基于随机森林模型的天然林立地生产力预测研究

从汪清林业局大荒沟林场、大柞树林场等11个林场的森林资源二类调查数据中选取优势树种为蒙古栎、阔叶混交林及针阔混交林的小班。以海拔、土层厚度、坡位、坡向、腐殖质层厚度、坡度6个立地因子以及年平均气温、月平均气温差等19个气候因子为输入变量,以树种年平均蓄积生长量为输出变量,应用随机森林回归算法分别建立蒙古栎、阔叶混交林及针阔混交林的立地质量评价模型,对不同立地条件下的造林地进行生产潜力预测。同时,分析了各环境因子对树种生长的影响权重。结果表明:1)所建立的3种回归模型的RMSE的值分别为:0.22、0.54、0.52,R^2值分别为:0.79、0.79、0.72,模型的拟合效果较为理想。2)研究区域内,对蒙古栎生长影响较大的因子依次为月平均气温差、温度季节性变化、坡度、年降水量、年平均气温差;对针阔混交林生长影响较大的因子依次为:坡度、腐殖质层厚度、月平均气温差、最湿季度降水量、最暖季度降水量;对阔叶混交林生长影响较大的因子依次为:坡度、坡位、坡向、温度季节性变化、最干旱季平均气温。3)通过对比同一立地3种类型的生产力,针阔混交林、阔叶混交林的年平均蓄积生长量均高于蒙古栎纯林,针阔混交林略高于阔叶混交林。4)因此,应客观考虑环境因子对于林木的影响程度,使其生长环境条件尽可能地处于最佳组合状态。     

基于随机森林的杉木适生性预测研究

以中国林业科学研究院热带林业实验中心杉木树种为研究对象,从森林资源二类调查数据中提取优势树种为杉木的小班,将样本数据按7:3的比例分为训练样本和测试样本。以海拔、地貌类型、坡度、坡向、坡位、土壤种类、成土母岩、土壤厚度、腐殖质层厚度为输入变量,以杉木生长适宜性为输出变量,运用随机森林算法建立杉木适生性预测模型,对不同立地条件下的造林地进行杉木适生性预测。同时,利用随机森林模型的变量重要性评估功能,分析了各立地因子对杉木生长的影响权重。结果表明:基于随机森林的杉木适生性预测模型的训练精度为84.3%,泛化精度达到89.5%,具有较高的预测准确率;研究区域内对杉木生长影响较大的立地因子依次为坡度、坡向、腐殖质层厚、海拔,影响因素较小的是土壤种类、土层厚度;就单因素的影响而言,海拔≥350 m的低山和中山地区,坡度在25°~34°之间比较适宜杉木生长。基于随机森林的杉木适生性预测模型可处理复杂的非线性关系,可将模型应用到无林地的造林决策,实现有林地与无林地对杉木适生性判断的有机统一,也可推广到其他树种,为适地适树提供依据。