引起林分各层次优势种及其重要值、植物物种多样性指数发生变化。中度郁闭林建群种华山松的重要值为95.35,比弱度郁闭林91.75大 弱度郁闭林灌木层优势种为小铁仔、碎米花杜鹃,中度郁闭林则为小铁仔、滑丢竹和南烛,弱度郁闭林小铁仔重要值为30.20,中度郁闭林为29.08 弱度郁闭林草本层优势种为小铁仔、滑丢竹,中度郁闭林草本层优势种为小铁仔,弱度郁闭林小铁仔重要值为16.26,中度郁闭林为10.96。弱度郁闭林乔木层、灌木层物种丰富度均比中度郁闭林高,中度郁闭林草本层的物种丰富度却比弱度郁闭林大。弱度郁闭林乔木层均匀度指数、Shannon-W iener指数均比中度郁闭林高,而灌木层、草本层的均匀度指数、Shannon-W iener指数却比中度郁闭林低。中度郁闭林乔木层的生态优势度比弱度郁闭林高 而弱度郁闭林灌木层、草本层的生态优势度却比中度郁闭林高。     

棉花“双种双层”高产栽培技术及其光在冠层中分布的研究

为棉花高产提供理论依据,对棉花"双种双层"冠层结构的光效作用进行了研究。合理的冠层结构对棉花获得高产是非常重要的,"双种双层"是一种利用合理的冠层结构达到高光效利用的棉花栽培技术。它是利用两个具有不同冠层结构的品种及对不同的品种施用不同的农业措施而在田间形成"双层",以达到通风透光实现高产的目的。通过对光在冠层中的分布分析发现,在封垄以前,"双种双层"冠层内的光照强度低于对照;随着冠层的逐步建成,到生长季节的中期,"双种双层"冠层内的光照强度在大部分时间和层次大于对照;到生长季节的后期,冠层结构完全形成以后,"双种双层"冠层内部的光强大于对照的趋势十分明显。同时"双种双层"中的风速大于对照,CO2浓度略高于对照。     

毛竹林叶面积指数和郁闭度空间分布协同克里格估算

在地面调查的基础上,利用协同克里格插值法对研究区内毛竹Phyllostachys edulis林叶面积指数(LAI,leaf area index)和冠层郁闭度(CC,canopy closure)2个冠层参数进行空间分布估算研究,并与普通克里格插值法进行了比较。研究结果表明:①球状模型可以用来反映LAI和CC的空间变异,且两者具有强烈的空间自相关特征。②协同克里格插值得到的LAI预测值与实测值之间的决定系数R2为0.635 1,而CC的决定系数R2为0.428 5;与普通克里格法相比,基于协同克里格法的LAI和CC预测精度均得到改善,其中LAI预测精度提高了1.94%,均方根误差减少2.00%,平均标准误差减少0.18%,而CC预测精度提高了4.82%,均方根误差减少1.90%,平均标准误差减少1.30%。③安吉县毛竹林LAI和CC都具有从西南到东北逐渐递减空间分布格局,在一定程度上反映了安吉县不同区域毛竹林经营水平的差异。     

不同方法提取无人机影像树冠信息效果分析

以无人机航空拍摄的影像为数据源,采用目视解译和面向对象法提取胡杨、柽柳树冠信息,获得树木冠幅及林分郁闭度.结果表明,单木冠幅、林分冠幅、样地郁闭度的实测值、面向对象法估测值和目视解译法估测值无显著差异（P＞0．05）,表明面向对象与目视解译法都可有效获取单木冠幅、林分冠幅和样地郁闭度信息;面向对象法与目视解译法估测精度无显著差异（P＞0．05）,表明这两种方法获取森林单木冠幅、林分冠幅、样地郁闭度参数效果相当.但基于无人机航拍数据的面向对象树冠提取,能克服人机对话目视解译速度慢、误差大小因人而异的弊端,具有进行大面积林分调查因子定量提取的优势.     

岷江上游华山松人工林层次结构特征研究

通过对岷江上游25年生华山松人工林研究发现：华山松郁闭度和胸径生长都随华山松密度增大而增大;华山松郁闭度与林下灌木的生长呈显著负相关;林下灌木盖度与草本盖度呈负相关,与草本物种丰富度、高度和密度等呈正相关.综合分析表明：华山松密度和郁闭度对群落的层次结构配置具有重要的影响,为了提高群落的多样性和种群更新能力,更好地发挥群落生态功能,华山松人工林的营造密度应为2 000~2 500株/hm2,郁闭度维持在60%-70%左右.     

南方水土流失区马尾松林降雨截留再分配特征与修正的Gash模型模拟

以我国南方典型水土流失区福建省长汀县河田镇马尾松林为研究对象,观测2018年5-11月降雨情况,分析马尾松林降雨截留再分配特征,以修正的Gash模型模拟林冠截留、树干茎流、穿透雨。结果表明,观测期间研究区共发生90次降雨,累计林外降雨量1 191.0 mm、穿透雨1 017.7 mm、树干茎流15.4 mm、林冠截留156.9 mm,且以低强度、小雨级降雨事件为主。林外降雨量与穿透雨、树干茎流呈线性正相关,与林冠截留呈对数关系。以修正的Gash模型模拟林冠截留量、树干茎流量、穿透雨量的均方根误差（RMSE）分别为1.38、0.15、1.34 mm,估测精度（RM）分别为84.53%、78.46%、98.04%。在-50%~50%变化范围内分析修正的Gash模型参数敏感性,模型参数敏感性顺序为平均降雨强度（R）>郁闭度（c）>林冠饱和下平均蒸发速率（E）>树干持水能力（S_t）>树干茎流系数（P_t）>林冠持水能力（S）。     

Some Eco-Physiological Characteristics at R4-R5 Stage in Relation to Soybean Yield Differing in Maturities

Digital plant canopy imager and photosynthesis analyzer system were used to analyze the characteristics of canopy structure, photosynthetic physiology and micro-environmental factors at R4-R5 stage in different yielding soybean cultivars or lines with different maturities. The results showed that the common characteristics of high yielding soybean cultivars were high LAI, uniform foliage distribution in all horizontal directions, less variance of photosynthetic rate between top and bottom leaves in canopy and relatively higher photosynthetic rate of the whole canopy. All these characters combined in all resulted in higher canopy photosynthetic productivity, and pod number, seed number and seed weight per plant, especially pod and seed number in top and middle canopy were increased. The characters of high yielding canopy varied among maturities. Light interception was more important to early cultivars. Less foliage inclination angle was benefit to intercept more solar energy during yield formation. As late soybean cultivars had a more closure canopy and higher LAI, greater foliage inclination angle in all layers of high yielding canopy made more solar radiation penetrate into canopy, which was beneficial to yield formation.     

基于遥感反演作物冠层温度的作物生长模拟和预报

利用作物冠气温差可以计算作物生长水分胁迫系数.用遥感信息估算作物冠层温度并且利用气象站的气温资料,通过冠气温差计算作物水分胁迫系数,并引入作物生长模拟模型,就实现动态和连续的作物监测及预报作物产量.本文对建立遥感-作物模拟复合模型的基本原理进行了探讨,并提出建立遥感-作物模拟复合模型所涉及的计算方法,但整体研究方法还有待进一步的验证.     

Revegetation following Forest Cutting: Mechanisms for Return to Steady-State Nutrient Cycling

Dense stands of a woody, successional species, Prunus pensylvanica L., develop rapidly, with early closure of canopy and rapid attainment of high values of net annual production and nutrient accumulation. Such rapid growth following disturbance tends to minimize losses of nutrients from the ecosystem, thus promoting a return to steady-state cycling characteristic of a mature forest.