油松林分断面积生长预估模型研究

在森林经营中,间伐林分、未间伐林分分开单独建模存在不相容的问题,有必要对其进行研究,并建立统一的模型。利用森林资源一类清查数据,以Schumacher模型为基础,通过引入哑变量、间伐指标分别建立北京市油松林分断面积生长预估模型,使得间伐林分和未间伐林分能够整合在一起建立统一的模型。经检验,引入哑变量模型对油松林分断面积的预测精度最低,为87．99％;其次是引入间伐指标模型,预估精度为88．36％;综合引入哑变量和间伐指标模型预估精度最高,为88．61％。所建模型对间伐林分和未间伐林分均适用,更方便于在实践中应用。     

基于度量误差方法的油松林分生长模型

为掌握北京地区油松Pinus tabulaeformis生长过程,建立相容的断面积和蓄积模型,通过引入间伐林分与未间伐林分的哑变量,分别建立林分断面积、林分蓄积生长模型,然后从相容的角度出发,建立林分断面积、蓄积量的误差变量联立方程组,并与不含哑变量的传统生长模型的误差变量联立方程组进行比较。经检验,传统误差变量联立方程组中林分断面积和林分蓄积生长模型的预测精度都在92%以上,对油松林分断面积的预测精度高达0.921 5,决定系数高达0.900 1,对油松林分蓄积量的预测精度达到了0.928 3,决定系数高达0.912 3,而引入哑变量的误差变量联立方程组中,模型的预测精度和确定系数稍高,均在93%以上,对油松林分断面积的预测精度高达0.939 8,决定系数达到了0.927 9,对油松林分蓄积量的预测精度在0.930 0以上,决定系数达0.932 8。这说明引入哑变量,一定程度上提高了模型的预测精度,而且所建模型比较合理,形式相对简单,便于应用,不仅使得林分水平上的林分断面积、蓄积量的预测结果具有相容性,同时还考虑了间伐措施对林分生长的影响,达到了林分生长与收获模型整体化研究的目的,为林分的经营管理提供了可靠依据。     

基于哑变量的油松人工林和天然林生长模型

为准确掌握油松生长过程、改善油松经营管理模式,利用北京地区油松连续清查数据,在Richards模型基础上,考虑林分起源的差异,在模型中引入哑变量,建立北京地区不同林分起源相容性油松林分生长模型。结果表明：所建立的含哑变量的油松生长模型,对油松林分生长模型的拟合效果较好,决定系数高达0.9380和0.9918;油松蓄积量的拟合效果比断面积好,人工林的拟合效果高于天然林。用检验数据对模型进行适应性检验,林分断面积和蓄积量生长模型的预估精度均在90％以上。     

哑变量在燕山地区华北落叶松人工林生长模型中的应用1）

以燕山地区华北落叶松人工林为研究对象,在收集大量临时样地和解析木资料的基础上,筛选出合适的数据,根据承德市隆化县林管局、木兰林管局和塞罕坝机械林场3个地方的地区特征引入哑变量的概念,利用非线性回归的方法对华北落叶松人工林胸径、树高、材积生长过程进行拟合,结果显示3个地区华北落叶松人工林的胸径、树高、材积生长量没有显著差异。基于哑变量建立了3个地区华北落叶松人工林的胸径、树高、材积生长模型。结果表明：含有哑变量的Schumacher模型对华北落叶松人工林胸径、树高生长过程的拟合效果最好,决定系数R2分别达到了0．9941和0．9929,残差平方和分别为4．7339和6．8849;含有哑变量的二次函数对华北落叶松人工林的材积生长过程拟合最好,决定系数R2为0．9928,残差平方和为0．0023。通过对所建立生长模型的适应性检验,结果表明残差分布比较均匀,预估精度都达到95％以上,说明模型的预估效果比较好。     

基于Agent的油松林分生长模拟

为了更加逼真地模拟油松林分的生长过程,采用目前较为先进的Agent动画技术作为基本架构,并详细介绍了该架构在油松生长模拟中的属性和功能的设计过程,通过三维可视化绘制技术,实现了油松林分生长过程的可视化。该技术提高了模拟的真实度和可信度。     

基于混合模型的油松林分蓄积量预测模型的建立

【目的】建立预估精度高的林分蓄积量混合模型,为北京地区不同初期密度油松林分提供个性化模型方程,为森林经营和采伐利用提供重要理论依据。【方法】以北京地区76块油松连续清查样地为研究对象,按初期的油松林分密度(ID)将油松样地分为Ⅰ(ID400株/hm~2)、Ⅱ(400≤ID800株/hm~2)、Ⅲ(800≤ID1 200株/hm~2)、Ⅳ(1 200≤ID1 600株/hm~2)、Ⅴ(ID≥1 600株/hm~2)5个水平,选用以断面积和优势木平均高为自变量的线性模型构建油松蓄积量基础模型,在基础模型上分别考虑油松林分的密度水平效应、样地效应和嵌套两水平效应,用R语言的nlme模块建立油松混合效应模型,并用平均绝对误差||、均方根误差RMSE、决定系数R~2 3个评价指标检验模型的拟合效果。【结果】拟合嵌套两水平混合模型决定系数R~2为0.998 2,高于密度水平效应和样地效应2个单水平混合模型,且||和RMSE均小于2个单水平混合模型;嵌套两水平混合模型的、RMSE分别为0.069 8和0.100 6,比基础模型降低了78.86%和82.39%。指数函数异方差结构和[ARMA(1,1)]时间序列相关性结构加入混合模型后,模型拟合精度均有一定提高。【结论】单水平和嵌套两水平混合模型拟合精度均高于基础模型,嵌套两水平混合效应模型拟合精度优于基础模型和单水平混合模型,指数函数能够消除数据间的异方差,[ARMA(1,1)]结构能够较好地表达样地间的误差相关性。     

基于哑变量的日本落叶松生长模型研究

【目的】研究北亚热带高山区和暖温带中山区日本落叶松的生长过程,并建立其生长模型,为精确掌握日本落叶松生长过程、科学经营日本落叶松人工林提供参考。【方法】应用北亚热带高山区和暖温带中山区96株日本落叶松解析木数据,根据区域特征引入哑变量的概念,综合运用Excel 2003、ForStat 2.1及SPSS 16.0等软件进行数据处理和生长模型的拟合,分别建立含有哑变量的日本落叶松胸径、树高和材积生长模型。【结果】2个区域日本落叶松的胸径、树高和材积生长情况没有明显差异。含有哑变量的Richards方程对日本落叶松胸径、树高生长拟合效果最好,R2分别达到了0.996 6和0.995 5,均方误差为0.163 2和0.207 7,平均绝对残差为0.349 1和0.436 7;材积生长模型的拟合结果以含有哑变量的二次函数最为理想,R2为0.997 979,均方误差为0.000 018,平均绝对残差为0.003 276。通过对模型的独立性检验,胸径、树高和材积生长模型预估精度均在90%以上。【结论】建立了日本落叶松胸径、树高和材积的哑变量生长模型,该模型可以用来描述北亚热带高山区和暖温带中山区日本落叶松的生长规律,预测其生长指标,解决了不同区域单独建模模型不相容的问题。     

油松中幼人工林单木胸径生长模型研究

基于大量油松中幼人工林固定复位样地数据,选用林木大小、立地条件和林分竞争因子为自变量构建油松中幼人工林单木胸径生长的线性回归预测模型.模型复相关系数R2为0.699,影响油松单木胸径生长量的因素从大到小依次为竞争因素>立地条件>林木大小;油松单木胸径生长量随坡度增大、海拔升高、林分密度变大而减小;利用油松检验数据库对模型进行预估效果检验发现,油松平均胸径生长量预测值为1.3861略高于实测值1.3753cm,经T检验差异不显著.     

基于哑变量的云南松蓄积生长模型

为了解云南松林分蓄积生长规律,为更好的经营云南松林分提供理论依据,笔者基于云南省云南松一类清查数据,以Schumacher和Richards模型为基础模型,选取不同的林分密度指标,来拟合云南松林分蓄积生长模型,并在最优基础模型上引入哑变量,将不同林分类型合并,建立同时适用于间伐林分和未间伐林分的蓄积生长模型。结果表明:4个传统生长模型的模拟效果都较好,R~2和预估精度最高分别为0.971 6、96.79%,不同的林分密度指标对模型的预测效果有较大影响,且以选用林分断面积作为林分密度指标的Richards模型的预估效果最好,其预估精度为96.79%。在最优传统生长模型中引入哑变量后,模型的R~2和预估精度都比传统的生长模型稍高,分别达到0.973 0、96.84%。通过对模型的适应性检验,所建的哑变量模型的预估精度超过98%,且对间伐林分的拟合效果更佳,可以用来描述不同措施下云南省云南松林分的蓄积生长规律,也解决了不同类型林分合并建模不相容的问题。     

河南省栎类和杨树林分断面积和蓄积生长模型构建

目的建立河南省栎类和杨树林分断面积和蓄积生长模型,为森林可持续经营提供基础数据。方法基于河南省最近3期一类森林资源清查数据,从9个具有生物学意义的备选模型中选出一个最优基础模型。以树种和立地等级作为哑变量,构建林分断面积和蓄积生长模型。结果利用全部样地数据拟合9个备选模型,断面积和蓄积最优生长模型都是Richards形式的模型,决定系数均在0.92以上。引入树种和立地等级作为哑变量后,与基础模型相比断面积和蓄积生长模型拟合精度都有所提高,其决定系数分别为0.98和0.94。结论带树种和立地等级的哑变量模型能同时反映河南省栎类和杨树林分断面积和蓄积生长规律,既减少了建模工作量,又提供了不同林分合并建模的方法。河南省栎类林分断面积和蓄积生长极限值高于杨树;相同林分密度条件下,栎类早期生长速率低于杨树,且栎类和杨树的生长速率均随着立地质量的下降而降低。      

油松林林分空间结构分析及评价指数构建

分析油松生态公益林林分空间结构并进行评价,用客观数据直观的表现林分空间结构的特点,为培育多功能生态公益林奠定理论基础。以古城林场油松林100 m×100 m的样地实测数据为基础,根据林木坐标位置生成Voronoi图,确定空间结构单元。选取角尺度、大小比数、开敞度、林层指数4个空间结构参数对林分空间结构进行基础性分析。对各个空间结构参数采用乘除法进行多目标规划,并以变异系数法的思想根据各林分空间结构参数内部标准差的大小确定参数权重,提出林分空间结构评价指数,再根据该油松林生态公益林的特点,将评价指数值划分为 5 个等级。结果表明,角尺度的均值为0.35,整个林分处于随机分布的状态。大小比数的均值为0.50,整个林分大小分化不严重,林木的胸径差异不明显。开敞度均值为0.40,整个林分透光条件平均水平较好。林层指数均值为0.55,有73％的林木林层指数>0.50,表明该林分中林木绝大多数都与相邻木处于不同林层。该林分空间结构评价指数均值为0.48,林分空间结构整体状态一般。对林分空间结构的分析与空间结构评价指数的构建,不仅能了解到林分空间结构各个方面的状况,也能得知林分空间结构的整体状况,并为森林空间结构优化调整提供理论基础。     

陕西洛南油松人工林立地质量评价

油松立地质量的划分与评价可以为其人工林的速生丰产培育及可持续经营提供科学依据。根据不同的林龄、海拔、坡向、坡度、坡位等因子,在洛南古城林场设置了63块20 m×30 m的油松人工林样地,调查了样地内的油松树高、胸径、冠幅等生长指标。通过数量化理论Ⅰ,对洛南地区油松人工林进行立地质量评价,并通过数量化理论II建立了陕西洛南油松人工林立地质量类型判别模型。结果表明:1）洛南地区油松人工林树高、胸径随着林龄的增长有着明显的增加,其中油松在第10～20年时生长迅速,随后在第20～40年时生长速度较快。2）以海拔、坡向、坡位、坡度为主要立地因子将油松人工林划分为36个立地类型区。建立油松人工林立地质量评价表,研究区范围内有71.43%的油松人工林样地立地质量评价在中等及以上,结果说明在洛南地区阴坡、高海拔（≥970 m）且平缓坡度下较适宜油松的生长;洛南地区油松人工林种植区域内油松生长情况较好。3）以51组不同立地样本数据进行数量化理论Ⅱ判别分析,得到相应的判别系数矩阵,确定不同立地类型的样本中心点。用12组样本数据对该判别模型进行检验,正确率达91.67%,表明该模型具有良好的判别能力,可以用来判别预测洛南油松人工林的立地质量。     

不同经营模式对油松人工林林分生长短期影响

为了探究不同森林经营方式林分生长动态变化情况,于内蒙古赤峰市旺业甸林场油松人工林中选取油松中龄林和近熟林设置近自然经营、常规经营和未经营样地,根据2013、2016年和2019年3次调查,分析对比不同经营模式下林分蓄积生长量、胸径、胸高断面面积和单木材积量单木生长量,林分胸径分布和林分垂直分层生长量的动态变化。结果表明,中龄林近自然经营和常规经营方式下的PAI（年蓄积生长量）均大于未经营,近熟林6 a间近自然经营方式下PAI为12.31 m³·hm^-2·a^-1,大于常规经营和未经营;中龄林平均胸径单木生长量6 a间表现为近自然经营（0.58 cm·a^-1）＞常规经营（0.48 cm·a^-1）＞未经营（0.31 cm·a^-1）,近熟林表现为近自然经营（0.69 cm·a^-1）＞未经营（0.49 cm·a^-1）＞常规经营（0.46 cm·a^-1）;近自然经营方式下油松人工林6 a间单株胸高断面面积生长量、单株立木材积生长量均显著大于常规经营和未经营;近自然经营方式下的油松人工林上层胸径、胸高断面、蓄积年生长量都大于其他经营方式,近自然经营大径阶树木比例增长幅度最大。由此得出结论,近自然经营有利于林木胸径、林木单株胸高断面面积和单株立木材积量的生长,同时还会提高林分大径级林木株数比例,更有助于提高人工林木质量。     

模拟水分胁迫及复水对宁夏贺兰山油松种子萌芽的影响

采用不同浓度PEG-6000模拟水分胁迫,系统研究了水分胁迫及复水对贺兰山油松种子萌发的影响,主要包括发芽率、发芽速度、发芽指数、活力指数、芽长。结果表明,随着PEG浓度上升到20%~30%,上述指标均受到强烈抑制。复水后,除了发芽速度,其他发芽指标都显著低于对照,不同水分胁迫复水处理之间发芽指标差异不显著。这些发现为更好地理解贺兰山油松自然更新经营管理提供了依据。     

施肥方式及接种菌根真菌对1年生油松苗木根系构型的影响

为探究施肥方式和接种外生菌根真菌处理对油松苗木根系构型的影响,在大田条件下,以1年生油松菌根苗（混合接菌,HJ）和非菌根苗（未接菌,WJ）为研究对象,设置4种施肥处理:不施肥（CK）、常规施肥（CF）、指数施肥（EF）、2倍指数施肥（DEF）,对比分析苗木根系的形态（总根长、总表面积、总体积、根尖数）、根系功能（比根长、比表面积、根组织密度）及生物量等指标。结果表明:1）接种菌根真菌处理显著影响1年生油松苗木菌根侵染率;各施肥处理下,菌根侵染率均为HJ高于WJ处理。2）施肥处理显著影响苗木直径0~0.5 mm根系的形态指标;2种接菌处理下,EF处理的总根长、总表面积、总体积、根尖数均最高。3）各施肥处理下,油松苗木比根长、比表面积均为HJ低于WJ处理,而根组织密度及根系总生物量为HJ高于WJ处理。接种菌根真菌处理下,苗木根系生物量变化规律均为EF>DEF>CF>CK。综上所述,指数施肥结合接种菌根真菌处理有利于促进油松苗木根系形态构建。     

青海云杉不同器官水提物对油松种子萌发和幼苗生长的化感作用

宁夏罗山国家级自然保护区重要植被类型青海云杉(Picea crassifolia)-油松(Pinus tabuliformis)混交林中青海云杉不同器官水提物及枝叶挥发油对油松种子萌发和幼苗生长的化感作用结果表明:青海云杉的根、枝、叶、果实水提取物及枝叶挥发油都含有化感物质,对油松种子萌发及幼苗生长均有显著影响（p<0.05）。水提物在高浓度时起到抑制作用,低浓度时表现起到促进作用,且低浓度（2 mg·mL^-1）时的促进作用明显强于高浓度（30 mg·mL^-1）时的抑制作用。与对照相比,在浓度为2 mg·mL^-1时,青海云杉果实水提取物对油松种子发芽的促进作用最强,种子发芽率提高了73.68%;青海云杉根水提取物对油松幼苗根长和幼苗鲜重的促进作用最强,其根长和鲜重分别提高了66.12%和163.89%;而对油松幼苗苗高促进作用最强的是其叶水提物,提高了149.39%;在浓度为30 mg·mL^-1时,除青海云杉根水提物对油松幼苗根长表现出促进作用外（提高6.95%）,其他提取物对油松种子萌发及幼苗生长均表现出抑制作用。青海云杉枝叶挥发油对油松种子萌发、幼苗生长均表现为促进作用,尤其对种子萌发具有显著的促进作用,其促进率达64.22%。说明青海云杉和油松混交,可能有利于油松种子萌发及幼苗生长,可为油松混交树种的选择、人工造林、森林培育及健康经营管理提供理论依据。     

不同密度油松人工林群落特征与物种多样性耦合关系

以黄土高原区油松人工林为研究对象,对比3种不同密度的油松人工林群落特征和物种多样性差异,构建两者间耦合关系模型,探讨不同密度油松人工林经营策略。结果表明:1）不同密度油松人工林群落特征具有差异,高密度（3 400~4 600株·hm^-2）林分的角尺度显著大于中密度（2 200~2 800株·hm^-2）、低密度（1 400~2 100株·hm^-2）林分;低密度林分的混交度、平均胸径和冠幅显著高于中、高密度林分。2）不同密度林分的乔木、灌木和草本物种多样性指数均与其自身显著正相关;低密度林分中,乔木层和灌木层多样性指数、灌木层和草本层多样性指数显著负相关。3）不同植物群落具有不同特征,中、高密度林分物种多样性对群落贡献较高,低密度林分群落植物空间分布合理,生长状况良好。4)通过改善植物群落的空间分布结构和生长状况,可以提升中密度林分群落中乔木、灌木和草本的物种多样性,而在高、低密度的林分中,则需采取其他经营策略。     

汉中RPA拌种飞播油松高生长与降水关系分析

降水是主要的生态因子,对林木的生长起着至关重要的作用。为此利用汉中1997年飞播油松14 a调查资料,结合当地1997-2011年降水情况,采用聚类分析法、相关分析法和逐步回归模型法研究树高、树高年生长量和树高生长年增量与降水量的关系,探讨RPA拌种飞播对油松利用林地水分的影响。结果表明,树高与年、3月和8月降水量呈极显著正相关,与1月降水量负相关极显著,与12月降水量呈显著负相关。对照油松高年生长量与8月和11月降水量正相关显著;RPA树高年生长量与3月降水量呈极显著正相关,与年、8月和7月降水量呈显著正相关,而与1月降水量负相关显著。4月降水量与对照油松高生长年增量呈显著负相关,与RPA负相关极显著。剔除树龄因子,树高对3月、2月和11月降水反应敏感;3月、7月和9月降水量对RPA和对照树高模型贡献分别为54.2%和52.5%。RPA树高年生长量优化模型中,排除了年降水量的作用,3月、4月、8月、7月、12月、11月和1月降水量作用依次降低,贡献介于2.7%～27.2%;对照模型中,年降水量贡献47.1%,8月、3月和12月降水分别贡献29.8%、10.7%和9.7%。4月降水量对树高生长年增量作用较大,1月和12月降水也与RPA年增量相关。引入时间因子,3月降水对树高作用较大。树龄权重下,3月降水量对树高作用最大,而年降水量是影响树高年生长量的关键因子。     

冀北辽河源地区不同林龄油松天然次生林土壤理化特征的研究

为探讨不同林龄的油松天然次生林土壤理化性质的差异及规律,以辽河源地区油松（Pinus tabulaeformis）天然次生林为研究对象,研究了不同林龄林分的土壤理化特征及其垂直分布特征。结果表明:1）随着林龄的增加,土壤pH值和土壤全P含量逐渐增加而土壤容重逐渐降低,土壤自然含水量、土壤全K含量先降后增,而土壤有机质、土壤全N含量先增后降。林龄对林分土壤物理性质影响不显著,而对林分土壤化学性质影响显著。2）各林龄林地土壤容重、土壤pH值随着土层深度的增加而增加,土壤自然含水量、土壤有机质含量、N、P、K含量随着土层深度的增加逐渐降低。3）土壤理化各指标间关系密切,除土壤全P与土壤其它理化性质间均无显著相关外,其它各指标间的相关性显著,相关系数正负均有,相关性较为复杂。     

油松不同种源种子萌发特性

为了研究油松种源的遗传变异,确定种子调拨区划,为开展高世代育种提供遗传基础广泛且品质优良的育种群体。从油松分布区5个种子区内的种子园、母树林和人工林（对照）收集种源30份,分析了不同种源种子特性的差异。结果表明,不同种源种子在长、宽、千粒质量、饱满率、发芽率、发芽势、发芽指数、发芽时间和圃地发芽率间差异均显著;种子的长宽、千粒质量、发芽率、发芽速度基本符合地理变异规律;发芽指数与饱满率、发芽率、发芽势及圃地发芽率均相关,千粒质量仅与种子长和种子宽正相关;根据油松种源种子的发芽指数,河北平泉（种子园、母树林、人工林）、甘肃省正宁县、河北阜平县和山西隰县人工林种源的萌发表现最佳。