基于非线性混合模型的针阔混交林树高与胸径关系

[目的]建立多树种、多层次混交林的树高-胸径生长关系非线性混合效应模型,为研究混交林多树种生长规律提供参考依据。[方法]以河北省塞罕坝国家森林公园华北落叶松-白桦针阔混交林为研究对象,基于87块标准地(20 m×30 m)的4 953株华北落叶松和3 608株白桦单木数据,选取13个具有代表性且具有生物学意义的树高-胸径模型进行拟合,从中筛选出拟合优度较高的模型作为构建混合效应模型的基础模型,并在混合效应模型中加入哑变量以解决样地内不同树种带来的差异。[结果]1)在13个树高-胸径候选模型中,模型13的确定系数最大(R2=0.915 7),绝对误差(Bias=1.200 6)、均方根误差(RMSE=0.129 1)最小,其拟合效果较好。2)以模型13为基础模型建立华北落叶松-白桦混交林树高-胸径关系混合效应模型,华北落叶松混合模型确定系数(R2)为0.926 4,AIC值为319.7,均方根误差(RMSE)值1.070 8,绝对误差(Bias)为0.084 1;白桦混合模型确定系数(R2)为0.918 7,AIC值为297.6,均方根误差(RMSE)为1.102 2,绝对误差(Bias)为0.070 5,表明模型拟合效果较好。3)利用所构建的混合效应模型,以2 cm为一个径阶对华北落叶松和白桦树高进行预测,其树高预测结果与测量值分布一致,表明包含树种哑变量混合效应模型中的参数充分反映出相同径级树高的变异趋势,提高了混交林树高-胸径模型预估精度。[结论]包含哑变量的混合效应生长模型可解决混交林中样地间及样地内树种对树高-胸径生长关系的影响,提高模型精度及适用性,为该地区提高针阔混交林经营水平及经营效果提供科学支撑。     

华北落叶松与白桦混交林树高与胸径关系研究

【目的】建立华北暖温带华北落叶松与白桦针阔混交林树高与胸径关系的非线性混合效应模型,为研究针阔混交林中不同树种相互作用及其生长发育规律提供科学依据。【方法】以河北省塞罕坝机械林场的华北落叶松与白桦针阔混交林为研究对象,基于83块30 m×30 m的标准地调查数据,首先选取5个具有生物学意义的非线性树高与胸径关系基础模型进行拟合,确定最优基础模型;其次通过相关分析确定影响树高生长的主要因子;最后基于最优基础模型和主要因子建立包含哑变量的华北落叶松与白桦针阔混交林树高与胸径关系预测模型。【结果】在5个候选非线性树高与胸径关系模型中,Richard模型具有最好的拟合结果,其模型确定系数(R2=0.918 6)最大,均方根误差(RMSE=2.405 8)及绝对误差(Bias=0.194 5)最小;通过相关分析确定海拔和林分断面积与树高生长均在P 0.01水平上呈现显著性;基于基础模型构建了包含哑变量及主要影响因子的不同树种树高与胸径关系混合效应模型,当随机效应参数作用在林分断面积上时,模型预测精度较高。【结论】基于主要影响因子和包含哑变量的非线性混合效应树高与胸径关系预测模型,能够有效解决混交林中树种及主要因子对树高与胸径关系的影响,提高了预测模型的适用性及预测精度,为混交林森林质量精准提升提供科学依据。     

基于贝叶斯法的针阔混交林树高与胸径混合效应模型

【目的】在多树种多层次针阔混交林中,基于贝叶斯混合效应模型法构建树高与胸径关系的混合效应模型,以提高预测模型参数稳定性,为揭示混交林多树种生长规律、资源分配差异及森林质量精准提升提供科学依据。【方法】以河北省塞罕坝机械林场华北落叶松和白桦针阔混交林为研究对象,基于112块标准地(30 m×30 m)调查数据,选取6个包含不同林分因子的理论方程作为构建混交林不同树种树高与胸径关系的基础模型,选择出拟合精度较高的模型,分别采用两水平非线性混合效应模型法和贝叶斯混合效应模型法构建立包含哑变量的多树种树高与胸径关系模型。【结果】包含林分优势高和林分断面积组合变量的Richards方程拟合效果最好,模型确定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和绝对误差(Bias)分别为0849 5、2378 6和0365 4;贝叶斯混合效应模型法拟合精度略高于传统非线性混合效应模型法:基于传统非线性混合效应模型法的华北落叶松树高与胸径关系模型的RMSE和Bias分别为0930 4和0103 4,白桦树高与胸径关系模型的RMSE和Bias分别为0982 7和0112 6;基于贝叶斯混合效应模型法的华北落叶松树高与胸径关系模型的RMSE和Bias分别为0910 5和0096 8,白桦树高与胸径关系模型的RMSE和Bias分别为0963 3和0100 2。【结论】基于贝叶斯混合效应模型法构建的非线性混合效应模型,充分考虑混交林多树种树高与胸径关系模型参数的不确定性,模型预测效果更具可靠性和稳定性。     

基于BP神经网络的天然云冷杉针阔混交林标准树高-胸径模型

[目的]以吉林省汪清林业局金沟岭林场12块天然云冷杉针阔混交林样地为对象,基于12 953对实测树高-胸径数据,结合林分优势高分树种(组)建立基于BP神经网络的标准树高模型。[方法]在确定隐层节点数后经过反复训练得到各树种(组)的适宜模型结构,使用相同的建模数据(8块样地)求解两个传统的树高方程,再利用未参与建模的4块样地分别验证模型。[结果]表明:落叶松、云杉的适宜模型结构(输入层节点数:隐藏层节点数:输出层节点数)为2:5:1;红松、中阔(白桦、大青杨、榆树和杂木)的适宜模型结构为2:4:1;冷杉的适宜模型结构为2:8:1;慢阔(色木、水曲柳、黄檗、紫椴和枫桦)的适宜模型结构为2:7:1。[结论]与传统方法相比,BP模型不依赖现存函数,不需要筛选模型形式,而且BP模型各树种R~2高于传统模型,平均绝对误差、均方根误差均小于传统模型,其拟合精度和预测效果均优于传统方程,可以有效地预测树高。     

天目山区针阔混交林树种测树因子特征研究

为揭示天目山区针阔混交林树种测树因子的基本特征,调查了15个30m×30m针阔混交林样地,进行了林分树种测树因子的统计和分析。结果表明:天目山区针阔混交林中乔木层共有49个树种,物种丰富度较高;针叶类树种株数比例占34.71%,阔叶类占65.29%;林木平均密度为1260株/hm2,树种间密度差异明显;林木胸径范围为5.0cm-74.0cm,树高范围为3.4m-18.8m,东西冠幅范围为0.6m-10.6m,南北冠幅范围为0.7m-10.7m,同一树种不同个体间及不同树种间在测树因子上有着明显的差异,表明针阔混交林能较好地利用生长空间,为营造针阔混交林和针叶林阔叶化改造提供了理论依据。     

小兴安岭地区针阔混交林主要树种生长模型研究

选取小兴安岭地区天然针阔混交林为样地,以红松、冷杉、云杉、水曲柳、枫桦、紫椴等6种主要优势树种为研究对象,分别进行树高和胸径、冠幅和胸径的相关性分析。通过SPSS 20.0软件将调查的数据代入备选的8个经典数学模型中进行回归分析,得到各方程的P值、决定系数R~2和相关参数,并采用总误差、平均误差、平均相对误差和均方根误差等验证拟合精度,最终选出最优的树木生长模型。结果表明:针叶树的树高和胸径、冠幅与胸径相关性显著,在树高-胸径模型中平均决定系数为0.809,在冠幅-胸径模型中平均决定系数为0.498。相对于针叶树来说,阔叶树树高和胸径、冠幅和胸径的相关性略差,其决定系数平均值分别为0.608,0.395。不同树种适应不同树木生长模型,在树高-胸径的相关性分析中,以幂函数、S函数模型居多,冠幅-胸径模型以三次多项式模型最为显著。     

广东省针阔混交林直径分布规律研究

基于2012年广东省森林资源连续清查样地和样木调查数据,分析广东省针阔混交林直径分布特征,应用Weibull分布函数分别按全林分、不同起源、不同龄组和不同林分密度对省域尺度的针阔混交林林木直径分布进行了拟合和卡方检验。结果表明,在SPSS和Matlab软件中拟合出的15个模型中有10个能够较好地由Weibull分布函数模拟,多模型较好地表达了起源、龄组、林分密度等主要林分因子的针阔混交林林木直径分布。但纯天然起源、人工植苗、幼龄林、中龄林、林分密度为1 000~1 500株/hm2和2 000~3 000株/hm2的针阔混交林林木直径分布模型因受人为干扰,Weibull拟合效果不理想,需进一步尝试其它抗干扰模型。     

东北林区4种主要森林类型直径结构的比较研究

分析了东北林区4种森林类型即阔叶混交林、针阔混交林、柞树林和长白落叶松人工林的直径结构特征,运用正态分布、Weibull分布、Gamma分布以及对数正态分布4种分布函数对4种森林类型的林分的直径分布进行了拟合,同时用卡方统计量对4种分布进行了检验,拟合结果和检验结果一致表明:在4个拟合分布函数中,阔叶混交林和柞树林用Gamma分布拟合直径分布效果更好,针阔混交林和长白落叶松人工林用Weibull分布拟合直径分布效果更好.     

目标树经营对云冷杉针阔混交林单木生长的影响研究

[目的]探讨目标树经营对针阔混交林单木生长的影响,为针阔混交林群落生态恢复演替和森林质量精准提升提供技术支撑.[方法]以吉林省汪清林业局的云冷杉针阔混交林为研究对象,区分不同径级和不同树种,使用方差分析判断目标树经营与对照间、不同自由生长空间(FTG)之间目标树的胸径、材积生长量差异.[结果]1)与对照相比,除径级Ⅲ的...     

4个阔叶树种树高曲线模型的研究

树高的测量相比胸径要困难,为了通过树高-胸径模型预测树高,该研究通过收集辽宁宽甸常见4种阔叶树黄波罗、核桃楸、枫桦和灯台树的胸径、树高实测数据,以常见的17个树高曲线对树高-胸径规律进行拟合,通过模型检验指标,筛选出每个树种的最优树高曲线模型,并对筛选出的最优模型进行预测能力检验,结果显示模型有较好的预测拟合能力。     

桂西南马尾松人工林生长对不同强度采伐的动态响应

[目的]研究不同强度采伐下马尾松的生长动态,筛选适宜的采伐强度,为马尾松人工林近自然经营提供技术支撑。[方法]2007年10月在14年生马尾松人工林(保存密度1 100株·hm~(-2))内进行采伐试验,设置4个采伐强度,即保留密度分别为225、300、375、450株·hm~(-2),以不采伐为对照;其后,自2008年开始连续8 a,每2 a测定1次马尾松的胸径、树高、枝下高和冠面积等生长指标,并计算单株材积和林分蓄积量,应用方差分析和Duncan多重比较分析生长指标对不同采伐强度的动态响应。[结果]表明:采伐强度显著影响林分生长,其中,林分平均胸径、单株材积、冠面积的年均增长量随保留密度增大而减小,但均显著高于对照(P0.05)。采伐后第1 3年,马尾松冠面积增长量显著高于采伐后期,胸径则在采伐后第3 5年最高,而不同采伐强度对林分树高生长影响不明显。保留密度显著影响林分枝下高和蓄积量的动态变化,其年均增长量随密度增大而递增。5个处理间林分蓄积年均增长量的差异随林龄的增大而逐渐缩小。[结论]马尾松人工林生长对不同强度采伐的动态响应以树冠最敏感,冠面积首先陡然增大,进而引起胸径的快速生长。树高和枝下高在采伐后年均增量变化相对平稳。4个采伐强度均显著促进单株材积生长,而仅保留密度为225株·hm~(-2)的采伐对林分蓄积增长量影响显著。综合比较林分的单株材积和林分蓄积连年增长量,建议在桂西南15年生马尾松人工林近自然经营中宜选择300株·hm~(-2)的保留密度进行采伐。     

广西大青山柚木人工林生长过程研究

[目的]研究柚木人工林生长过程及其与气象因子的相关性,为柚木抚育经营提供理论依据。[方法]以优良、中等和差3种生长类型的30余年生柚木人工林为对象,基于样地调查,选取优势木、平均木、被压木进行树干解析,对比分析其生长过程,应用灰色关联分析法揭示气象因子对柚木生长的影响。[结果]表明:3种生长类型林分柚木胸径、树高和材积生长过程基本一致,各分级木的生长过程亦相似,其胸径平均和连年生长量随年龄的增大呈先增加后逐渐降低的趋势,树高生长整体上呈下降趋势,材积生长则呈递增趋势。各优良林分的林木及各类型林分的优势木,其胸径、材积平均和连年生长量较大,速生期持续时间长,生长衰减慢,而其树高生长量的优势相对不明显;30余年生时柚木尚未达数量成熟龄。各类型林分间柚木生长与气象因子关系的差异仅体现在胸径,优良林分胸径连年生长量主要受极端低温影响,而中等和差林分则与年均降水量相关性最大;各分级木间柚木生长与气象因子的关系无明显差异;影响树高和材积连年生长量的最主要气象因子分别为年均降水量和年均气温。[结论]柚木各生长类型及分级木的生长过程整体趋势基本一致,其差异主要体现在生长量大小和快速生长期长短。约30年生柚木人工林仍未达到数量成熟,后期抚育经营对于其优质大径材高效培育仍不可忽视。     

造林密度对米老排人工林初期生长的影响

[目的]探讨不同造林密度对米老排人工林生长的影响规律,为米老排人工林定向培育过程中的密度控制提供参考。[方法]以广东省云浮市造林后6年生米老排人工林为研究对象,对不同造林密度(625、833、1 111、1 667、2 500株·hm~(-2))林分平均树高、优势木高、胸径、保留率和枝下高等生长指标进行连续4年调查。[结果]表明:随着造林密度的增大,米老排林分平均胸径、胸径连年生长量、保留率、单株材积和材积连年生长量均显著减小,而枝下高、林分蓄积量和蓄积连年生长量显著增加。在一定密度范围内,造林密度对林分高生长的影响比较小。造林后第6年,密度1 667株·hm~(-2)林分的平均树高最大(11.4 m),优势木高以密度1 111株·hm~(-2)林分的最大(13.3m),树高连年生长量以密度625株·hm~(-2)林分的最大(1.5 m·a~(-1));密度625株·hm~(-2)林分的平均胸径、胸径连年生长量、单株材积和材积连年生长量均最大,分别为14.3 cm、2.5 cm·a~(-1)、0.097 3 m~3和0.038 2 m~3·a~(-1),比密度2 500株·hm~(-2)林分的分别增加27.7%、81.0%、49.0%和82.4%;密度2 500株·hm~(-2)林分的枝下高、蓄积量和蓄积连年生长量均最大,分别为6.0 m、149.4 m~3·hm~(-2)和44.8 m~3·hm~(-2)·a~(-1),分别是密度625株·hm~(-2)林分的2.61、2.52、1.95倍。[结论]分析了造林密度对米老排初期生长的影响,对米老排人工林的培育具有理论指导意义。     

兴安落叶松天然林林木直径与树高分布的分层特征

[目的]通过分析大兴安岭呼中林区兴安落叶松天然林胸径和树高的一元、二元分布特征,揭示脆弱地带森林群落的林木大小分布特征。[方法]在大兴安岭呼中林场设置3种不同类型兴安落叶松林固定样地,利用整体和分层的方法,对样地林分胸径和树高的变化规律以及两者之间的关系进行研究。[结果]表明:(1)草类-落叶松林直径分布为单峰分布,其他2块样地为双峰分布; 3块样地林木直径分布均呈左偏。杜鹃-落叶松林树高分布为多峰分布,其他2块地均为单峰分布; 3块样地林木树高分布均呈右偏。(2) 3块样地上、下层林木的直径分布均为单峰分布,上层木直径分布均呈左偏,下层木直径分布草类-落叶松林右偏,杜鹃-落叶松林左偏,杜香-落叶松林为近似正态。杜鹃-落叶松林的树高上、下层分布为双峰,其他2块样地均为单峰,3块样地上层木树高分布均左偏,而下层木树高分布均右偏。(3)草类-落叶松林和杜鹃-落叶松林小径阶林木株数占绝大多数。3块样地林分中树高与胸径的比值在小径阶林木中明显大于大径级林木。草类-落叶松林和杜鹃-落叶松林上层木中小径阶林木株数所占比例稍大,杜香-落叶松林和杜鹃-落叶松林下层木中大径阶林木株数比例稍大,但3块样地上层和下层木树高与胸径的比值在大小径阶林木中均无明显差异。[结论]高密度的杜鹃-落叶松林平均树高要高于低密度的杜香-落叶松林和草类-落叶松林平均树高,而平均胸径无明显差异。3块样地林分中树高与胸径的比值小径阶林木中明显大于大径级林木,但其差异在上层和下层林分中均表现不明显。     

北美鹅掌楸人工林生长规律及早期选择可行性探究

[目的]北美鹅掌楸为优良的珍贵用材树种,研究其生长发育规律及生长性状早晚期相关对于北美鹅掌楸人工林高效培育有重要的指导意义。[方法]本文利用树干解析的方法对江苏句容24年生的北美鹅掌楸人工林生长规律研究,并在此基础上进行胸径、树高和材积性状的年年相关分析以及早期选择效率评价。[结果]研究结果表明:北美鹅掌楸胸径、树高从6 a进入快速生长期,持续到17 a,而材积则在1 10 a增长缓慢,12 a后进入速生期,生长速率在20 a达到最大,22 a后逐渐降低,林分接近数量成熟。生长性状的年年相关及早期选择效率分析结果表明:胸径、树高在6 a与18 a显著相关,材积在6 a与16 a达到显著相关,且此时选择效率最高;若以24 a为伐期年龄早晚相关分析,胸径、材积在16 a与24 a生长量达到显著相关水平,而树高则为14 a。[结论]北美鹅掌楸胸径、树高早期增速较快,进入中壮龄阶段竞争加剧,个体间分化增大。随着林分年龄的增长,研究获得的早期选择年龄也相应地延迟。从加速育种角度,在6 a进行早期选择较为合理,而在培育大径材北美鹅掌楸方面可以16 a之后再进行疏伐选择。     

滇西地区西南桦无性系早期测定与生长节律研究

[目的]开展西南桦无性系早期生长变异及生长节律研究,揭示其生长规律及适应性,为西南桦无性系选育及速生丰产林营建提供参考。[方法]以滇西地区20个无性系参试的3年生西南桦无性系测定林为研究对象,每月定期测定其树高、胸径,探讨各无性系的生长变异,应用聚类分析划分生长类型,运用有序聚类分析进一步揭示各类型无性系的生长节律特征,通过相关性分析探明影响生长节律的主要气象因子。[结果]20个西南桦无性系间树高和胸径差异极显著(P0.01),根据生长表现,可将其划分为速生、中等和慢生3种类型,其中,B3、A10、Q3、Q4、Q2无性系属于速生型,其树高、胸径年均生长量大多超过2 m和2 cm;与中等和慢生型无性系相比,速生型无性系的生长优势并非完全表现在速生期,其在缓生期和滞生期的生长优势更大;各类型西南桦无性系的生长节律基本一致,其树高生长高峰在7—9月,低谷为4月和12月;其胸径生长高峰为5、10月,8月和12月为低谷,尤以8月生长最慢,这与该月的日照时数低有关。[结论]在滇西地区,B3、A10、Q3、Q4、Q2等5个无性系生长最迅速,颇具发展潜力。从经营措施看,宜在树高、胸径生长高峰之前,即5月和9月加强幼林抚育施肥,促进林木生长。     

Growth models and site index table of natural Korean pine forests

IntroductionKoreanpine(PinuskOraiensisSieb.etZucc.)isoneofthemostimportanttimberspeciesanditisnaturaIIydistributedinHeilongjiang,JiIinandLiaon-ingprovincesinChina.ManyforestryresearchersmadeextensiveandprofoundstudiesonthisspeciesJiangYiyin(1985)studiedthegroWthandgrowthmodelsforpIantationsofKoreanpine.However,veryfewpaperswerefoundonthegroWthmodeIsofnaturalKoreanpineforest.Koreanpinehasa1onggroWthperiod.ForextensivelymanagingKoreanpineforest,itneedstheJorestrytabIeswithhighac-Curacy…     

油松人工林单木树高生长模型研究

使用Richard,Logistic,Korf,Mitscherlich,Schumacher,weibull等6种理论生长方程拟合了不同立地条件下油松人工林单木树高生长过程,从中选出模拟效果最优的生长方程。研究结果显示:三参数理论生长方程Lo—gistic、weibull、Richard、Korf对油松树高生长拟合的精度基本相近,明显高于二参数的Mitscherlich、Schumach—er方程;立地指数显著影响各方程渐进线参数和形状参数,将立地指数引入各理论生长方程中,构建了模拟油松人工林单木树高生长精度最优的预测方程为Logistic式;使用未参加建模的油松解析木数据对构建的预测方程进行T检验,发现预测值与实测值之间无显著差异(P=0.6213>0.05)。可见,本文构建的预测方程可以准确预测油松人工林单木树高生长过程,为油松人工林科学经营提供重要参考。     

云南松天然林的种内和种间竞争

[目的]通过对云南松天然林内云南松种内和种间竞争强度的测定,分析揭示竞争强度在云南松群落内的动态变化规律及云南松种群的生态适应机制.[方法]在云龙天池自然保护区云南松天然林设置样方进行群落学调查的基础上,采用Hegyi单木竞争指数模型,以云南松为对象木,定量分析林分、对象木、竞争木的竞争强度,采用回归分析方法建立对象木胸径与林分、种内、种间竞争强度的函数模型.[结果]天池自然保护区云南松天然林的种内和种间竞争强度分别为80.16%和19.84%;云南松种内与主要伴生树种种间竞争强度大小顺序为:云南松种内> 水红木> 华山松> 米饭花> 大白花杜鹃> 槲栎> 马缨花> 旱冬瓜;云南松与整个林分、伴生树种以及种内的竞争强度与对象木胸径之间存在显著负相关关系,对象木胸径越大,其竞争能力越强.[结论]云南松天然林内云南松的竞争压力主要来自种内竞争;林分种内及种间竞争强度与对象木胸径间存在CI=AD^-B形式的幂函数关系;胸径20 cm以上云南松的竞争压力变化趋于平缓,胸径20 cm以下的云南松中、幼林是抚育管理的重点林分.     

沙地樟子松天然纯林的结构特征

[目的]为了解红花尔基地区沙地樟子松天然纯林的结构特征,指导沙地樟子松的保护与经营。[方法]在红花尔基地区设置2块100 m×100 m的樟子松天然纯林固定样地,利用样地内每木定位调查数据和分析统计软件进行一元分布及二元分布特征分析。[结果](1)樟子松天然林纯林直径分布为单峰或多峰山状分布,垂直结构简单,只有乔木层和草本层。(2)樟子松天然纯林的林木分布格局为均匀分布,接近随机分布,林木分布格局类型与林分密度无关;林分中樟子松个体竞争激烈,多数单元中林木呈较密集状态。(3)2块样地中随机分布状态下的林木多数为中等密集或比较密集,不同分布状态下的林木优劣性差异较小;低密度樟子松天然纯林中多数密集状态的林木为绝对优势木或优势木,而高密度林分中林木密集度分布与林木大小无关。[结论]红花尔基沙地樟子松天然林结构不合理,应选择病腐木及聚集分布的个体作为潜在调整对象,进行密度调整和结构优化。