天目山常绿阔叶林优势种群竞争的数量关系

采用相邻网格法调查获取数据,应用优势度分析法,确定3个常绿阔叶林优势种群,占总株数的71．6％,占总胸高断面积的44．6％。利用Hegyi简单竞争指数研究优势种群竞争的方法,分析了天目山国家级自然保护区内的常绿阔叶林优势种群在群落中的竞争状况。结果表明：100m×100m样地内,胸径在5cm以上的优势种群间存在较剧烈竞争,常绿阔叶优势种群＞非常绿阔叶优势种群。常绿阔叶优势种群的竞争更为显著,其种内竞争强度大小为：细叶青冈Cyclobalanopsis myrsinaefolia＞青冈Cyclobalanopsis glauca＞短尾柯Lithocarpus brevicaudatus;种间竞争强度大小为：细叶青冈＞青冈＞短尾柯：以任一常绿阔叶优势种群为对象木时,均有种内竞争＞种间竞争。竞争指数与对象木胸径大小符合幂函数关系,并达到显著水平,优势种群种内、种间的竞争强度随着对象木胸径的增大而下降,并维持在较低的水平。当对象木胸径达到20cm后,竞争强度变化不大。     

蒙古栎天然林单木生长模型研究:Ⅰ.直径生长量模型

【目的】预测蒙古栎天然林的生长和发展,为其合理经营提供依据。【方法】以蒙古栎天然林为研究对象,基于吉林省汪清林业局195块固定样地的两期复测数据,分析蒙古栎林单木直径平方生长量(以下简称直径生长量)与竞争因子、林木大小因子和立地因子的关系,找出影响林木直径生长量的主要因子,并采用逐步回归的方法,建立蒙古栎林的单木直径生长量模型。【结果】最终确定的蒙古栎林单木直径生长量模型的决定系数R2为0.567,预估精度为98.95%,平均误差为4.792 7E-5cm2,平均绝对误差为0.651 2cm2,均方根误差为0.842 1cm2,相对均方根误差为0.255 2。【结论】影响蒙古栎单木直径生长量的最主要因素是林木期初胸径,其次是竞争因子,立地因子对其影响不大。建立的模型形式简洁、统计可靠,可用于吉林省汪清地区蒙古栎天然林的直径生长预测。     

长白山云冷杉针阔混交林最优竞争指标的研究

【目的】基于长白山天然云冷杉针阔混交林林分的结构特点,构造了与距离有关的新竞争指标——树种耐阴性竞争指数(CIS)。【方法】以天然云冷杉针阔混交林12块固定样地为研究对象,将搭配4种竞争木选择方法(M1、M2、M3和M4)的11个竞争指标,分别用于拟合林木胸高断面积生长量,利用非线性平方和法检验(F检验)各竞争指标的拟合度。【结果】与距离有关的竞争指标在拟合天然异龄混交林胸高断面积生长量方程上要优于与距离无关的竞争指标。以CIS/M2拟合的长白山云冷杉针阔混交林全树种、云杉和冷杉胸高断面积生长方程的减小均方误差均最大,分别为0.462,0.085和0.623。【结论】与其他各类竞争指标相比,CIS/M2的拟合度最高。     

5个林木竞争指数模型的比较

【目的】比较计算1个Hegyi竞争指数和4个Bella竞争指数的5个林木竞争指数计算模型在评价林木竞争关系中的适应性。【方法】在吉林省汪清林业局金沟岭林场某一近原始状态的针阔混交林内设置40 m×50 m的样地,以样地内对象木5年间的胸高断面积生长量为因变量,以通过5个竞争指数模型（分别命名为H_1、B_1、B_2、B_3和B_4）计算得到的的竞争指数为自变量,构建胸高断面积生长量模型,采用模型的决定系数来评价各竞争指数模型的适应性。【结果】样地中红皮云杉、冷杉、紫椴和红松4个树种的累计胸高断面积占所有样木胸高断面积总和的比例超过80%,因此将这4个树种作为对象木进行研究。对紫椴和红松而言,模型B_1的适应性最强;对红皮云杉和冷杉而言,各个竞争指数模型的表现不一致。【结论】5个竞争指数模型在不同树种间的适应性表现不一致,说明采用单一竞争指数模型来反映混交林的竞争关系难以获得理想结果,对竞争指数模型还需要进行深入和广泛的研究。     

基于随机森林算法的落叶松?云冷杉混交林单木胸径生长预测

目的单木生长受气候、林分等多种因子影响,需要利用适当的方法厘清气候以及林分中影响林木生长的主导因子。随机森林等机器学习方法提供了一种新的途径,需要检验利用随机森林算法分析气候和林分因子对林木生长影响的可靠性,为森林生长收获预估提供新的方法。方法以吉林省汪清林业局20块落叶松?云冷杉混交林固定样地25年（1986—2010年）间连续调查数据作为研究材料,候选气候和林分因子52个,利用随机森林算法建立了包含气候和林分的单木胸径生长模型,分析气候和林分因子对单木胸径年平均生长量的影响:基于52个超参数组合（决策树数目ntree = 1 000、决策树每个结点随机选择的预测变量个数mtry = {1, 2, ···, 52}）构建了52个随机森林模型,利用10折交叉验证法分别训练和评估52个随机森林模型;基于完整数据集,利用最优随机森林模型分析自变量对单木胸径年平均生长量影响的相对重要性以及偏依赖关系。结果ntree = 1 000、mtry = 12所对应的模型是52个模型中具有最佳泛化能力的模型,该模型具有最大的交叉验证决定系数R2_cv（R2_cv = 0.54）,以及最小的交叉验证均方根误差RMSE_cv、交叉验证平均绝对偏差MAE_cv和交叉验证相对均方根误差rRMSE_cv（RMSE_cv = 0.14 cm、MAE_cv = 0.10 cm、rRMSE_cv = 50%）。单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,相对重要性超过80.00%。8个林分因子中,大于对象木的林木断面积之和BAL对单木胸径年平均生长量影响最大,林分每公顷株数N对单木胸径年平均生长量影响最小,其他因子对单木胸径年平均生长量影响介于两者之间;单木胸径年平均生长量随BAL、林分每公顷断面积BA、N以及林分断面积平均胸径D_g的增加而下降,随对象木胸径与林分断面积平均胸径之比RD、林木期初胸径D₀以及对象木胸径与林分中最大林木胸径之比DDM的增加而增加。单木胸径年平均生长量受气候因子的影响较小,相对重要性低于20.00%。44个气候因子对单木胸径年平均生长量的影响均较小（相对重要性均 < 1%）,其中,生长季平均降水量（4—9月）与年均降水量之比Pratio、年总太阳辐射时长Asr、生长季平均降水量（4—9月）与生长季相对湿度（4—9月）之比Gspgsrh以及生长季太阳辐射时长（4—9月）Gssr是前4个相对重要的变量。结论随机森林模型能够较好地解析各变量与单木胸径年平均生长量之间复杂的关系,单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,而受气候因子的影响较小。总体而言,在局部尺度上,林分因子是影响单木胸径生长的主导因子,而气候因子对单木胸径生长的解释能力有限。随机森林模型具有一定的泛化能力和统计可靠性,产生的变量重要性和偏依赖图具有合理的林学意义。      

考虑预估期间林木枯死及采伐影响的杉木单木胸高断面积生长模型研究

单木生长模型以单木为模拟对象,模拟单株林木在一定立地条件下的生长规律,其良好的精度为森林经营措施的制定提供了决策依据。基于两期福建省三明市杉木人工林一类调查数据,以林木生长量为因变量,林木大小、立地条件、林木竞争指数以及基于所有保留木相同的3个竞争指数为自变量,运用R语言,采用多元线性逐步回归,构建杉木胸高断面积生长模型。结果表明,考虑枯死及采伐效应的基于保留木所构建的竞争指数在模型中影响显著,说明预估期间林木采伐及枯死对林木生长的影响显著。在单木生长模型构建中,有必要考虑预估期间林木采伐及枯死效应,从而使模型更具合理性。所做模型还可用来模拟不同采伐强度及不同采伐林木下林分的生长动态,为合理制定采伐措施提供决策依据。     

间伐强度对阴、阳坡栓皮栎林木生长及干形的影响

【目的】探索不同间伐强度对阴坡、阳坡栓皮栎林木生长及干形的影响,为栓皮栎林的合理抚育间伐和经营提供依据。【方法】以秦岭南坡商洛地区阴坡、阳坡生长的栓皮栎次生纯林为研究对象,设置不同间伐强度(弱度、中度、强度间伐分别保留郁闭度为0.8,0.7和0.6)和对照(未间伐)样地各3块,每块样地面积20m×20m,于抚育间伐7年后对不同间伐强度下林木的生长、干形进行调查比较。【结果】阴、阳坡两种生境条件下,栓皮栎胸径、冠幅、单株胸高断面积、单株材积现存量均与间伐强度成正相关关系,间伐7年后林分胸高断面积、蓄积均下降,间伐强度对树高的影响不显著;两种坡向的林木胸径、树高、冠幅年均生长率均表现为冠幅年均生长率胸径年均生长率树高年均生长率;间伐后,两种坡向的林木平均通直度均提高,阴、阳坡林木平均通直度分别在中度、弱度间伐时最高,高径比、活枝下高有所降低,而栓皮栎林平均分杈率出现先下降后升高的趋势,阴坡的平均分杈率小于阳坡。【结论】间伐强度对不同坡向栓皮栎林木生长、干形的影响存在差异,强度间伐(保留郁闭度0.6)对两种坡向林木生长的促进效果最好;弱度间伐(保留郁闭度0.8)较利于阳坡培育优质干形,而中度间伐(保留郁闭度0.7)较利于阴坡培育优质干形;对林分进行抚育间伐时,应考虑培育目标以及林木的生境条件,以便在更好地促进林木生长的同时获得更多的经济效益。     

蒙古栎天然林单木生长模型研究:Ⅲ.单木枯死模型

【目的】研究蒙古栎天然林的单木枯死模型,为蒙古栎天然林的合理经营提供依据。【方法】以蒙古栎天然林为研究对象,基于吉林省汪清林业局195块固定样地的2期复测数据,采用二分类的Logistic回归方法建立蒙古栎天然林的单木枯死模型。【结果】期初胸径、竞争指数、林分密度都是显著影响树木枯死的因子,林木直径是影响林木枯死的重要因子,直径越小,枯死概率越大。χ2检验结果以及ROC(Receiver operating characteristic)曲线显示,使用Logistic回归可以有效预测树木的枯死情况,所建模型较合理。【结论】建立的单木枯死模型统计可靠,可为吉林省汪清地区蒙古栎天然林的生长预测提供依据。     

长白山云冷杉针阔混交林林木空间利用率混合模型

目的  建立林木空间利用率模型，为天然混交林中不同树种间生产力的比较提供依据，为单木成熟的判断提供参考。 方法  利用林木生长量与树冠大小比值定义林木空间利用率，以长白山地区云冷杉针阔混交林为研究对象，基于20块标准地的2 268株单木数据，建立林木空间利用率混合模型，拟合各树种的空间利用率。 结果  （1）备选指标中蓄积生长量和树冠投影面积之比与胸径相关系数最高，适宜作为计算指标。（2）通过逐步回归，最终选定林木胸径、胸径平方（代表胸高断面积）、树高、冠幅、样地蓄积、针阔比、坡向坡度、竞争指标作为林木空间利用率基础模型的自变量。（3）确定按树种分组，包含胸径平方及截距随机效应参数、指数函数异方差结构的混合模型，经检验，混合模型在建模数据及检验数据中的表现均略优于一般线性模型。（4）利用所构建的混合效应模型，对研究数据进行拟合预测，各树种空间利用率最高时期的胸径分别为云杉约40 cm，冷杉、落叶松、红松、中阔组约37 cm，慢阔组约32 cm。 结论  林木利用率模型得到的数量成熟是以单位营养空间的生产力为基础的，使不同树种间的比较更为合理，且计算结果符合一般林学规律，可以作为该地区云冷杉针阔混交林判定单木成熟及优化林分结构的参考依据。      

油松人工林的合理结构

根据对162株19～34年生油松生物量标准木实测资料的分析,表明油松林木的叶量与胸高断面积间存在紧密的线性关系.据此,建立了一个反映林木空间利用效率和生长活力的指标(即干材积生长量与胸高断面积之比),并运用它对油松人工林定位疏伐试区资料进行单木与林分水平的结构分析,进而提出油松人工林疏伐后理想的结构及形成这种结构的合理疏伐方法.     

天目山常绿落叶阔叶混交林细叶青冈种群结构与空间分布格局

【目的】细叶青冈Cyclobalanopsis gracilis是中亚热带森林主要构成树种,也是天目山国家级自然保护区常绿落叶阔叶混交林的优势树种之一。研究自然状态下天目山常绿落叶阔叶混交森林群落中细叶青冈种群结构和空间分布格局,探讨其动态规律及其影响机制,对该区域森林生态恢复、细叶青冈种群发展以及常绿落叶阔叶混交林的保护管理等具有重要意义。【方法】基于天目山常绿落叶阔叶混交林1 hm² (100 m×100 m)固定监测样地2012和2017年2期调查数据,从种群数量特征、龄级结构及空间分布等方面分析细叶青冈种群结构与分布格局的动态变化特征。【结果】(1)2012—2017年细叶青冈种群个体从276株增加到291株,死亡个体共25株,新增个体共40株,种群年增长率为1.06%。种群平均胸径从10.65 cm增加到10.82 cm,胸高断面积从4.71 m²·hm^-2增加到5.15 m²·hm^-2。(2)细叶青冈种群年龄结构呈倒“J”型,种群自然更新良好,种群结构稳定。(3)细...     

广东康禾自然保护区亚热带常绿阔叶林立木结构及碳密度分布特征

在广东东源县康禾自然保护区林分起源相同的典型亚热带常绿阔叶林区域,在物种多样性有明显差异的3个群落分别设置1 hm2的样地,研究异质多样性下亚热带常绿阔叶林的立木结构及碳密度分布特征.研究结果表明,随着植物群落丰富度或个体数的增大,二次平均胸径和平均胸径指标都逐渐减小,而样方立木的总胸径和胸高断面积则逐步增加.生态优势度较低但多样性指数较高的群落1和群落2内,植物种类或个体数的增加使群落蓄积量得以增加,群落3则不然.生态优势度高、物种多样性相对较低的群落,林分蓄积和碳密度更高.这项研究结果提示,立木结构指标与林分碳储量没有直接相关关系,而立木多样性高的群落碳储量不一定高;大径级和具有生态优势的种类对亚热带常绿阔叶林蓄积量和碳储量的保持与增加具有主要贡献作用.     

油松人工林单木胸径生长量与竞争因子的关系

为构建高精度的油松人工林生长模型,准确预估油松人工林生长动态变化,利用北京、辽西、辽东调查的185块油松人工林固定样地复测数据,选择13个与距离无关的竞争因子,利用相关性评价法研究油松人工林单木胸径生长及与竞争因子的关系。结果表明:北京地区油松人工林单木胸径定期生长量频率呈反"J"型分布,而辽东和辽西地区的则呈单位左偏分布;北京地区油松人工林单木胸径定期生长量最大,生长量分布范围为1~5.1cm,80%以上随机分布在1~3cm附近,平均为2.27cm,其次是辽东地区,生长量分布范围为0.15~2.15cm,70%以上随机分布在0.1~1cm附近,平均为1.74cm,辽西地区油松胸径生长量最小,生长量分布范围为0.11~4.38cm,70%以上随机分布在0.1~3cm附近,平均为0.78cm;3个地区油松人工林单木胸径定期生长量与13种竞争因子的相关性不完全相同,但是均与竞争指数(CI)、大于对象木的林木断面积之和(BAL)、胸径与断面积平均直径之比(DBD)、林分平均直径与胸径之比(QMD)、大于对象木的竞争指数(CILS)这5个竞争因子相关性较大;油松人工林单木胸径定期生长量与竞争指数、大于对象木的林木断面积之和、林分平均直径与胸径之比、大于对象木的竞争指数这4个指标呈显著负相关,表明油松人工林单木胸径生长量随着竞争效应的加剧,生长受到抑制,生长量降低;与胸径与断面积平均直径之比呈显著正相关,表明林木胸径越大,所获得的生长空间、营养空间越多,竞争能力越强,林木胸径生长量越高。因此,竞争指数、大于对象木的林木断面积之和、胸径与断面积平均直径之比、林分平均直径与胸径之比、大于对象木的竞争指数这5个竞争因子是构建高精度的油松人工林生长模型的关键因子。     

马尾松人工林树冠结构研究

【目的】精确量化马尾松树冠因子,为进一步制订马尾松人工林经营模式提供理论依据。【方法】在福建省将乐县国有林场设置27块马尾松人工林标准地,调查相关指标,利用SPSS 20.0软件分析标准去叶枝鲜质量与标准枝的叶鲜质量,树冠轮廓与胸径,材积与冠幅间的相互关系,并构建相应的回归方程。【结果】马尾松人工林以轮生枝数为6的枝条出现的频率最大,轮生枝数为3～8的枝条数量占轮生枝总数的84.946%,其分布近似正态。针对标准去叶枝鲜质量与标准枝的叶鲜质量构建了指数函数,二者呈正相关关系,决定系数为0.901。利用胸径、冠幅和冠长3个林木因子构建了树冠轮廓模型,树冠轮廓随着胸径的增大而增大,在95%置信区间内,当胸径变化1个单位时,树冠轮廓相应变化39.4%。在分析材积与冠幅相互关系的基础上,构建了材积-冠幅的预测模型,二者呈正相关关系,其决定系数达到了0.853,相关性极显著(P<0.001)。【结论】所建模型预估精度较高,具有很强的适用性,可以较精确地定量马尾松的树冠因子。     

天台鹅耳枥种群数量特征及其与其他树种的关联性

【目的】分析极小种群天台鹅耳枥Carpinus tientaiensis所在群落和种群数量特征及其与其他物种的种间关系,探讨其濒危原因和保护策略。【方法】采用样方法调查浙江省景宁畲族自治县上山头天台鹅耳枥群落,计算径级分布、重要值、多度和胸高断面积,测定种间联结值和群落稳定性指数。【结果】群落中天台鹅耳枥重要值排在第3位,个体数量占乔木层树种的10.6%,胸高断面积占17.79%,是群落的主要优势种之一。天台鹅耳枥最大胸径为74.6 cm,1～4 cm胸径的小径级个体和30 cm以上胸径的大径级个体分别占群落相应径级的90.00%和66.11%,但4～20 cm胸径的个体仅占群落的7.91%,且缺乏1 cm以下胸径的个体。共同出现百分率和联结系数显示：天台鹅耳枥与群落类内其他物种间关系复杂,χ²检验表明天台鹅耳枥与5个树种竞争强度较大。【结论】天台鹅耳枥在群落中具优势地位,但存在种群更新限制,且中等径级个体在群落中占比较小,受到的竞争压力较大。可采用间伐等方式适当降低天台鹅耳枥4～20 cm胸径个体的竞争压力,并为幼苗定植和生长提供必要的光环境。图4表1参24     

地形和竞争对典型阔叶红松林不同生长阶段树木胸径生长的影响

近年来,地形和竞争对树木生长影响机制的研究备受关注。本文基于黑龙江凉水国家级自然保护区内9 hm2典型阔叶红松林动态监测样地,使用2010年和2015年的野外调查数据,分析了地形(坡向、坡度、坡位)和树木间竞争对阔叶红松林主要组成树种胸径生长的影响。结果表明:紫椴、色木槭、冷杉径级Ⅰ(1 cm≤DBH＜10 cm)以及红松、紫椴、色木槭、水曲柳径级Ⅱ(DBH≥10 cm)的胸径年均生长量与地形显著相关(P＜0.05);竞争对红松、紫椴、色木槭、水曲柳、冷杉、枫桦、青楷槭径级Ⅰ以及红松、紫椴、色木槭、冷杉、春榆径级Ⅱ的胸径年均生长量有显著影响(P＜0.05)。总体上,阔叶红松林中耐荫和非耐荫树种组的胸径年均生长量均受地形和竞争的显著影响;阔叶红松林中大径级树木的胸径生长主要受地形影响,而小径级树木的胸径生长主要受竞争影响。      

基于单木和林分生长率模型的数据更新精度差异性分析

【目的】通过分析生长率模型系统更新数据的差异,为年度监测数据更新提供依据。【方法】采用第六次至第九次全国森林资源连续清查四川省2002、2017、2012和2017年4个年度固定样地调查数据,应用非线性回归估计方法,建立了18个树种（组）单木胸径和蓄积生长率模型,13个主要乔木林类型林分材积生长率模型,胸径一元模型、年龄一元模型和胸径-年龄二元模型,10个主要乔木林类型三储量联立估测模型。【结果】模型拟合的决定系数R2均大于0.9,能够满足林分蓄积生长的模拟更新,解决了蓄积量、生物量和碳储量间计算的兼容性问题,单位面积蓄积量混合效应模型为基于林分因子的储量更新提供了有效的参考。【结论】活立木和林木采用胸径-年龄二元生长率模型更新精度较高,散生木采用单木生长率模型更新精度较高,四旁树采用胸径一元林分生长率模型更新精度较高。     

基于近自然林业经营的不同密度林木竞争关系比较分析

以清原满族自治县大边沟林场的林分施业法试验区为研究对象,从近自然林业经营理念出发,利用Hegyi简单竞争指数模型定量分析了3种不同密度林分竞争指数与胸径的关系、林木胸径生长量与竞争指数的关系以及林木种内与种间竞争关系,以此探求林分近自然经营模式.研究表明:林木受到的竞争强度随着径级的增大而逐渐减小;随着林分密度增大,林木各径级受到的竞争强度也随之增大;当胸径达到30 cm以上,竞争强度趋于稳定,维持在较低水平.竞争指数越大,胸径生长量越小;林分密度越大,林木受到的竞争强度越大,平均胸径生长量就越低.从种内与种间竞争的分析来看,低密度区种间竞争大于种内竞争,中密度区和高密度区种内竞争均大于种间竞争,且林分密度越大,种内竞争强度越大.     

杉木简单竞争指数及生长模型的研究

杉木胸径生长量随简单竞争指数的增大而减小，二者之间关系用指数函数拟合是适宜的．林分内简单竞争指数的最大值为平均值的１．５～２．１倍，最小值为０．５～０．７倍．林分株数按简单竞争指数的分布可用对数正态分布拟合，由此建立的各竞争指数级林木株数预估模型，结合单木生长模型，可对林分内各生长级的林木株数作出预估，为合理的抚育间伐提供依据．径阶平均竞争指数随直径增大而减小，二者之间关系用指数函数拟合是适宜的，相关系数均在０．９３以上，径阶平均竞争指数预估模型的建立，简化了竞争指数的测算，扩大了单木生长模型的适用范围，为建立从单木到全林分的整体生长模型提供了一条途径．     

马尾松人工林生长模型的研究

研究马尾松人工林的 6个竞争指数 :相对树高、相对冠幅、冠长率、树冠伸长度、树冠完满度、树冠投影比 ,指出相对树高、相对冠幅和冠长率与马尾松直径生长关系密切 ,并建立它们与马尾松平均胸高断面积生长量之间的回归关系 ,建立 3组活立木单木生长模型 ,同时用相对树高建立枯死木模型 ,以模拟林分生长