番鸭体重生长非线性混合效应模型评价的研究

【目的】定量描述和估计本地番鸭体重生长的轨迹和参数。【方法】本研究对116只番鸭进行了21 weeks的饲养和观测;利用5种生长函数(Gompertz、Logistic、Von Bertalanffy、Richards和Brody)拟合了番鸭体重生长的非线性混合效应模型;分别计算了这些模型的8个生长参数(成熟体重、拐点日龄、拐点体重、初生体重、绝对生长率、相对生长率、绝对成熟率和相对成熟率);根据信息准则、误差方差的大小和生长参数估计值的准确度,比较了不同模型间的拟合和估计结果。【结果】与非线性固定效应模型比较,5种非线性混合效应模型拟合的番鸭体重生长方程和估计的8个生长参数,其准确度整体上提高了许多;全群番鸭体重生长Gompertz非线性混合效应模型,其信息准则最小,误差方差减少量达99.92%;雄、雌番鸭体重生长Richards非线性混合效应模型, 其信息准则最小,误差方差减少量分别是89.80%、91.81%。【结论】Gompertz和Richards非线性混合效应模型分别是评价全群和雄、雌番鸭体重生长的最优模型。     

豫南杉木生长过程表的编制及数量成熟龄研究

通过对调查和收集的225个杉木标准地资料的筛选,选择logistic方程、Richards方程、Mitscherlich方程作为杉木生长模型,进行豫南杉木生长方程的选择和拟合,分立地指数编制杉木生长过程表,确定杉木的数量成熟龄。     

不同立地指数级杉木生长过程的数学模拟

本文通过多种生长函数的拟合和比较,选择了Richards生长函数作为开化不同立地指数等级下杉木人工林平均胸径、树高和材积生长过程的基本模型。从拟合参数可知,不同立地条件下的林分平均胸径、树高和材积生长都是多形的。     

马尾松人工林地位指数BP模型研究

用BP人工神经网络和Richards方程2种方法建立了马尾松人工林地位指数模型,其中Richards方程的参数由改进的单纯形法求解.研究结果表明,用人工神经网络建立模型拟合精度为94.52%,检验精度为92.15%,所建模型无系统偏差,与Richards方程相比,具有较好的拟合效果,人工神经网络更适合建立非线性模型.     

5种生长方程在2种藤林生长模型中的应用

利用广西大青山单叶省藤和黄藤人工林多年固定样地调查和采收资料,选择Richards、Korf、Logistic、Gompertz和Mitscherlich等5种理论生长方程,分别建立藤林母茎长、萌茎长和萌蘖数与年龄的相关关系,并对拟合效果进行对比分析。结果表明:除Mitscherlich方程拟合单叶省藤萌茎长时相关指数小于0.90外,其它方程拟合的相关指数均高于0.92;Korf和Rich-ards方程的拟合最高,Gompertz方程次之,而Logistic和Mitscherlich方程的拟合效果最差;与Richards方程相比,Korf方程更能准确描述单叶省藤和黄藤林分的生长特性,更适合于建立单叶省藤和黄藤人工林的生长模型。     

基于冠幅的杉木人工林胸径和树高参数化预估模型

为了研究杉木生长与形态变量的关系,提高模型预估精度,本文根据福建省65块不同密度、林龄分布于6~35年的杉木人工林样地测量数据,选用了Richards理论方程,分别构建了杉木胸径和树高生长模型。在此基础上,分析理论方程中参数与冠幅(CW)的关系,建立两者间的关系函数;使用参数预估法构造胸径和树高的参数化预估模型,并对原模型和参数化模型进行模型检验、残差分析,讨论了冠幅与林木生长之间的关系。结果表明:胸径和树高Richards方程中,参数a与CW呈正比,参数b与CW呈反比,c则与CW呈现出类似正态分布的关系;与传统的理论方程相比,参数化模型提高了杉木胸径树高预估的精度。本文所构建的模型能间接反映林分因子的状态,同时对于分析林木竞争、光合作用、模拟林木三维可视化等方面也提供了一种模式。      

基于广义代数差分法的长白落叶松人工林地位指数模型

【目的】森林立地质量评价是森林经营的基础工作,是估计林分生长量和收获量、评价森林生产潜力及确定合理经营措施的重要依据。本文基于60株优势木和亚优势木解析木数据,采用广义代数差分法(GADA)构建了更加灵活的异形地位指数模型,为黑龙江省长白落叶松人工林立地质量的精准评价提供了依据。【方法】选择修正Weibull、Korf和Richards生长方程为基础方程,使用GADA法推导出6个差分地位指数模型,基于1994—2017年在黑龙江省调查的解析木数据,利用非线性最小二乘法进行拟合。结合拟合样本和检验样本计算R2、均方根误差(RMSE)、模拟效率和平均绝对误差等4项指标检验模型的拟合效果与预测能力,初步筛选出较优模型。通过分析比较它们的残差图、地位指数曲线簇进一步筛选出最优模型。将最优模型和使用代数差分法(ADA)推导的模型绘制地位指数曲线簇,并对地位指数为12～22 m曲线的参数、年生长量达到最大值的时间(拐点)和数值进行分析比较。【结果】基于Richards方程h=a(1-e~(-bt))~c,设定自由参数为a=e~(X_0),c=c_2/X_0,X_0=1/2[lnh_1+(lnh_1~2-4c_2ln(1-e~(-bt_1)))~(1/2)]的差分地位指数模型被选为最优模型。其参数的拟合结果为b=0.046 8,c_2=4.675 4,R~2为0.987 4,RMSE为0.749 1,平均绝对误差为0.904 0,模拟效率为97.04%。相比于使用ADA法推导的模型,采用GADA法推导的最优模型能更好地预测优势木树高生长过程。【结论】在推导地位指数模型时,根据GADA法,指定多个参数为自由参数所推导出的差分模型不仅具有良好的拟合效果,也能同时符合多条水平渐近线与曲线多形性的性质,而ADA法只能满足其中一个条件。最优模型的拟合结果表明,随着地位指数的提升,优势木树高生长曲线的渐近最大值(参数)逐渐增大,连年生长量达到最大值(拐点)的时间越早。这说明立地条件越好长白落叶松人工林优势木树高年生长量和最大值越大,且年生长量更早达到最大值。     

山东省107-杨树地位指数表的编制

地位指数表是评价立地质量的重要指标之一。本文应用采集的解析木资料,选用6个导向曲线模型对标准地内平均优势木的树干解析资料进行拟合。由拟合结果确定Richards函数为最佳导向曲线模型。在分析杨树高生长在各指数级间的多形特征的基础上,建立了多形地位指数模型,并编制了多形地位指数表。经检验表明,编制的多形地位指数表具有较好的精度。     

Richards方程的分析和一种新的树木理论生长方程

本文从Richards方程的基础——Bertalanffy生长理论对树木生长适用性的分析出发,从理论上探讨了Richards方程作为描述树木生长方程的适用条件和局限性;从树木组成结构——心、边材的特点出发,构造了一种新的树木生长方程:该生长方程满足作为理论生长方程所应有的解析特性,而且克服了Richards方程的不足.文中还对心、边材比率变化过程的假设进行了验证.     

昆明市4个主要针叶树种林分断面积生长模型研究

采用Richards、Schumacher和Korf模型作为林分断面积生长备选模型,运用麦夸特算法、差分进化算法、遗传算法、模拟退火算法和粒子群算法进行模型参数求解,根据R2和RMSE选择模型拟合结果、算法迭代次数和残差分布,比较各优化算法的效率和参数稳定性。结果表明:华山松、云南松、油杉和柏木地位级表落点检验值分别为97.9%、98.3%、98.1%和98.9%,精度符合要求,能够用于林区林业生产经营活动;优化算法求解模型参数的效率由高到低的顺序为LMDEPSOGASA,PSO求解参数的拟合优度较差;针叶树种断面积生长模型更适宜采用Richards模型,Schumacher模型参数拟合结果更稳定。运用优化算法进行林分断面积生长模型参数估计并分析其优劣,对提高模型精度具有重要作用,研究结果为优化算法在生长模型参数估计中的运用提供了依据。     

一个无全局参数的单木胸径生长模型的应用与实例分析

提出了一个无参数的胸径生长模型。该模型可直接应用于任何具有2次胸径观测值的林分,与林分表法的应用条件基本一致。对140株火炬松人工林15年逐年观测数据的验证表明,预测效果虽略逊于有参数的Schnute模型和Korf模型,但与林分表法相比,预测精度大幅提高。建议替代林分表法用于未建立生长模型林分的胸径预测。     

Richards模型的推广研究

在单种群生长模型的基础上提出了多种群下的Richards模型,并对相关的参数给出了明确的生物学意义,认为该模型有效地包括了种群的竞争关系,偏利与偏害关系,共生与互惠关系等。同时,对两种群下的情况进行了稳定性分析,结果表明,两种群下的相互作用方程是该模型的一个特例,表明多种群下的Richards模型在一定程度上拓展了Richards模型的应用空间。最后对模型进行了一部分定性的讨论。     

Richards生长函数在107-杨树速生丰产林生长预测上的应用

利用山东省宁阳县3种不同立地条件下的107-杨树速生丰产林临时标准地和解析木调查材料,以 Richards生长函数为基本模型,拟合了不同立地条件下的107-杨树速生丰产林生长模拟预测模型.结果表明,107-杨树速生丰产林的生长规律呈现"S"型曲线,用Richards模型拟合其胸径、树高、材积的生长精度很高,P值均小于0.0001;使用未参加建模的107-杨解析木数据对构建的预测方程进行T检验,发现预测值与实测值之间无显著差异(P均大于0.05).可见,利用所建生长模型可以对107-杨树速生丰产林的生长动态进行预测,为107-杨树人工林的合理经营提供依据.     

单形和多形地位指数模型的对比研究

本文以杉木为例,根据在南岭山地收集的建模和检验两套样本,以Richards函数为基本模型,对单形和多形地位指数模型进行了对比研究。结果表明:①由于不同地位指数优势高的生长过程曲线簇存在多形特性,多形模型的预估精度明显高于单形模型,而且单形可视为多形的一种特例,因此,在一般情况下,应以建立多形模型为宜;②本文给出的简捷迭代法,只需具备可编程序计算器(如SHARPEL-5100S),便可按现实林分的年龄和优势高实测值,根据所建立的多形地位指数模型,迅速求解地位指数值,既能提高预估精度,便于野外应用,又便于输入计算机处理;③将单形导向曲线方程辰开成地位指数表的几种现行方法,其结果差异较大,而且编成地位指数表应用,有损预估精度和增加计算机处理的麻烦。因此,即使在可以采用单形导向曲线法的情况下,亦应加以改进,以采用生长函数为模型,建立以地位指数为因变量的单形地位指数模型为宜。     

Richards生长模型描述弹性分析

本文分析了生长模型对Ｓ形生长的弹性描述能力，绘制了参数ｂ３从０到１０变化时模型形状变化的空间曲面图形，给出了确定模型拐点等特征点的方法，讨论了模型参数具有生物学意义的取值范围和建模时应注意的问题。     

果树干周生长预测模型的研究

生长模型是定量研究果树干周生长过程的有效手段.果树干周生长规律常用Logistic方程、Mitscherlich方程、三参数和四参数的Richards方程、三角函数方程来模拟.笔者首次用拟Weibull方程模拟果树干周的生长规律,结果表明,Weibull方程达到了与果树干周最佳拟合的效果,同时,该方法可先给定由实际情况(如立地条件等)所确定的干周生长的最大值,这使得在研究中可以更好地预测果树将来的干周增长.另外,考虑到因实际情况差异所造成的初始干周不同这种普遍现象及其引起的生长过程的差异,笔者直接引入与单株树体有关的基准干周作为参数,建立了与实际生长情况相结合的干周生长模型,获得了满意的结果.     

杉木人工林胸径生长神经网络建模研究

【目的】探索神经网络技术对杉木人工林胸径生长的模拟和预测能力,以寻求最优模型。【方法】以江西大岗山杉木人工林为研究对象,依据林木生长理论,用林龄(A)、立地指数(SI)和初植密度(N)3个因子构建平均胸径生长BP模型;通过定量和定性分析相结合的方法对模型选优,并将最佳模型与拓展的Richards模型比较;最后将优化模型应用于未参与建模的样地。【结果】最佳BP模型为Levenberg-Marquardt算法3∶5∶1结构模型（LM351）,R²=0.984,MSE=0.196;拓展的Richards模型R²=0.964,MSE=0.433。LM351模型经校正后,适合预测福建邵武杉木人工林胸径生长规律（R²=0.995)。【结论】LM351神经网络模型在精度上优于传统Richards模型,适于林龄6～28年、立地指数12～17 m、初植密度1 667～9 967株/hm2的杉木林分平均胸径的模拟和预测。     

浙江省杉木实生林多形地位指数曲线模型

利用在浙江省各地收集的65株20年生以上杉木实生林详测标准地优势木解析木资料,建立了优势高生长Richards模型。用参数预估法编制了浙江省杉木实生林多形地位指数表。检验结果表明,各指数级曲线平均拟合精度为0.41,预报精度为0.55。与浙江省杉木实生林单形地位指数表相比,精度明显提高。     

陕西黄土高原沟壑区小叶杨生长规律初步研究

以陕西黄土高原沟壑区小叶杨天然和人工林为对象,在获取大量的林分生长信息的基础上,采用修改的Richards方程、指数方程和山本和藏式,建立了小叶杨个体、群体优势高、材积、胸径等的生长预测模型,编制了本区二元材积表,并导算出一元材积方程.