东北林区天然白桦相容性生物量模型

基于东北林区天然白桦实测生物量数据,通过2种方案(以总生物量为基础分级控制和以总生物量为基础直接控制)建立天然白桦一元和二元相容性生物量模型,模型参数估计采用非线性度量误差联立方程组估计方法,并采用加权回归的方法进行异方差的消除。结果表明:2种方案所建立的天然白桦一元、二元相容性生物量模型的确定系数R2=0.800～0.988,模拟效率(EF)=0.80～0.97;2种方案所建立的相容性生物量模型的预测精度大多数在80%以上,树枝和树叶生物量模型的预测精度较差,但也在69%以上;所建立的相容性生物量模型中,总生物量和树干生物量模型效果较好,树根、树叶和树枝生物量模型效果较差。总的来说,2种方案所建立的相容性生物量模型都具有一定的精度,都能对天然白桦生物量进行很好的预估,以总生物量为基础直接控制方案所建立的一元和二元相容性生物量模型好于以总生物量为基础分级控制方案所建立的一元和二元相容性生物量模型,所以在进行天然白桦生物量预估时,建议采用以总生物量为基础直接控制所建立的相容性生物量模型。     

基于联立方程组的人工樟子松枝下高模型构建

目的基于黑龙江省帽儿山实验林场、横头山林场、孟家岗林场的61块樟子松人工林固定样地的5211株样木调查数据,构建了树高模型与枝下高模型的联立方程组。方法首先,从8种常用的标准树高曲线,选出拟合效果较好的2个模型作为树高曲线的备选模型。再以5个枝下高预估模型作为基础模型,通过引入林木及林分变量(林木大小,竞争因子,立地条件)采用最优子集回归法筛选出3个变量少且拟合效果较好的模型作为枝下高备选模型。将树高曲线备选模型与枝下高备选模型分别两两联立,建立树高与枝下高联立方程组模型,采用似乎不相关回归(SUR)对模型参数进行求解。最后,对联立方程组进行评价。结果树高(H)和枝下高(HCB)与林分断面积(G)和优势木平均高(H₀)呈正相关。最优的联立方程组预估树高时调整后相关系数(R_a2)为0.9520,均方根误差(RMSE)为1.17m;预估枝下高时的R_a2为0.9066,RMSE为1.36m,并且模型的各项检验指标数值较小。结论整体来看,联立方程组的拟合效果较好,预估精度较高,同时联立方程组解决了树高与枝下高的内在相关性问题。本文所建立的含林分因子的树高模型与枝下高模型联立方程组可以很好地预估不同林分条件下樟子松人工林的树高和枝下高,为进一步研究樟子松树冠结构和动态提供了基础。      

黑龙江西部地区人工小黑杨立木可加性生物量模型

目的森林生物量和碳储量是研究许多林业问题与生态问题的基础。因此,准确测定生物量和碳储量十分重要。建立生物量模型是生物量和碳储量估测的重要手段。以人工小黑杨为研究对象,进行各分项生物量最优模型的选取,构建3种小黑杨可加性生物量模型系统,即基于胸径变量的一元可加性生物量模型系统、基于胸径和树高变量的二元可加性生物量模型系统以及基于最优变量的多元可加性生物量模型系统,为全国性生物量监测提供可靠的理论与技术支持。方法采用聚合型可加性模型来建立生物量模型;模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法;采用“刀切法”评价所建立的3种立木可加性生物量模型。结果仅含有胸径的异速生长方程是一种最为简单的模型形式,且具有较高的预测精度。包含树高和树冠属性因子(冠幅和冠长)的生物量模型能提高模型的预测能力,尤其能显著提高树枝、树叶和树冠生物量模型的预测能力。所建立的3种小黑杨可加性生物量模型拟合效果较好,其调整后确定系数(R_a2)均大于0.81,平均相对误差(ME)为-1.0%~10.0%,平均相对误差绝对值(MAE)均小于25%,所有模型的平均预测精度在85%以上。多元可加性生物量模型优于一元可加性生物量模型和二元可加性生物量模型。结论为了使模型参数估计更有效,所建立的生物量模型需要考虑立木总生物量及各分项生物量的可加性。虽然获取树冠属性因子需要花费大量人力和财力,但随着林地环境的变化,多元可加性生物量模型在结合生长模型精确估计小黑杨生物量方面具有一定的优势。总的来看,所建立的立木生物量模型均可对小黑杨生物量进行很好的估算。      

基于修正Kozak方程的人工樟子松树冠轮廓预估模型

【目的】对Kozak方程进行修正,采用树木易测因子为预测变量,构建人工樟子松树冠外部轮廓预估模型,为研究树木生理和树木竞争提供依据,为模拟单木树冠表面积和树冠体积奠定基础。【方法】基于黑龙江省14块固定样地70株人工樟子松解析木907个最大枝条数据,以Kozak方程基本形式为基础并对其进行修正,选出构建人工樟子松树冠外部轮廓基础模型的最优模型形式。在最优模型基础上,建立分别考虑样地效应、样木效应及同时考虑样地和样木效应两水平的非线性混合效应模型。利用R软件的nlme软件包求解非线性混合效应模型参数,采用AIC、BIC、-2LL对混合效应模型中不同随机效应参数组合形式、不同随机效应矩阵、方差-协方差矩阵和方差函数进行比较,选出最优模型形式,并对人工樟子松外部轮廓随树木因子的变化规律进行探讨。以林分密度为哑变量,构建不同密度的人工樟子松树冠外部轮廓预估模型。【结果】人工樟子松树冠外部轮廓预估模型因子包含胸径(DBH)、冠长率(CR)和高径比(HD)。与基础模型相比,分别考虑样地效应、样木效应的混合模型能够显著提高模型拟合效果,外部轮廓模型差异主要来源于样木效应。以样木为单水平的混合效应模型中,a2、a6为随机参数,对角矩阵为方差-协方差矩阵形式,ARMA(1,1)为解释组内方差的矩阵,采用幂函数消除异方差的模型形式为最优模型。同时考虑样地和样木效应两水平混合模型的拟合效果较单水平混合模型有所提高。以两水平混合模型的固定效应部分模拟外部轮廓与树木因子之间的关系,在分别固定另外2个变量的情况下,树冠半径随着DBH、CR增大均逐渐增大,树冠上半部分半径随着HD增大而增大,下半部分半径随着HD增大而减小。外部轮廓拐点的变化范围为0.6250~0.9170,拐点平均位置为0.8413,随着林木在林分中被压强度增大,拐点位置向树冠基部移动。密度小于1000株·hm^-2林分中单木的冠形与1000~2000株·hm^-2和大于2000株·hm^-2林分中单木的冠形区别很大。【结论】修正后的Kozak模型满足梢头处半径为0、在整个树冠范围内存在拐点且拐点唯一的特性,能够对人工樟子松树冠外部轮廓进行合理模拟及预测。两水平非线性混合效应模型可显著提高模型拟合效果,能够在树冠外部轮廓模型中应用。     

基于混合模型的落叶松微纤丝角模型

以黑龙江省七台河市林业局金沙林场9株人工落叶松2 790个样品数据为例,选择6个常用方程进行非线性回归分析,把拟合精度最高的修正Logistic模型作为微纤丝角基础模型y=b1/[1+ exp(b2x)]+b3,然后,利用S-PLUS软件中的NLME过程,拟合非线性微纤丝角模型.采用AIC、BIC、对数似然值和似然比检验等模型评价统计指标对不同模型的精度进行比较分析.结果表明:当对微纤丝角-年龄关系进行拟合时,b1,b2,b3同时作为混合参数时模型拟合效果最好.把相关性结构包括复合对称结构(CS)、一阶自回归结构AR(1)、一阶移动平均结构MA(1)及一阶自回归与移动平均结构[ARMA(1,1)]加入到微纤丝角最优混合模型中,一阶自回归与移动平均模型[ ARMA(1,1)]显著提高了微纤丝角混合模型的拟合精度.模型检验结果表明:混合模型通过校正随机参数值能提高模型的预测精度.因此,混合模型在应用上不仅能反映总体微纤丝角预测,而且能通过方差协方差结构和误差相关性结构校正随机参数来反映个体微纤丝角差异.     

长白山区天然更新赤松幼树的构型分析

在长白山区东北部天然赤松林内 ,针对赤松幼树 (树高 4～ 5m)探讨了构型与微小生境的关系 ,统计分析了幼树的分枝格局 ,并与生长在林中空地的赤松幼树 (树高 4～ 5m)的构型进行了比较。结果表明 :同林中空地的个体相比 ,林隙内赤松幼树冠幅相对狭窄 ,侧枝的分枝角在树干上从下到上缓慢减少 ;林隙内赤松个体树干上侧枝的平均分枝数比林中空地的少 11% ,侧枝上二级枝条的平均分枝数则比林中空地的赤松个体少 5 % ;当林隙面积在 10 0～ 12 0m2 时 ,侧枝上发生的二级侧枝在不同方位上的分布不均匀 ,在东南 -西 (SE4 5°～SW90°)方位上二级枝条数量分布相对较多     

Comparison of the Chapman-Richards Function with the Schnute Model in Stand growth

IntroductionAsagrowthmodelforanindividualtreeorforeststhnd,theChapman-RichardsFunction,anextensiontotheVonBertalanffy'sgrowththeory(Bertalanffy1957)embodiesallotherestablishedgrowthfunction.ThisfunctionhasbeenwideIyusedinforestrybecauseofitsflexibility,ac…     

帽儿山天然次生林主要阔叶树种叶量分布模拟

2007年,在黑龙江省帽儿山林区,设置30块天然次生林固定标准地,获取10个阔叶树种176株解析木,总共测量3 401个活枝条的叶生物量.建立10个阔叶树种的单木模型来预测活树冠内叶量的垂直分布,用3参数Chapman-Richards方程来估计叶量在树冠内相对高度处的累积叶量分布.参数估计的结果表明:在α=0.05的置信度下,相关系数都超过0.91,白桦达到0.98;水曲柳冠内最大叶量出现在最高位置0.82 CL(冠长)处,最低的是黄菠萝,出现在0.52 CL处;其他树种分布在这个区间之内,白桦为0.66 CL,柞树为0.78 CL;天然次生林阔叶树种的叶量在树冠的上部(0.3 CL以下)所占比例很小,在树冠的中部以及中下部(0.4 CL-0.8 CL)叶量所占比例最大,几乎集中了整个树冠60％ ～ 70％的叶量,其中,白桦达到72.22％,杨树达到72.55％,水曲柳最低为57.51％,而在树冠的下部(0.8 CL以下),几乎占很少的叶量,大约10％左右.本研究提出的这种累积叶量分布模型可以应用于采伐设计、合理的间伐收获方法和不同收获生产中的林分营养物质消长预估.     

大兴安岭天然林林分生长模型研究

利用林分密度指数(SDI)作为天然林的林分密度测度,来反映天然林区天然林分中林木之间的竞争水平,利用地位级指数(SCI)代替地位指数来反映天然林区林分立地质量。结合这2个因子以Schumacher生长曲线为基本模型形式建立了天然林全林分生长和收获模型,模型包括断面积生长预估模型、林分蓄积量预估模型、郁闭度预估模型和蓄积枯损率模型。从模型的拟合和检验结果来看,模型的效果良好。     

兴安落叶松树干削度和材积相容模型

描述了相容性非线性联立方程组模型在树干削度和材积建模方面的应用及联立方程组模型参数估计的方法。以黑龙江省带岭林业局人工落叶松为研究对象,以Max和Burkhart分段削度模型作为基础模型,构建了3个具有不同拐点的树干削度和材积系统。削度和材积系统拥有一套参数。为了使内生变量（endogenous variables）误...