基于混合模型的单木断面积生长模型

森林生长观测数据常常具有层次结构、重复测量等特点,因而不满足普通回归分析中的独立性假设,会得到有偏的参数估计,包含随机效应的混合模型可以灵活地处理这一问题.本文采用混合模型方法,建立东北近天然落叶松云冷杉林中落叶松、红松、云杉、冷杉、慢阔(色木、水曲柳、椴树和枫桦)和中阔(白桦、榆树和杂木)6个树种组的单木5年断面积生长模型.数据来自于20个长期固定观测样地,共得到10756个观测数据,其中随机抽取15个样地的8 034个数据用于建模,其他5个样地的2 722个数据用于模型验证.建立的模型与距离无关,不需要年龄和立地指数.结果表明:起初胸径、林分密度、立地因子和与距离无关的竞争指数都是显著影响林木生长的因子,在实际调查中,这些数据很容易得到;样地内的树木效应在所有模型中均显著;样地间的随机效应只在落叶松模型中显著.与传统的固定效应模型相比,考虑层次结构的混合效应模型显著地改善了模型的表现,决定系数从0.38～0.64提高到O.85～O.89,误差、均方根误差及其相对值均显著减少.模型有一定的生物学意义和统计可靠性.     

马尾松人工林密度控制图及密度预警研究

目的密度控制图是一个集设计、展示、评价不同经营措施的有效工具,为同龄林经营提供决策依据。本研究首先是构建热林中心马尾松人工林密度控制图,并在此基础上对马尾松林分密度进行评估,进而构建密度预警图,并根据预警图提出相应的森林经营建议。方法以广西壮族自治区热林中心的马尾松人工林为研究对象,基于2011年建立的238块固定样地调查数据以及2013年和2015年的复测数据,采用Reineke自然稀疏方程,构建马尾松密度控制图,基于最优密度的上下限以及二类调查数据,构建马尾松人工林的密度预警图。结果基于最优密度上下限、优势高模型、材积模型以及地位指数模型构建了热林中心马尾松人工林的密度控制图;根据密度控制图和现有林分的密度情况,构建了热林中心密度预警图,基于此提出了相应的经营建议。结论本研究将热林中心马尾松分为高密度林分,低密度林分以及合理密度的林分,并根据林分所处的状态提出不同的经营建议。高密度的林分,采用疏伐的措施,将林分引向最优密度区间;低密度的林分,采取补植珍贵树种的方式,促使林分朝着合理密度方向发展,落入合理区间的林分,不采取任何与密度调控相关的经营措施,使林分按照原来的经营模式发展,为热林中心马尾松人工林的可持续经营提供决策支持。      

云冷杉针阔混交林单木枝下高和冠幅模型构建

以吉林省汪清县金沟岭林场云冷杉针阔混交林为研究对象,基于研究区内均匀分布的98块样地的2487株单木数据,按7:3的比例随机抽样分别用于建模和检验.对林内云杉、冷杉、红松、中生阔叶树种组和慢生阔叶树种组这5个树种(组)的单木枝下高和冠幅模型分别采用最小二乘法估计、极大似然估计和似不相关回归估计3种参数估计方法进行建模,...     

基于混合模型的油松林分蓄积量预测模型的建立

【目的】建立预估精度高的林分蓄积量混合模型,为北京地区不同初期密度油松林分提供个性化模型方程,为森林经营和采伐利用提供重要理论依据。【方法】以北京地区76块油松连续清查样地为研究对象,按初期的油松林分密度(ID)将油松样地分为Ⅰ(ID400株/hm~2)、Ⅱ(400≤ID800株/hm~2)、Ⅲ(800≤ID1 200株/hm~2)、Ⅳ(1 200≤ID1 600株/hm~2)、Ⅴ(ID≥1 600株/hm~2)5个水平,选用以断面积和优势木平均高为自变量的线性模型构建油松蓄积量基础模型,在基础模型上分别考虑油松林分的密度水平效应、样地效应和嵌套两水平效应,用R语言的nlme模块建立油松混合效应模型,并用平均绝对误差||、均方根误差RMSE、决定系数R~2 3个评价指标检验模型的拟合效果。【结果】拟合嵌套两水平混合模型决定系数R~2为0.998 2,高于密度水平效应和样地效应2个单水平混合模型,且||和RMSE均小于2个单水平混合模型;嵌套两水平混合模型的、RMSE分别为0.069 8和0.100 6,比基础模型降低了78.86%和82.39%。指数函数异方差结构和[ARMA(1,1)]时间序列相关性结构加入混合模型后,模型拟合精度均有一定提高。【结论】单水平和嵌套两水平混合模型拟合精度均高于基础模型,嵌套两水平混合效应模型拟合精度优于基础模型和单水平混合模型,指数函数能够消除数据间的异方差,[ARMA(1,1)]结构能够较好地表达样地间的误差相关性。     

湖南黄丰桥林场杉木树高曲线模拟研制

树高曲线在森林经营和收获调整中具有重要的作用。用湖南省黄丰桥林场40块杉木样地资料,对10个非线性树高曲线模型进行了拟合和检验。结果表明:Kozak函数是模拟树高曲线的理想模型。经检验,建立的杉木人工林树高预测方程可在研究区内应用。     

“概念图”教学法在“森林经理学”课程教学中的应用——以北京林业大学为例

“概念图”作为一种图形化的认知工具,能有效辅助学生识别关键问题,加深学生对知识的理解并构建相应的知识体系;能使教师针对学生掌握的情况实时调整教学进程,提高教学效率。针对“森林经理学”课程教学中存在的“教学方法单一,教师难以及时掌握学生的学习动态;学生缺少学习的主动性,难以构建完整的知识体系”等问题,以课程核心章节“法正林”为例,探讨了“概念图”教学法在“森林经理学”课程教学中的应用途径:首先,学生针对课程核心章节编制概念图,体现学生的主体地位;其次,教师引导学生自主完成概念图的构建,培养学生独立思考的能力;最后,通过小组协作进一步完善概念图,培养学生的探究能力。“概念图”教学法在“森林经理学”课程教学中应用后,激发了学生的学习兴趣、培养了学生开展探究式学习的能力、完善了学生的知识结构,促进了教学效果的提升。     

落叶松云冷杉林矩阵生长模型及多目标经营模拟

以吉林省汪清林业局金沟岭林场落叶松云冷杉林为研究对象,利用20块样地4次5年间隔的调查数据,建立多树种(组)非线性矩阵生长模型。结果表明:影响进阶、枯损和进界概率的变量包括径阶中值、林分断面积、树种多样性、最小径阶株数和海拔。采用普通最小二乘法和似不相关回归对3个子模型参数进行估计,发现二者无显著差异。采用分树种组不同径阶的预测值和实际值进行卡方检验,结果表明模型可以用于该林分的生长预测。选用木材产量、树种和大小多样性、树木地上碳贮量作为经营目标,按采伐周期和采伐强度设计13种经营方案,利用建立的矩阵生长模型模拟不同经营方案50年的经营效果,发现3个目标下的最优采伐方案并不一致,即相互冲突,需要进行折衷。以相同权重构造综合目标,结果表明13种经营方案中,长周期(15年)低强度(5%)为最优方案,即可以满足对木材生产、保护多样性和增加碳贮量多目标的需要,这说明合理的经营可以实现森林的多个目标。矩阵生长模型可作为多目标森林经营决策的工具,也为我国东北林区落叶松云冷杉林的多目标经营提供了决策依据。     

近天然落叶松云冷杉林单木枯损模型研究

为了预测近天然落叶松云冷杉林的生长和发展,该文建立了近天然落叶松云冷杉林中长白落叶松、红松、云冷杉、中阔和慢阔5个树种（组）的单木枯损模型。数据来自于20个长期固定观测样地,共得到12 853个观测数据,其中80%的数据用于建模,20%的数据用于模型验证。采用Logistic回归方法,考虑多重共线性逐步筛选出对枯损有显著影响的自变量;根据预测结果敏感度和特异度的最大和原则(MST原则)确定模型的概率阈值。结果表明:①起初胸径、竞争指数、林分密度、多样性指数、立地因子都是显著影响树木枯损的因子,但不同树种的影响因子各异。②起初胸径在所有模型中均极显著;竞争指数除在红松和慢阔模型中未进入模型外,在其他模型中均显著;林分密度和多样性指数在长白落叶松和慢阔模型中显著;立地因子在长白落叶松模型中极显著。③除红松、中阔模型由于参与建模数据过少而无法通过χ2检验外,其余分树种模型都有良好的解释性和预测性。④模型诊断的AUC值在0.618～0.815之间。因此,建立的不同树种的单木枯损模型可为近天然落叶松云冷杉林的生长预测提供依据。      

基于贝叶斯法的新疆天山云杉树高-胸径模型研究

【目的】贝叶斯统计法能够利用先验信息与样本信息去进行统计推断,可有效提升模型参数的可靠程度和稳定性。【方法】本研究以天山云杉林为研究对象,使用3块100 m×100 m天山云杉调查样地数据,利用经典统计方法(极大似然法)、贝叶斯法构建天山云杉树高-胸径模型。利用随机抽样法抽取80%样地数据进行建模,20%样地数据进行检验,对比分析基于经典方法的非线性模型和非线性混合效应模型以及基于贝叶斯法的贝叶斯模型和层次贝叶斯模型的表现和参数分布。【结果】通过对比非线性模型和贝叶斯模型,贝叶斯模型的a、b、c 3个参数置信区间比非线性模型的分别要窄53.86%、46.87%、65.17%。而层次贝叶斯模型和非线性混合效应模型相比,层次贝叶斯模型的固定效应参数置信区间比非线性混合效应模型的要窄37.21%、62.62%、49.31%,但随机效应参数标准差的置信区间更为分散。基于贝叶斯法的模型,其参数标准差均低于基于经典方法的模型。4种树高-胸径模型的拟合结果显示：层次贝叶斯模型的拟合效果优于其他3种模型,其决定系数(R²)为0.961。拟合精度显示：层次贝叶斯模型的预测精度略高于...     

“森林经理学综合实习”课程教学改革实践——以北京林业大学为例

“森林经理学综合实习”是林学专业人才培养过程中的关键环节,直接影响到毕业生今后从事林业工作的实践能力。针对当前“森林经理学综合实习”课程教学中存在的实习地点单一、实习内容与林业发展相脱节、实习设备及材料更新缓慢、组织管理落后等问题,探讨了“森林经理学综合实习”课程教学的改进措施:一是依托学校南方科研基地,设立南方综合实习基地;二是加强森林经理学综合实习与相关学科综合实习的联系,通过合并重复开展的实习内容,合理安排不同学科综合实习的顺序,提高实习效率;三是通过及时引入最新的森林经营方法、更新实习工具与设备,实现“森林经理综合实习”课程内容的与时俱进;四是通过配备生活教师,合理配置实习小组的人员比例,优化实习的组织管理模式。北京林业大学“森林经理学综合实习”课程教学改革后,提升了实习的效率,扩大了学生的专业视野,提升了毕业生的培养质量。