立体视觉技术在森林资源调查中的应用

将立体视觉应用于森林资源调查是一种全新的手段 ,能高效地对样地进行调查 ,并且为高分辨率遥感图像提供一种获取林分调查因子的技术 .该文从林业环境的实际情况出发 ,探索立体视觉技术应用于森林资源调查的可行技术路线 .针对树干边缘的特点 ,提出了Canny算子检测的树干边缘和外极线约束下、交互式的区域相关立体匹配策略 .采用在中国林业科学研究院院内树林中FUJIFILMFinePix 6 90 0Zoom数码相机拍摄的立体图像对 ,实现了立体视觉技术测量树木点位和胸径 ,并估计了在实验条件下的量测精度 .     

广东省含参数分级的阔叶林分生物量生长模型

  目的  建立区域尺度林分生物量生长模型,为预测未来某一时段广东省天然阔叶林生物量和碳储量提供方法学支持。  方法  基于广东省1997—2017年5期森林清查数据,选择栎类、木荷和其他软阔类等6个阔叶树种为优势树种的203个天然林样地,以参数分级反映立地质量差异,以竞争指数表示密度影响,以分步建模（一元非线性回归法）和联合建模（非线性联立方程组法）区别建模方式,采用理论生长方程构建胸径生长模型估计林龄进而构建多种林分生物量生长模型,以决定系数和平均预估误差等4个指标评价模型拟合优度;对拟合优度较高的模型,以2002—2017年4期连清的183块样地为检验样本,用总相对误差来验证其应用效果。  结果  对比模型拟合效果和区域尺度及样地水平上的估计精度,以探究林分密度、不同参数分级、分级方法和建模方法共4项影响因素对生物量生长模型的效果,结果表明:非线性联立方程组法优于分步建模法;与生长速度有关的参数b分级模型优于与生长潜力有关的参数a分级模型;考虑林木竞争和分级方程中加入竞争指数对优化模型性能影响不大。参数b分级、自变量和分级方程皆不含竞争指数的联合模型（模型10）为最优模型,其生物量生长模型确定系数R2为0.970 1;预测4期生物量时,估计效果较好,后期估计误差明显低于前期,如采用模型10预估栎类2002—2017年区域尺度生物量时,4期的估计误差分别为6.22%、15.27%、4.80%、?1.84%。  结论  以Richards理论生长方程为基础构建林分生物量生长模型来估测区域尺度生物量是一种可行的方法,为评估未来某一时段区域尺度森林生态系统的固碳能力提供依据,也为其他区域的林分生物量生长模型研建提供参考。      

杉木单木和林分水平地下生物量模型的构建

【目的】利用一重样本和二重样本,构建单木地下生物量模型,比较抽样形式对单木模型的影响;在杉木主要分布区进行区域尺度扩展方法比较研究,探索不同形式林分模型的优劣,为在林分水平上估算地下生物量提供科学依据。【方法】以278株杉木地上生物量实测样本为一重样本,以其中88株有地下生物量的样本为二重样本,在只利用二重样本和两重样本相结合2种情况下,分独立模型、仅利用二重样本的兼容性模型和两重样本相结合的兼容性模型,构建3种单木地下生物量模型;分基于林分因子的地下生物量模型、固定根茎比模型和基于林分因子的根茎比模型,构建3种林分水平地下生物量模型,分别进行地下生物量从单木尺度向林分尺度的扩展。采用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均系统误差(ASE)、平均相对误差绝对值(RMA)、总相对误差(TRE)以及平均预估精度(MPE)对模型拟合结果进行分析与评价,并对模型在三省的拟合参数以及与样本量的关系进行分析,同时与IPCC的根茎比模型的方法和参数进行比较。【结果】3种类型的单木模型拟合效果基本相同,决定系数(R2)均达到0.95以上,两重样本相结合的兼容模型取得了最优拟合效果;在区域尺度扩展时,基于林分因子的根茎比模型拟合效果明显优于固定根茎比模型(R2提高0.04~0.08,RMSE每公顷降低1 t左右);基于林分因子的地下生物量模型的拟合精度优于固定根茎比模型,但弱于基于林分因子的根茎比模型;地下生物量估测误差在三省之间表现出地域差异性,同一套方法在不同地区进行估计时无一致性规律。【结论】两重样本相结合的方法可提高单木地下生物量模型的拟合精度;增加林分调查因子能显著提高林分模型的拟合效果。固定根茎比模型形式简单,使用方便,在进行地下生物量大尺度扩展时可以取得较好效果。研究结果有助于单木地下生物量最优模型的筛选、构建,可为单木模型区域尺度扩展提供准确、科学的方法。     

中外有机农业发展比较及中国有机农业的热点难点问题解析

中国的有机农业认证面积居全球第四位,整体水平较低。存在问题：有机产品单元规模小、产业化水平和附加值较低;单纯强调产品安全卫生质量, 而忽视生态协调、环境友好的理念和实践;现代生物防治技术、生物肥料技术、除草技术研究和推广滞后,不能满足有机农业规模发展的要求,生产成本高;山区有机农业基地的水土流失问题突出、土壤和大气污染对有机农业带来新的的安全风险;国内有机认证尚未与国际接轨,缺乏国际竞争力。对策：将有机农业作为生态文明建设的重要组成部分开展普及教育和宣传;国家对有机农业项目以重点扶持;开展国家层面的特色有机农业规模基地规划;完善有机食品专业人员的资格认定、职业规范,建立有机农业诚信体系;各大院所、有机农业相关机构和生产企业应加强合作,促进有机农业产学研结合,延长有机农业产业链;重视山区有机农业的水土保持问题,加强对区域有机农业基地土壤和大气污染的防控和预警;制定与国际标准接轨的、切实可行的有机农业标准体系,推动国际间有机证书的互认,提高中国有机产品的国际竞争力。     

多水平林木生物量估算方法研究

研究不同水平下林木生物量的估算方法,林分水平不同树种组成的样地生物量估算方法,以及不同尺度生物量的扩展问题,以便于探索大区域的森林生物量估算方法。基于国家森林资源连续清查中广东省的数据资料,分别选择针叶树种马尾松、阔叶树种桉树以及针阔混交林为优势树种的182、168、129个样地数据。在单木水平上,利用已有的各树种生物量模型估算单木生物量,在样地水平上以样地蓄积为自变量,样地总生物量为因变量,分别选用方精云的转换因子连续函数法、一元截距式与一元无截距式、联立方程组截距式与联立方程组无截距式以及幂函数6种方法估算样地生物量,从计算原理和过程、方法特点、模型拟合效果等方面比较研究不同水平下林木生物量的估算方法。在样地水平上,转换因子连续函数法预估效果较差,马尾松林的样地生物量估算方法以含截距式的联立方程组模型预估效果最好,一元无截距式模型适用于针阔混交林,而桉树林的样地生物量估算方法以幂函数方程的预估效果最好。对单株树木而言,各树种的生物形态、树枝与树冠的丰富程度,以及木材密度的大小影响树木材积对生物量的贡献率大小。在样地中,树木年龄不同、大树与小树的比例的差异也会影响样地生物量。     

药用植物太空育种研究进展

药用植物的品质决定中药产品的质量和疗效,而药用植物育种是提高中药材产量和质量的关键。太空育种作为一种新的育种技术近年来在药用植物研究领域得到重点发展。在查阅相关文献的基础上,归纳了近年来药用植物太空育种在生物性状、细胞学、有效成分变化、分子标记、安全性等不同方向的研究进展和基本结论,总结了国内外在该领域取得的工作成果,分析了药用植物太空育种的特殊性及其研究存在的问题。认为将太空育种用于药用植物新品种的选育,可加快药材品种选育进程,提高育种质量。目前在药用植物空间生物学、后代性状遗传稳定性和有效成分变化规律等方面研究欠缺,建议加强药用植物太空育种基础理论研究投入,明晰诱变因素和诱变机制,进一步提高育种预见性和育种效率;建立具有药用植物特点的综合评价系统和新品种审定体系;针对药用植物太空育种的安全性和空间环境处理后有效成分种类和含量变化问题开展风险评价研究。     

模型形式和地域对落叶松地上生物量预测的影响

针对树高测定困难且不准确的问题,以东北地区的落叶松实测生物量大样本数据为基础,分别建立一元模型和二元模型,以大样本的树高、胸径实测数据为预测变量,研究模型形式和样本抽取范围对落叶松地上生物量预测的影响。结果表明:一元模型在建模样本抽取的范围内,省级尺度和区域尺度的预测值都和二元模型没有显著差异,而在非建模区域,省级尺度和区域尺度均存在显著差异,且所有径阶一元模型的预测值都大于二元模型。在全部的区域,小径阶树木一元模型的预测值均大于二元模型,在建立模型时应引起重视。     

广东省枫香单木干材生物量生长模型的研建

枫香（Liquidambar formosana）是我国闽北林区重要的乡土树种,生长迅速、适应性强,在观赏、药用、用材等方面都有着重要作用。单木模型是林分模型的基础,通过建立单木生物量生长模型,在时间维度上分析林木生物量生长的动态变化,以期为全面评价森林的固碳能力提供科学依据。采用典型抽样的方法,从广东省9个地区的一类样地附近抽取枫香样木40株（天然起源25株,人工起源15株）,破坏性实测各组分的生物量并进行树干解析得到样木的生物量生长数据。基于逻辑斯蒂（Logistic）、坎派兹（Gompertz）和理查德（Richards）3种基础生长方程,利用哑变量的方法,建立分起源和立地等级的枫香干材生物量生长模型,以决定系数R²、均方根误差RMSE、总相对误差TRE和平均预估误差MPE 4个指标来评价各模型,进而分析枫香干材生物量的生长过程。结果表明,Richards方程在基础模型中效果最佳（R²=0.61,RMSE=50 kg）;与Richards方程相比,哑变量模型R²提高了11%,RMSE降低了7.95 kg;起源与立地等级对枫香干材生物量均产生了较大影响,在天然起源的高立地等级条件下,枫香干材理论最大连年生长量和平均生长量分别在其生长的第23年和第38年到达。     

2021 年 11 期目录

[目的]目前关于林分碳储量随年龄动态变化的模型研究较少,本研究通过建立林分水平的碳储量生长模型系,为区域尺度的森林碳储量动态预估提供方法.[方法]以吉林省长白落叶松人工林为对象,使用立地质量分级算法将所有样地划分为3个立地等级,并将其作为哑变量引入模型系中,使用联立方程组的方法将林分平均高、断面积生长模型和林分碳储量模型3个方程进行联合估计,建立林分碳储量生长模型系.采用调整确定系数(R2adj)、估计值的标准误(SEE)和平均预估误差(MPE)来评价模型的表现,分析不同立地等级和林分密度指数(SDI)下林分碳储量的生长过程,及林分断面积和平均高对林分碳储量的影响.[结果](1)林分碳储量生长模型系中林分平均高生长模型、林分断面积生长模型和林分碳储量模型的R2adj分别为0.879、0.977和0.953,MPE均??1500株/hm2时,在40年以后的林分密度对碳储量生长过程基本无影响;林分密度指数控制在1500?～2000株/hm2时可实现较快的碳储量生长.(4)林分碳储量随林分断面积和平均高的增加而增加,林分断面积与林分碳储量的关系更为密切.[结论]林分碳储量的生长和立地等级、林分平均年龄、密度、断面积、平均高等因子有密切联系,采用联立方程组方法是建立林分碳储量生长模型系的有效方法.本研究建立的林分碳储量生长模型系可以对林分碳储量动态进行有效预测,为了解林分碳储量的生长过程和森林碳汇评估提供了工具.     

广东省针叶树种蓄积量和生物量生长模型研究

[目的]定量化表征森林蓄积量和生物量与年龄的关系,为预测森林蓄积量和生物量提供依据。[方法]基于广东省3个针叶树种5期连清数据,通过保留木林分平均胸径和林龄之间的关系,分别以生长潜力和生长速度分级、是否考虑竞争、分步和联合建模共8种组合,构建林分蓄积量和生物量生长模型,并评价模型拟合优度;以独立的4期连清数据为验证样本,评价模型的适用性。[结果]（1）不同种模型系确定系数皆在0.980以上,平均预估误差在±1%以内,总体相对误差在±0.5%以内。综合模型拟合和预测效果,以生长速度分级、不考虑竞争的分步模型最优,竞争对模型的适用性影响不大。（2）最优模型蓄积量和生物量的估计误差最大分别为10.36%和10.22%,模型适用性较好,4期估计误差表现为中期高于首末两期。（3）马尾松生长潜力最大,杉木最小,对杉木的估计效果优于马尾松和湿地松。（4）立地质量等级越高,生长量的极值越大,达到最高峰所需年限也更短;同一立地质量下马尾松生长量最大,其次为湿地松,杉木最小。[结论]含参数分级和林分特征的蓄积量和生物量模型,可以反映立地质量对广东省针叶树种蓄积量和生物量预测的影响,为精确估测森林储量提供方...