不同龄组华北落叶松人工林径向生长模型构建

本文以塞罕坝不同龄组华北落叶松人工林为研究对象,以非线性单木胸径生长模型为基础模型,考虑主要立地因子及林分密度对不同发育阶段华北落叶松胸径生长量的影响,利用哑变量方法构建包含不同龄组林分竞争指数及主要立地因子的非线性混合效应胸径生长模型。结果表明:由立地因子与立木胸径生长量进行相关性分析,确定每公顷株数、海拔、坡向、土层厚度是影响华北落叶松人工林胸径生长主要限制性因子,相关系数分别为:0.67、0.51、0.54、0.38;在不同龄组由于经营水平和作业方式不同,林分平均竞争指数与龄组呈负相关关系,不同龄组林分平均竞争指数分别为:6.26、2.17、0.61;以不同龄组林分平均竞争指数为哑变量,构建了包含影响立木胸径生长主要因子的非线性混合效应模型,不同龄组模型BIC值分别为-142.3、-109.4、-94.7;AIC值分别为:-145.8、-129.5、-113.6;-2 Log Likelihood值分别为:-463.8、-147.5、-131.6。在不同立地条件下,混合效应模型中固定效应参数能够反映大多数立木胸径生长量随年龄的变化总趋势,随机效应参数能解释不同立木年龄和胸径生长曲线的变异。因此,非线性混合效应模型提高了对胸径生长量的预测精度及适用范围。     

华北落叶松林分生长模型模拟与预测研究

为掌握华北落叶松人工林林分生长规律,采用林分特征因子年龄、立地指数、密度以及材积建立林分生长模型,根据非线性模型研究方法,获得了林分平均树高模型、密度指数模型、断面积模型和收获模型,且预测精度均达到了80%以上。这说明华北落叶松人工林林分模型不仅具备较高的模拟效果,而且具有较高的预测精度,在生产实践中,为华北落叶松人工林的经营管理提供了基本的理论依据。     

长白落叶松人工林林分模型的应用

根据在牡丹江地区所调查的16块固定标准地和16块临时标准地的材料以及树干解析数据资料,基于Korf-A型理论生长方程,从林分密度理论和动态林分生长与收获等角度对长白落叶松(LarixolgensisHenry)人工林林分生长和收获模型及应用进行了研究。采用参数化的方法将立地密度因子引入Korf-A型方程,建立了林分断面积生长模型,其渐近参数主要受立地条件影响,而曲线形状参数和生长速率参数则与林分密度和立地条件均有关。以落叶松人工林林分断面积生长模型为核心的全林分模型系统,由满足相容性原则的6个模型所组成:①立地指数曲线;②林分最大密度线;③林分密度(SDI)动态预估模型;④树高曲线动态预估模型;⑤林分断面积生长模型;⑥Schumacher式林分收获模型。采用该模型系统可以模拟不同立地条件(SI及N0)下的林分平均胸径(DBH),平均树高(H),每公顷株数(N),林分断面积(G)和林分蓄积量(M)的生长过程。所建立的林分密度动态模型,预估模型及林分生长和收获模型,可以从单木和林分两个决策水平上模拟落叶松人工林林分动态发育过程,为进一步建立林分经营模型及合理经营长白落叶松人工林提供了良好基础。     

落叶松人工林立地质量和速生丰产的研究

本文通过对长白山区10个林场落叶松人工林的调查研究评价其立地质量。共调查了11个立地因子,划分了各立地因子的等级。选出了主导立地因子。应用数量化理论(Ⅰ)编制了主导立地因子得分表,并编制了主导立地因子百分得分表。两表都可以用来确定各因子对立地指数的贡献大小。实现了相同立地条件下红松、落叶松、樟子松三个树种之间的立地指数转化。按立地指数及林分密度进行了林分蓄积量预测。提出了速生丰产林立地条件。     

2021 年 11 期目录

[目的]目前关于林分碳储量随年龄动态变化的模型研究较少,本研究通过建立林分水平的碳储量生长模型系,为区域尺度的森林碳储量动态预估提供方法.[方法]以吉林省长白落叶松人工林为对象,使用立地质量分级算法将所有样地划分为3个立地等级,并将其作为哑变量引入模型系中,使用联立方程组的方法将林分平均高、断面积生长模型和林分碳储量模型3个方程进行联合估计,建立林分碳储量生长模型系.采用调整确定系数(R2adj)、估计值的标准误(SEE)和平均预估误差(MPE)来评价模型的表现,分析不同立地等级和林分密度指数(SDI)下林分碳储量的生长过程,及林分断面积和平均高对林分碳储量的影响.[结果](1)林分碳储量生长模型系中林分平均高生长模型、林分断面积生长模型和林分碳储量模型的R2adj分别为0.879、0.977和0.953,MPE均??1500株/hm2时,在40年以后的林分密度对碳储量生长过程基本无影响;林分密度指数控制在1500?～2000株/hm2时可实现较快的碳储量生长.(4)林分碳储量随林分断面积和平均高的增加而增加,林分断面积与林分碳储量的关系更为密切.[结论]林分碳储量的生长和立地等级、林分平均年龄、密度、断面积、平均高等因子有密切联系,采用联立方程组方法是建立林分碳储量生长模型系的有效方法.本研究建立的林分碳储量生长模型系可以对林分碳储量动态进行有效预测,为了解林分碳储量的生长过程和森林碳汇评估提供了工具.     

长白落叶松人工林地位指数及立地形的比较研究

目的以吉林省长白落叶松人工林为对象,分析立地形与地位指数及其与林分生产力之间的关系,检验立地形评价长白落叶松人工林立地质量的可行性。方法基于168块固定样地的314个观测数据,提出了基准胸径确定的方法,即以胸径-年龄的逻辑斯蒂方程为基础,求其拐点纵坐标(即为基准胸径)。以理查兹生长方程分别拟合优势高-年龄、优势高-优势胸径的导向曲线,分别计算各样地的地位指数与立地形,并分析立地形与地位指数以及二者与林分生产力之间的关系。结果立地形与地位指数回归方程的决定系数R2为0.3627,RMSE为1.9930m,平均绝对误差MAE为1.5632m。地位指数、立地形与生产力的相关系数分别为0.6764和0.3203。采用等距划分的方法将计算所得的地位指数与立地形划分为8个等级,地位指数从1至8级各等级所占比例分别为0.64%、3.82%、12.74%、24.84%、32.48%、19.43%、5.10%、0.96%;立地形从1至8级各等级所占比例分别为0%、1.59%、9.24%、42.36%、44.90%、1.91%、0%、0%。结论对于落叶松人工林来说,立地形只能解释36.27%的地位指数变异;地位指数与生产力的相关性远大于立地形与生产力的相关性。对立地形与地位指数采用等距划分的方法进行立地质量等级划分,立地质量等级均呈现出中间多、两头少的趋势,但各等级的样地数量差异较大。总体来说,本研究中立地形不宜作为长白落叶松人工林立地质量评价的指标。      

遗传规划在林分生长模拟中的应用研究

本研究在华北落叶松林分平均胸径和平均树高原有只以树龄为变量的基础上增加了立地指数和植林密度因素,采用遗传规划技术进行数据拟合,获得了较好的理论生长方程,新的多元生长方程为华北落叶松生长模型提供了高精度、强适用性的生长函数。     

桦木沟林场华北落叶松人工林立地质量评价研究

本文以桦木沟林场华北落叶松人工林为研究对象,按不同林龄(18～45 a)、不同生长类型、不同立地条件林分设置固定标准样地16块,在每块标准样地内进行每木检尺,测定胸径、高度、枝下高、冠幅等林分结构因子的数量特征,并调查和收集林下植被、立地因子(海拔、坡向、坡度、坡位)、经营水平等环境特征。采用样地调查法进行林分结构调查、标准木和林分优势木解析法测定树干生长过程和生物量。用各种立地条件下的树干解析材料,拟合树高与年龄的回归方程式作为导向曲线,再利用树高调整法编制华北落叶松的地位级表及地位指数表。在综合分析影响华北落叶松生长发育的环境因子的基础上,运用多元地位指数法,构建立地质量评价数量化模型。     

不同密度和立地因子对密云县橡树次生林生长的影响

根据北京云蒙山林场的3块不同密度的标准地资料,分析橡树次生林不同林分密度分别与其平均胸径、平均树高、平均单木蓄积之间的关系,并建立了相应的回归方程,相关系数均在0.88以上。另根据云蒙山林场2009年二类清查资料,对20个小班采用方差分析的统计方法,利用其平均优势木四十年生时的树高,按单项立地因子实际分布区间进行分组,计算其差异显著水平,分析各立地因子对林木生长的影响。结果表明,橡树次生林密度与林分的平均胸径、林木单株蓄积之间呈负相关关系,密度对于评价林分的树高影响程度不如对胸径大;云蒙山林场四十年生橡树次生林的密度应控制在1 570株.hm-2以下;通过分析橡树次生林生长与立地因子的关系,初步确定了其适宜的立地条件为：高海拔,有效土层厚度在≥30 cm,坡度大于25°时树高生长差异不显著。     

黄龙山油松人工林结构与稳定性、生产力之间影响的关联分析

我国是人工林大国,人工林具有巨大的经济价值与生态效益,探究人工林内在影响关系具有重大意义。根据黄龙山林区野外业调查样地数据,通过典型相关分析（CCA）与结构方程模型（SEM）进行建模,构建了含有环境因子、林分结构因子、林分稳定性因子、林分生产力因子的结构方程模型。结果表明,环境因子对林分结构因子有0.338的正向直接影响,对林分生产力因子、林分稳定性因子之间有正向间接影响,影响系数分别问0.283、0.209。林分结构因子对林分生产力因子有正向影响,总影响系数为0.837,直接影响为0.764,间接影响为0.073。林分结构因子对林分稳定性因子有正向影响,影响系数为0.619。林分稳定性因子对林分生产力因子有着正向直接影响,影响系数为0.118。经检验各指标值均表明模型适配性较好,模型显示结构因子与稳定性因子、生产力因子之间的影响强烈,通过改良结构,调整稳定性与生产力的经营思路可行。     

基于多层感知机的长白落叶松人工林林分生物量模型

目的神经网络模型能避免林分生物量模型建模时自变量共线性与异方差问题,研究多层感知机在林分生物量模型中的应用,为森林经营单位、区域生物量和碳储量的估算提供方法和依据。方法以长白落叶松人工林为研究对象,利用吉林省一类清查固定样地的917组数据,分别建立了基于传统的对数转化后线性模型和神经网络多层感知机的地上生物量和总生物量模型。使用AIC、决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、相对均方根误差（RMSE_r）和平均绝对误差（MAE）来评价模型。结果估计精度最高的模型是输入单元为林分平均胸径（D）?平均高（H）?林分密度指数（S）?海拔（HB）?坡向（PX）?坡位（PW）、2个隐藏层、隐单元数为40?20的神经网络模型,与传统对数转换线性回归模型相比,地上生物量和总生物量模型的调整决定系数（Adj.R2）分别从0.902 1提高到了0.914 1,从0.897 9提高到了0.908 9;RMSE_r分别从6.330 5%降低到了5.992 2%,从6.490 1%降低到了6.153 6%。包含立地因子的神经网络模型比未包含立地因子的神经网络模型估计精度略有提升,地上生物量与总生物量的Adj.R2分别提高了0.88%和0.99%,RMSE_r分别降低了5.33%和5.46%。结论多层感知机生物量模型的估计精度比传统回归模型略有提高,但它可以避免模型选型和违背传统统计假设的处理等问题,且能够一次性计算地上生物量和总生物量模型,有一定优势。      

毛竹林立地与结构的关系及其对生物量的影响

  目的  研究立地因子和结构因子中影响毛竹Phyllostachys edulis林生物量的主导因子,并解析主导因子之间的关系及其对毛竹林生物量的影响。  方法  在浙江省10个县(市)选择少受人为干扰的毛竹林,设置52个样地,通过随机森林筛选出影响毛竹林生物量的主导因子,在此基础上构造结构方程模型,分析各主导因子对毛竹林生物量的直接、间接和总影响。  结果  立竹度、林分平均胸径和竞争指数是林分结构因子中影响毛竹林生物量的主导因子。土层厚度和海拔高度是立地因子中影响毛竹林生物量的主导因子。结构方程模型分析结果表明:模型中所预设的路径能够被接受,也能较好体现所采集的数据。立竹度、林分平均胸径、竞争指数和土层厚度的总影响为正,对毛竹林生物量有正影响。海拔的总影响为负,对毛竹林生物量有负影响。林分平均胸径对毛竹林生物量的总影响最大,为0.739。立竹度对毛竹林生物量的直接影响大于间接影响。土层厚度对毛竹林生物量的间接影响最大,达0.492。立地因子中,土层厚度对毛竹林生物量的总影响大于海拔高度。海拔高度、土层厚度和竞争指数对毛竹林的间接影响大于直接影响。  结论  毛竹林的主要构件因子立竹度和林分平均胸径与毛竹林生物量的关系最为密切。海拔高度、土层厚度和竞争指数主要通过影响毛竹林的构件因子,间接影响毛竹林生物量。在毛竹林经营中,应当综合考虑立地因子、非空间结构和空间结构及其相互关系对毛竹林生物量的影响,在充分利用立地潜力的基础上,调控毛竹林结构,提高毛竹林生产力。图3表3参40     

落叶松人工林采伐前后下层植被的演替

随着兴安落叶松人工要的林龄不同，林下小生境也随之变化，从而，导致了林下植被的演替。３０多年来，通过对落叶松人工林下层植被演替的定位研究表明：随着林龄的增加，林分郁闭度加大，原次生林下的草本植物在种类、盖度１高度和多度上相对减少，而阴性杂草增加；当落叶松人工林实行皆伐作业皇，阳性杂草又随之大量侵入。鉴于林下植被演替的这一特点，营造落叶松人工林后应及时进行间伐透光，为草本植物的生长发育创造有利条件。有     

北京山区侧柏人工林林内景观质量分级技术

北京山区侧柏Platycladus orientalis人工林在发挥生态服务功能的同时,其景观质量也备受关注,林内景观质量受美学质量和林分结构质量共同影响。综合考虑美学质量与林分结构质量,对北京山区侧柏人工林进行林内景观质量分级。通过相关分析筛选与林内美景度显著相关的林分结构指标,通过因子分析和逐步回归分析构建美景度模型,使用TOPSIS法和系统聚类分析对林内景观质量进行分级。结果显示:①平均胸径、林分密度、平均枝下高、灌木盖度、透视距离、郁闭度、径高比与美景度呈显著相关（P < 0.05）,林下有效空间与美景度呈极显著相关（P < 0.01）;②二次多项式逐步回归模型能够更好地解释林分结构与美景度间的关系;③将山区侧柏人工林分为高质（Ⅰ级）、中等（Ⅱ级）、低质（Ⅲ级）3个等级,选择在各等级间差异显著的平均胸径、林分密度、平均枝下高、径高比、林下有效空间指标作为划分等级的主要参考依据。林内景观质量等级较高的林地,树木粗壮且长势较好,林分密度不宜过大,枝下高较高且林下灌木较低矮,具有一定的林下空间,林内可进入性较高。     

半干旱区华北落叶松林冠层蒸腾特征及其影响因子

准确量化半干旱区森林植被耗水特征及其影响因子对植被-水-土的综合管理至关重要。选择内蒙古大青山的华北落叶松人工林为研究对象,利用热扩散探针法监测树干液流,同步监测气象因子和土壤体积含水量。结果表明,研究期间华北落叶松冠层蒸腾存在明显月、季节变化,冠层蒸腾季节变化呈单峰曲线,冠层月蒸腾量（mm）为8月（55.08）＞7月（54.76）＞6月（48.76）＞5月（43.13）＞9月（40.20）＞10月（12.36）。华北落叶松林冠层蒸腾与气温、太阳辐射、大气湿度、饱和气压差、风速、土壤水分均存在极显著相关关系（P＜0.01）,回归分析表明气温、太阳辐射和大气湿度是影响冠层蒸腾的主要气象因子;基于边界线的分析表明,冠层蒸腾随太阳辐射、气温变化可用对数增长函数拟合,即随太阳辐射、气温增大,冠层蒸腾先快速后缓慢增大,达到阈值后趋于平稳;冠层蒸腾随大气湿度增加的变化遵循抛物线曲线,阈值为59.41%。次降水量对冠层蒸腾的影响存在差异,降水强度>10 mm的次降水量显著影响华北落叶松人工林冠层蒸腾。总体来看,气温、太阳辐射、大气湿度和降水是影响华北落叶松冠层蒸腾的主要环境因子。     

用潜在疏密度评价林分长势

目的林分长势是林分活力的直接体现,疏密度是反映林分密度和长势的重要指标之一。计算疏密度的关键是对标准断面积的准确求算,但在实际应用中标准林分难以判定,标准断面积的可获得性较差,削弱了其可应用性,探求新的指标是解决这一问题的有效途径,因此本研究旨在探究可以替代疏密度的新指标。方法一定的立地条件下,林地生产力是有限的,基于最终产量恒定法则,本研究以长期连续监测且经营数表齐全的杉木试验林分为材料,1989年编制的全国分区杉木标准表为参照,以林分内不同比例较大林木个体的平均断面积与全部林木株数的乘积表示林分生长能够达到的潜在最大断面积,即在50% ~ 80%林木株数比例范围内,以5%为梯度,依次比较不同比例较大林木个体所得潜在最大断面积与标准断面积的差值,求使潜在最大断面积与标准断面积偏差率最小时所对应林木株数比例,并以此为基础,分析天然林中林分断面积与潜在最大断面积的关系,检验潜在最大断面积的计算方法在天然林中的适用性。结果当较大林木株数占总株数比例为70%时,所有试验样地的潜在最大断面积与标准断面积的偏差最小,均在 ± 10%左右,此时,潜在疏密度与疏密度的差值最小;天然林中70%较大林木个体断面积之和与林分断面积呈显著线性关系,故可用70%较大个体的平均断面积与总株数乘积作为潜在最大断面积,来求算潜在疏密度。结论林分潜在最大断面积可以70%较大林木个体平均断面积与林木总株数的乘积表示,所求潜在疏密度可替代疏密度来表征林分长势。      

抚育采伐对针阔混交林林分结构及物种多样性的影响

目的本研究以吉林蛟河天然次生针阔混交林为研究对象,研究抚育采伐对林分生长的影响,以期为吉林蛟河针阔混交林的可持续经营提供理论依据。方法研究采用了蓄积量和生物量分别作为生产力的指标,通过相关关系分析从3个物种多样性和5个林分结构指标中筛选出与生产力显著相关的变量,进而应用结构方程模型分析采伐对林分结构、物种多样性、生产力的影响以及林分结构、物种多样性和生产力之间的因果关系。结果在蓄积生产力的结构方程模型中,采伐对林分密度和林分结构有负影响,路径系数分别为? 0.661、? 0.216;采伐通过林分密度和林分结构间接作用于生产力,通过林分密度间接作用于物种丰富度。林分密度对物种丰富度、林分结构、生产力有正影响,路径系数分别为0.330、0.599、0.473。林分结构对生产力有正影响,路径系数为0.310。物种丰富度对林分结构有正影响,路径系数为0.414。物种丰富度影响林分结构间接作用于生产力。在生物量生产力的结构方程模型中,除林分结构对生产力无影响外,其他变量间的作用方式和蓄积生产力的模型相同。结论研究认为抚育采伐能直接或间接改变林分结构、物种多样性及生产力,而林分结构对生产力的作用比物种多样性大,因此森林经营管理中,在保护物种多样性的前提下,应注重对林分结构的优化和调整。      

系统动力学方法在林分断面积生长模型中的应用

由于辽宁东部地区日本落叶松长期处于自然生长状态下,缺乏科学的经营管理,因而年平均生长量较低,亟待进行人为经营,加快其生长,增加后备资源。将系统动力学方法应用于日本落叶松断面积生长研究中,旨在对日本落叶松的生长进行准确的预测,从而为森林经理者合理经营提供理论指导。分别用传统方法和系统动力学的方法对断面积生长进行建模,并进行比较择优,同时用同一地区的30块样地模型进行了精度检验。结果表明,用系统动力学方法来模拟断面积生长规律简便易行,突破了以往传统模型的局限性,同时克服了传统模型繁琐复杂和参数较多的缺点,拟合效果理想。     

黑土区不同林龄落叶松人工林土壤磷的吸附与解吸特性

以典型黑土区林龄分别为21、30、40 和52 年生的落叶松人工林以及未经开垦干扰黑土表层(0 ~10 cm)土壤 为研究对象,通过土壤磷的最大吸附量(Qm)、最大缓冲容量(MBC)及解吸率等指标的测定与分析,研究了不同林 龄落叶松人工林土壤磷的吸附-解吸特性。结果表明:落叶松人工林土壤吸附磷量和磷的吸附率均高于未经开垦 黑土,土壤Qm的变化范围为692.24 ~759.41 mg/ kg;Qm、吸附强度因子(K)和MBC 随林龄的增加均表现为先增后 降的变化趋势,30 年生林地达到最大值,与其他3 种林地的差异达显著。土壤解吸磷量和磷的解吸率则随林龄的 增加呈先降后增的趋势,并以30 年生林分最小、52 年生林分最大。30 年生落叶松人工林土壤表现出较强的固磷 的能力,52 年生的林地供磷能力最强,已恢复到未经开垦黑土水平。