长白落叶松人工林建筑材栽培模式的研究

利用长白落叶松人工林２００块临时标准地、３１块间伐试验标准地、２块皆伐标准地、４００株解析木的数据，综合运用先进的林学理论，数学方法，市场经济理论和计算机技术，系统分析并拟合，组装基础理论研究成果，如全林分生和模型，动态规划模型等模型群。     

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。     

初植密度对落叶松人工林建筑材材质的影响

对不同初植密度的人工林落叶松 (Larixolgensis)建筑材材质进行测试和分析 ,结果表明 :落叶松的晚材率、生长轮密度、差异干缩、抗弯强度、顺纹抗压强度、抗弯弹性模量、冲击韧性差异显著 ;生长轮宽度差异不显著。采用综合坐标法 ,对不同初植密度的林分建筑材材质进行评定 ,其优劣顺序为 2 .0m× 2 .0m ,2 .5m× 2 .5m ,3 .0m× 3.0m ,1.5m× 2 .0m。     

间伐强度对落叶松人工林建筑材材质的影响

通过间伐强度对人工林长白落叶松 (Larixolgensis)建筑材材质进行系统测定、统计分析 ,结果表明 :间伐强度对建筑材材质有很大的影响 ,落叶松的晚材率、生长轮密度、差异干缩、抗弯强度、顺纹抗压强度、抗弯弹性模量、冲击韧性差异显著 ;生长轮宽度差异不显著。采用综合坐标法 ,对不同初植密度的林分建筑材材质进行评定 ,其优劣顺序为 2 .0m× 2 .0m ,2 .5m× 2 .5m ,3.0m× 3.0m ,1.5m× 2 .0m。     

长白落叶松人工林的适宜经营密度

针对目前长白落叶松人工林间伐研究缺乏长期定位资料的状况,对东北东部林区同一立地条件下、同一林龄长白落叶松人工林采取不同密度经营指数(近似0.7、0.8、0.9、1.0、>1.0)进行了间伐,并长期记录其生长状况,研究其间伐的长期效果。结果表明:到达成熟期时,样地内保留木的平均胸径是随着经营密度指数的增大而减小,即间伐强度越大,林木的平均胸径越大。而不同的经营密度指数对单位面积蓄积量的影响没有明显差异。综合研究认为:落叶松人工林适宜采取的经营密度指数为0.7、0.8。     

落叶松人工林林分结构与数量成熟龄的研究

利用直径分布的偏态指标及Weibull分布模型,分析现有落叶松人工林的结构状况,提出了落叶松人工林林分结构合理分布的理论参数和相应的经营措施。并以此为基础,通过分析林分生长过程,得出落叶松人工林的数量成熟龄,为合理经营利用落叶松人工林提供了科学的理论依据。     

长白落叶松人工林林分材种出材率的研究

用长白落叶松人工林３０１株解析木的数据，以全林分生长模型、林分结构分布模型、林分自然稀疏模型及因子相关模型为基础，配合削度方程和材积比方程、编制了林分材种出材率表，经检验精度符合要求，并实现了计算机选择材种、计算材积和出材率。     

基于多层感知机的长白落叶松人工林林分生物量模型

目的神经网络模型能避免林分生物量模型建模时自变量共线性与异方差问题,研究多层感知机在林分生物量模型中的应用,为森林经营单位、区域生物量和碳储量的估算提供方法和依据。方法以长白落叶松人工林为研究对象,利用吉林省一类清查固定样地的917组数据,分别建立了基于传统的对数转化后线性模型和神经网络多层感知机的地上生物量和总生物量模型。使用AIC、决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、相对均方根误差（RMSE_r）和平均绝对误差（MAE）来评价模型。结果估计精度最高的模型是输入单元为林分平均胸径（D）?平均高（H）?林分密度指数（S）?海拔（HB）?坡向（PX）?坡位（PW）、2个隐藏层、隐单元数为40?20的神经网络模型,与传统对数转换线性回归模型相比,地上生物量和总生物量模型的调整决定系数（Adj.R2）分别从0.902 1提高到了0.914 1,从0.897 9提高到了0.908 9;RMSE_r分别从6.330 5%降低到了5.992 2%,从6.490 1%降低到了6.153 6%。包含立地因子的神经网络模型比未包含立地因子的神经网络模型估计精度略有提升,地上生物量与总生物量的Adj.R2分别提高了0.88%和0.99%,RMSE_r分别降低了5.33%和5.46%。结论多层感知机生物量模型的估计精度比传统回归模型略有提高,但它可以避免模型选型和违背传统统计假设的处理等问题,且能够一次性计算地上生物量和总生物量模型,有一定优势。      

长白落叶松人工林单木冠幅模型

以黑龙江省伊春市朗乡林业局的49块样地共2 499棵长白落叶松为研究对象,基于区组和样地嵌套二水平构建非线性混合效应冠幅模型。从10种常用的冠幅—胸径模型中选出一种最好的作为建模的基础模型,从其他林分因子中选取与冠幅相关性较高的作为协变量参与建模。结果表明:与基础模型相比,混合模型的赤池信息准则(AIC)、贝叶斯准则(BIC)、负二倍的最大似然值(-2LL)和剩余均方根误差(RMSE)值均降低,调整决定系数(Radj2)提高,冠幅预测值的残差分布和密度分布相对更集中,说明模型的预测精度和拟合能力均有所提高。研究发现,以逻辑斯蒂模型作为基础模型,将树高、冠长率和高径比作为协变量,考虑区组和样地嵌套二水平的混合模型有利于提高冠幅模型的预测精度,从而有助于更好地模拟长白落叶松的冠幅胸径关系。     

基于FORECAST模型的长白落叶松人工林经营措施对长期生产力的影响

为了对东北地区东部落叶松人工林的多代经营提供指导,以黑龙江省孟家岗林场的长白落叶松人工林为对象,采用森林生态系统经营管理模型FORECAST,从轮伐期长度、林地枯落物的管理和采伐剩余物的处理方面,评价不同经营措施下落叶松人工林的生物量、养分动态和长期生产力。结果表明:常规森林利用方式下维持落叶松人工林长期生产力的轮伐期应大于35 a;落叶松林地枯落物的保留可以显著提高各种轮伐期长度时的林地生产力,短轮伐期时作用效果尤为明显;全面保留采伐剩余物可以维持不同轮伐期条件下落叶松人工用材林的长期生产力。      

长白落叶松中龄林生物量及其密度效应1）

对小兴安岭地区不同林分密度的24年生长白落叶松人工中龄林群落生物量进行测定,探讨了群落生物量的分布规律和生产力状况,同时对比分析了不同林分密度下存在的差异和变化。结果表明：1）长白落叶松人工中龄林群落生物量为138．615 t/hm2,平均年生产量为6．783 t/（hm2· a）,空间分布序列为：乔木层＞倒落木质物层＞剩余堆积物层＞林下植被层;2）随着林分密度降低,长白落叶松人工林群落生物量、乔木层及剩余堆积物生物量明显增加,粗细木质物有少量增加,林下灌草生物量基本呈“U”型的变化趋势;3）通过3次20％～30％间伐强度的持续调整,最终900株/hm2的林分表现出了最大的碳储潜能。     

长白落叶松林下灌木生物量模型研究

以长白落叶松人工林林下灌木为研究对象,采用数学模拟的方法,以实测生物量数据为基础,构建灌木层最佳生物量预测回归模型.结果表明:林下常见灌木单株生物量模型以二次多项式及乘幂方程为最佳估算模型,以复合因子基径面积、植干体积、植冠面积及植冠投影体积为最佳模型参数;灌木层混合生物量(WT)模型以复合因子植干体积(VD)为最佳模型参数,其模型方程为WT=9.00×10-6 V2D+0.389VD+57.598(R2 =0.933).     

杂种落叶松人工幼龄林林分枯损规律及枯损模型

根据2003—2015年黑龙江省江山娇实验林场杂种落叶松人工林48块固定样地复测数据,在对不同初植密度(Dp)等级(SD1(Dp2 000株/hm~2)、SD2(2 000≤Dp3 000株/hm~2)、SD3(3 000≤Dp4 000株/hm~2)、SD4(Dp≥4 000株/hm~2))林分的总体枯损趋势以及不同密度等级的株数、蓄积和径阶枯损分布规律分析的基础上,假定相对枯损率同林分年龄呈常数、幂指数、指数关系,利用差分模型结合拟合优度比较得出基础模型,并以初植密度等级作为哑变量构建了林分枯损(存活木株数)模型。结果表明:杂种落叶松林分枯损总体趋势分为3个阶段(林龄7~11 a为阶段1,林龄≥11~15 a为阶段2,林龄≥15~19 a为阶段3),枯损强度呈现强-弱-强的变化趋势,林分密度越大,株数枯损、蓄积枯损强度越大。杂种落叶松直径分布呈单峰山状曲线,且近似于正态分布,径阶枯损分布主要集中在2~12径阶。建议杂种落叶松造林初植密度小于4 000株/hm~2,在林分年龄为15 a时,对林分进行抚育间伐。杂种落叶松人工林林分相对枯损率同林龄的指数函数显著相关,将林分初植密度作为哑变量能明显提高林分枯损模型的拟合效果(R2a由0.77~0.93提高到0.97),该模型适用于预测不同初植密度幼龄林的存活木株数。     

落叶松人工林与距离无关的单木生长模型

基于19块落叶松人工林固定标准样地的95株解析木,利用枝解析的数据计算每株解析木的有效冠高以及有效冠表面积,建立有效冠高和有效冠表面积的单木预估模型。再利用5块复测样地的数据,将有效冠表面积作为竞争因子,用多元逐步回归的方法建立落叶松人工林胸高断面积与距离无关的单木生长模型,同时与未引入有效冠表面积的生长模型进行比较。研究发现:引入有效冠表面积以后,单木生长模型的调整相关指数和精度都有所提高,说明有效冠表面积对于单木的生长具有一定影响,将其作为单木竞争指标可以提高单木模型的拟合效果。     

长白落叶松人工林穿透雨的养分特征

生长季,在黑龙江省佳木斯市孟家岗林场,通过不同立地条件、不同龄组长白落叶松(Larix olgensis Henry)人工林林外雨和穿透雨水样的养分分析,对比研究了雨水中养分含量的变化规律。结果表明,降雨通过林冠层后,水化学特性发生了较大变化:幼龄林穿透雨中的铵态氮质量浓度显著高于林外雨(P=0.003),而中、近熟林的铵态氮质量浓度与林外雨之间无显著差异(P分别为0.152、0.471);幼、中和近熟林穿透雨中的硝态氮、全氮和全磷质量浓度与林外雨之间无显著差异(P分别为0.343、0.741、0.937,0.394、0.405、0.616和0.065、0.640、0.162)。铵态氮、硝态氮、全氮和全磷质量浓度方面,不同立地条件之间表现各异:幼、中、近熟林的前3个指标受立地条件的影响均不显著(P分别为0.838、0.408、0.718,0.217、0.427、0.763和0.112、0.690、0.556);全磷质量浓度方面,中龄林不同立地指数之间无显著差异(P=0.319),而幼、近熟林不同立地指数之间存在显著差异(P分别为0.027、0.011):不同立地幼、中和近熟林穿透雨中铵态氮、硝态氮、全氮和全磷质量浓度的平均值分别是11.177、0.748、107.005、1.051mg·L-1,6.847、0.559、107.015、0.646mg·L-1和5.154、0.478、107.082、0.775mg.L-1。穿透雨中的铵态氮、硝态氮、全氮和全磷质量浓度受林龄的影响亦表现不同:穿透雨中铵态氮质量浓度受林龄的影响显著(P0.001),幼龄林显著高于中、近熟林(P0.001),中龄林和近熟林之间无显著差异(P=0.149);穿透雨中硝态氮、全氮和全磷质量浓度受林龄的影响均不显著(P为0.294、0.713和0.394),幼龄林和中龄林、中龄林和近熟林、幼龄林和近熟林之间均无显著差异(P分别为0.288、0.628、0.122,0.934、0.499、0.495和0.178、0.603、0.331),硝态氮、全氮和全磷质量浓度的平均值分别是0.563、107.042、0.794mg·L-1。