基于CAPSIS平台开发落叶松云冷杉林矩阵生长模型

为了提高生长模型的开发效率,扩大生长模型的影响和应用,根据落叶松云冷杉林矩阵生长模型的参数特点及各种算法,利用计算机java语言将这些参数和算法转移到CAPSIS共享森林建模平台上,结合CAPSIS本身具有的各种适用于单木或林分的模块属性.基于CAPSIS平台开发了落叶松云冷杉林矩阵生长模型,该模型可用来预测和模拟自然...     

基于广义可加模型的气候对单木胸径生长的影响研究

基于吉林省汪清林业局落叶松鄄云冷杉林长期固定样地25 年观测数据,采用广义可加模型方法,建立了包含 气候因子的单木胸径生长模型,研究气候因子对单木胸径生长的影响及不同树种的响应差异。结果表明:生长 季逸5 益积温、生长季最低气温、年平均总降水量、月气温差以及年平均气温与年平均总降水量之比5 个气候因子 对该类型的落叶松、红松、冷杉、云杉、慢阔和中阔6 个树种(组)的单木的年平均胸径生长量都有显著的影响,但不 同树种组的气候响应变量和程度不同。对含气候和林分因子的全模型、仅含林分因子的部分模型以及仅含气候因 子的部分模型进行了统计分析,结果显示:3 类模型分别能解释50.8%、45.7% 和29.5% 的胸径生长变异,说明在 局部尺度气候因子对胸径生长的解释能力有限;影响胸径生长的主要因子是单木的期初胸径、大于对象木的断面 积之和、林分每公顷株数和林分断面积平均胸径。      

低质低效冷杉林的分类与评价

对冷杉林分的生长过程、形成原因和功能特征进行了分析，建立了冷杉低质效林综合等级的判别函数，将林分划分为4种类型：极低质低效型、生长潜力型、低质型、综合低质低效型。对林分立地因子的逐步回归分析表明，在其分布区域内，影响冷杉生长的主导立地因子除了海拔和坡向外，依次为土壤名称、土层厚度和坡位，而坡度对其影响较小。它们的组合可以构成不同的立地条件类型。根据对各等级的林分生长过程及其立地特征的分析，提出了划分冷杉低质低效林的技术参数标准。     

应用贝叶斯模型平均法建立东北云冷杉针阔混交林蓄积生长模型

根据金沟岭林场198块固定样地数据,分别使用逐步回归方法和贝叶斯模型平均法建立东北云冷杉针阔混交林蓄积量生长模型,分析林分蓄积生长与林分因子、气候因子的关系,并比较两种方法的预测效果。结果表明：贝叶斯模型平均法建模时将多个模型组合进行加权建模,减少了冗余变量,建立的模型较逐步回归更为准确;海拔、林分断面积、林分密度、林分平均胸径、低于0℃积温、低于18℃积温、参考蒸发量是影响林分蓄积生长的主要因素;逐步回归的决定系数(R²)为0.95,均方根误差(R_MSE)为17.53;贝叶斯模型平均法的决定系数(R²)也为0.95,均方根误差(R_MSE)为37.51。     

人工林生长与收获预测模型的基本方法

通过建立林分生长和收获预估模型可以对森林资源数据进行连续预估和动态更新,这对当地林业部门指导生产、实行科学管理具有重要意义.该文参研了以往建立林分生长和收获模型的方法,提出建立林分生长和收获预测模型的一般方法:根据森林生长理论,利用影响林分生长的主要因子(林龄、地位指数和林分密度),把地位指数和林分密度函数引入相关生长模型,并经过合理的模型参数解算、残差分析及误差计算检验,选择最优模型分别建立人工林林分静态和动态生长和收获预估模型.     

林分径级分布预测模型参数的贝叶斯法估计——以金沟岭林场样地数据为例

以吉林省金沟岭林场云冷杉针阔混交异龄林26块检查法样地的5次观测数据为基础,建立转移矩阵模型对一定周期的林分径级分布进行预测。分别利用经典统计学方法和贝叶斯方法对转移矩阵模型的参数进行估计,建立了固定参数的矩阵模型和贝叶斯矩阵模型,并对两种模型的预测效果进行对比。结果显示,固定参数的转移矩阵模型对林分径级分布的预测值比实际值偏高,贝叶斯模型的预测结果更接近林分的实际径级分布,证明了贝叶斯参数估计方法比固定参数平均的方法所建模型具有更高的预测精度。     

云冷杉天然林林分年龄预测——以金沟岭林场为例

应用BP神经网络模型、PPR神经网络模型以及多元逐步回归模型,依据林分因子预测了金沟岭林场云冷杉天然林林分年龄。对比分析了人工神经网络计算模型算法与多元逐步回归分析模型预测结果的精度以及稳定性。结果表明:3种模型均可用于天然林林分年龄的预测,BP神经网络模型的预测平均相对误差为0.04,模型稳定性差;PPR神经网络模型的预测相对误差为0.06,模型稳定性好;多元逐步回归模型的预测相对误差为0.08,模型稳定性好。     

广义Schumacher方程及其应用

从生物学理论基础出发给出广义Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ方程的推 分析，本方程不仅具有良好的解析性能和预测，而且具有广泛的适应性，本文用其描述了冷杉林分平均胸径，每公顷断面积的生长过程，同时对生长特征进行了详尽的分析。     

甘肃省洮河林区云、冷杉林择伐周期的调查研究

本项调查研究是通过对洮河林区云、冷杉林分的调查,掌握现实林分的结构、生长、更新、演替等规律,采用三种计算方法,推算了云、冷杉林分的择伐周期,并结合经济、自然条件,分析论证云、冷杉林分的择伐周期为25年,并以此提出适宜的择伐强度、择伐径级、择伐量等技术指标,经初步鉴定,符合要求,适宜应用。     

近天然落叶松云冷杉林单木枯损模型研究

为了预测近天然落叶松云冷杉林的生长和发展,该文建立了近天然落叶松云冷杉林中长白落叶松、红松、云冷杉、中阔和慢阔5个树种（组）的单木枯损模型。数据来自于20个长期固定观测样地,共得到12 853个观测数据,其中80%的数据用于建模,20%的数据用于模型验证。采用Logistic回归方法,考虑多重共线性逐步筛选出对枯损有显著影响的自变量;根据预测结果敏感度和特异度的最大和原则(MST原则)确定模型的概率阈值。结果表明:①起初胸径、竞争指数、林分密度、多样性指数、立地因子都是显著影响树木枯损的因子,但不同树种的影响因子各异。②起初胸径在所有模型中均极显著;竞争指数除在红松和慢阔模型中未进入模型外,在其他模型中均显著;林分密度和多样性指数在长白落叶松和慢阔模型中显著;立地因子在长白落叶松模型中极显著。③除红松、中阔模型由于参与建模数据过少而无法通过χ2检验外,其余分树种模型都有良好的解释性和预测性。④模型诊断的AUC值在0.618～0.815之间。因此,建立的不同树种的单木枯损模型可为近天然落叶松云冷杉林的生长预测提供依据。      

择伐后落叶松云冷杉林直径结构及生长的动态变化

目的混交林择伐技术对实现林分可持续经营至关重要。本文对择伐后的落叶松云冷杉林林分直径结构和生长动态变化进行研究,为科学进行择伐活动和合理调整林木径级株数结构提供参考。方法以落叶松云冷杉近天然混交林为研究对象,设置对照样地(0%)和轻度(20%)、中度(30%)、强度(40%)择伐样地各4块,利用伐后5~11年的观测结果,比较分析了不同强度择伐对落叶松云冷杉混交林林分结构及生长的影响。结果研究发现中度、强度择伐后落叶松云冷杉混交林断面积和蓄积生长率明显增大,表明择伐为林分中保留木创造养分空间,加速了林分胸径和蓄积的生长进程。伐后5~11年,对照样地和中度择伐样地Weibull分布曲线呈右偏,样地内中小径材居多,且中度择伐样地径级分布宽广;轻度择伐和强度择伐样地呈左偏分布,林分内中大径材较多。对照样地Weibull分布的c值变化不大,择伐样地c值随时间增加而增大,说明择伐去除劣势木,增加林分空间,林分结构得到优化。一定强度的择伐还能降低林分中林木的枯损率,而高强度择伐会增加林木风倒的风险。结论从可持续经营角度看,可根据不同经营目的选择适当的择伐策略。中度择伐后落叶松云冷杉林的林木生长速率明显增大,林分中林木径级较完整,林分结构稳定,林木枯损率减少,有利于林分生长的可持续发展。      

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。     

基于Voronoi图的不同择伐强度下云冷杉林结构分析

【目的】探讨择伐强度对云冷杉天然次生林空间结构的影响,为天然林空间结构优化提供依据。【方法】在吉林省汪清县金沟岭林场,选择不同择伐强度(0%,20%,30%,40%)的典型云冷杉天然次生林各设置3块样地,根据样地中林木坐标点图构建林分的Voronoi图,同时建立TIN三角网,结合Voronoi图结点距离判定对样地进行边缘校正,利用角尺度、混交度、竞争指数、林木点密度、林层指数和开阔比数6个空间结构参数,对比分析不同择伐强度下云冷杉天然次生林林分及林分中云杉、冷杉、红松、紫椴、枫桦等5个主要树种的空间结构变化。【结果】择伐对云冷杉林分空间分布格局影响不大,择伐后10年各林分处于均匀分布状态,5个主要树种亦呈均匀分布。不同择伐强度云冷杉林分的平均混交度为0.630～0.716,林分处于强度混交状态,其中40%择伐强度下林分的混交度最高,20%择伐强度次之,5个主要树种均属强度或极强度混交。采用竞争指数和林木点密度分析不同择伐强度下云冷杉林分的林木竞争压力,得到相似的排序结果,均为0%30%40%20%,可知择伐强度20%林分的竞争指数和林木点密度皆小于其他样地,林分所受竞争压力最小,有较大的生长活力,其中冷杉作为优势种所受竞争压力较大。各林分中林木大部分位于中上层,林分整体垂直分层较单一,择伐强度30%林分的林层指数为0.398,林层丰富度高于其他林分,冷杉、红松、云杉多占据林分上层。不同择伐强度云冷杉林的平均开阔比数为0.712～0.743,林分整体处于开阔状态,其中择伐强度20%林分的开阔比数高于其他林分,说明择伐强度20%林分内光照条件和透光性优于其他林分;各林分中红松、冷杉、云杉开阔比数均较高,紫椴、枫桦开阔比数均较低。【结论】择伐强度20%云冷杉林分的状态整体优于其他林分,择伐强度30%林分的垂直层次丰富度较高,因此云冷杉天然次生林采伐强度在20%～30%较合理;另外需结合实际情况对林分进行补植,补植选择中心木附近且将角尺度调整为0.5左右,建议补植云杉、红松。     

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.     

2020-04ml 目录

目的幼苗幼树空间分布是影响森林群落动态变化的重要因素，对云冷杉不同苗高进行空间分布格局分析，并分别研究幼苗幼树与周围小径木和大径木的关联性，以探究云冷杉幼苗空间变化规律和空间结构对幼苗幼树的影响，提出促进云冷杉天然更新措施，为云冷杉林可持续经营提供理论依据。方法本研究于2017年8月在金沟岭林场设置长白山云冷杉针阔混交林标准地（0.36 hm2），应用SADIE空间分析方法，分析了林分不同苗高级云冷杉的分布规律。结果云冷杉林分总体直径分布呈反“J”型；色木槭与冷杉直径分布呈增长型，云杉和红松为多峰波动曲线。林分内小径木聚集指数I_a > 1，且随机化检验概率P_a < 0.025，总体呈聚集分布；大径木P_a值为0.025 ~ 0.975，呈随机分布；随林木生长发育，林分空间分布由聚集逐渐趋于随机。冷杉作为主要树种之一，其小径木与大径木空间分布与林分总体空间分布相似；云杉呈随机分布；冷杉幼苗与冷杉大径木具有明显的空间关联性，并与云杉呈正相关，其幼苗具有较好的耐荫性；云杉幼苗总体呈空间分离或空间不相关，仅与冷杉大径木呈空间正相关性，云杉与冷杉为良好的伴生树种。苗高Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级冷杉幼苗空间关联性相似，苗高Ⅳ、Ⅴ级的幼树空间关联性相似；苗高Ⅰ、Ⅱ级云杉幼苗空间关联性相似。结论林分内，冷杉幼苗株数较多，与大多林木呈空间正相关，有利于冷杉的林下更新。云杉木材质量较好，作为主要目的树种，其大径木及幼苗株数较少，且幼苗幼树与小径木及大径木均呈空间分离，林下云杉更新状况较差，因此，在云杉幼苗时期采取适当的遮蔽措施，幼树时期进行采伐等经营措施，促进云杉幼苗生长，并通过对冷杉株数的合理控制，调整林分空间结构，为其释放生长空间，以增加云杉母树株数，提高产种能力及产量，促进云杉更新。      

全林分生长收获模型的修正方法研究

林分生长收获模型在森林经营管理中有着重要的作用,随着林分生长过程中相应的经营措施（如间伐、施肥等）的实施以及林分可能发生的病虫害等,会对林分生长产生影响,然而通常并未对已有模型进行及时的修正更新.针对这一问题,提出一种修正方法,按照模型参数求解、模型修正检验、模型深度修正这3个步骤来实现修正,直到误差小于设定的阈值,且被标记的异常数据不超过实际数据的1/2,停止修正,此时得到酌参数值即为模型修正后得到的参数值.通过进行SPSS软件拟合林分模型和修正方法修正模型的对比实验,结果表明,修正方法可行,实现了模型的更新.把修正方法应用到Web平台,将会扩大林分生长收获模型的研究和应用范围.     

基于土壤因子的近天然落叶松云冷杉林枯损模型研究

以吉林省汪清林业局金沟岭林场近天然落叶松云冷杉林为研究对象,通过多元线性回归方法,建立了林分单位面积枯损株数与土壤因子、林分密度(SD)和立地指数(SI)的关系,以探索通过枯损模型表征土壤变量对立地条件的影响.结果表明:枯损树木与土壤因子和林分密度可以接受线性回归,全林分枯损模型为Y=838.375-47.810TK+0.343SD(调整R2=0.731),其中落叶松枯损模型为Y=2149.86-81.594TK-314.054TN(调整R2=0.739),而云冷杉枯损模型的拟合优度R20.6,说明复杂林分条件下优势树种与共优势树种对于土壤因子的响应与林分不同.     

甘肃省洮河林区云、冷杉林分结构实例

本文通过对三块0.25公顷标准地的林分调查,反映洮河林区云杉纯林、冷杉纯林及云、冷杉混交林三种不同林分的结构实例,说明本区云、冷杉林属于复层异龄林,一般具有两层和两个世代。株数与径级的分布,是倒J 型递减曲线,但出现不典型的偏左高峰。还分析了其他一些林分结构特点,对于正确认识现实林分,制定科学经营措施,有重要参考价值。     

基于度量误差模型方法建立的林分相容性树高曲线方程组

【目的】研究北京市蒙古栎天然林的林分树高生长规律,为林分的科学、合理经营管理提供参考。【方法】根据北京市蒙古栎一类清查数据,以Richards方程为基础,采用度量误差模型方法建立林分相容性平均树高曲线方程组。【结果】经检验,所建模型在置信水平α=0.05时显著,对林分树高、胸径的预估精度分别为96.39%和97.23%。随着蒙古栎林分林龄的增长,胸径生长速生期滞后于树高生长速生期,大约在15年时,林分树高生长速度最快,大约在23年时,林分胸径生长速度最快;而林分树高随其胸径的生长变化则是在林分胸径为10cm左右时生长最快,此后逐渐减缓。【结论】所建立的林分树高曲线联立方程组比较合理,既使得林分树高曲线与林分胸径、树高生长过程曲线之间具有相容性和一致性,也考虑了模型中自变量的度量误差。     

马尾松人工林经营密度模型研究

采用人工神经网络的建模技术建立了林分蓄积与立木密度、林分年龄和地位指数间的全林分生长模型,并以所建全林分生长模型为基础构造目标函数,采用改进单纯形法对建立的目标函数进行搜索寻优,以找到最佳的经营密度及对应的间伐时间。结果表明,拟合结果符合林分生长规律,可以用BP神经网络建模技术建立相应的全林分生长模型;用改进单纯形法对目标函数进行优化,不仅可以求得最优的保留密度,而且可以求得对应的间伐时间。