运用地理加权泊松模型估测天然次生林枯损量分布

运用帽儿山实验林场2004年、2016年2期固定样地(共101块)数据,采用全局泊松模型和地理加权泊松模型(GWPR)对天然次生林枯损株数的空间分布进行了研究,利用Arc GIS软件绘制2种模型关于天然次生林枯损株数的空间分布图。结果表明:局域模型(GWPR)的赤池信息准则(AIC)值和均方误差(MSE)值显著小于全局泊松模型,拥有较高的拟合精度;局域模型残差的全局莫兰指数值在0上下浮动,变动程度明显小于全局模型,全局空间自相关性大大下降;局域模型的局域空间自相关性显著减小,形成了不同观测值少量聚类这一理想的空间分布模式;在对枯损株数空间分布的模拟上,局域模型的拟合偏差要小于全局模型。     

蒙古栎天然林生长模型的研究:Ⅳ进界生长模型

【目的】研究蒙古栎天然林的进界模型,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2期复测数据,采用两阶段条件法建立蒙古栎天然林分的进界生长模型:首先使用二分类的Logistic回归方法建立进界概率模型,其次使用普通线性逐步回归建立蒙古栎林的进界株数模型,2个模型的自变量均包括海拔、地位级指数、林分每公顷断面积、林分每公顷株数。【结果】最终确定的蒙古栎天然林的进界概率模型χ2检验结果显示,样地实测进界数和预测进界数无显著差异;ROC(Receiver operating characteristic)曲线显示,AUC(Area under curve)值为0.755。进界株数模型的残差大部分为-1.5~1.5,预测株数与实测株数无显著差异,残差未表现出显著的异质性。【结论】检验结果及ROC曲线均显示,所建立的蒙古栎天然林进界概率模型具有较好的解释性和预测性;进界株数模型的检验结果也表明该模型比较合理。因此,所建立模型可用于吉林省汪清地区蒙古栎天然林的进界生长预测。     

基于MGWRK的土壤有机质制图及驱动因素研究

【目的】空间预测是一种获得有机质空间局部细节的重要方法,其准确性对于农田合理管理有着重要意义。本研究通过对比不同的土壤有机质空间制图方法以获得更优的预测精度,在预测的同时揭示环境协变量的空间非平稳性特征及不同环境协变量关系的空间尺度。【方法】选取晋中盆地的7个乡镇作为研究区,对比普通克里金(OK)、回归克里金(RK)、地理加权回归克里金(GWRK)和多重尺度地理加权回归克里金(MGWRK)4种不同方法对土壤有机质的预测能力和效果,并探究影响因子在空间分布中对有机质的影响效应变化和这种影响效应的空间尺度。MGWRK是一种多重尺度地理加权回归(MGWR)与普通克里金方法相结合的方法。【结果】选取坡向、坡度、年均降水量、年平均温度、海拔、植被年总初级生产力、年蒸散量、地形湿度指数、平面曲率、汇流动力指数、地形指数、地形粗糙指数、年平均NDVI为环境协变量参与建模,在多元线性回归建模中,模型统计学意义显著,这表明模型具备统计学意义。从Radius指数来看,各模型模拟效果由好到差依次为RK、OK、GWRK、MGWRK;从制图效果来看,MGWRK与GWRK制图效果相当,从有机质的空间预测图可以看出...     

广州城市森林林分结构及林下植物多样性研究

以广州市城市森林为研究对象,在天然次生林、改造人工林和未改造人工林设置大样地进行调查,比较分析3种森林类型的林分结构特征和林下植物多样性。结果表明,天然次生林乔木层主要树种为华润楠、罗浮柿、木荷、红花荷、马尾松、鼠刺等,改造人工林主要有马尾松、杉木等造林树种与其他引进树种,未改造人工林主要有湿地松;天然次生林大径木和特大径木株数比例较高,改造人工林中小径木较多,未改造人工林径阶-株数曲线表现为双峰状正态分布;天然次生林树高分布在10~14 m的植株较多,改造人工林树高近似于正态分布,未改造人工林树高结构呈现为接近该林分平均高的植株数最多的非对称性山状曲线;天然次生林林下植物多样性最高,改造人工林次之,未改造人工林最小。     

基于MGWRK的土壤有机质制图及驱动因素研究

【目的】空间预测是一种获得有机质空间局部细节的重要方法,其准确性对于农田合理管理有着重要意义。本研究通过对比不同的土壤有机质空间制图方法以获得更优的预测精度,在预测的同时揭示环境协变量的空间非平稳性特征及不同环境协变量关系的空间尺度。【方法】选取晋中盆地的7个乡镇作为研究区,对比普通克里金(OK)、回归克里金(RK)、地理加权回归克里金(GWRK)和多重尺度地理加权回归克里金(MGWRK)4种不同方法对土壤有机质的预测能力和效果,并探究影响因子在空间分布中对有机质的影响效应变化和这种影响效应的空间尺度。MGWRK是一种多重尺度地理加权回归(MGWR)与普通克里金方法相结合的方法。【结果】选取坡向、坡度、年均降水量、年平均温度、海拔、植被年总初级生产力、年蒸散量、地形湿度指数、平面曲率、汇流动力指数、地形指数、地形粗糙指数、年平均NDVI为环境协变量参与建模,在多元线性回归建模中,模型统计学意义显著,这表明模型具备统计学意义。从Radius指数来看,各模型模拟效果由好到差依次为RK、OK、GWRK、MGWRK;从制图效果来看,MGWRK与GWRK制图效果相当,从有机质的空间预测图可以看出,土壤有机质在研究区呈现东西两侧偏低、中部偏高的空间格局,其中汾河以东、昌源河流经区域土壤有机质普遍偏高。坡向、年均降水量、年平均温度、海拔、地形指数、年平均NDVI对研究区东部有机质的影响强于西部,而坡度、植被年总初级生产力、年蒸散量、平面曲率、汇流动力指数、地形粗糙指数则表现出截然相反的空间非平稳性特征,地形湿度指数对有机质的影响则体现为北部强南部弱。【结论】MGWRK方法的空间预测精度分别达到了RK方法的69%、OK方法的71.74%、GWRK方法的71.17%。MGWRK在空间非平稳性特征的解释能力和空间可视化表现良好,为有机质的预测和空间非平稳性特征的描述提供方法借鉴。     

天然次生林碳储量生长模型与固碳能力驱动力研究

【目的】针对采伐干扰后天然恢复的次生林，建立其碳储量生长模型及对应的碳汇模型，分析不同因子对固碳能力的驱动作用，为固碳能力量化评价提供科学依据。【方法】基于吉林省第9次森林资源连续清查固定样地数据筛选出的111个采伐后形成的天然次生林样地数据，采用Richards理论生长方程，以样地平均木的碳储量为因变量，以样地平均年龄为自变量，通过对年龄分组和迭代算法建立碳储量分级生长模型，通过对碳储量分级生长模型中的年龄求导得到碳汇分级生长模型。采用决定系数(R²)和均方根误差(RMSE)评价模型拟合效果。以地理因子、地形因子、气候因子、土壤因子和林分因子为自变量，基于一般线性模型，引入定性和定量因子交互作用，分析固碳能力的驱动力。【结果】(1)天然次生林碳储量分级生长模型的R²为0.965 6,RMSE为2.61 kg，具有很好的拟合优度。(2)各个分级碳汇量最大的年龄分别为8、10、13、17和29年，以1 000株/hm²的密度计算，5年时间的阈值为1.84 t/hm²，到30年时增加到10.78 t/h...     

随机状态下林分密度调查精度分析

从林木随机分布的角度对林分密度的调查精度进行了相关分析.分析指出,在天然的林分中,林木分布具有一定的随机性,在一定面积的样地中,林木株数服从泊松分布,并得出结论,林分密度调查精度的直接影响因子为调查的林木株数.     

黔中马尾松木荷混交林树高-胸径模型

【目的】建立马尾松Pinus massoniana-木荷Schima superba混交林树高-胸径模型,将树种作为哑变量引入模型,考虑模型残差空间自相关和异质性,为混交林树高-胸径模型构建和科学经营提供理论依据。【方法】基于贵州省开阳县马尾松-木荷混交林727组树高-胸径调查数据,构建普通最小二乘法模型(OLS)、广义可加模型(GAM)、线性混合模型(LMM)、地理加权回归模型(GWR)和地理加权回归克里格模型(GWRK)的树高-胸径全林木模型,在此基础上,将树种作为哑变量引入,选择全局莫兰指数(Moran’I)、局域Moran’I和组内方差分析5种模型残差空间自相关与空间异质性,并采用决定系数(R²)、均方误差(MSE)和赤池信息准则(AIC)对模型进行评价。【结果】(1)马尾松-木荷混交林全林木基础模型的拟合精度从低到高依次为OLS、GAM、LMM、GWR、GWRK。(2)将树种作为哑变量引入模型后,各模型拟合精度均高于全林木基础模型。(3)OLS和GAM模型残差的全局Moran’I在α=0.05水平下显著(Z>1.96),局域Moran’I分布图中存...     

滇中地区华山松天然次生林与人工林群落特征比较

【目的】探究滇中地区华山松天然次生林与人工林群落特征。【方法】采用样地调查法及相关分析法对磨盘山国家森林公园的华山松群落进行对比。【结果】(1)磨盘山华山松群落共出现维管束植物22科28属29种,人工林群落与天然次生林群落的相似系数为0.31;(2)华山松天然次生林群落的乔木层和灌木层的植物多样性与人工林群落差异不明显,除二者乔木层的Simpsom指数相同和华山松天然次生林灌木层的Pielou指数大于人工林外,其他指数表现为华山松人工林群落天然次生林群落;(3)在水平分布格局上,天然次生林的集群程度高于人工林;在垂直分布格局上,人工林的树高多样性高于天然次生林。【结论】磨盘山华山松人工林群落的植物多样性高于天然次生林;在水平分布格局上,天然次生林的集群程度高于人工林;在垂直分布格局上,人工林的树高多样性高于天然次生林。     

尼洋河流域高山松次生林林分因子与林龄的相关性

【目的】揭示藏东南尼洋河流域高山松次生林的林分特征,研究主要林分因子与林龄的相互关系。【方法】以西藏林芝尼洋河流域17块高山松次生林样地实测数据为依据,测算林分密度、林分平均胸径、林分平均高、优势木平均胸径、优势木平均高、林分胸高断面积、林分蓄积量等主要林分因子,并按照五点取样法在每个样地内设置5个2 m×2 m的小样方进行林下更新苗调查。通过钻取标准木髓芯,运用LINTABTM6年轮分析仪确定林龄,采用回归分析等方法对尼洋河流域高山松次生林主要林分因子与林龄的相互关系进行分析。【结果】尼洋河流域高山松林属于优势种群,且种群稳定,各林分因子与林龄显著相关。林分的胸径分布随林龄增加呈现出中间高两边低的近似正态分布;林分密度与林龄之间存在极显著负相关关系（R²=0.816）;林分平均胸径、平均高、胸高断面积和蓄积量与林龄呈极显著正相关,R²分别为0.762,0.829,0.853和0.885,其与林龄之间的回归关系用幂函数方程拟合最好;优势木的平均胸径和平均高与林龄也具有极显著相关性,R²分别为0.790和0.914;林下幼苗更新数量变动较大（更新密度为0～9 000 株/hm²,平均为（2 912±2 986） 株/hm²）,且与林龄无显著相关性。【结论】作为尼洋河流域主要建群种之一,该区域高山松次生林林分结构稳定,生长潜力大;主要林分因子与林龄之间存在显著相关性,林下更新苗数量差异较大且与林龄无显著相关关系。     

杨桦次生林林分空间结构参数多元分布研究

[目的]运用林分空间结构参数多元分布,系统描述和分析金沟岭林场两种起源(造林失败地天然更新和火灾迹地天然更新)的杨桦次生林林分空间结构特征,为森林经营管理和林分结构优化调整提供有力手段,以期促进林分演替.[方法]每木调查和空间定位6块样地(面积均为30 m×30 m)的林木.利用RStudio forestSAS包计算...     

芦芽山阴坡华北落叶松-云杉天然次生林林分空间结构特征

  目的  分析芦芽山国家级自然保护区阴坡典型天然次生林的林分空间结构,为当地天然次生林的科学经营和相似立地条件下人工林的培育提供参考依据。  方法  以芦芽山自然保护区阴坡5个不同海拔的华北落叶松Larix principis-rupprechtii-云杉Picea spp.天然次生林群落调查数据为基础,通过计算群落的角尺度、大小比数、混交度和林分空间结构指数,分析不同海拔群落的空间结构特征。  结果  华北落叶松-云杉天然次生林平均角尺度为0.51~0.53,林木空间分布格局以聚集分布为主,但聚集程度较低,优势树种在林分中属于随机分布;各海拔林木的大小分化程度整体均接近中庸状态,林木大小分化程度较小,华北落叶松的大小比数小于云杉,表明华北落叶松的竞争力较大;随海拔高度的上升,林木空间隔离程度呈下降趋势;林分空间结构指数随海拔升高而下降,低海拔林分的整体结构较其他海拔更好。  结论  研究区华北落叶松-云杉天然次生林群落均处于演替后期阶段,海拔1 950 m处林分的空间结构最好,稳定性最高。图1表4参20     

基于空间模型的白河林业局天然红松分布

根据长白山地区白河林业局的772块固定标准地调查数据,分别建立以最小二乘法为基础的全局模型(Logistic和Poisson)和以地理加权回归模型(GWR)为基础的局域模型(GWLR和GWPR)来预估该局天然红松的分布情况。结果表明:天然红松分布受坡度和小班内树木平均胸径的影响最为显著,主要分布在东部和西南部地区,在北部的部分地区也有分布,但数量相对较少。通过比较全局模型和局域模型的AIC值和模型残差的空间相关性指数发现:GWR模型的AIC值明显小于全局模型,并且能够产生更为理想的模型残差,即模型残差的空间相关性明显减小,因此,GWR模型可以有效解决样地间空间异质性问题,有利于提高红松分布的预测精度。本研究将为大区域森林经营中的天然红松分布及其株数估测提供理论依据。      

结合大斑啄木鸟生境适宜性的林分空间结构优化

  目的  优化林分空间结构,提高现有林分质量的同时更好地保护野生动物栖息地,为帽儿山地区的森林经营提供理论依据。  方法  本文以帽儿山林场为研究对象,根据全混交度、角尺度、竞争指数、林层指数4个空间结构指标和生境适宜性指数,采用乘除法思想构建林分空间优化模型。生境适宜性指数以大斑啄木鸟为例根据2016年帽儿山林场森林资源二类调查数据进行计算。利用R语言进行林分优化模拟,比较不同采伐强度下林分结构和生境适宜性指数的变化,分析将生境适宜性指数融入到优化模型中的可行性。  结果  通过对比不同采伐强度（10%、20%、30%）下各指标和目标函数值（Q）的变化,确定最优采伐强度为20%。最优采伐强度下Q值的最大值为73.28,平均值为49.59,郁闭度为0.62,林分结构平均状态达到最佳,采伐木主要集中于林木密集区域共计采伐133株;林分空间结构优化后林分全混交度和林层指数提高,竞争指数减小,角尺度介于[0.475,0.517]之间,由聚集分布状态调整为随机分布状态;并且生境适宜性指数由0.52提高到0.57属于较适宜区域。  结论  表明本次优化模拟将生境适宜性指数融入到林分空间优化模型中,在优化林分结构和提高林分质量的基础上,一定程度上提高了生境适宜性指数;为空间结构优化调整和保护帽儿山野生动物的生存环境提供科学依据。      

胡桃楸次生林径级结构及乔木生物量研究

[目的]了解东北不同山脉胡桃楸次生林径级结构和乔木生物量情况,为后续次生林相关研究及该地区林分合理经营提供科学依据.[方法]本研究在张广才岭、长白山、老爷岭和龙岗山山脉21个典型区域内共设置样地202块,应用三参数Weibull分布、Johnson's SB分布和负指数分布对调查样地内乔木直径进行拟合,并进行相对偏差和...     

庐山常绿阔叶林不同生长阶段林木空间结构特征及其评价

  目的  分析林木不同生长阶段的空间结构特征有利于认识林分更新及其稳定性,为优化林分空间结构及自然植被恢复等提供参考依据。  方法  以庐山常绿阔叶林为研究对象,将林木生长划分为幼树（1 cm ≤ DBH < 5 cm）、小树（5 cm ≤ DBH < 10 cm）、中树（10 cm ≤ DBH < 20 cm）和大树（DBH ≥ 20 cm）4个阶段,选用混交度、大小比数、密集度、角尺度4种空间结构参数构建空间结构综合指数,采用熵权法进行权重赋值。  结果  （1）幼树、小树、中树、大树的株数占林分总株数的比例分别为72.7%、16.8%、6.5%和4.0%,林分径级结构整体上呈倒“J”型。（2）幼树、小树、中树、大树的平均混交度分别为0.609、0.746、0.815和0.822,平均大小比数分别为0.545、0.268、0.132和0.089,平均密集度分别为0.852、0.895、0.871和0.842,平均角尺度分别为0.576、0.563、0.553和0.507;随着径级的增大,林木的混交、生长优势程度不断增大,密集程度先增大后减小,分布格局逐渐由聚集分布转变为随机分布。（3）小树、中树、大树的大小比数的权重均超过75.0%,优化其空间结构主要应调控其林木分化程度;幼树混交度和大小比数的权重分别为0.364和0.388,优化其空间结构则主要调控林木混交程度及分化程度。空间结构综合指数为大树（0.054） < 中树（0.082） < 小树（0.117） < 幼树（0.265）。  结论  庐山常绿阔叶林中林木随着径级的增大其空间结构逐步得到改善,大树的空间结构最好,幼树的空间结构最差;针对不同生长阶段林木空间结构特征,可以采取不同的经营措施以优化其空间结构。      

基于无人机影像的高郁闭度杉木纯林树冠参数提取

  目的  冠幅是树冠结构的重要特征因子，直接影响树木的生产力和生命力，郁闭度是反映森林冠层结构与密度以及评价森林经营管理采伐强度的重要指标之一。利用无人机可以云下飞行，易于获取图像，精度高，低成本等优势，研究无人机影像上提取树冠参数的方法，使无人机影像提取林木树冠参数的操作系统化，实现精准高效的森林资源清查和监测。  方法  以福建将乐林场杉木人工纯林为研究对象，采用四旋翼无人机影像为数据源，基于面向对象分类的方法，将杉木纯林的树冠参数从无人机影像中提取出来。面向对象分类的方法需要先利用ESP工具选取最优分割尺度，然后根据影像的分割结果将树冠对象聚为一类，进而统计每个树冠对象栅格像素个数计算出树冠冠幅面积以及林分郁闭度。  结果  面向对象分类有效地对高郁闭度林分进行了树冠的提取。在分割尺度为70时，单木树冠分割效果最好，树冠被单独分割出来，但也存在一定的过分割以及未分割的问题，以至于部分单木的丢失。分割结束后，对分割对象进行特征空间的优化，选取适当的分类特征，最终将研究区分为树冠和林隙两类。通过统计每个对象栅格点数，计算得出的林分因子包括林分郁闭度，树冠面积。以地面实测数据作为参考，冠幅面积提取精度为0.829 1，林分郁闭度测量精度为0.973 1。  结论  研究结果表明，基于无人机高分辨率影像的树冠参数提取在高郁闭度林分同样适用，能有效提高森林资源调查的效率并且能够满足森林资源调查的精度。      

基于神经网络的马尾松人工林密度指数模型

  目的  通过对马尾松Pinus massoniana人工林密度指数模型的研究,为制定木材产量及质量的提升决策提供参考。  方法  以河南省薄山林场马尾松人工林为研究对象,采用147块标准地数据,以林分平均胸径为输入向量,以林分密度为输出向量,建立了林分密度指数人工神经网络（ANN）模型,并与Reineke的林分密度指数模型进行比较。  结果  ① 薄山林场马尾松人工林最大密度线斜率b为-1.516 3,马尾松标准平均胸径为14 cm,Reineke的林分密度指数模型精度为92.11%,t检验结果显著;②构建了网络结构为1:2:1的林分密度指数ANN模型,模型拟合精度为92.57%,均方误差为0.001 469 7。③无论采用Reineke林分密度指数还是人工神经网络技术,在拟合株数密度随林分平均胸径的变化趋势时,幼龄林组拟合效果都不理想,这与幼龄林组数据数量偏少有关。  结论  所建模型可为薄山林场马尾松抚育经营决策提供依据。     

松材线虫病疫木卫生伐对马尾松纯林林分结构的影响

  目的  探讨松材线虫Bursaphelenchus xylophlius病疫木采伐对马尾松人工纯林林分结构的影响,对松材线虫病入侵后的马尾松林分的经营管理有理论和实践价值。  方法  在浙江省杭州市临安区,分别选择松材线虫病危害及周边未受害的马尾松Pinus massoniana人工纯林设置样地并进行调查。  结果  疫木卫生伐12 a后的结果表明:与马尾松纯林相比较,卫生伐之后马尾松重要值显著下降,从100.00%降至38.41%;胸径结构由正态分布变为反J型曲线;树高结构由单层林变为复层林;林木大小个体差异显著增加,两级分化显著加剧;林木分布从均匀分布变为随机分布;林木竞争压力增加,6 cm径阶林木竞争压力最大。  结论  卫生伐促使受害马尾松纯林向混交林演替的速度加快,多个林分结构指标发生了重大变化,单层马尾松同龄纯林演替为复层马尾松落叶阔叶树混交异龄林。图2表4参18