浙江省天然针阔混交林非空间结构分布特征与生产力相关性

  目的  研究浙江省针阔混交林非空间结构分布特征与生产力的相关性,为提升浙江省针阔混交林经营水平和森林质量提供理论依据和技术支持。  方法  以1999、2004、2009年共3期森林资源连续清查数据中的天然针阔混交林样地和样木数据为研究材料,提取胸径、树高、材积和针叶树种的非空间结构因子与单位面积蓄积量,对各时期的非空间结构分布形态进行函数建模,探究变化特征。采用生物量换算因子连续函数法进行生物量和生产力的估算,再进行非空间结构与生产力的偏相关分析。  结果  各时期森林非空间结构因子在形态上存在规律性的分布特征。非空间结构因子与生产力间呈正相关趋势。1999?2009年,浙江省针阔混交林针叶树种比例逐期上升,生产力第1期(1.39 t·hm?2·a?1)高于第2期(1.15 t·hm?2·a?1)。胸径、树高、单株材积均值呈近似正态分布。  结论  在针阔混交林的经营管理中,为保证林分处于高生产力的状态,要优先考虑针阔混交的比例。针叶树种比例应维持在50%以上,针叶树种比例偏低的混交林要进行人为干预。胸径若低于10.00 cm要加强抚育,高于12.00 cm应及时进行采伐。单株材积均值应维持在0.040~0.070 m3·株?1,树高在7.00~10.00 m。图6表5参34     

天山雪岭云杉生物量分配格局及异速生长模型

  目的  雪岭云杉Picea schrenkiana是新疆山区重要树种。了解雪岭云杉地上地下生物量分配及碳储量,对新疆森林资源调查具有一定意义。  方法  采用整株收获法分析30株雪岭云杉地上地下生物量分配格局,利用胸径(D)、树高(H)和胸径-树高(D2H、D3/H和DbHc)作为变量建立树干、树枝、树叶、树根、地上及整株生物量异速生长模型。  结果  雪岭云杉树干、树枝、树叶及树根生物量存在显著性差异(P＜0.01)。整株生物量为12.04～2 014.34 kg·株?1,地上和地下生物量分别为10.16～1 475.17和1.88～539.18 kg·株?1,树干、树枝、树叶及树根生物量占整株生物量的56.86%、13.03%、5.96%和24.15%,根冠比为0.08～0.55。植株水平上,建立基于胸径及树高变量的各器官生物量模型,其中树根生物量的最优生物量模型为W＝a(D2H)b,其他器官生物量模型均为W=aDbHc。影响云杉生物量的主要环境因素重要性排序依次为坡位、坡度、海拔及土壤厚度。  结论  基于胸径-树高因素的异速生长模型可以较好地实现雪岭云杉各器官生物量的拟合,可对其生物量及碳储量进行有效估算。图4表3参30     

Sentinel-2A多特征变量反演针叶林地上生物量能力评估

  目的  森林生物量是衡量森林碳储量的关键因子,准确估算生物量对掌握森林现状和森林资源合理利用具有重要意义。欧空局发射Sentinel-2A数据因其丰富的光谱信息和较高的空间分辨率为生物量的反演和监测提供了新的机会。本文旨在评估基于Sentinel-2A的各类特征变量反演针叶林地上生物量的能力以及完成区域尺度的针叶林地上生物量定量估测。  方法  试验以内蒙古赤峰市喀喇沁旗旺业甸林场针叶林为研究对象,以Sentinel-2A为主要数据源,提取了10个波段反射率、20个植被指数和5个生物物理参数共3种类型变量,分别建立基于光谱反射率、植被指数、生物物理参数,以及融合3类变量的多元逐步回归生物量估算模型,同时每组均加入高程因子分析地形对估算精度的影响。  结果  （1）基于多种类型参数建立的模型估算效果最好,模型决定系数达到0.765,均方根误差为39.49 t/hm2;（2）在3组单类型变量模型中,基于植被指数的预测结果最好,说明相比于波段反射率和生物物理参数,植被指数对针叶林地上生物量的估算贡献更大;（3）无论基于何种类型参数建模,高程信息的加入都会提高针叶林地上生物量的估算精度。  结论  基于Sentinel-2A植被指数与地形特征的针叶林地上生物量反演模型较好,可用于区域生物量估算。该研究对区域性森林资源监测的实际应用具有指导意义。      

基于机载P波段全极化SAR数据的森林地上生物量估测

  目的  森林生物量的空间精准量化对了解陆地碳储量、碳收支、碳平衡,以及揭示森林碳储量与全球气候变化的影响过程具有重要意义。P波段波长较长,在森林中具有更高的穿透能力,研究机载P波段SAR数据提高森林地上生物量(AGB)估测精度的可行性。  方法  以机载P波段全极化合成孔径雷达(SAR)数据和高精度激光雷达(LiDAR)数据估测的森林AGB抽样点为基础,提取20个极化SAR特征,并分别与森林AGB变化作敏感性响应情况分析。采用多元线性回归模型(MLR)、K近邻方法(KNN)、支持向量回归(SVR)和随机森林(RF)4种估测方法,探究机载P波段SAR数据的森林AGB估测精度。  结果  在较低森林AGB(均值约45 t·hm?2)的森林覆盖区中,P波段的同极化后向散射系数、Freeman-Durden和Yamaguchi分解中的表面和二次散射分量对森林AGB变化敏感;此外H-A-ALPHA极化分解的散射角(alpha)、拓展极化参数极化辨别率参数(PDR)也对森林AGB变化敏感。4种方法估测的森林AGB相对误差均约30%,其中MLR估测结果精度最低,估测精度为63.55%,均方根误差(RMSE)为19.16 t·hm?2;RF估测结果精度最高,估测精度为72.97%,RMSE为15.98 t·hm?2;KNN和SVR估计结果差别不明显,RMSE分别为17.04和17.09 t·hm?2。  结论  P波段SAR数据对估测森林AGB具有一定潜力,3种非参数方法的估测结果明显优于MLR参数方法。此外,P波段的森林AGB估测精度受到待估森林AGB水平高低的影响明显,在森林AGB水平较高的分组中估测精度较高。在森林AGB均值为45 t·hm?2,最大值为120 t·hm?2的森林覆盖区,以50 t·hm?2将森林AGB样点分为2组时,高森林AGB组的估测精度高出低AGB组约6%。图5表3参34     

基于混合效应模型的迪庆云冷杉林地上生物量遥感估测

  目的  确定云冷杉林生物量光学遥感估测饱和值,探索提高生物量遥感估测精度。  方法  以云南省迪庆藏族自治州云冷杉林为研究对象,根据森林资源二类调查数据,结合同时期Landsat 8 OLI遥感影像,利用随机选取的小班样本数据提取遥感因子反射率统计值,并与生物量进行曲线拟合,求解云冷杉林生物量饱和值,建立云冷杉生物量回归估测模型、BP神经网络模型。同时基于回归模型构建考虑区域、龄组效应的单水平和嵌套两水平(区域+龄组)混合效应模型,反演研究区云冷杉林地上生物量。  结果  利用幂函数拟合得到迪庆藏族自治州云冷杉林生物量饱和值为233 t·hm?2;最优回归估测模型调整决定系数(R_a2)为0.606,高于BP神经网络模型的R_a2(0.542),各个效应水平混合模型的拟合精度与独立性检验指标均优于回归模型。考虑两水平的混合效应模型有最优的拟合精度,而考虑龄组效应水平的混合模型有最优的独立性检验指标。混合效应模型在低生物量段(＜100 t·hm?2)和高生物量段(＞233 t·hm?2)均显著降低了回归模型和BP神经网络模型的估测平均残差。  结论  混合效应模型有更宽的估测范围,在一定程度上减小低值高估与数据饱和造成的高值低估影响,提高了预估精度。图3表12参28     

基于激光雷达技术估算钱江源国家公园森林的地上生物量

  目的  采用激光雷达结合地面调查的方法,拟合并预测钱江源国家公园森林的地上生物量,为国家公园森林生态系统保护和动物生境质量评估提供基础数据。  方法  采用冠层结构指数量化亚热带常绿阔叶林的冠层高度和垂直复杂度,并结合地面调查数据和地形数据,用模型拟合和预测钱江源国家公园的地上生物量。  结果  冠层结构指数中,与地上生物量的相关程度从大到小依次为冠层平均高度、冠层垂直复杂度、冠层最大高度。钱江源国家公园生物量分布主要在27.24 ~ 210.31 Mg/hm2（0.05 ~ 0.95分位数）,平均为111.21 Mg/hm2,总的生物量约为2.57 × 106 Mg。  结论  结合冠层指数和地形变量能较好地模拟和预测钱江源国家公园地上生物量。钱江源国家公园有大面积低海拔集中分布的常绿阔叶林,冠层平均高度和冠层垂直复杂度都比较大,地上生物量高;同时,也有大面积人工林和次生林,这些人工林和次生林主要分布在国家公园成立后才开始保护的两个片区,冠层平均高度和冠层垂直复杂度小,地上生物量较低,有待进一步恢复。      

浙西南地区黄甜竹地上部营养元素质量分数及分配特性

  目的  研究浙西南地区不同年龄黄甜竹Acidosasa edulis地上部营养元素质量分数及分配特性,为黄甜竹林地土壤养分管理和资源开发利用提供依据。  方法  采用全收获法计算生物量,测定不同年龄(1~3 a)和不同地上部位(叶、枝、秆)的植株样品中氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)和锌(Zn)等9种营养元素。  结果  ①黄甜竹地上部营养元素质量分数最高为叶(48.73 g·kg?1),其次为枝(17.61 g·kg?1),秆中最低(16.30 g·kg?1);叶中各营养元素从高到低依次为N、K、Ca、Mg、P、Mn、Fe、Zn、Cu,枝中为N、K、Ca、P、Mn、Mg、Fe、Zn、Cu,秆中为N、K、P、Ca、Mg、P、Mn、Fe、Zn、Cu。各部位营养元素质量分数受竹龄影响不同,其中枝受竹龄影响最大,秆次之,叶最小。②营养元素积累量秆中最大(687.38 kg·hm?2),其次是叶(333.01 kg·hm?2),枝中最小(166.29 kg·hm?2)。不同营养元素的积累量从大到小依次为N、K、Ca、P、Mg、Mn、Fe、Zn、Cu。③不同部位营养元素分配率不同,总体表现为秆中最高(57.92%),其次是叶(28.06%),枝中最低(14.01%)。  结论  黄甜竹中N元素积累量最高,表明黄甜竹有较强的氮吸收能力,生产上要适时补充氮肥。竹叶中营养元素全面,有较高的开发利用价值。图1表3参29     

基于EOS/MODIS资料的江西省水稻长势遥感监测

基于2010年的MODIS数据,进行江西省水稻长势遥感监测指标的研究,提取了4种植被指数作为遥感参数,即比值植被指数RVI、归一化植被指数NDVI、植被状态指数VCI和增强植被指数EVI,并利用植被指数进行叶面积指数LAI的反演,建立了植被指数VI-LAI模型。在VI-LAI模型中EVI、NDVI与LAI的相关性较好。利用LAI的预测值和地面实测数据进行精度的分析,结果显示EVI的三次方(Cubic)模型在各方面都优于其他植被指数和其他模型,因此选择EVI作为水稻的长势遥感监测指标。     

基于机载激光雷达点云的桉树林分蓄积量估算模型构建

  目的  通过2018年1—2月广西国有高峰林场机载激光雷达数据及地面调查数据,采用参数方法和非参数方法建立回归模型,反演桉Eucalyptus树人工林森林蓄积量。  方法  通过点云提取点云高度参数、点云密度参数、林分郁闭度等点云特征变量,采用参数方法(逐步回归、偏最小二乘回归)和非参数方法(随机森林回归、支持向量机回归)进行林分蓄积量构建,通过与样地实测数据对比,进行模型回归预测性能评估,进而选择出表现最优蓄积量反演模型。  结果  采用留一法对以上4种模型进行验证,结果显示:逐步回归模型R2为0.85、均方根误差(RMSE)为23.93 m3·hm?2、平均绝对误差(MAE)为18.18 m3·hm?2;偏最小二乘回归模型R2为0.81、RMSE为26.52 m3·hm?2、MAE为19.94 m3·hm?2;核函数为RBF的支持向量回归模型R2为0.88、RMSE为21.35 m3·hm?2、MAE为16.62 m3·hm?2;随机森林回归模型R2为0.84、RMSE为24.53 m3·hm?2、MAE为17.41 m3·hm?2。  结论  采用随机森林进行变量筛选后,RBF-SVR模型拟合优度及泛化能力最优;通过逐步筛选法结合方差膨胀因子(VIF)方法优选变量的逐步回归模型次之;最后为随机森林回归模型与偏最小二乘回归模型。可见,在解决林业激光雷达领域中的回归预测问题时,采用非参数方法构建RBF-SVR模型更有优势。本研究建立的4种森林类型蓄积量模型,各模型均有较高精度且符合森林资源调查相关技术规定要求。图6表6参25     

基于植被指数、叶绿素荧光和碳通量的华北山地人工林物候对比研究

  目的  物候指植被生长发育的节律性变化,是对气候和环境变化长期适应的结果。本文通过研究植被指数（NDVI、EVI）和日光诱导叶绿素荧光（SIF）与总初级生产力（GPP）之间关系,探究各指数在研究区反映植被动态变化的能力,为深入了解人工林对气候变化的响应提供参考。  方法  利用Timesat 3.3软件对2007—2011年MODIS NDVI、EVI、GOME-2 SIF、通量塔GPP数据分别进行滤波。采用双逻辑斯蒂方程对4种指数时间序列进行拟合并根据曲线最大变化速率提取生长季开始期（SOS）和生长季结束期（EOS）。利用相关性分析、均方根误差分析研究NDVI、EVI、SIF反映植被动态特征的能力。  结果  （1）2007—2011年MODIS NDVI、EVI、GOME-2 SIF、通量塔GPP这4种时间序列曲线变化特征基本一致,NDVI、EVI、SIF月均值均与GPP月均值呈现显著正相关关系。（2）GPP月均值与NDVI、EVI之间决定系数R2在春季、秋季均大于SIF。然而,在夏季GPP月均值与NDVI呈现显著相关性,与EVI和SIF并无明显线性关系。（3）NDVI、EVI、SIF与GPP提取物候参数的均方根误差结果显示:利用EVI提取物候参数结果与GPP最为接近,其次为NDVI,最后为SIF。  结论  在本研究区内,MODIS NDVI、EVI能够更好地反映植被动态变化特征。由于NDVI、EVI数据是依据植被冠层结构光谱特性和叶片反射率提取的物候信息,因此会导致植被指数（NDVI、EVI）提取物候期比GPP提取物候开始期提前和物候结束期滞后。利用SIF数据提取物候参数SOS和EOS均提前于GPP数据提取物候参数S0S和EOS。SIF数据由于像元覆盖面积与通量塔GPP数据不完全吻合影响了GPP与SIF之间的相关关系。      

浙江省森林公园空间布局与旅游发展研究

  目的  探究浙江省森林公园在省域尺度上的空间分布特征及旅游发展模式。  方法  以浙江省128个国家级和省级森林公园为研究对象，采用最邻近指数、核密度分析、地理集中指数等方法分析森林公园空间分布特征、均衡态势和分布密度，结合定性分析，探讨浙江省森林公园的发展历程与旅游发展模式。  结果  ①浙江省森林公园总体空间分布特征为随机型，其中舟山市、台州市、衢州市为均匀型分布，宁波市、绍兴市为随机—离散型分布，温州市、丽水市、湖州市、杭州市、金华市为随机型分布。②核密度结果显示:浙江省森林公园的疏密分布呈现3个梯次，东北部为第1梯次，中部和南部为第2梯次，西部为第3梯次。③浙江省森林公园的建设发展分为探索起步期(1982—1992年)、快速增长期(1993—2001年)、规范建设期(2002—2010年)、内涵提升期(2011—2017年)和全面发展期(2018年至今)5个阶段。④旅游开发分为城郊休闲型、景观游赏型、生态度假型、森林运动型和生态教育型等5种模式。  结论  在多重因素制约下，浙江省森林公园在各地级市间分布不均，发展模式各异。今后浙江省森林公园的建设和旅游发展，要在充分利用森林资源条件的基础上，积极对接森林旅游消费需求，优化空间布局结构；完善基础设施条件，提高市场服务能力；创建特色旅游品牌，加大宣传力度。图2表2参23     

典型温带树种固碳速率研究

  目的  森林是陆地生态系统的主体,在陆地碳循环中起着关键作用,因此在碳中和背景下,如何持续增加森林碳库储量以及提高森林碳汇功能,已成为各方关注的热点。合理的树种配置是提升森林质量和碳汇能力的基础。  方法  以长白山阔叶红松林25 hm2固定样地连续15年（2004—2019年）4次群落调查数据为基础,分析了主要树种对地上生物量碳库储量贡献,比较不同树种固碳速率差异及在时间上的相关性。  结果  （1）2019年阔叶红松林地上生物量为（282.5 ± 102.8） Mg/hm2,过去15年间年均净固碳速率约为1.0 Mg/hm2,在3个监测周期（2004—2009年、2009—2014年和2014—2019年）内的固碳速率分别为1.54、0.73和0.76 Mg/（hm2·a）;（2）样地内地上生物量最高的7个树种（紫椴、红松、蒙古栎、水曲柳、春榆、色木槭和大青杨）累计贡献量占整个群落总地上生物量的96.2%,其中紫椴、水曲柳和蒙古栎3个树种贡献了73.6%;（3）紫椴、水曲柳、蒙古栎、红松和春榆5个树种种群数量持续下降,而其平均胸径和地上生物量均呈现增加趋势,表明其大径级个体的固碳作用持续增强;（4）主要树种固碳速率存在明显差异（?0.97% ~ 0.77%）,其中具有复叶结构的水曲柳是地上生物量积累速率最快的树种,年均增速约为0.77%,其后依次是紫椴（0.60%）、春榆（0.54%）、蒙古栎（0.38%）、红松（0.09%）、色木槭（?0.46%）和大青杨（?0.97%）;（5）7个种群在3个监测周期内表现出不同的增长动态,其中紫椴和色木槭、蒙古栎和红松、水曲柳和春榆之间表现出较高的正向波动关系,大青杨和春榆呈负向关系。因此,固碳速率在树种间存在时间上的异步性。  结论  该研究揭示的典型温带树种固碳规律、树种间固碳速率在时间上的异步性特点可为本地区植树造林实践中树种选择及配置提供一定的参考。      

浙江省森林康养品牌资源空间分布特征及其影响因素

  目的  探究目前浙江省森林康养品牌资源空间分布特征及影响因素，为科学合理布局森林康养基地，充分利用及开发森林康养资源，实现供需有效对接，促进森林康养产业有序高效发展提供指导。  方法  以浙江省“中国森林康养基地”“中国森林氧吧”“浙江省森林康养基地”和“浙江省森林氧吧”共计134处森林康养品牌资源为对象，运用最邻近指数、地理集中指数、不平衡指数、核密度分析、缓冲区分析及Pearson相关性分析方法，探究浙江省森林康养品牌资源空间分布特征及影响其空间布局的自然及社会人文因素。  结果  浙江省内森林康养品牌资源空间分布整体为凝聚型，集聚趋势明显；市域层面来看，湖州市、丽水市、台州市及温州市为均匀型，杭州市、衢州市、金华市及绍兴市为凝聚型。森林康养品牌资源在各地级市内的分布并不均衡，根据各地级市所拥有的数量不同可划分为4个梯队，各梯队间存在较大差异。核密度分析发现:不同区域内森林康养品牌资源分布存在较大差异，可划分为以湖州市安吉县为主的大核区，湖州市长兴县、杭州市桐庐县、丽水市龙泉市为主的次核区以及以衢州市江山市、金华市义乌市、绍兴市新昌县为主的小核区；森林康养品牌资源空间分布特征受地形、森林覆盖率、水系、社会经济基础、交通通达性、中心城市关联度综合作用影响。  结论  受到自然及人文因素的综合影响，目前浙江省森林康养品牌资源在各地级市间分布不均，各地森林康养产业发展进程存在较大差异。森林康养资源及产业在开发与建设中，地形、森林覆盖率、水系影响其景观基底与生态环境，社会经济基础、交通通达性及与中心城市的关联度关乎其经济支撑、市场潜力及可达性。日后浙江省森林康养产业的发展，要基于地区资源条件及优势，进一步结合政策支持、市场调查、合理规划、资源整合等，从而实现“全域化布局”“一体化推进”“标准化管理”的目标。图5表1参23     

联合GF-1和GF-3影像的森林地上生物量反演

  目的  探索高分（GF）光学、合成孔径雷达（SAR）数据及其联合数据在森林地上生物量（AGB）及其组成部分反演中的可行性。  方法  以云南省昆明市宜良县小哨林区的云南松为研究对象，结合实地调查数据，以GF-1光学数据和GF-3 SAR数据作为数据源，提取光学数据常用的植被指数和纹理特征，SAR数据的各极化后向散射系数、纹理特征以及极化分解等参数，利用KNN-FIFS方法分别进行森林AGB及其分量的反演；然后采用留一交叉验证法对反演结果进行精度评价，并在此基础上绘制森林AGB及其分量空间分布图。  结果  联合GF-1和GF-3数据反演森林AGB及其分量的精度最高，R2均超过了0.710，RMSEr的值在22% ~ 27%之间，其中树叶的反演精度最优，模型的R2为0.714，RMSE为10.270 t/hm2，RMSEr为24.58%；除树叶生物量外，森林AGB和其他分量仅采用GF-1提取的特征进行反演时，精度均优于采用GF-3特征的反演结果。  结论  联合GF-1光学数据和GF-3全极化SAR可以实现一定程度的互补，提高森林AGB及其分量的反演精度，此外KNN-FIFS方法在低生物量水平的云南松纯林的AGB及其分量的反演中具有一定的鲁棒性，且KNN-FIFS优选的重要参数多为SAR和光学的纹理特征。      

浙江省近自然毛竹林空间结构特征

  目的  研究浙江省不同地区毛竹Phyllostachys edulis林空间结构特征及其差异性。  方法  以浙江省不同地区近自然生长的毛竹林为研究对象，共设置54个样地，采用聚集指数、竞争指数和年龄隔离度3个空间结构指数。  结果  浙江省不同地区毛竹林竞争指数为2.88~8.81，其中余姚地区最大，庆元地区最小；年龄隔离度为0.30~0.84，其中黄岩地区最大，武义地区最小；聚集指数为0.73~1.24，其中宁海地区最大，余姚地区最小。浙江省不同地区毛竹林年龄隔离度和聚集指数没有显著差异，而不同地区间竞争指数存在显著差异（P < 0.05）。  结论  浙江省毛竹林空间分布格局以聚集分布为主。空间结构指数存在一定的区域变化趋势，从北到南竞争指数逐渐减小。     

农户竹产业融合参与和人力资本对农户收入的影响

  目的  竹产业作为中国重要的林业资源，在农业产业融合发展中具备特有的优势。分析农户是否参与竹产业融合，农户人力资本水平对农民收入的影响以及之间的机制关系，可为产竹区和山区的农业产业融合发展提供参考。  方法  在浙江省湖州市安吉县和杭州市临安区，利用260个农户调查数据，通过统计分析和多元线性回归等方法，分析了参与竹产业融合对农户收入水平和收入差距产生的影响，以及人力资本在其中发挥的直接作用和调节作用。  结果  参与竹产业融合和加强人力资本积累能够提高农户的收入水平，缩小农户间的收入差距；在人力资本各衡量指标中，户主的正规教育年限和除户主外其他家庭成员的最高教育年限2个指标，在参与竹产业融合影响农户收入过程中存在调节效应；但是户主和家庭成员接受农业技能培训情况的指标没有发挥预期的调节作用。  结论  要鼓励农户参与竹产业融合，提高户主和家庭成员的正规教育年限，促进横向产业融合即竹资源的横向功能拓展等。表3参23