黄土高原半干旱区油松人工林枯落物截留雨量模拟研究

为建立合适的枯落物截留雨量预估模型,利用2008-2011年定位观测数据,采用回归分析方法对黄土高原半干旱区油松人工林枯落物对降雨的截留与林外降雨量(P)、林内穿透雨量(TF)之间的关系进行建模研究;运用Bootstrap方法,对模型进行参数特征分析.结果表明:枯落物截留与林内外降雨量均可用非线性模型Ic=aPb进行回归模拟,回归方程分别为Ic=0.499P0.627和Ic=0.717TF0.513.该模型不仅具有较高的拟合精度,且拟合方程参数稳定性良好,经检验方程均达到显著性要求,可用于预估该区域油松人工林的枯落物截留量.     

太行山石质山区不同植被林冠截留降水的研究

通过穿透降雨和树干径流自动采集系统,对油松、侧柏、刺槐3种植被截留试验数据的分析,比较了3种典型人工林在天然降雨条件下林内穿透降雨和树干径流的差异。结果表明:3种植被林内穿透降雨与林外天然降雨都具极显著的正相关线性关系,林冠截留量与林外降雨量呈幂函数关系,平均截留率大小关系为油松侧柏刺槐。相同林外降雨量下产生的树干径流量大小关系为刺槐侧柏油松。此外,使用洒水称重法研究了灌木和草本植被的最大截留量,发现每千克灌草所截留的水量,油松林下为0.322kg/kg,侧柏林下为0.609kg/kg,刺槐林下0.316kg/kg,荒坡灌草地为0.453kg/kg,即侧柏荒坡油松刺槐。     

林冠截留模型

对林冠截留的研究已有近百年的历史。1971年,Rutter等人就推导出了一个具有清楚物理意义的林冠截留模型,结束了以往的林冠截留模型中只有统计模型的历史。1987年,刘家冈用数理方法,对林冠截留的时空演变过程作了很好的描述。但使用他们的模型对林冠截留进行估计时,需要同时对其它多个气象因子进行测定,而且人们普遍关心的不是林冠对次降雨截留的大小,而是林冠对降水的年截留量大小。 1979年,Gash用分析法代替了Rutter模型中的数值法,建立了截留模型,该模型能在只有降雨数据的情况下,对林冠的季节截留进行估计,结果与实测值接近。该模型将林冠截留分成两部分,即树冠截留和树干截留,因而引进了较多的参数。本文从林冠截留的过程出发,推导出一个有清楚物理意义,且含林冠和降雨参数较少的截留模型。     

郑州植物园3个园林绿化树种林冠截留降水作用研究

对园林绿化树种林冠截留降水作用进行研究,探讨不同绿化树种的林冠对降雨分配的影响,可以为进一步研究城市植被对海绵城市的贡献提供基础数据。通过对白蜡、枇杷和女贞人工林天然降雨条件下穿透降雨和树干径流等数据的统计分析,了解3个树种之间林冠截留降水差异。结果表明:白蜡、枇杷和女贞3个树种的林冠截留和树干径流过程都与林外降雨呈正相关,随着林外降雨强度的变化而变化。进一步证明了通过树干径流效果选择树种的可行性和重要性,为以后树干径流相关科研工作的开展提供了参考依据。     

基于修正的Gash模型模拟缙云山毛竹林降雨截留

为了验证修正的Gash模型对缙云山毛竹林林冠截留模拟的适用性,基于2009年4—7月的气象和林分特征资料以及实测的穿透雨和树干茎流等资料,分析缙云山毛竹林林外降雨、穿透雨和树干茎流特征,并应用修正的Gash模型对林冠截留量进行模拟,对比分析周降雨累计截留量和单次降雨截留量的模拟值和实测值,采用敏感性分析法分析模型参数对截留量的影响程度。结果表明:研究期间共29次降雨,总降雨量为531.1mm,平均降雨强度为2.11mm·h-1,大部分为低雨强、低雨量级、长历时的降雨;穿透雨量、茎流量和林冠截留量的实测值分别为463.2,6.5和61.4mm,模拟值分别为461.1,6.1和63.9mm,模拟的截留量约高出实测值4.07%,模型计算的周累积截留量和单次降雨截留量与实测值相比的相对标准差分别为5.02%和7.13%,模拟效果较好,模型适用于缙云山毛竹林;以林冠郁闭度(c)对模拟结果影响最大,其次为平均降雨强度()、林冠持水能力(S)和林冠平均蒸发速率(),树干茎流系数(Pt)和树干持水能力(St)这2个参数对林冠截留总量影响很小。     

侧柏栎类混交林林冠截留模拟研究

林冠截留能力是反映森林与水关系的一个重要指标,该研究充分考虑林冠结构特征与降雨特性,采用机械布样的方法,对侧柏栎类混交林林分内的3种主要水源保护林树种生长季的降雨再分配特点进行了研究。结果表明:3种树种生长季场降雨的林冠截留量都表现出随降雨量的增大而增大,截留率随降雨量的增大而减少,在降雨初期下降幅度最大,以后趋于平稳。干流量在低雨量级时随降雨量的增加而增大,但其增加幅度有限,干流率起初也均随林外降雨量的增加而呈增加的趋势。透雨量随林外降雨量的增大而增大,透雨率逐渐增大,但当林外降雨量增大到一定时透雨率基本不变。3个树种的截留量、干流量、穿透降雨量林外降雨量均呈线性相关。该文采用谢春华等的林冠截留模型对3种水源林树种进行模拟,模拟误差为11%左右,基本上可以满足林冠截留模拟需要。     

林冠对降雨截留过程的研究

在天然降雨情况下，利用自制自记装置，对油松、侧柏和灌木林的林冠截留降雨过程及截留量进行了观测。结果表明：油松林的截留量最大，灌木林次之，侧伯林最小。年截留率为２０％～３３％，截留强度与降雨强度呈正相关。林冠截留过程表示为：Ｉｔ＝Ｉｃ＋（ｆＩ０兄－Ｉｃ）ｅ－αｔ　（ｆ≠０）。用实测数据确定出截留公式的特征值及参数，经检验与实际过程有良好的一致性。     

兴安落叶松原始林、渐伐林降水截留特征对比分析

通过对大兴安岭北部地区兴安落叶松原始林和渐伐林降水截留特征的观测表明,兴安落叶松原始林和渐伐林的林冠截留量与林外降雨量均呈幂函数关系;两种林地对林外降雨量的截留能力基本相同;研究表明,兴安落叶松渐伐林在经过多年的自然恢复后,林冠对降水的截留作用可恢复到经营前水平。     

红松人工林不同间伐强度对降雨再分配的影响

为研究间伐对红松人工林水源涵养功能的影响程度,该文以本溪县草河口地区70 年生不同间伐强度(对照区、中度区、极强区)的红松人工林为研究对象,研究不同间伐强度对红松人工林树干径流、穿透雨及林冠截留的影响,结果表明:红松人工林的穿透雨、树干径流以及林冠截留都会随降雨强度增加而增加,穿透雨量随间伐强度增加而增加,不同间伐强度的穿透雨率差异显著(p<0.05),树干径流率差异不显著。林冠截留量随间伐强度增加而减小,且不同间伐强度的林冠截留率差异显著(p<0.05)。     

毛竹林林内雨,冠层截留与降水的关系研究

经过三年对人工毛竹林水文系统的研究结果表明:毛竹林内穿透雨和竹秆茎流与林外降水呈线性回归关系,并且发现,在不同生长季其回归关系有差别。毛竹林冠层截留量与降水呈指数回归,相关式为I=A[1-exp(-bP)]的形式,其中A为一次降水的最大冠层截留量。毛竹林的冠层截留率低于同地区的杉木林。对降水,穿透水和茎流水水质的研究表明:毛竹林冠层对养分元素的输入有较大影响,林内穿透水中养分含量明显高于林外降水中的含量。     

非线性模型对数回归的偏差校正及与加权回归的对比分析

本文结合大样本的立木生物量实测数据,对非线性模型对数回归的偏差校正问题进行了探讨,并与加权回归结果进行了对比分析。首先,分析了对数回归产生偏差的内在原因,并提出了一个新的校正因子,同时对另外3个偏差校正因子一并进行了检验,结果表明本文和Baskerville(1972)提出的校正因子,能保证与加权回归估计结果趋于一致;然后,对非线性加权回归中基于普通回归残差推导的权函数与通用权函数(W＝1/f(x)²)的拟合效果进行了对比分析,结果表明二者基本相当,而通用权函数更具有广泛的适应性。建议对带有异方差的非线性模型,最好直接采用加权回归进行估计;当按照通用权函数进行估计其总相对误差超出一定范围时,应该根据普通回归估计的残差推导效果最佳的权函数后再进行加权回归。     

桉树人工林生长模型研究进展

桉树人工林生长模型包括传统统计模型和现代动态模型。传统统计模型方法包括单因素回归模型、多元回归模型、灰色系统模型、单一分布拟合法、多模型优选法、逐步回归法及其他改进方法。这些统计模型虽然简单、拟合精度高,但只是静态的经验或半经验模型,并未阐明机理,普适性很差,对于动态反馈也无能为力。现代动态模型主要包括3-PG过程模型、人工神经网络模型和系统动力学模型。与传统统计模型相比,动态模型相对较复杂、精度较低,但能够满足多因素交互、非线性预测、动态模拟、多目标决策的研究要求。文中分析了桉树人工林生长模型的特点、各研究方法的比较及系统动力学在林业中的应用,认为系统动力学模型更适合涉及多因素反馈的桉树人工林生长模型的研究。     

光肩星天牛种群扩散规律的研究

为了探讨光肩星天牛成虫在自然界中种群扩散的模式和种群数量变动等问题,在甘肃省永靖县采用标记-回捕的方法进行了光肩星天牛的扩散规律研究。系统收集了光肩星天牛成虫种群在时间序列过程中的扩散资料,按照动态分析方法,对天牛成虫在杨树农田林网中的扩散规律进行了研究,并对影响天牛成虫扩散的因子进行了分析。结果表明:种群扩散有明显的方向性,由环境因素引起。对气象因素分析表明扩散格局主要受风向影响,各方向的回收数量都与其相同风向呈负相关,而与相反风向呈正相关,但与风速、温度和相对湿度关系不密切。成虫的扩散密度随距离和时间     

思茅松天然林单木生物量地理加权回归模型构建

通过调查云南省思茅区思茅松天然林63株思茅松单木的地上部分干、枝、叶生物量数据,并测定其中30株的根系生物量数据。基于普通最小二乘模型选型,采用地理加权回归的方法构建思茅松单木树干生物量、树枝生物量、树叶生物量和地上部分生物量,以及根系生物量和整株生物量模型。结果表明:(1)地理加权回归模型(GWR)的决定系数(R2)大于普通最小二乘(OLS)模型,且GWR模型拟合的R2值除树叶生物量模型外,其余生物量维量模型均大于0.950;Akaike信息指数(AIC)值小于普通最小二乘(OLS)模型,平均相对误差(EE)和平均相对误差绝对值(RMA)的绝对值除树枝生物量外均小于OLS模型,说明GWR模型拟合效果优于OLS模型;(2)地理加权回归模型拟合在一定程度上克服了OLS在拟合生物量模型中存在的异方差问题。     

长白落叶松高固碳种源选择研究

以东北林业大学帽儿山试验林场31年生长白落叶松种源试验林为研究对象。首先对林木碳储量研究中非破坏性取样方法进行探究,通过对比树干1.3 m处木芯样品含碳率与树干平均含碳率数据,发现二者存在较强的线性关系,利用回归分析计算出直线方程y=0.908 2x+4.379 4,R2=0.842 5,方程拟合程度达到理想水平,利用1.3 m处木芯样品含碳率推算树干平均含碳率方法可行。对不同种源长白落叶松的生长、材性、含碳率、干材生物量、碳储量等性状进行测定,结合方差分析、多重比较、相关分析等数理统计方法,最终筛选出生长优良,固碳能力强的种源。结果显示:干材生物量与碳储量存在较丰富的变异,平均变异系数分别为21.33%和21.30%。相关分析结果显示,碳储量与生长性状、干材生物量呈极显著正相关,与综纤维素含量和木质素含量相关不显著。通过方差分析与Duncan法多重比较,最终选择出小北湖与白刀山两个种源为高固碳能力种源。小北湖与白刀山种源单株干材碳储量分别为74.38 kg和69.27 kg,二者平均值高出总平均值27.83%,比对照CK高出54.45%。以现有试验林为标准,若选择小北湖种源,则每公顷固碳27 297.46 kg,比利用碳储量最小的露水河种源造林每公顷固碳量高47.85%。     

An individual-tree diameter growth model for managed uneven-aged oak-shortleaf pine stands in the Ozark Highlands of Missouri, USA

The Pioneer Forest encompasses more than 60,000 ha in the Ozark Highlands of Missouri, USA and has been managed using single-tree selection since the early 1950s. This paper quantifies the influence of tree size and competitive position, stand density, species composition, and site quality on ten-year (1992-2002) diameter increment within oak (Quercus spp.) and shortleaf pine (Pinus echinata Mill.) stands on the Pioneer Forest. An individual-tree model was developed for each species using mixed-effects regression and 290 inventory plots. Model efficiency (R²) ranged from 0.26 to 0.57 and fit was generally better for oak species. Basal area in larger trees (BAL) and tree diameter were significant predictors for all species and crown competition factor improved prediction for shortleaf pine and hickory (Carya spp.). Effect of species composition and site quality on diameter growth was not consistent across species. Models were evaluated using a subset of data not included in model fitting and the effect of single tree and standwise (1, 3, or 5 sample trees) calibration on model predictions were evaluated. Inclusion of random effects through calibration improved model prediction for all species and fit was best following single tree and 3 tree calibration.     

基于简单竞争指数的杉木人工林树冠形状模拟

以湖南省株洲市攸县黄丰桥国有林场杉木中龄林为研究对象,用逐步回归的方法建立以单木大小、单木竞争指标为自变量,冠幅、冠长为因变量的函数估算模型,实现林木树冠形状的模拟。研究结果显示:在杉木树冠形状模拟时,与竞争有关的冠幅模型、冠长模型的判定系数R2分别为0.771、0.872,显著高于与竞争无关的冠幅模型、冠长模型的调整的判定系数0.729、0.811,这说明竞争对树冠生长影响的作用是显著的。     

Comparison of Forest Inventory and Analysis surveys, basal area models, and fitting methods for the aspen forest type in Minnesota

The Forest Inventory and Analysis (FIA) unit of the U.S. Forest Service has collected, compiled, and made available plot data from three measurement periods (identified as 1977, 1990, and 2003, respectively) within Minnesota. Yet little if any research has compared the relative utility of these datasets for developing empirical yield models. This paper compares these and other subdatasets in the context of fitting a basal area (B) yield model to plot data from the aspen (Populus tremuloides Michx.) forest type. In addition, several models and fitting methods are compared for their applicability and stability over time. Results suggest that the three parent datasets, along with their subdatasets, provide very similar three parameter B yield model prediction capability, but as model complexity increases, variability in coefficient estimates increases between datasets. The absence of data for older aspen stands and the inherent noise within B data prevented the exact determination of an overall best model. However, the model B = b₁S^b₂(1 − exp( − b₃A)) with site index (S) and stand age (A) as predictors was found consistently among the highest in precision and stability. Additionally, nonlinear least squares and nonlinear mixed-effects fitting procedures produced similar model fits, but the latter is preferred for its potential to improve model projections. The results indicate little practical difference between datasets from different time periods and different sizes when used for fitting the models. Additionally, these results will likely extend to other states or regions with similar remeasurement data on aspen and other forest types, thus facilitating the development of other ecological models focused on forest management.     

濒危植物大花黄牡丹与生境地群落特征的关系

在濒危植物大花黄牡丹生境地群落学调查的基础上,划分生境地群落类型,分析生境地群落特征,探讨大花黄牡丹与生境地群落特征的相互关系。研究结果表明:TWINSPAN将大花黄牡丹生境地群落划分为乔木群落和灌木群落。乔木群落中大花黄牡丹多度显著低于灌木群落,但大花黄牡丹平均胸径和平均高则与灌木群落无显著差异。群落特征与大花黄牡丹的相关性分析表明:大花黄牡丹多度及平均胸径与群落总多度、灌木多度及乔木物种丰富度存在显著的相关性,而大花黄牡丹多度与乔木多度存在显著负相关,大花黄牡丹平均胸径与群落平均高也存在显著负相关,大花黄牡丹平均胸径及平均高与藤本物种丰富度则存在显著的正相关,具有相关性的变量之间可用不同的回归方程较好的表述。此外,大花黄牡丹冠幅面积、高度、丛数及幼苗数量均与灌丛的冠幅面积存在显著的正相关,但大花黄牡丹幼苗数量在两种群落间无显著性差异。