湖北省南方型杨树标准材积表的编制

根据31块标准地每木调查和树干解析资料,分别采用10个材积方程进行回归拟合,通过相关程度与标准差比较,以及回归方程与回归系数的显著性检验,选出了南方型杨树标准材积表的方程模型:V=0.0000383707D~(1.672)H~(1.247),经检验,据此编制的立木二元材积表基本满足精度要求,可以在生产中加以使用。     

Differences in spectral trajectory with stand volume development between Japanese larch and Japanese oak in Hokkaido,Japan

Our objective was to investigate the differences in the spectral trajectory of the LANDSAT Thematic Mapper with stand volume development between Japanese larch (Larix kaempferi) and Japanese oak (Quercus mongolica var. crispula) in the experimental forest of Kyushu University, Hokkaido, Japan. We used nonlinear regression and a categorical variable to investigate the relationship between spectral reflectance factor and stand volume for each forest type. This research showed that the reflectance factor of Japanese larch and Japanese oak reached saturation and that both forest types had different spectral trajectories with stand development. In addition, we found that middle of development stage (stand volume was between 100 and 200 m³/ha) of each forest type had similarity in reflectance factor.     

Stand density and growth of Norway spruce (<Emphasis Type="Italic">Picea abies</Emphasis> (L.) Karst.) and European beech (<Emphasis Type="Italic">Fagus sylvatica</Emphasis> L.): evidence from long-term experimental plots

On the basis of nine Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) and ten European beech (Fagus sylvatica L.) thinning experiments in Germany, for which both residual and removed stock had been registered first during 1870, I scrutinize how moderate and heavy thinning from below (B-, C-grade) affects the production of merchantable volume compared with light thinning (A-grade). In relation to A-grade, cumulative merchantable volume (CV) of B- and C-grade amounts in average to 103–107% in juvenile and to 97–102% in mature Norway spruce stands. The corresponding findings for European beech are 101–106% and 94–102%. CV of individual stands varies between 89% and 130% for Norway spruce and 73% and 155% for European beech (CV of A-grade = 100%). These findings are substantiated by the relation between stand density (SDI) and periodic annual increment (PAI). On the B- and C-grade plots of spruce and beech, respectively, SDI was reduced down to 41–91% and 31–83% of the A-grade. When SDI is reduced in young stands, PAI follows a unimodal curve. Norway spruce’s PAI culminates in 109% if SDI is reduced to 59%; European beech’s PAI culminates in 123% when density is reduced to 50%. Whereas Norway spruce’s growth reacts most positively on thinning under poor site conditions and with increment reduction on favourable sites, European beech behaves oppositely. With stand development the culmination point of the unimodal relation moves towards maximum density, so that in older stands PAI follows the increasing pattern, which is the left portion of a unimodal curve. A model is presented which apparently unifies contradictory patterns of stand density–growth reactions by integrating relative stand density, average tree size and site fertility effects, and makes the findings operable for forest management.     

南洋楹造林密度与施肥均匀设计试验

【目的】探讨栽植密度和施肥对南洋楹早期生长的影响,在揭示主要栽培因素与单株材积、蓄积量相关关系和回归模型的基础上,建立密度与施肥组合栽培模式,使良种、立地、施肥等技术要素合理配合,为经营南洋楹速生丰产林提供理论依据。【方法】采用均匀设计和随机完全区组设计试验法,对栽植密度和施肥量等4因素6水平按照均匀设计表 U6(64)建立南洋楹高效栽培试验方案;通过 Stepwise分析选择最优回归模型,确定主要栽培因素;采用 Uniform Design Version 3.00拟合林分产量与施肥量回归模型;通过二次响应面回归 Rsreg获得优化施肥量。【结果】不同试验处理的平均树高、平均胸径、单株材积和每蓄积量差异均达到极显著水平( P ＜0.01);影响南洋楹生长最主要的因素是栽植密度,从单株材积和每蓄积量平衡点考虑,最优栽植密度为3 m ×3 m;单株材积与施肥量的二次回归模型： Y3=6.54E－2+5.29E－8X22+3.47E－5X3－4.27E－5X4,复相关系数 R =0.9480,回归方程显著;优化拟合施肥量为：过磷酸钙(作基肥)274 g +尿素(作当年追肥)48 g +复合肥(作次年追肥)250 g,将此优化施肥量代入回归方程求得理论单株材积为0.0604 m3,比试验设计中单株材积最低值0.0443 m3提高36.3%;通过最优栽植密度和优化施肥栽培模式,蓄积量可达47.2905 m3·hm －2,比试验设计中最低值19.4040 m3·hm －2提高143.7%。【结论】南洋楹的速生特性在早期得到显著表达,对不同栽植密度和施肥响应积极,辅以集约栽培技术措施可以较好发掘南洋楹良种和土地的生产潜力。本研究采用均匀设计试验法建立了南洋楹最佳栽植密度与施肥组合模式,从尽可能少的试验次数中揭示出因素对指标的影响大小和规律,并且进行优化拟合设计,缩短了研究周期和提高了试验的准确性。     

基于ALS数据和哑变量技术森林蓄积量估测

基于机载LiDAR数据,分析哑变量对林分蓄积量估测精度的影响。以广西高峰林场为研究对象,借助机载激光雷达点云数据和96个样地数据,将样地数据按7∶3的比例随机划分为建模样本和测试样本,采用随机森林模型(RFR)和支持向量机模型(SVR)对建模样本与对应的点云特征回归建模,将树种组(针叶林和阔叶林)和龄组分别作为哑变量引入到回归模型。利用测试样本的估测精度评价模型的估测精度,引入树种组哑变量,随机森林模型决定系数R2从0.59提高到0.64,支持向量机模型决定系数R2从0.49提高到0.50。引入龄组哑变量,随机森林模型决定系数R2从0.59提高到0.65,支持向量机模型决定系数R2从0.45提高到0.55。根据模型的建模精度和验证精度结果得出,引入哑变量对蓄积量估测模型的精度提升是相对有效的。龄组哑变量对模型精度提升效果优于树种组哑变量。     

结合Landsat 8与PALSAR-2影像的龙南县针叶林蓄积量遥感估测研究

林分蓄积量估测是林业遥感的重要研究领域,由于云雾天气和光谱饱和现象等因素限制了光学遥感影像估测林分蓄积量的精度。合成孔径雷达(SAR)具有穿透性强、受云雾影响小等特点,弥补了光学遥感的不足。以江西省龙南县的针叶林为研究对象,结合Landsat 8与PALSAR-2双极化SAR影像数据,在遥感数据预处理基础上,提取了光谱信息、植被指数、纹理信息和后向散射系数等共245个遥感因子。基于Pearson相关系数法和多元逐步回归法,筛选出65个遥感因子参与林分蓄积量估测。以林分郁闭度作为分层因子,分别采用线性、KNN、支持向量机(SVM)、多重感知机(MLP)和随机森林(RF)5种模型估测林分蓄积量,并对估测结果进行精度检验。实验结果表明:1)相比单独使用Landsat 8的光谱和纹理信息,基于郁闭度分级并融合PALSAR-2的后向散射信息明显提高了蓄积量的反演精度;2)对于低郁闭度林分,线性模型精度最高(rRMSE=21.16%),中郁闭度林分,多重感知机模型估测效果最好(rRMSE=30.61%),高郁闭度林分,多重感知机模型估测效果最好(rRMSE=27.53%)。在结合PALSAR-2的后向散射系数的基础上,郁闭度分层能有效改善中高蓄积量区域的反演精度。     

基于激光雷达数据的东北林区航空林分材积表编制

利用东北林区云冷杉林、落叶松林、樟子松林、红松林、栎树林、桦树林、杨树林、榆树林、椴树林和水胡黄林10种森林类型的1947个样地的激光雷达数据和地面实测蓄积量数据,首先通过多元线性回归和非线性回归方法,分别建立基于机载激光雷达数据的森林蓄积量回归估计模型,并通过对比分析,确定统一形式的基础回归模型;然后利用哑变量建模方法,建立基于不同森林类型参数和相同激光雷达变量的蓄积量模型。结果表明,研究建立的10种森林类型的线性蓄积量回归模型的解释变量个数在2~7之间,确定系数在0.460~0.858之间;非线性蓄积量回归模型的解释变量个数在2~4之间,确定系数在0.461~0.846之间。基于点云平均高度和平均强度建立的10种森林类型的二元蓄积量模型(研究称之为标准模型),其确定系数在0.440~0.815之间,平均预估误差在2.88%~4.42%之间,平均百分标准误差在16.76%~25.52%之间,预估精度基本达到森林资源规划设计调查技术规定要求。依据研究建立的10种森林类型的蓄积量模型,可以编制基于激光雷达数据的航空林分材积表,在森林资源调查实践中推广应用。     

基于混合效应的湖南马尾松次生林单木生长模型

【目的】建立湖南省马尾松次生林单木断面积与材积生长模型,为林木的生长预估提供理论依据。【方法】以湖南省2014年一类清查样地中的20块马尾松次生林为研究对象,选取5个具有生物学意义的生长方程,建立马尾松断面积和材积随年龄变化的基础模型,在此基础上,加入以样地为随机效应的随机参数,构建基于混合效应的湖南马尾松次生林单木断面积和材积生长模型。【结果】断面积生长最优基础模型为Logistic方程,其确定系数(R2=0.746)和预测精度(P=98.13%)最大,残差平方和(SSE=0.025)最小;材积生长最优基础模型为Richards方程,其R2为0.703,预测精度为97.20%,SSE为1.034;混合效应模型模拟结果显示,断面积和材积生长模型的随机参数均为μ1、μ2、μ3。混合效应模型的拟合效果较基础模型有显著提升,其中断面积生长模型的R2由0.746提升到0.974,平均误差Bias由0.000 26降低到0.000 01;材积生长模型的R2由0.703提升到0.984,平均误差Bias由0.001 73降低到0.000 13。两个模型的预测精度较对应的基础模型均有所提升。【结论】含样地效应的混合效应模型拟合效果和预测精度均优于基础模型,具有更高的适用性,可为该林分的可持续经营提供科学指导。     

苹果采后加工碰撞损伤影响因素研究

针对苹果在清洗、分级和包装等采后加工过程中损伤率较高的问题,以红富士苹果为试验材料,利用自制的苹果跌落试验台,研究跌落高度、果实质量、碰撞材料对苹果碰撞损伤的影响。通过3因素3水平正交试验,分析试验因素对苹果碰撞损伤体积影响显著性;并通过试验确定苹果在2种碰撞材料下的碰撞损伤临界跌落高度。试验结果表明:影响苹果碰撞损伤体积的因素显著性由高到低依次为跌落高度、碰撞材料、果实质量;3种质量苹果与2种碰撞材料的碰撞损伤临界跌落高度为150 g苹果与普通碳素钢、PE板碰撞损伤临界跌落高度值分别为59.06 mm和70.93 mm;200 g苹果与普通碳素钢、PE板碰撞损伤临界跌落高度值分别为51.70 mm和63.03 mm;250 g苹果与普通碳素钢、PE板碰撞损伤临界跌落高度值分别为41.65 mm和49.88 mm。