基于哑变量的日本落叶松生长模型研究

【目的】研究北亚热带高山区和暖温带中山区日本落叶松的生长过程,并建立其生长模型,为精确掌握日本落叶松生长过程、科学经营日本落叶松人工林提供参考。【方法】应用北亚热带高山区和暖温带中山区96株日本落叶松解析木数据,根据区域特征引入哑变量的概念,综合运用Excel 2003、ForStat 2.1及SPSS 16.0等软件进行数据处理和生长模型的拟合,分别建立含有哑变量的日本落叶松胸径、树高和材积生长模型。【结果】2个区域日本落叶松的胸径、树高和材积生长情况没有明显差异。含有哑变量的Richards方程对日本落叶松胸径、树高生长拟合效果最好,R2分别达到了0.996 6和0.995 5,均方误差为0.163 2和0.207 7,平均绝对残差为0.349 1和0.436 7;材积生长模型的拟合结果以含有哑变量的二次函数最为理想,R2为0.997 979,均方误差为0.000 018,平均绝对残差为0.003 276。通过对模型的独立性检验,胸径、树高和材积生长模型预估精度均在90%以上。【结论】建立了日本落叶松胸径、树高和材积的哑变量生长模型,该模型可以用来描述北亚热带高山区和暖温带中山区日本落叶松的生长规律,预测其生长指标,解决了不同区域单独建模模型不相容的问题。     

基于哑变量的油松人工林和天然林生长模型

为准确掌握油松生长过程、改善油松经营管理模式,利用北京地区油松连续清查数据,在Richards模型基础上,考虑林分起源的差异,在模型中引入哑变量,建立北京地区不同林分起源相容性油松林分生长模型。结果表明：所建立的含哑变量的油松生长模型,对油松林分生长模型的拟合效果较好,决定系数高达0.9380和0.9918;油松蓄积量的拟合效果比断面积好,人工林的拟合效果高于天然林。用检验数据对模型进行适应性检验,林分断面积和蓄积量生长模型的预估精度均在90％以上。     

基于哑变量的闽楠天然次生林单木胸径和树高生长模型研究

目的通过对闽楠天然次生林胸径和树高生长规律及生长模型的研究,为林木生长预估及林分质量提升经营措施的制订提供参考。方法以江西省安福县闽楠天然次生林为研究对象,通过标准地调查及树干解析等方法获取基础数据,按林木竞争压力水平从小到大将林木分为类型1、类型2和类型3,分析胸径和树高的生长规律;选取5种具有生物学意义的生长方程,根据模型拟合优度与评价指标选取最优基础生长模型,在最优模型的基础上构建含竞争类型哑变量的生长模型。结果（1）利用树干解析数据分析显示,30 ~ 50年为胸径生长速生期,连年生长量最大值达到0.57 cm;35 ~ 45年为树高主要生长速生期,连年生长量最大值为0.37 m。（2）胸径最优基础模型为Gompertz方程,模型R2和预估精度分别为0.756和94.28%,构建的最优哑变量模型的R2和预估精度分别为0.873和95.71%;树高最优基础模型为修正Weibull方程,模型R2和预估精度分别为0.856和96.54%,构建的最优哑变量模型的R2和预估精度分别为0.882和96.96%。（3）由构建的哑变量生长模型拟合的不同竞争类型下的胸径和树高生长曲线得知,胸径和树高总生长量均表现为类型1 > 类型2 > 类型3,类型1胸径最大生长量是类型3的1.6倍。结论竞争压力对闽楠胸径、树高生长均产生影响,较大的林木竞争压力不利于闽楠生长;构建含有竞争类型哑变量模型的拟合优度及预估精度均优于基础模型,有利于提高建模的精度和模型的适用性。      

哑变量在燕山地区华北落叶松人工林生长模型中的应用1）

以燕山地区华北落叶松人工林为研究对象,在收集大量临时样地和解析木资料的基础上,筛选出合适的数据,根据承德市隆化县林管局、木兰林管局和塞罕坝机械林场3个地方的地区特征引入哑变量的概念,利用非线性回归的方法对华北落叶松人工林胸径、树高、材积生长过程进行拟合,结果显示3个地区华北落叶松人工林的胸径、树高、材积生长量没有显著差异。基于哑变量建立了3个地区华北落叶松人工林的胸径、树高、材积生长模型。结果表明：含有哑变量的Schumacher模型对华北落叶松人工林胸径、树高生长过程的拟合效果最好,决定系数R2分别达到了0．9941和0．9929,残差平方和分别为4．7339和6．8849;含有哑变量的二次函数对华北落叶松人工林的材积生长过程拟合最好,决定系数R2为0．9928,残差平方和为0．0023。通过对所建立生长模型的适应性检验,结果表明残差分布比较均匀,预估精度都达到95％以上,说明模型的预估效果比较好。     

云南松地上生物量模型研究

森林生物量作为森林生态系统的最基本数量特征,是研究许多林业问题和生态问题的基础,但由于地域的不同,地上生物量及各分项生物量存在差异。以西藏、云南2个省(自治区)的130株实测云南松Pinus yunnanensis生物量数据,分别用传统回归方法和利用引入地理区域为特征的哑变量方法建立了地上总生物量和地上各分项生物量的一元(胸径为自变量)、二元(胸径和树高为自变量)和三元(胸径、树高、冠幅为自变量)模型。结果表明:所建生物量模型中,地上总生物量模型精度最高,预估精度为0.9300~0.9600,其次是树干、树皮和干材生物量模型,预估精度为0.9000~0.9500,树叶生物量模型的预估精度相对较低,其值为0.8500~0.8900,而且所有的模型都满足二元模型的预估精度和确定系数比一元模型高,与三元模型相差不大。引入哑变量后的模型中,不管是一元模型、二元模型还是三元模型,模型的确定系数、预估精度都相应提高,确定系数为0.7300~0.9600,预估精度为0.8800~0.9600,而且估计值的标准误差和平均相对误差都减少了。因此,构建不同区域地上生物量和和各分项生物量模型时,建议引入哑变量,以提高模型精度和适用性,来解决不同地区模型不相容的问题。     

油松林分断面积与蓄积量生长模型研究

对北京地区油松林分断面积、蓄积量生长模型进行研究,为建立通用的、相容的断面积、蓄积量生长模型奠定基础。利用北京市油松一类清查数据,以Richards和Shumacher 为基础模型,通过选取不同的密度指标,分别拟合油松林分的断面积、蓄积量生长模型,并选取最优的断面积、蓄积量模型,引入哑变量,将间伐林分和未间伐林分合并建立林分断面积、蓄积量生长模型。结果表明,油松林分的断面积、蓄积的模拟效果都较好,R²分别最高达0.900 0、0.890 0,而且不同的密度指标直接影响模型的预估效果,林分断面积生长模型选用林分密度指数作为密度指标的预估效果更好;林分蓄积量生长模型选用林分断面积作为密度指标时预估效果更好,当在模型中的渐近值参数引入密度指标后,Schumacher模型对林分蓄积量的预估精度又要略优于Richards模型,通过模型的独立性检验,预测精度均在91%以上;而在最优的模型上引入哑变量后的林分断面积、蓄积量模型的R²、预测精度都比常规的模型稍高,R²均在0.900 0以上,预测精度在0.950 0以上。引入哑变量能适当的提高模型的精度,可以用来描述北京地区油松林分在不同措施下的生长变化规律,也解决了不同类型林分合并建模不相容的问题。     

广西百色细叶云南松天然林生长规律研究

为了更好地经营和管理细叶云南松天然林,对广西百色国有雅长林场二十三年生细叶云南松天然林生长规律进行研究。结果表明:二十三年生细叶云南松人工林平均胸径22.20cm(去皮),平均树高16.5m,平均材积0.318 3m3。该树种总体上在1~11a为快速生长期,11~23a为平稳生长期。通过对不同生长模型的拟合,相关性R2均达0.99以上,拟合度优良,胸径、树高、材积的生长模型分别以理查德模型、威布尔模型、坎派兹模型最优。     

基于地形与竞争因子的青冈栎次生林树高哑变量模型研究

考虑不同地形和林木竞争对青冈栎树高与胸径关系的影响,构建青冈栎树高与胸径的哑变量模型,为青冈栎次生林的树高预测和可持续经营提供理论依据。以16个青冈栎次生林固定样地为研究对象,通过确定系数（R²）、赤池信息量准则（AIC）、均方根误差（RMSE）和平均预估误差（MPE）4个评价指标,从11个基础模型中筛选出最优的基础模型。利用F统计检验分析了不同坡向和坡度对青冈栎树高与胸径关系的影响,同时对Hegyi简单竞争指标进行了改进。基于坡向、坡度和竞争强度3个哑变量,构建青冈栎树高与胸径的哑变量模型。结果表明,对数模型M2为最优基础模型,其确定系数（R²=0.686）最大,均方根误差（RMSE=1.380）和平均预估误差（MPE=1.242）最小;不同坡向和坡度下,模型的F统计值均大于F临界值;Hegyi改进指标与树高、胸径的相关系数达到-0.452、-0.418,相比Hegyi简单竞争指标有明显提高;基础模型中引入坡向、坡度和竞争强度哑变量后,模型的拟合精度均显著提高,R²提高了0.035,RMSE减少了0.077,MPE减少了0.070%。从林木的水平和垂直空间上构建青冈栎林木竞争指标更加准确,坡向、坡度和林木竞争对青冈栎树高与胸径关系存在显著影响。综合考虑地形与林木竞争的哑变量模型拟合精度更高,能为青冈栎树高生长的预测提供参考。     

日本落叶松种源对树高生长模型参数的影响

以湖北省宜昌市大老岭林场日本落叶松(Larix kaempferi(LAMB.)Carr)种源试验林为研究对象,利用林龄树高数据,应用哑变量方法把种源效应引入Richards方程和Schumacher方程的对数线性回归形式,研究了7个日本落叶松种源对树高生长模型参数的影响。结果表明:Schumacher模型的检验结果,种源对树高生长模型斜率参数或截距参数有显著影响,并且更倾向于种源效应对截距参数的影响;Richards模型的检验结果,种源对树高生长模型的参数有显著影响,但更倾向于种源效应对渐进参数的影响,对速率参数和形状参数也有影响。同一立地不同日本落叶松种源对树高-林龄曲线的渐进参数、截距参数有显著影响,对速率参数、斜率参数、形状参数有影响,应采用不同的生长模型来描述树高生长过程。     

基于度量误差方法的油松林分生长模型

为掌握北京地区油松Pinus tabulaeformis生长过程,建立相容的断面积和蓄积模型,通过引入间伐林分与未间伐林分的哑变量,分别建立林分断面积、林分蓄积生长模型,然后从相容的角度出发,建立林分断面积、蓄积量的误差变量联立方程组,并与不含哑变量的传统生长模型的误差变量联立方程组进行比较。经检验,传统误差变量联立方程组中林分断面积和林分蓄积生长模型的预测精度都在92%以上,对油松林分断面积的预测精度高达0.921 5,决定系数高达0.900 1,对油松林分蓄积量的预测精度达到了0.928 3,决定系数高达0.912 3,而引入哑变量的误差变量联立方程组中,模型的预测精度和确定系数稍高,均在93%以上,对油松林分断面积的预测精度高达0.939 8,决定系数达到了0.927 9,对油松林分蓄积量的预测精度在0.930 0以上,决定系数达0.932 8。这说明引入哑变量,一定程度上提高了模型的预测精度,而且所建模型比较合理,形式相对简单,便于应用,不仅使得林分水平上的林分断面积、蓄积量的预测结果具有相容性,同时还考虑了间伐措施对林分生长的影响,达到了林分生长与收获模型整体化研究的目的,为林分的经营管理提供了可靠依据。     

72年生细叶云南松天然林生长规律研究

采用树干解析的方法对广西国有雅长林场72 年生细叶云南松天然林生长规律进行研究结果表明院72 年生细叶云南松天然林的平均胸径、树高和材积分别为53.40 cm（去皮26.3 m和2.5523 m3胸径在第1~9 年生长 缓慢第10~55 年进入快速生长期连年生长量曲线与平均生长量曲线相交于第54~55 年之后生长明显降低第9~ 34 年为树高生长的快速期连年生长峰值出现在第19 年,连年生长曲线与平均生长曲线相交于第34~35 年之间。材 积的连年生长在第1~11 年增长十分缓慢,材积累积量仅为0.0215 m3仅占总材积生长量的0.84%,第11 年之后材 积的增长迅速增加,第48 年时达到最大值0.0802 m3/年直到第68~69 年材积生长达到数量成熟经拟合的生长模 型有很高的精度其中胸径树高以及材积分别以威布尔模型、理查德模型和威布尔模型最优。     

滇中云南松低质低效人工林疏伐的密度及生长动态研究

在滇中宜良禄丰村林场,以0、25.8％、31.5％和27.7％的株数疏伐强度对密度为7311、4933、6733株/hm2和4211株/hm2的4块30 m×30 m林龄25年生塘状直播造林的云南松人工林样地进行首次疏伐。疏伐后1.0a和5.3a时,进行每木调查,计算林分密度、活立木生长量和枯立木数量。结果表明,疏伐有效地促进了林木生长,其中：1）疏伐1.0 a和5.3 a后,样地1-4的林分密度降低至6744、3604、4579、2989株/hm2和3856、3000、4278、2611株/hm2;2）疏伐5.3 a后,样地1-4的林分平均胸径和树高分别从疏伐前7.7、6.2、8.1、8.9 cm和6.4、5.7、8.5、8.5 m,提高至9.6、9.6、10.3、11.0 cm和9.2、9.5、10.5、12.1 m;3）对照样地的蓄积量比疏伐后的增加13.6％,而疏伐样地2-4则分别增加156.8％、49.5％和37.5％,均高于对照。对照林分的枯立木高达55.0％,疏伐林分的为8.0％-19.6％,揭示了此类林分的实际疏伐强度还可以相应地提高。     

云南松林林窗下小尺度空间的天然更新模式

为了解云南松天然更新密度和幼树保存率的动态变化及保留幼树空间分布格局,在云南昆明宜良禄丰村林场尖山林区约4.0 km2范围的50余年林龄云南松人工林内,设置17块具有典型代表性的5 m×5 m固定样地,开展连续4 a的天然更新及其保存调查。结果表明,2012—2015年,样地的年度更新密度分别为0~211 600株·hm-2,最高年份的更新密度为12 000~211 600株·hm-2。2012—2014年,更新的苗木在1年生时保存率仅为初始更新时密度的13.8%~22.0%,更新后的第1年,保存率急剧降低。3年生更新的幼树保存率趋于相对稳定,保存率仅约为初始更新密度的5%。云南松天然更新保留幼树在小尺度空间范围呈不均匀的小群丛状分布。     

NaCl胁迫对云南松幼苗生长的影响

为了解云南松在盐胁迫下的生长生理和在盐碱地引种栽培提供参考,以云南松幼苗为研究对象,通过不同浓度NaCl胁迫处理云南松种子,检测发芽和幼苗生长指标.结果表明:云南松发芽时对NaCl比较敏感,各浓度胁迫下的发芽率、发芽势、种子简易活力指数、鲜重、干重、叶绿素总量均显著或极显著小于对照;幼苗体内的MDA含量随着NaC1胁迫浓度的增加而增加;SOD酶活性随着胁迫浓度的增加先升高后降低,在100 mmol/L时达到最大,比对照增加398.05％.     

氮磷追肥配施对云南松幼苗根系生长的影响

云南松是我国西南地区主要的造林树种,在区域经济发展和生态环境建设中发挥着重要作用。但目前云南松苗期生长缓慢,这使得云南松经济效益与生态效益的发挥受到了阻碍。氮磷添加是目前农林业促成培育中一种常见技术手段,通过对云南松苗木在不同氮、磷施肥处理下其生长状况的研究,以期为云南松苗木培育提供依据。本次试验以90d生的云南松幼苗为试验材料,对其进行氮磷根部追肥配施试验,比较不同氮磷浓度水平下云南松幼苗根系生长的变化规律。研究表明,氮磷配施后,随着氮磷用量的增加,云南松幼苗根冠比降低。地下部分的生长优势降低,地上部分的生长优势升高,且氮元素对于地上部分的增长作用强于磷元素。     

火灾干扰对松林节肢动物群落的影响

在云南安宁市火烧迹地采用样地调查法初步研究了火干扰对云南松和地盘松林节肢动物群落的影响,共采集节肢动物标本853头,计104种.其中火烧云南松林278头,计48种,未火烧云南松林189头,计55种;火烧地盘松林201头,计26种,未火烧地盘松林185头,计34种.与未火烧对照样地相比,火干扰减少了植食性和捕食性类群的种类与数量,却提高了杂食性类群的种群与数量.火烧样地的物种多样性指数和均匀度指数都小于其对照;而优势度指数则大于其对照,样地间的相似性系数为0.139~0.271,体现了火干扰对整个节肢动物群落产生的负面影响,降低了节肢动物群落的稳定性.     

云南松松花粉饮料的研制

对云南松松花粉的贮藏条件、破壁等工艺进行探索研究，研制成功了具有高破壁率的松花粉营养保健型饮料。     

云南松不同种源1年生播种苗木生长节律分析

在西南林业大学苗圃地对云南松主分布区范围内7个种源的苗木地径、苗高生长量进行定期观测,采用Logistic方程对各种源苗木的生长进程拟合,分析不同种源1年生苗木的生长节律。结果表明：地径、苗高生长均呈现 “慢—快—慢” 的生长节律,符合 “S” 型生长曲线,且拟合准确度较高;根据拟合后的方程,获得物候参数,将地径、苗高1年生长划分为生长前期、速生期和生长后期3个阶段。地径和苗高在不同生长阶段开始、结束和持续的时间上具有差异,存在异速生长现象,苗高较地径更早进入速生期;地径生长持续时间和日均生长量在生长前期、速生期、生长后期分别为82~111、81~108、6~62d,0003~0008、0011~0027、0004~0017mm;苗高分别为33~61、60~86、80~133d,0115~0197、0231~0475、0044~0163mm。 速生期所占时间虽然短,但生长量所占比例却最大,地径、苗高速生期生长占年生长期的1/3,而生长量达到年生长量的57%以上,其中地径速生期日均生长量是其他2个阶段的13~36倍,苗高速生期日均生长量是其他2个阶段的20~61倍。实测地径、苗高的生长和理论生长极值k拟合度好,相关系数分别为07031和09989,地径、苗高在速生期的生长量与Logisic方程线性回归相关性较高,相关系数分别为09999和09999。说明云南松不同种源的生长符合 “S” 生长曲线,且用Logistic方程指导云南松苗木培育具有科学意义。     

云南松研究进展及展望

云南松是我国西南地区荒山造林先锋树种和主要的用材树种,但当前云南松林分的衰退问题已经日益严重,2009年至今在云南地区的连续大旱更是导致了云南松出现成片死亡的现象。基于此,从群落结构及其演替趋势、遗传改良、生长生理响应特征等方面综述了云南松近年来的研究进展,针对云南松面对连年大旱的现实困难,提出了可能的对策与未来的研究展望。建议采用生理生态学方法,重点研究云南松纯林与混交林的碳收支进程对连续干旱逆境气候的响应机制,可以为合理改造云南地区广泛分布的云南松低产林分、提高云南松的林分质量和生态效益提供理论与现实依据。