天山中段天山云杉林森林小气候特征研究

采用对林外和林内小气候定位观测的实验方法,以天山生态站2005,2006年的观测数据为基础,从大气温度、大气相对湿度、土温、蒸发量、风向风速、辐射量和照度等因子对天山生态站区林外林内的小气候要素差异性进行分析。结果表明：天山云杉林对小气候要素的影响是非常明显的,林内大气温度、土温、蒸发量、辐射强度、光照强度要比林外小,而相对湿度比林外大。利用SPSS（V11.5）软件统计分析表明,天山云杉林对土温和蒸发量的影响比对大气温度和湿度的影响显著。     

天山中部天山云杉林土壤种子库年际变化

通过定点采样,采用萌发法对天山中部天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)近熟林(101-120a)和成熟林(121-160a)2004-2011年(8a)土壤种子库物种组成、种子密度的年际变化和不同间隔年限土壤种子库物种组成的相似性进行了分析。结果表明:(1)土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物87种,隶属29科70属,其中乔木种子植物2种,灌木种子植物2种,草本种子植物83种,土壤种子库中草本植物种子密度远远大于木本植物种子密度;8个采样年份土壤种子库恒有种仅有6种;(2)土壤种子库种子密度及其中天山云杉种子密度存在巨大的年际变动,且不具有同步性;土壤种子库种子密度最大(2009年)值为(953.75±66.12)粒/m²,最小(2008年)值为(186.50±20.37)粒/m²,其中天山云杉种子密度最高(2006年)达到(584.50±53.58)粒/m²,最低(2005年)仅有(0.25±0.26)粒/m²;(3)天山云杉林土壤种子库年际间物种组成的相似性不高,Czekanowski相似系数均值仅为0.344,并随间隔年限的增加呈现减小-增大-减小的变化趋势。天山云杉林土壤种子库物种组成和种子密度稳定性差,年际间相差悬殊,物种组成的相似性不高,种子库中天山云杉种子密度主要受其种子库采样前一年天山云杉结实丰歉的影响,属间断型。土壤种子库年际变化特征可为天山森林的更新恢复和可持续经营提供科学依据。     

天山中部天山云杉林土壤种子库与地上植被的物种相似性

[目的]天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)林是天山山地最主要的地带性森林植被,为新疆绿洲生态系统的生命之源,对水源的涵养发挥着不可或缺的重要作用.通过对天山北坡中部头屯河上游海拔1 750～2 750 m高度天山云杉林土壤种子库的采样和地上植被的调查分析,旨在深入了解二者在物种组成上的相似性程度,以期为天山森林生态系统的保育与恢复提供科学依据.[方法]采用土壤种子库采样与地上植被调查一一对应的方法和Jaccard相似性系数.[结果]从天山云杉林土壤种子库中共萌发鉴定出种子植物53种,隶属24科43属,从其地上植被调查中共鉴定出种子植物58种,隶属27科49属,二者共有物种43种.在l 750～2 750 m的10个海拔高度(梯度100 m)上,土壤种子库与地上植被物种组成的Jaccard相似性系数分别为0.35、0.31、0.30、0.29、0.30、0.26、0.23、0.22、0.21、0.18,均值为0.27.[结论]天山云杉林土壤种子库与地上植被的物种组成相似性不高,且随着海拔高度的增加,其相似性呈现减小的趋势.     

天山中部不同郁闭度天然云杉林立地土壤养分的比较研究

对天山中部4种不同郁闭度天然云杉林立地土壤养分进行了分析,结果表明,4种郁闭度之间和不同土层土壤养分含量具有一定的相关性。具体表现为郁闭度较大的云杉林立地土壤养分含量总体高于郁闭度小的云杉林。在土壤剖面上,pH值与土层深度没有显著的相关性,而有机质、全氮、全磷、速效养分等指标则随着土层深度的增加而不断降低,与土层深度呈明显负相关。表层与其余土层养分含量差别较大,土壤养分"表聚"现象明显。     

天山西部云杉林群落数量分类与排序

[目的]研究植物群落的数量分类和排序,分析植物群落与环境之间的关系,为新疆天山云杉林保护、天山西部山区森林群落更新恢复评价提供支撑.[方法]以天山西部国有林管理局巩留分局恰西森林公园为试验点,天山云杉(Picea schrenkiana var tianschanica)林为研究对象,基于群落学调查和环境因子测定数据,...     

天山北坡中部天山云杉林植物多样性沿海拔变化特征

海拔对物种多样性的影响是生态学领域研究的热点.通过对天山云杉(Picea schrenkiana Fisch.et Mey.)林地上植被进行调查,计算地上植被α多样性指数,分析物种多样性与海拔梯度间的相关性,为天山云杉林地上植被沿海拔梯度分布提供依据.分析得出,海拔1750～2150 m,共鉴别出64种植物,隶属32科...     

天山云杉林林冠空隙特征的研究

通过对天山云杉林中 30个林冠空隙的调查 ,研究了新疆天山云杉林林冠空隙的基本特征和影响林冠空隙内幼苗更新的因子 .结果表明 ,本研究范围内 ,天山云杉林扩展林冠空隙 (EG)的面积在 5 0 .81～ 2 98.0 5m2 之间 ,其中以 4 0～ 1 6 0m2 所占比例较大 ;实际林冠空隙 (CG)的面积大多在 1 1 .37～ 1 83.39m2 之间 ,其中以小于 80m2 所占比例较大 ;CG EG值大多在 0 .4～ 0 .6之间 ,大多数林隙的形状近似于圆形 ,都接近于 1 ;林冠空隙有 1 0种形成方式 ,其中以伐倒和伐倒 +掘根风倒的方式最多 ;林冠空隙开敞度大多分布在 0 .4～ 1 .5之间 ,当开敞度为 0 .6 8时 ,幼苗更新株数最多能达到 2 76 75株 hm2 ;坡向和坡度对天山云杉幼苗更新有促进作用     

天山中部人工云杉林凋落量及养分特征的研究

2009年在沙湾县国有林场内,以人工云杉林为研究对象,采用室外收集和室内实验的分析方法,对天山中部人工云杉林(Piceaschrenkiana Fisch.et Mey.P.schrenkiana)凋落量及凋落物养分特征进行了研究。结果表明:天山中部人工云杉林凋落量为2 485.14 kg/(hm2.a);凋落物由落叶、落枝、落皮、落果和其他5种组分组成。各组分中以落叶凋落量最大,为1828.37 kg/(hm2.a),占凋落总量比例的73.57%;其次为落枝,凋落量为599.32 kg/(hm2.a),占凋落总量的24.11%;落皮和落果的凋落量相当,分别为15.62,14.29 kg/(hm2.a),仅占凋落总量的0.628%和0.575%;其他组分凋落量为27.55 kg/(hm2.a),占凋落总量的1.108%。人工云杉林凋落量月变化特征呈单峰型,凋落量最大值出现在7月;凋落物中含有大量的矿质营养元素,其中Ca的平均浓度含量在凋落物各种组分中最高,为13.95 g/kg;N的平均浓度含量仅次于Ca,为8.43 g/kg;K和Mg的平均浓度含量相当,分别为3.86和2.92 g/kg。各养分元素含量大小顺序为:CaNKMgP。     

天山中部林区主要地类TM信息特征分析

本研究对天山中部林区样地内主要地类及森林类型ＴＭ光谱信息进行了全面的分析，得出ＴＭ５是林区主要地类分类的首选波段；ＴＭ４是林区云杉分类的首选波段     

地形因子对天山北坡天山云杉林土壤有机碳的影响

【目的】研究地形因子对天山北坡天山云杉林土壤有机碳的影响。【方法】在新疆农业大学实习林场选取不同海拔、不同坡度和不同坡向的样地采集土壤样品,测定土壤有机碳含量并计算其碳密度。【结果】不同海拔梯度下,天山云杉林土壤有机碳含量介于41.65~77.67 g/kg,土壤有机碳密度介于9.47~14.27 kg/m²,土壤有机碳含量及密度均随着海拔的升高呈减少的趋势。0~20 cm土层坡度小于15°时,土壤有机碳含量表现为最高(105.08 g/kg),而当坡度达到30°~35°时,土壤有机碳含量最低;不同坡向上土壤有机碳含量从高到低依次为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡,其中0~20 cm土层阴坡上土壤有机碳含量显著高于阳坡(P<0.05),20~60 cm土层土壤有机碳含量在各坡向之间差异不显著。【结论】天山北坡天山云杉林在高海拔区域内整个剖面土壤有机碳含量分布较低海拔区域相对均匀。坡向对土壤有机碳的再分配作用在20~60cm土层土壤中难以发挥作用。     

基于WorldView-2影像和随机森林算法的天山云杉蓄积量反演

【目的】研究林地遥感因子与蓄积量的关系来反演天山云杉林分蓄积量,为新疆天然林保护工程实施后天山云杉生态恢复与科学管理提供参考依据。【方法】以新疆天山西部巩留县恰国家西森林公园的天山云杉（Picea schrenkiana var.tianshanica）为研究对象,以样地内每木检尺为依据,基于WorldView-2影像,使用eCognition Developer 提取样地的光谱信息、纹理因子与植被指数三种遥感因子,通过随机森林算法建立模型反演天山云杉林分蓄积量。【结果】提取的24种遥感因子,筛选出对蓄积量影响最大的5种特征变量,分别为NDVI1、NDVI2、RVI2、均一性（Homogeneity）与相关性（Correlation）,建立随机森林回归模型,解释度高达81.27%,决定系数R²=0.8648（P<0.05）,估测样地蓄积量精度为86.38%。【结论】建立的随机森林回归模型可以有效地反演天山云杉林林分蓄积量。     

基于无人机影像的天山云杉林树高提取及蓄积量的反演

【目的】提取影像高程数据建立模型反演天山云杉林分蓄积量,为天然林保护工程实施后天山云杉生态恢复与科学管理提供参考依据。【方法】以新疆天山西部巩留县恰西森林公园的天山云杉(Picea Schrenkiana var. tianshanica)为研究对象,无人机航拍影像与样地每木检尺为数据源,使用点云分类与克里金插值法提取无人机影像高程数据得到天山云杉树高,根据样地实测数据建立胸径树高模型,最终根据胸径树高模型反演天山云杉林林分蓄积量。【结果】利用无人机影像提取树高与实测树高存在显著正相关关系,提取平均精度为88.42%,建立天山云杉胸径-冠幅模型的相关系数为0.696,而胸径-树高模型的相关系数为0.730;验证胸径-树高模型,计算RMSE值为12.386,拟合效果显著。基于胸径-树高模型反演林分蓄积量精度为87.66%,与实测值比对,残差值大部分落在(-2,+2)残差区间。【结论】采用局部最大值算法对天山云杉林树高信息的提取效果较好,建立胸径-树高模型弥补了无人机不能对胸径直接测量的缺陷,进而反演天山云杉林林分蓄积量。     

天山云杉削度方程的研究

基于天山云杉干形曲面特征及其表征模型,本研究提出了天山云杉削度方程：ｄ＝ａ１Ｄ＾（ａ２＋ａ３Ｈ＋ａ４ＤＨ）Ｈ＾（ａ５＋ａ６Ｄ＋ａ７ＤＨ）（Ｈ－ｈ）＾ａｓ,并提出以干形作为评价削度方程的林学指标。经比较,本研究提出的天山云杉削度方程明显优于其他方程。     

天山西部云杉林生物量与遥感地学数据相关性分析

[目的]探讨生物量与遥感地学数据之间的相关性为森林植被生物量遥感动态监测研究奠定基础.[方法]以新疆天山云杉林幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的生物量及其对应环境星数据与其派生数据、气象数据、地形数据之间的相关性进行分析.[结果]分龄级比不分龄级的条件下,生物量与各因子团的相关性都有所提高,尤其是幼龄林、近熟林、成熟林和过熟林体现的较明显.[结论]林分生物量与水热因子中的平均气温、最高气温、最低气温、降水等因子有较高相关性;与地形因子中海拔、坡度具有较高相关性,与遥感因子中B3在0.05的水平上显著,而与其它因子在这个水平上相关不显著.在水热因子中,幼龄林、近熟林生物量与平均气温、最高气温、最低气温有较高相关性,成熟林、过熟林生物量与水热因子中的平均气温有较高相关性;在遥感因子中,幼龄林生物量与遥感因子中B2有较高相关性,中龄林生物量与DVI、EVI有较高相关性,其他龄级生物量与NDVI、RVI有较高相关性;在地形因子中,幼龄林和近熟林生物量与地形因子中的海拔具较高相关性,成熟林和过熟林生物量与地形因子中DEM分级具有较高相关性,中龄林与地形因子相关性不高;在森林特征因子中,过熟林生物量与年龄有较高的相关性,其他龄级相关性不高.     

基于机载激光雷达影像的天山云杉林树高提取及蓄积量反演

【目的】研究提取影像高程数据建立模型反演天山云杉林分蓄积量,获得便捷、快速提取森林蓄积信息的技术方法,为研究山地天然林精准监测与评价提供技术途径。【方法】以新疆天山中部北坡天格尔森林公园天山云杉(Picea Schrenkiana var.tianshanica)为研究对象,机载激光雷达航拍影像与样地每木检尺为数据源,使用点云分类与克里金插值法对激光雷达影像高程数据进行提取获得天山云杉树高,根据样地实测数据构建胸径-树高模型,并根据胸径-树高模型天山云杉林林分蓄积量进行反演。【结果】激光雷达影像分辨率较高,经过点云分类后,采用克里金插值法提取的树高平均精度可达89.64%,幂函数曲线模型拟合度最高,R²为0.908,结合二元材积公式,基于激光雷达影像估测蓄积量与样地实测蓄积量对比,精度达到87.43%。【结论】采用克里金插值法对天山云杉林树高信息的提取效果较好,建立胸径-树高模型弥补了激光雷达不能对胸径直接测量的缺陷,反演天山云杉林林分蓄积量,该模型可满足对新疆山地天然林数字经营管理的标准。     

天山中东部林区天山云杉异龄林生长的动态分析

本文以天山中东部林区天山云杉(Picea Schrenkiana Fisch.et Mey.Vat.tianshanica(Rupr.)Cheng et S.H.Fu)异龄林为研究对象。利用进界生长量、径级向上生长量和枯损量的材料,运用矩阵模型对天山云杉异龄林的生长动态做了分析,并对其理想的极限分布等诸方面作了探讨,有关结果可作为生产经营的依据。     

基于无人机影像的天山云杉林单木树冠信息提取

【目的】 研究树冠信息估测出林分密度、生长量等森林调查指标,判断林木生长优良状况提供参考,【方法】 基于无人机遥感影像,以新疆农业大学实习林场主伐迹地下天山云杉林(Picea Schrenkiana var tianshanica)为研究对象,采用高斯-拉普拉斯算子(Laplacian of Gaussian,LOG)结合最大类间方差寻找最优阈值(Otsu)对影像进行处理,并利用标记控制分水岭分割方法分别提取疏、中、密3种不同郁闭度的天山云杉单木树冠信息。【结果】 利用优化后的标记控制分水岭分割方法较好的解决了过分割问题,对单木树冠信息提取的F测度在疏、中、密林区分别是98.26%、92.91%和87.57%。【结论】 使用的方法提取单木树冠信息精度较高,可以评价对天山云杉林的生长状况,可对主伐迹地下天山云杉林的更新和恢复提供可靠的技术支撑。     

天山云杉削度方程与材种出材率表的研究

以天山云杉为研究对象，在分析与描述天山云杉干形的基础上，提出了新的削度模型；并与其它削度模型进行分析、比较，评价了与商品材积估测有关的削度模型的优劣，结果表明：新建削度模型具有较好地满足各项预估目的的能力，在此削度模型的基础上，建立了精确的商品材积估测系统。该系统可估计树干上任意直径的干长、任意高度处直径、商品材积，并用该系统编制了天山云杉二元材种出材率表。     

天山云杉林不同发育阶段种群分布格局研究

以新疆西部天山云杉林6hm2永久样地调查数据为基础,采用点格局分析方法,对不同发育阶段的天山云杉种群空间分布格局和种群之间相关性进行统计分析。结果表明:1)调查样地内天山云杉群落物种组成简单,仅7个物种,区系成分均为温带成分,是以天山云杉为主的单优植物群落。2)样地内天山云杉大树个体数较多,小树和中树个体数较少,不同发育阶段其个体密度大小顺序为:大树中树小树,表现为衰退型种群。3)天山云杉不同发育阶段种群分布格局与研究尺度紧密相关,各发育阶段均以聚集型分布为主;不同尺度下均表现为小树的聚集强度最大,中树次之,大树最小。4)天山云杉种群不同发育阶段之间存在着相关性,大树和小树表现为显著的负相关;中树和小树在中小尺度上呈现显著的正相关,大尺度上相关性不显著;中树和大树相关性不显著。