福建柏地位级指数曲线模型的研制

以福建柏为研究对象,构建了以立地质量等级为哑变量、林分平均年龄为自变量的林分条件平均高生长模型。根据哑变量的特点,引入蚁群算法求解方程参数,得到的福建柏林分条件平均高生长方程,其拟合效果较优,可用于林业生产实践上使用。并通过标准差调准法,建立树高标准差回归方程,编制了立地质量等级为肥沃的地位级指数表,为林业生产实践提供定量数据。     

黄山松林分生物量经验收获表研究

为解决给大面积林分生物量估算提供估算模型、减少外业工作量等问题,以黄山松为研究对象,构建了兼容性林分生物量模型及全林分收获模型,采用混合蛙跳算法结合交叉建模和检验技术求解林分生物量模型参数,并确定全林分收获模型参数。结果表明,建立的兼容性林分生物量模型的平均系统误差(2.381%)、平均相对误差绝对值(7.964%)均在在±10%内、拟合效果较好,基于立地质量等级为哑变量的地位指数曲线模型、断面积模型、林分蓄积量模型等拟合效果较好、适用。与常规全林分经验收获模型相比,研究先建立可变密度林分模型,再经相对密度模型确定林分平均收获量,并编制黄山松林分生物量经验收获表。研究内容在监测森林生物量和碳储量、制定节能减排和造林计划等方面具有重要的生态环境意义。     

含海拔哑变量的杉木优势木高-树龄曲线模型研究

人工纯林立地质量评价通常采用立地指数法，即利用林分平均优势木高和树龄的关系来评价立地质量。本文以湖南青羊湖、高泽源、江华等45个国有林场的518个杉木纯林标准地为研究对象，利用其中388个标准地数据，对林分平均优势木高与树龄的关系进行理查德、单分子式和舒马切尔3种常用的非线性基础模型方程模拟。通过对比分析，选出最优为理查德方程(参数a、b、c分别为23.670 23、0.058 56、1.596 79),其决定系数为0.794 89。以最优模型为基础，考虑到不同海拔对优势木高生长过程的影响，将海拔划分等级变量F(以100 m为一个等级，共分为12个等级),纳入含海拔哑变量(F)的优势木高-树龄生长曲线，并以绝对残差均值ARM、决定系数DC、模型精度3个模型精度检验指标对模型进行精度检验。模拟结果表明：加入以海拔等级为哑变量的3个模型精度较高，其中，将哑变量(F)加在参数b上的模型精度最高(绝对残差均值1.206 30、决定系数0.844 4、模型精度97.77%),并利用130个标准地数据进行再验证，证明该模型可行性强，可为区域性杉木立地质量评价提供建模依据。     

基于哑变量的闽楠人工林单木树高曲线模型

【目的】通过建立含立地类型哑变量的湖南省金洞林场闽楠人工林单木树高曲线模型,为湖南省金洞林场闽楠人工林的目标树经营和生长预估提供理论依据。【方法】以湖南省金洞林场为研究区域,基于18块闽楠人工林固定样地2019年调查数据,选取了11个具有代表性的树高曲线模型对闽楠人工林树高-胸径关系进行了拟合,从中筛选出了拟合效果最好的模型作为构建哑变量模型的基础模型;通过对18块固定样地进行立地因子调查,采用数量化方法Ⅰ,以各林分的平均木优势高为因变量,立地因子为自变量,对立地因子进行评价,得到影响显著的立地因子,并通过划分等级和聚类分析来划分立地类型;将立地类型做为哑变量添加到基础模型参数及不同组合中,构建基于立地类型哑变量的金洞林场闽楠人工林单木树高曲线模型。【结果】在11个基础模型中,拟合的树高曲线最优基础模型为Weibull方程,其决定系数为0.780 4最大,平均绝对误差(MAE)为1.770 9,均方根误差(RMSE)为2.701 3最小。以Weibull方程作为基础模型,在构建的含立地类型的哑变量模型中,将哑变量添加在参数c上效果最优,决定系数为0.834 9,平均绝对误差(MAE)为1.529 5,均方根误差(RMSE)为2.131 6。对比于基础模型,决定系数提升了6.98%,平均绝对误差(MAE)降低了13.6%,均方根误差(RMSE)降低了26.7%。【结论】含立地类型哑变量的金洞林场闽楠人工林单木树高曲线模型拟合效果优于基础模型,并且具有更高的适用性,能反映不同立地类型下的树高、胸径生长差异,可以为湖南省金洞林场闽楠人工林的目标树经营和生长预估提供理论依据。     

湖南栎类天然混交林优势木树高曲线哑变量模型研究

使用13种具有代表性的树高-胸径模型对湖南栎类天然混交林优势木树高-胸径关系进行了拟合,从中筛选出拟合度较高的模型作为基础模型,以进一步构建含林分类型、立地类型哑变量的天然混交林优势木树高曲线模型。研究结果表明:平均优势木模型要优于最高优势木模型,利用哑变量模型拟合的效果要明显优于基础模型;n林分类型哑变量和立地类型哑变量平均优势木模型结构相同,都是H=1.3+(sun from n to i=1)a_i×Z_i×D_g/(D_g+1)+b×D_g,其确定系数分别为0.711 9和0.977 5,立地类型哑变量模型要优于林分类型哑变量模型。利用哑变量模型可提高模型精度及适用性,有助于建立区域性通用生物数学模型,并为全国栎类天然混交林立地质量评价的研究提供科学支撑和参考依据。     

黄山松全林分生长收获表的研制

以林分相对密度指数模型作为密度变量,构建了与立地质量等级有关的林分平均胸径、林分断面积、林分平均高模型,采用改进单纯形法求解方程参数,得到精度较高的林分平均胸径、林分断面积、林分平均高模型。以林分相对密度指数模型为变量,给定初始胸径和株数,编制了可变密度收获表、标准收获表、经验收获表。     

江西省不同立地等级的马尾松林生物量估计和不确定性度量

【目的】选择适合的单木地上生物量异速生长模型形式,获得区域尺度马尾松林生物量及其误差在不同立地等级下的估计,为精准估计不同立地质量的森林生物量提供技术支持,进而为森林立地生产力估计提供参考。【方法】在马尾松林3种单木生物量模型g_i=aD_i~b+ε[式(1)]、gi=a(D_i~2H_i)~b+ε[式(2)]、g_i=aD_i~bH_i~c+ε[式(3)]形式下(式中:g_i为单木生物量,D_i为单木胸径,H_i为单木树高,a、b、c为估计参数,ε为残差),运用优势木树高分级法对我国江西省马尾松林占优势的样地进行立地质量分级,采用蒙特卡洛模拟法估计3种模型形式下不同立地质量的单位面积生物量均值和不确定性。【结果】1)3种生物量模型形式的决定系数(R~2)及调整决定系数(R_(adj)~2)均达到0.95以上,拟合效果良好。从综合平均偏差、平均绝对偏差及均方根误差来看,式(3)模型较优。2)用优势木树高等级代替立地等级,利用树高分级法建立优势木树高-胸径模型,曲线的R2为0.907,平均偏差为0.001,平均绝对偏差为0.559,均方根误差为0.027,模型拟合效果良好。相同立地等级的样地成片分布,相对集中,每一立地等级的样地在江西省全境范围内均有分布。3)采用蒙特卡洛法对马尾松不同立地等级下的3种单木地上生物量模型估计结果及误差进行10 000次模拟后,马尾松地上生物量均值和误差的估计结果均达到稳定。在同一单木生物量模型形式下,不同立地等级的地上生物量均值估计结果随着立地等级的升高而增大;相对误差估计值在中间立地等级(3级)时最小,并有随着立地等级升高或降低而增大的趋势。相同立地等级下,3种模型地上生物量均值估计结果为式(1)式(3)式(2);绝对误差和相对误差估计结果为式(2)式(3)式(1)。【结论】1)区域尺度下的3种马尾松单木地上生物量模型从评价指标来看式(3)最好;从生物量估计误差结果相比较,3种模型的估计效果为式(2)好于式(3)好于式(1),带有树高因子的式(2)和式(3)的相对误差较式(1)更小。2)不同立地条件下,立地质量越接近平均水平,单位面积生物量均值估计的相对误差越小。3)结合优势木树高分级对立地等级进行划分,采用蒙特卡洛模拟法对不同立地等级下的生物量均值和误差进行估计,可以得到生物量及估计误差在不同立地条件下的分布。     

长白落叶松人工林单木和林分水平的相容性生物量模型研究

目的 构建落叶松人工林单木和林分水平的相容性生物量模型,使之既在数据采集区域内能够表征不同水平下的差异程度,又具有较强的通用性。 方法 基于64株长白落叶松人工林样木生物量实测数据和40个每木检尺样地数据,在考虑和未考虑林龄2种情形下,利用哑变量和非线性似然无关回归方法相结合,构建单木和林分水平的一元相容性生物量模型。 结果 表明：（1）地上及全株生物量模型单木水平下的Radj2均大于0.95,林分水平下的Radj2均大于0.78,（2）利用哑变量考虑林龄因素后,单木水平下各评价指标总体稳定,参数b值范围从0.905 5~2.512 5减小为1.047 0~2.202 8。林分水平下R2提升0.201 9,参数b值范围从0.071 1~1.560 7减小为0.781 1~1.055 1;且具有更小的TRE、MPE和MSE。（3）利用对数转换的线性回归模型,全株及各组分生物量模型残差的分布趋势均平行于横轴。 结论 非线性似然无关回归和哑变量相结合的方法灵活、建模过程简单、模型稳定性好,适用于不同因素下落叶松人工林相容性生物量模型构建。林龄因素对林分模型拟合效果的改善更显著,在建模过程中,单木模型可以不考虑林龄的影响,而林分模型需要考虑林龄的影响。     

福建省杉木林分生长动态预测模型的研制

以福建省杉木固定样地多次调查数据为基础,以林分平均胸径、平均树高、单位面积蓄积量的初始值、间隔期、地位级指数为输入变量,预估值为输出变量,选择理查德方程构建杉木林分生长动态预测模型。为保证人工林和天然林林分生长动态预测结果的逻辑关系,采用哑变量的数学处理方法将人工林和天然林合并建模。建模过程中,引入智能算法中的蚁群算法来估计模型参数,取得较为理想的建模结果,为其他林业数表模型的建模提供参考依据。构建的杉木林分生长动态预测模型精度满足要求,在林业生产实践中有推广应用价值。     

人工用材林木材产量经营模拟研究

以长白落叶松人工用材林为代表,分别对7个立地等级和3种初植密度(分别为2500株/hm2、3300株/hm2和4400株/hm2)的人工用材林木材产量进行经营模拟。根据立地指数曲线确定不同类型林分在不同林龄阶段的平均树高,利用相关模型推算相应林龄阶段的林分平均胸径和林分平均单株材积。建立林分密度定量管理模型,确定不同立地等级不同初植密度林分在理想状态下的间伐时间、间伐强度及相应的木材收获量,为营林生产和科研提供参考和借鉴。     

广东省针叶树种蓄积量和生物量生长模型研究

目的 定量化表征森林蓄积量和生物量与年龄的关系,为预测森林蓄积量和生物量提供依据。 方法 基于广东省3个针叶树种5期连清数据,通过保留木林分平均胸径和林龄之间的关系,分别以生长潜力和生长速度分级、是否考虑竞争、分步和联合建模共8种组合,构建林分蓄积量和生物量生长模型,并评价模型拟合优度;以独立的4期连清数据为验证样本,评价模型的适用性。 结果 （1）不同种模型系确定系数皆在0.980以上,平均预估误差在±1%以内,总体相对误差在±0.5%以内。综合模型拟合和预测效果,以生长速度分级、不考虑竞争的分步模型最优,竞争对模型的适用性影响不大。（2）最优模型蓄积量和生物量的估计误差最大分别为10.36%和10.22%,模型适用性较好,4期估计误差表现为中期高于首末两期。（3）马尾松生长潜力最大,杉木最小,对杉木的估计效果优于马尾松和湿地松。（4）立地质量等级越高,生长量的极值越大,达到最高峰所需年限也更短;同一立地质量下马尾松生长量最大,其次为湿地松,杉木最小。 结论 含参数分级和林分特征的蓄积量和生物量模型,可以反映立地质量对广东省针叶树种蓄积量和生物量预测的影响,为精确估测森林储量提供方法学支持,也为其他地区林分水平生长模型的构建提供借鉴。     

广东省常绿阔叶林生物量生长模型

目的 研究林分生物量生长模型,以期估算区域尺度上的森林生物量。 方法 利用广东省五期森林资源连续清查数据（1997, 2002, 2007, 2012, 2017）,以30个固定样地为研究对象（每块样地均有30株以上五期保留木,共计1 412株样木）。以Richards理论生长方程为基础,分别构建了基础生物量生长模型、含有林分特征的生物量生长模型、含有林分特征和立地条件的生长模型等不同形式的林分生物量生长模型,比较和评价了不同林分生物量生长模型的拟合效果。 结果 基础生物量生长模型拟合效果最差,调整决定系数Ra2仅为0.475;将林分密度指标引入基础生物量生长模型后,拟合效果得到极大改善,Ra2提高到了0.836;将哑变量引入含有林分特征的生长方程进行立地条件划分后,Ra2达到0.961,拟合效果达到最优。 结论 含有林分特征的生物量生长方程一定程度反映了林分生物量生长与林分密度之间的关系,在此基础上划分样地类别进行参数分级,进一步提高了生物量生长模型的拟合精度,反映了不同立地条件下生产力之间的差别。     

杉木定量抚育间伐技术研究

根据杉木林木胸径生长规律和林分分化特征，确定了间伐起始期和间隔期。利用优势高与平均高、年龄关系建立了杉木立地指数模型。通过对胸径与冠幅关系的研究，得到了不同立地指数下的杉木基本经营密度Ｎ０及饱和密度Ｎｋ模型。根据立地指数等确定经营密度指标ｕ，得到间伐后保留密度计算模型，并藉以计算间伐强度。提出了利用计算器编程进行间伐设计的新方法，只要输入胸径、部分树高和林龄，各林分因子及间伐技术指标就可从计算器中读出。此法操作简单，准确快捷，科学合理，实现了林分因子计算与间伐设计自动化。     

秃杉人工林树高曲线模型研究

利用秃杉人工林标准地调查数据,以理查德为基本方程,采用哑变量的方法,引入立地质量因子,构建以立地质量为哑变量的秃杉人工林树高曲线模型,并将其与二元材积表相结合,测算标准地蓄积量。经交叉建模检验,建立的树高曲线模型,其估算精度接近二元材积表的估计水平。所构建的树高曲线模型在很大程度上减少了野外调查的工作量,提高了工作效率,为中国的森林资源调查提供一定的参考应用价值。     

冀北山地油松林净生产力与相关立地因子关系模型的研究

为推测林分生产力,提高森林经营水平,在对冀北山地油松林标准地进行调查的基础上,建立树高随林龄的增长而变化的导向曲线模型,通过模型给出各标准地的立地指数;建立油松单株生物量与单株胸径树高关系模型,导出各标准地林分生物量;建立林分生物量与林分密度、林龄及立地指数关系模型,进而建立林分净生产力与林分密度、林龄及立地指数关系模型。     

不同类型长白落叶松人工林各龄期的木材产量评估

根据立地指数的不同将长白落叶松林地分为7个立地等级(立地Ⅰ~Ⅶ),结合其营林技术规程选择造林密度为2 500株/hm2、3 300株/hm2和4 400株/hm2等不同类型的长白落叶松人工林分作为评估对象。在前人研究的基础上计算该不同类型林分在各林龄阶段的平均树高,利用相关模型推算相应林龄阶段的林分平均胸径和林分平均单株材积。建立长白落叶松人工林分的密度定量管理模型,根据此模型确定不同立地等级不同初植密度长白落叶松人工林分在理想状态下的间伐时间、间伐强度和木材收获量,为其营林生产和科研提供参考。     

基于林分潜在生长量的立地质量评价方法与应用

【目的】提出一种基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,为精准提升森林质量提供可靠依据。【方法】首次严格定义潜在立地生产力概念,推导出潜在生产力和现实生产力的模型和计算方法,提出立地元素-林分元素-林分生长类型-现实生产力和潜在生产力模型-落实到地块的立地质量制图技术流程,并以吉林省针阔混交林为例,利用4期一类清查固定样地数据,基于林分潜在生长量的立地质量评价方法开展案例研究。【结果】影响吉林省林地立地质量的主要立地因子包括地貌、海拔、坡位、坡度、土壤类型和腐殖质层厚度;采用立地类型约束的树高生长分级法,将6个因子组合的立地类型分为5个等级,针阔混交林不同立地等级的林分平均高、断面积和蓄积量生长模型具有较好的生物学意义和统计可靠性,决定系数(R~2)分别为0.991 8、0.986 6和0.984 2; 5个立地等级的潜在蓄积生产力在3.6～5.8 m~3·hm~(-2)a~(-1)间,并给出了立地潜在生长量对应的合理林分密度。【结论】基于林分潜在生长量的立地质量评价方法适用于纯林和混交林,可以回答一定立地的最大生产力及现存林分通过密度调控可以提高多少生产力。     

利用线性混合模型和哑变量模型方法建立贵州省通用性生物量方程

以贵州省人工杉木和马尾松地上生物量数据为例,通过利用线性混合模型和哑变量模型方法,建立了适合不同树种和区域(中心区和一般区)的通用性立木生物量方程,为简化生物量建模工作提供了有效途径。结果表明,相同直径林木的地上生物量估计值随树种、区域的不同存在一定程度的差异,带随机参数的线性混合模型和带特定参数的哑变量模型比总体平均模型的精度高;线性混合模型和哑变量模型方法均同等有效,可推广应用于其它通用性模型(如材积方程)的建立。     

小兴安岭采伐迹地天然更新白桦混交林建群种碳汇特征

以小兴安岭采伐迹地自然更新白桦混交林为研究对象,通过生物量模型、碳含量模型估算出建群种碳汇量,并对林分建群种碳汇特征进行了分析。结果表明,小兴安岭森林皆伐林地自然更新演替后形成的白桦林主要建群种中数量最多的是白桦,其碳汇贡献率也最高;落叶松的个体平均总生物量和树干生物量最大,但在整个林分中的总生物量水平较低,而单株生物量最小的白桦林分整体生物量最大;树干生物量与总体生物量比例最高的是白桦和落叶松;林分单位面积含碳量的排序为白桦、毛赤杨、落叶松;落叶松总体碳汇贡献率最低,但个体碳汇量及树干占比都很高,可以在保证整体结构近自然化的情况下,通过造林的方式提高落叶松的比例来增加林分的碳汇。     

用哑变量法求算立地指数曲线族的研究

用哑变量法求算立地指数曲线族的研究＊李希菲洪玲霞关键词立地指数曲线哑变量方法导向曲线法立地质量是表示生长在某一立地上既定树种或林分类型林木的生产潜力［１］。立地质量不同，林木的经营措施也不同。描述立地质量的方法很多，现在多采用地位指数，即以造林年数和...