基于三维虚拟环境的林分结构调整可视化模拟技术

[目的]以真实林分三维场景为模型,结合计算机虚拟现实技术,实现对真实林分结构的调整优化可视化模拟。[方法]以湖南攸县黄丰桥国有林场杉木与鹅掌楸人工混交林为研究对象,采用可视化模拟技术,基于三维虚拟环境建立林分结构调整可视化模拟系统,实现对林分结构的优化调整进行可视化模拟。通过对林分的角尺度、大小比、混交度、开阔比等结构的计算分析,结合公告板显示技术和射线查询算法,在MOGRE构建的林分三维场景中对林分结构调整过程进行可视化模拟。[结果]样地林分结构经过调整后,平均树高由12.8 m变成13.6 m,平均胸径由17.1 cm变成18.6 cm;林分平均角尺度由0.449变为0.481,分布格局由调整前的均匀分布变成随机分布;林分平均大小比由0.511变为0.519,样地内林木生长更具有优势;林分平均混交度由0.093变为0.129,林分结构更加稳定,林分的整体质量也得到了提高。[结论]本研究采用可视化模拟技术和样地调查数据,构建虚拟三维森林环境,在三维场景中,森林经营者不仅能查看样地中每株林木构筑性属性,观察林分样地的整体状态,还能对林分结构进行优化调整,实现在虚拟森林环境中对样地林分结构调整进行可视化模拟。     

基于目标树经营的抚育采伐对云冷杉针阔混交林空间结构的影响

[目的]以长白山林区云冷杉针阔混交林为研究对象,分析目标树抚育采伐前后云冷杉针阔混交林空间结构参数的变化,探索目标树抚育采伐对森林空间结构的影响。[方法]基于6块面积1 hm~2的样地,首先遵循近自然森林经营的原理进行林木分类,选定目标树,伐除干扰树;再结合结构化森林经营的原理,计算并分析抚育采伐前后目标树空间结构参数和林分空间结构评价指数的变化。[结果]表明:经目标树抚育采伐后(1)目标树空间结构单元内的树种隔离程度得到进一步提高;林木透光条件有所改善;目标树的竞争压力得以减小;林木空间分布格局总体上得到优化。(2)林分空间结构评价指数进一步提高,林分空间结构水平稳中有升。[结论]通过采取合理的目标树抚育采伐措施能兼顾改善单木水平和林分水平的空间结构状况,在实现优化目标树空间结构的同时,保证林分整体空间结构的稳定。从目标树抚育采伐对林分整体空间结构的影响来看:所有样地的林分空间结构状况均得到进一步改善。     

基于模拟退火算法的林分多目标经营动态可视化模拟

[目的]基于模拟退火算法,研究一种考虑林分结构健康状况和目标平均胸径的多目标森林经营方法,同时结合单木生长方程,基于Unity3D可视化引擎实现林分经营动态可视化模拟。[方法]以湖南省攸县黄丰桥国有林场5块杉木人工纯林2012—2017年样地连年调查数据为数据源,考虑林分分布状况、竞争程度、营养空间,以平均角尺度、平均大小比、林分拥挤度3个结构参数建立空间结构函数。在此基础上,以健康林分结构和平均胸径为经营目标,以竞争指数为参考初步筛选出的间伐木组合排列的结果作为经营方案的集合,通过模拟退火算法进行最优间伐经营方案解的选择。最后,通过建立考虑Hegyi竞争指数的可变生长率的单木生长方程,以结构分析-经营-生长三者不断迭代的方式并基于Unity3D渲染引擎实现林分经营动态可视化模拟。[结果]通过对5号样地(初始林分230株,年龄16 a,平均胸径20.21 cm)以健康林分结构和30 cm林分平均胸径为经营目标进行经营动态可视化模拟,结果表明林分年龄在21、26、31 a分别进行过间伐模拟,当林分年龄31 a间伐后,林分平均胸径达到30.10 cm,林分平均角尺度为0.64,林分拥挤度为0.74,林分结构接近健康水平。[结论]本研究提出的基于模拟退火算法的林分多目标经营动态可视化模拟方法能够模拟在多目标经营需求下的林分动态,并且形象直观,可以进一步为林业科研和生产提供支持。     

间伐作业对天然次生林林分结构特征的影响

[目的]以大兴安岭落叶松天然次生林为研究对象,探讨不同抚育间伐强度对林分结构特征的影响.[方法]在大兴安岭新林林业局辖区内的新林林场设置了0％(CK)、16.7％(LT)、35.5％(MT)和59.9％(HT)抚育间伐强度样地各3块,并于抚育间伐作业7、9和11 a后对样地进行外业调查.通过分析不同间伐强度下各样地的水...     

青石冈林场木荷次生林空间结构调控研究

选取青石冈林场木荷次生林4块样地,计算出样地内各林木的间伐指数,并根据间伐指数值对4块样地进行弱度、中度以及强度间伐模拟来调整林分空间结构。基于不同的间伐强度,根据林分空间结构相关指标(混交度、大小比、角尺度等)和间伐指数对间伐前后的林分空间结构特征变化进行分析,确定了基于中度间伐的方案可以优化该林场木荷次生林空间结构。     

湖南次生栎林空间结构优化

以湖南省国家森林连续清查中栎类为优势树种的样地作为研究对象,通过空间结构指数结合生长量选取合适的间伐木,为湖南栎类次生林的结构调整提供优化方法。运用邻域分析方法对每一个样地创建Voronoi图,分析林分空间结构特征。根据全混交度、角尺度、大小比数、竞争指数4个主要空间结构指数并运用乘除法的思想构建综合空间结构模型。根据每一株林木的综合空间结构指数选取合适的间伐木进行优化。用相容性林分生长收获模型模拟最优断面积,用最优的断面积控制间伐量,使得林分被间伐后,其生长活力能得到提高,在样地结构优化的同时达到提质增量的目的。以2 277号样地为例,根据模型确定样地间伐木为21株,株数间伐强度为16.27%,且间伐后的林分树种个数与径阶个数都未减少;间伐后的林分全混交度提高3.70%,林分整体竞争强度降低31.74%,林分的角尺度降低0.46%,林木的分布格局趋于随机分布,林分空间结构指数增加160.12%,使得林分的空间结构得到大幅的改善。林分的结构越合理,稳定性就越高,发挥的功能作用就越多。本研究以湖南栎类次生林为研究对象,在提出林分空间结构优化目标的基础上,结合了生长量的优化,构建林分间伐空间结构优化模型和每个年龄段的最优断面积预测曲线,为栎类次生林空间结构优化调控和林分提质增量措施的制定奠定理论基础。     

大兴安岭地区落叶松用材林不同抚育间伐强度经营效果评价

【目的】为了使大兴安岭用材林更好地恢复和增长,进行不同抚育间伐强度试验,探讨最佳抚育间伐强度,优化用材林整体经营效果。【方法】以大兴安岭地区落叶松用材林不同抚育间伐强度10个样地为研究对象,选取生物多样性、林分空间结构、冠层结构、光合作用和林木生长等35项指标,运用SPSS19.0软件对抚育间伐样地各项指标进行描述性统计分析,计算各指标的平均值、标准差,对不同抚育间伐样地指标间的差异进行检验,同时运用主成分分析法,建立森林抚育间伐效果的综合评价体系,对各个样地不同抚育间伐强度经营效果进行综合评价。【结果】不同抚育间伐强度样地群落物种Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数存在显著差异,抚育间伐强度为20.86%~40.01%时抚育间伐样地群落物种多样性指数较高;不同强度抚育间伐样地的林分空间结构呈现一定的差异,抚育间伐强度为12.52%时,林分分布、混交度、大小比数和林层指数较好,竞争指数和开敞度较差;各抚育间伐样地冠层结构的林隙分数、叶面积指数、总体定点因子和冠上辐射通量差异不显著,冠下辐射通量差异显著,抚育间伐强度为12.52%~34.38%时冠层结构较优;不同强度抚育间伐样地光合作用的各项指标存在显著性差异,抚育间伐强度为12.52%~27.85%时光合作用较好;不同抚育间伐强度样地3种更新苗木的生长率均呈现先增加后减小的趋势,成活率没有明显规律,抚育间伐强度为6.23%~20.46%时,林木生长较好;0,6.23%,12.52%,20.86%,27.85%,34.38%,40.01%,50.61%,59.92%和67.25%抚育间伐强度经营效果综合得分分别为-0.18,-0.10,0.37,0.80,0.35,-0.39,0.33,-0.51,-0.01和-0.65,综合得分越高,说明抚育间伐经营效果越好。【结论】抚育间伐强度为20.86%时大兴安岭地区落叶松用材林的经营效果最佳。评价结果可为大兴安岭地区落叶松用材林抚育间伐经营提供依据和指导。     

抚育间伐对辽东山区蒙古栎阔叶混交林空间结构的影响

森林结构影响森林生产力与生态功能发挥,抚育间伐是调整森林结构的重要措施之一,为了明确不同间伐强度对蒙古栎阔叶混交林空间结构的影响,以辽东山区蒙古栎阔叶混交林为研究对象,通过设置4种间伐强度:强度41%、中度30%、弱度12%、对照0%,采用基于相邻木关系的林分空间结构参数,结合Hegyi竞争指数,分析了不同间伐强度对蒙古栎阔叶混交林空间结构的影响规律。结果表明:①辽东山区蒙古栎阔叶混交林整体混交度不高,处于弱度到中度混交的过渡状态,间伐能够提高林分的混交度,且随着间伐强度增加而增大。②除中度间伐样地表现为聚集分布外,其他间伐强度样地均属随机分布,间伐能够提高随机分布林木的比例,对于改善林分整体分布格局具有一定的积极作用,但具有一定的不确定性。③大小比数在描述林分整体分化程度时,变化幅度较小,灵敏度欠佳。综合考虑,经过中度、强度间伐后蒙古栎阔叶混交林的林木分布格局更合理,混交度更高。研究结果为天然林可持续经营提供理论依据与技术支撑。     

不同间伐强度对桉树人工林林分的影响

为探究不同间伐强度对桉树人工林林分的具体影响和作用规律,提升桉树人工林的栽培技术和单株生产力,以广西壮族自治区国有六万林场的桉树人工林为例,对不同间伐强度对桉树人工林林分的影响进行了实测研究分析,首先阐述研究区概况、样地设置和实验方法,再根据林分因子实验数据,分析了不同抚育间伐强度对林分胸径、林分树高和林分材积的影响,结果表明：林分胸径方面,强度间伐样地的总生长量和连年生长量均为最高,分别是20.62 cm和2.67 cm,说明强度抚育间伐对抚育间伐后桉树胸径的增长效果最好,并且抚育间伐有利于促进桉树胸径平均生长量的增长;林分树高方面,强度间伐样地的总生长量和平均生长量均为最高,分别是27.84 cm和3.58 cm,说明不同间伐强度对桉树人工林林分树高的生长有促进作用,但是作用较小;林分材积方面,强度间伐样地的总生长量、连年生长量和平均生长量均为最高,分别是0.4321、0.0656和0.0636 cm,说明间伐强度的越大,桉树人工林林分单株材积总生长量越大,并且抚育间伐对于桉树林分单株材积的影响较大,研究旨在为类似桉树人工林的营林发展提供助力。     

华北落叶松人工林生长对抚育间伐的响应及其与土壤因子的关系

[目的]探讨不同间伐强度对林木生长的影响并找出影响林分生长的关键土壤因子。[方法]在山西省沁源县好地方林场华北落叶松人工林设置12块抚育间伐试验样地,开展轻度(间伐强度15%)、中度(间伐强度35%)、重度(间伐强度50%)抚育间伐并设置对照样地,以树木平均胸径、平均树高、平均枝下高、平均冠幅、乔木层生物量与生产力为林木生长指标,利用方差分析与多重比较分析不同间伐强度林分生长特征,结合土壤因子运用相关性分析研究林木生长量与土壤因子的关系。[结果]表明:华北落叶松人工林经中度、重度间伐2年与4年后,各树木生长指标与对照样地相比均显著增加;间伐在减少林分内乔木层生物量的同时能显著提高乔木层生产力,各时间段及间伐强度下乔木层生产力均表现为重度中度轻度对照;间伐可提高土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(TN)、土壤全磷(TP)含量,减缓土壤养分的流失;华北落叶松人工林平均胸径生长量与SOC、TN呈显著正相关,平均冠幅生长量与土壤含水率(MC)、SOC、TN、TP显著正相关。[结论]间伐可促进华北落叶松人工林单株林木胸径和冠幅生长,增大林木单株冠径比与生产力,在本研究的3个间伐强度中,50%的重度间伐是最适间伐强度。华北落叶松人工林内土壤有机碳与土壤全氮含量较为丰富,土壤全磷含量较少,土壤pH为弱酸性,SOC、TN、TP是影响华北落叶松人工林生长的重要土壤因子。     

栎类中幼龄林抚育成效浅析

大虎岭林场通过4组的抚育样地调查,对抚育样地与未抚育样地进行分析检验结果表明:抚育样地与未抚育样地之间的林木蓄积量、林木胸径、树高生长均表现差异显著,林木的蓄积量、胸径、树高生长明显增加,改善了林分质量。从实验结果看:可根据需培育的林分的目的不同而采用不同的间伐强度,抚育间伐强度在15%~20%之间,林木蓄积量增长率达90%~110.9%左右,而间伐强度在20%~30%之间,林木蓄积量增长率达50%~98.36%左右,通过5年对比试验抚育样地比未抚育样地蓄积量平均增长率为31.18%。因此,在中幼龄林抚育前期、中期,以培育中小径材为主的林分,则间伐强度应在15%~20%,若到中期以后,需培养大径材的林分,则间伐强度应在20%~30%之间。     

仙米林区青海云杉林抚育效果调查与评价

确定适宜的抚育间伐强度以建立适宜的林分结构,使森林的多种效益得到充分发挥,在门源县仙米林区,对青海云杉中幼林进行抚育间伐,并设定9个固定样地,于2016年对固定样地进行复测,通过测定林下植被多样性、林分生产力及林下更新3个方面的9个指标,进行青海云杉林抚育效果的评价。结果表明:15%的抚育强度在优化林分结构、提高林分生产力方面效果最佳;25%的抚育强度在提高林下植被多样性方面效果最明显;5%的抚育强度效果不明显。     

日本落叶松人工林密度调控技术研究

以日本落叶松中幼林抚育间伐样地监测数据,利用树冠竞争因子（CCF）、林分密度指数、单位断面积生长过程等指标,分析了抚育间伐对断面积和蓄积两方面的影响,结果表明：间伐林分的断面积和蓄积有相同的生长过程,即林分在一定间伐强度范围内（强度小于50％）间伐强度越大,年均生长率越大;用树冠竞争因子描述日本落叶松人工林断面积的生长过程,未间伐林分的立木度接近稳定状态,而间伐林分降低了林分的CCF值,随着林龄的增加,CCF值不断增加,逐渐向未间伐林分靠近。总的来说间伐林分在间伐初期要小于未间伐林分,但随着林龄的增大及林木竞争的加剧,间伐林分逐渐向未间伐林分靠近。     

抚育间伐对栓皮栎人工林直径和树高分布的影响

[目的]以河南登封林场栓皮栎人工林为研究对象,研究抚育间伐对林分不同生长阶段林木株数、林木直径分布和树高分布的影响,为制定科学合理的抚育经营措施奠定理论和技术基础.[方法]在株数强度为31.55％的间伐林分和条件基本一致的未间伐林分内,分别设置1个1 hm2样地,间伐作业2 a后获取每木检尺数据,分别利用Normal分...     

抚育间伐对秦岭南坡油松中龄林生长的影响

在陕西省宁陕县境内的平河梁自然保护区内油松典型分布地段,按不同立地条件、不同抚育间伐强度设置油松中龄林研究样地48块,对不同抚育间伐强度处理的单株木和林分平均胸径的生长以及林分生产力的变化进行测定。研究结果表明:在不同立地条件下抚育间伐后林木胸径生长量均随径级的增大而增加,较小的林木在间伐强度为25%的林分中胸径生长量最大,较大的林木在间伐强度为15%的林分中胸径生长量最大;在不同立地条件下抚育间伐均能在一定程度上提高林分平均胸径的生长量,间伐强度为15%的林分平均胸径生长量均最高;间伐强度为15%在不同立地条件下均能显著提高乔木层的生产力,间伐强度为25%能够显著提高高海拔阳坡乔木层生产力,间伐强度为5%能显著提高低海拔阳坡和阴坡乔木层生产力;不同立地条件下抚育间伐对乔木层生产力的促进作用存在差异,但在抚育间伐后3 a的较短时期内这些差异并不显著;在不同的立地条件下均以强度为15%的间伐对秦岭南坡油松中龄林的生长最为有利,在适宜的强度范围内,高海拔阳坡可采取较大的间伐强度,而低海拔阴坡则应该采取较小的间伐强度。     

间伐强度对湿地松人工林培育大径材的影响试验

指出了抚育间伐在森林经营管理中起着十分重要的作用,然而不同间伐强度对林木胸径及材积的影响是不同的,对15年生湿地松进行了不同抚育间伐强度试验,20年时对林分生长进行全面调查和总结,通过方差分析得出:当间伐强度为60%时林分平均胸径、平均单株材积达到极显著水平,间伐强度为50%时林分平均胸径、平均单株材积达到显著水平。     

抚育间伐强度对兴安落叶松中龄林测树因子的影响

为更好的了解抚育间伐对天然兴安落叶松中龄林树高、胸径和冠幅等因子的影响,充分掌握林分消长动态,为森林更好的经营提供理论依据。本文以大兴安岭新林林业局平均林龄在52 a的落叶松天然次生中龄林为研究对象,在林地内设置4块(20 m×30 m)不同抚育间伐强度的样地,依次为对照样地(CK,0%)、低强度间伐样地(Z1,16.75%)、中强度间伐样地(Z2,25.48%)、高强度间伐样地(Z3,34.38%)。分别对各样地进行每木检尺,调查样地中所有乔木,包含树种、株数、树高、胸径和冠幅等测树因子。采用通径分析的方法分析不同抚育间伐强度下测树因子的变化规律及其相关性。结果表明:在中等强度间伐下,冠幅主要分布在1.5~4.0m之间,平均冠幅2.5m;冠高率主要分布在0.3~0.8之间,平均冠高率为0.54;胸径对冠幅和冠高率促进作用最大,胸径对冠形率抑制作用较小;树高对冠幅和冠高率抑制作用最小,树高对冠形率促进作用较大。因此,在中强度间伐Z2(25.48%)时,树高、胸径和冠幅等均达到最大。     

基于间伐调整的湖南楠木次生林结构化经营技术

以湖南省一类清查样地为基础数据,用全混交度、大小比数、角尺度、竞争指数等空间结构指标作为建模变量,采用乘除法基本思想构建楠木次生林结构目标函数,通过林分相容性收获预估模型拟合结果来确定各年龄阶段林分最适断面积,将最适断面积作为确定间伐量的约束指标,构建湖南省楠木次生林结构化经营模型,通过间伐调整,提出楠木次生林结构化经营技术,促进森林提质增量。以3470号样地为例,进行结构化经营模拟。根据优化模型确定间伐木共23株,株数间伐强度为16.3%,经营后林分树种空间隔离程度增加,全混交度由原来的0.365增加到0.395,林木所受的竞争压力大幅减小,其竞争指数在原来的基础上减小了51.4%,林分空间分布格局趋近于随机分布。通过对林分未来10年生长进行预测,将林分断面积调整到最适状态时断面积、蓄积定期生长量均高于未间伐林分以及较低密度林分。说明本次经营活动在对林分结构进行改善的同时林分生长活力也有所提高,经营措施可行,可为湖南地区楠木次生林提质增量提供科学依据。     

湘南地区马尾松人工林间伐效果的分析研究

以生物产量为数量指标来揭示抚育间伐对马尾松人工林生产力的影响。研究表明:不论何种立地,马尾松人工林单株生物量随间伐强度的提高而增大。14指数级的间伐样地,平均单株生物量是对照样地的1.31倍,强度间伐是对照的1.49倍。14指数级的林分,首次间伐以中度间伐为好。林分生物量与间伐强度成反比,即间伐强度越大现存生物量越小。间伐样地林分生产力具有与林分生物量同样的变化规律。间伐6年间2种立地林分生产力远远高于林分平均生产力,14指数级林分,经中度间伐,林分生产力为平均生产力的120%。14指数级的林分,可在16年生时进行弱度疏伐,12指数级的林分,第1次中度间伐后,经营中小径材,可不再进行间伐。间伐能提高林分干材百分率,干材百分率随着间伐强度的提高而提高;间伐能使树干部分通直圆满,提高材种规格和经济利用价值。     

抚育间伐对人工红松林生长效应的影响

利用不同间伐强度后40 a的人工红松林,连续抚育3次的长期定位观测资料,分析了抚育间伐对人工红松单木胸径和材积、林分断面积和蓄积、林分枯损和总收获量的影响。研究结果表明:间伐可以增加单木平均胸径和材积的生长率,且不同间伐强度表现为相同的规律,即中度(33.2%)强度(43.4%)弱度(23.1%)对照(0.0%);间伐后林分的断面积和蓄积生长率,具有相似的自然规律,间伐样地的生长率均高于对照;林木枯损率随间伐强度的增加而降低;间伐后的林分总收获量平均增加11.6%,间伐林分之间差别不明显。在整个研究阶段,不同的抚育阶段表现不同的规律,抚育间伐可以延缓单木胸径和材积生长速度的降幅;而不同抚育阶段内,林分断面积和蓄积生长率均为增长,也就是说,在一定阶段内间伐可以有效地提高林分平均断面积和蓄积生长率;从林分枯损状况来看,应该减少间伐间隔期。