美国的森林生长与收获混合模拟系统

充分发挥森林生态效益是当前森林经营管理工作的重点,森林生长模拟系统是森林经营管理的常用工具。介绍了美国的森林生长混合模拟系统FVS-BGC(FVS-Bio-Geochemical Cycles),该系统是由经验生长收获模型(FVS:Forest vegetation simulator)与林分生物地球化学循环过程模型(STAND-BGC:Stand Bio-Geochemi-cal Cycles)组成的混合模拟系统,可以基于生理过程、气候变化等环境条件来模拟单木和林分两个水平在日和年时间尺度上的生长过程;还介绍了该系统的功能、结构、运行流程以及输入输出结果3个方面,并以一块美国火炬松(Loblolly pine)林分为例进行了模拟预测。     

森林动态计算机模拟模型研究

综述了国内外目前广泛应用的6种森林动态计算机模型:森林收获模型、生态林窗模型、生态分室模型、过程模型、植被分布模型和混合模型。在介绍每种森林动态模型时,分别选取几个典型的计算机模拟模型,来评述每种森林动态模型的优缺点,并在此基础上探讨今后森林动态模型的发展趋势。     

森林生态系统碳循环研究的模型方法

森林生态系统碳循环是陆地碳循环研究中的重要内容,碳循环模型已成为研究森林碳循环的必要方法.其中气候变化、大气CO2 浓度上升及CH4的生成导致森林生态系统在结构、功能、组成和分布等方面的变化及其反馈关系对森林生态系统碳循环的影响是模型模拟的关键问题.碳循环模型可用经验模型、机理模型和混合模型的建模方法.目前森林生态系统碳循环模型的发展趋势为:综合生物地理模型和生物地球化学模型的特点建立区域动态碳循环模型;从单一碳循环模拟向碳、氮、磷等多种元素循环相耦合的模拟;碳循环模型与遥感、GIS 技术结合,模拟大尺度的碳循环过程;CH4生成及对森林碳循环的影响方面的研究.     

森林自疏规律BP-MSM模型与张氏模型的比较

森林自然稀疏机制一般是非线性的、动态的,人工神经网络具有逼近任意非线性映射的特性,这从理论上保证了其应用于森林自疏研究的可行性.本文在提出的基于改进单纯形法的神经网络模型(BP-MSM混合算法)的基本原理和算法的基础上,结合山杨林、云南松林和杉木林自疏实例进一步分析了BP-MSM混合算法与张氏模型在研究森林自疏规律上的效果优劣.森林自疏实例应用结果表明,当建立BP-MSM混合算法的3层151网络结构模型时,其模拟效果明显优于张氏模型,残差平方和仅为张氏模型的3.89%～27.16%,说明BP-MSM混合算法应用于森林自疏规律研究是理想的,从而丰富了森林自然稀疏规律研究方法.     

流域景观异质性及森林动态模拟研究进展

概述了流域景观异质性的相关概念、理论及研究,通过对国内外大量文献资料的整理,对景观异质性的成因及流域景观的组分进行了综述,提出流域景观异质性的研究重点在于嵌套流域的尺度转换。当前遥感和地理信息系统广泛应用于景观生态研究,遥感的重点在于解译分类,而现代地理信息系统所具备的空间分析功能提供了景观异质性和动态模拟研究的新途径。景观动态研究的主要途径是模型模拟,文中对以森林植被为主体对象的异质种群模型、林窗模型和空间直观景观模型进行了评述,指出景观动态模拟重点在于参数化过程中类型变量的判别根据,今后森林动态模型发展需要对空间属性和过程变化进行整合。     

森林生态系统混合斑块模型模拟机理、应用及启示

随着人们对森林多功能性认识加深及对森林多种产品与服务的需求增加，森林经营受到更广泛的关注。传统设置样地比较经营活动效果的方式在时间上具有迟滞性，学者认为应采用数学模型对森林经营进行计算机仿真，森林生长与动力学模型在森林可持续经营中应用的作用愈加突出。文中对基于林分经营尺度的森林生态系统混合斑块模型（PICUS）进行引介，详细介绍了其2个基础组成模型——林窗模型与基于生理过程的3-PG模型，对PICUS模型的林木死亡率、更新、森林经营以及森林生态系统地下过程等子模块进行了简要概述，并阐述了该模型在欧洲及中国的应用与启示，对于促进PICUS模型在实践中的推广应用以及提高人们对森林生长过程与动态的认识和理解具有重要意义。     

基于林木生理过程的3-PG模型在林业中的相关研究进展

基于森林生长过程的模型是辅助森林管理的有力工具,其包含描述森林生理、生态和物理过程的组件,基于这一过程的3-PG模型用于研究林木生长过程中考虑树种的生理特性,并结合立地条件、气候条件以及经营管理等措施,预测在各种变化条件下的森林生长情况。文中通过对3-PG模型参数及参数敏感性的分析来表述3-PG模型研究现状,概述了3-PG模型在林业中的应用研究进展,认为其将很好地解决大区域尺度下的森林动态生长变化问题,并对该模型的发展进行了展望。     

LANDIS模型用于林火生态格局的研究设想

景观格局的形成反映了不同在空间分析和模型模拟中,与大多数景观模型不同的的景观生态过程,同时景观格局一般而言,栅格数据要比矢量数是,LANDIS在模拟复合景观过程又在一定程度上影响着景观的演据更有效,已得到了广泛的应用。中结合了对演替动态的模拟。变过程。现代林火管理需要对林同时,栅格数据模型可以方便地LANDIS模型把风、火和砍伐等自分可燃物进行科学合理的空间布输入由遥感获得的大尺度森林分然和人为干扰及空间直观的演替局,而森林经营管理的核心内容类图,而这是大尺度模拟的一个动态有机地结合到一起,进行综是优化森林植被…     

森林景观生态研究进展

综述了国内外森林景观及其动态研究的4个领域：森林景观管理与景观质量控制、森林景观格局与功能相互关系、森林景观生态过程模拟模型和决策模型、河岸景观生态的研究。分析了我国在森林景观生态研究领域中存在的问题：森林景观的研究基础不足，研究手段、方法相对落后，研究案例和成果有限等。同时，提出了森林景观生态研究的发展方向。     

林火蔓延模型及其动态模拟初探

森林着火之后,火向四周和上下不断蔓延,使大片森林发生火灾,给森林生态系统和人类带来一定的损失。结合我国的实际情况,本文采用林火蔓延的椭圆模型和遍历各点的林火蔓延模型对林火行为进行动态模拟,旨在推动林火蔓延的研究工作从定性的理论分析向定量化的研究方向发展,从而为森林防火、救火部门提供科学依据。     

树木虚拟动态生长多因子协同模型及耦合研究综述

在分析树木生长过程正向调控因子和逆向胁迫因子的基础上, 系统综述国内外开展树木虚拟生长研究的4种生长模型, 提出树木生长过程实时感测及多因子协同模型以及基于图像处理的树木病虫害防治模型和树木虚拟动态生长协同模型耦合研究展望, 探讨分析树木虚拟动态生长多因子协同模型耦合、树木虚拟动态生长协同模型与农药喷雾模型耦合等, 可为精确林业关键技术和树木虚拟动态生长技术研究提供参考。     

结构—功能模型在林木竞争研究中的应用

林木结构-功能模型是指能明确表达由林木生理过程和环境因子调控的植物三维结构生长和变化的一类模型, 其既考虑了树木结构的发展, 又考虑了树木生理生态过程和环境之间的交互影响。文中探讨了林木竞争经验模型的研究应用, 认为其存在的不足是缺乏反映树木内部资源获取与分配的生理生态指标以及着枝个数、枝条长度等形态属性指标等; 以目前几种主要的结构-功能模型为例, 对其在林木竞争研究中的应用以及对竞争表达的改进方面进行了评述, 最后指出目前结构-功能模型在林木竞争研究中存在的问题及未来的应用前景。     

A hybrid model for intensively managed Douglas-fir plantations in the Pacific Northwest,USA

Recent advances in traditional forest growth models have been achieved by linking growth predictions to key ecophysiological processes in a hybrid approach that combines the strengths of both empirical and process-based models. A hybrid model was constructed for intensively managed Douglas-fir plantations in the Pacific Northwest, USA, by embedding components representing fundamental physiological processes and detailed tree allometrics into an empirical growth model for projecting individual tree and stand development. The simulated processes operated at a variety of scales ranging from individual branches to trees and stands. The canopy structure submodel improved predictions of leaf area index at the stand level when compared to allometric and other empirical approaches (reducing mean square error by 30–42%). In addition, the hybrid model achieved accuracy in short-term volume growth prediction comparable to an empirical model. Biases in 4-year stand growth predictions from the hybrid model were similar to those from the empirical model under thinning, fertilization, and the combination of these treatments; however, volume growth predictions in unmanaged plantations averaged approximately 36% less bias. These improvements were attributed to detailed information on crown structure (i.e. size, location, and foliage mass of primary branches), simple representation of key physiological processes, and improved site characterization. Soil moisture, temperature, and nitrogen mineralization predicted by the hybrid model also agreed closely with observed values from several previous studies. Overall, the model framework will be helpful for future analyses as it can lend insight into the influence of weather and site edaphic factors on growth, help identify mechanisms of response to silvicultural treatments, and facilitate the design of sound management regimes for Douglas-fir plantations across the Pacific Northwest region.     

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。     

间伐林分的断面积生长模型研究

利用Richards和Schumacher模型对人工落叶松和杉木林分进行断面积模型的拟合,结果表明:两种模型在同时选择单位面积株数或同时选择林分密度指数作为自变量时,Schumacher式都比Richards式拟合和预估效果好。Richards式用林分密度指数比用单位面积株数的拟合和预估效果明显要好,Schumacher式用林分密度指数比用单位面积株数拟合效果略好。在生产实践中,由于单位面积株数容易测定,而Schumacher形式比较简单,建议用来预估林分的断面积,并可作为间伐和未间伐林分的兼容模型。     

一个新的通用性相对生长生物量模型

针对West等(1997;1999)提出的理论生物量模型与经验模型存在显著差异的问题,对应用最广的一元生物量模型M=aDb的2个参数进行专题研究。首先,基于几何学的观点推导出参数b的理论值为7/3(≈2.33),与大量已有研究结果的对比表明,该理论参数值能够很好地描述地上生物量与胸径之间的平均相对生长关系;然后,利用包含1441株样木的5组立木生物量数据对新提出的通用性理论模型进行验证;最后,分析参数a与木材密度ρ之间的相关性,并建立二者之间的线性回归模型。新的模型既简单明了,又能反映不同树种之间的生物量差异,可为建立用于区域性和国家级森林生物量估计的通用性生物量模型提供可行途径。     

林木生长和收获预估模型的研究动态

从近年来林木生长和收获模型的研究中,可以看出有如下的发展动向：（１）由林分水平模型向径级水平模型、单木水平模型转变;（２）从林木的自然生长模型发展来考虑人为育林措施的经营模型;（３）由简单的人工同龄纯林模型深化到复杂的天然异龄混交林;（４）关注点从测树学调查因子的经验性模型转向生理生态的机理性模型。还就今后我国的林木生长模型研究提出了几点建议。     

Summary models for light interception and light-use efficiency of non-homogeneous canopies

The application of detailed models of canopy photosynthesis rely on the estimation of attenuation of light in the canopy. This attenuation is readily estimated with the Lambert-Beer law when the canopy is homogeneous. In reality, forest canopies are far from homogeneous, and this has led to the use of detailed light extinction models that account for grouping of foliage between and within trees. Because such models require detailed parameterization and fine resolution inputs, they are impractical in larger-scale applications. Thus, there is interest in simplified models that can be readily parameterized. We developed two equations that can be used to estimate mean annual light interception by single unshaded trees and by stands of Poisson distributed trees. Interception by single trees is a function of crown surface area, the ratio of leaf area to crown surface area, the extinction coefficient in a homogeneous canopy--which can be determined separately--and one empirical parameter that depends on the mean solar angle. The summary model was tested against a detailed model of interception, and showed good agreement, although with slight bias. The results showed that crown surface area is a good summary variable for crown size and shape, because errors are independent of crown shape (ellipsoids, cones and height:width ratios). We also tested whether canopy photosynthesis is proportional to light interception across canopies differing in structure and leaf area index, and found that light-use efficiency is influenced by canopy structure. The model is useful in larger-scale applications because it can be parameterized with available data without the need for additional empirical parameters. It can also be used to study the effect of stand structure on mean annual light interception and productivity.     

北京地区侧柏人工林单木胸径生长模型的研究

生长模型是研究树木生长过程和进行森林经营管理中常用的工具。使用4期北京市侧柏人工林一类清查共计26个样地、1 172株单木数据建立了3个胸径生长模型。模型自变量选用了林木生长、立地条件和林木竞争3类因子,在建模过程中剔除了出现严重多重共线性问题的自变量,使用逐步回归方法所建的3个模型均通过了方差分析、方差齐性和残差正态性检验。使用检验数据对模型进行T检验,结果表明实际值和预测值差异不显著,即所建立的3个单木模型具有良好的预测效果。