新疆天然云杉林分蓄积生长率模型研究

利用新疆森林资源连续清查5期数据,分析研究林分蓄积生长率与林分平均胸径和年龄之间的关系,分区域建立了优势树种为天然云杉的林分蓄积生长率模型,以及云杉的单木胸径生长模型。通过与连续清查实际生长率进行比较得出,研究建立的生长率动态模型精度较高,能够全面、客观地反应总体情况,为新疆地区的林分生长预估提供参考依据。     

基于机载激光雷达影像的天山云杉林树高提取及蓄积量反演

【目的】研究提取影像高程数据建立模型反演天山云杉林分蓄积量,获得便捷、快速提取森林蓄积信息的技术方法,为研究山地天然林精准监测与评价提供技术途径。【方法】以新疆天山中部北坡天格尔森林公园天山云杉(Picea Schrenkiana var.tianshanica)为研究对象,机载激光雷达航拍影像与样地每木检尺为数据源,使用点云分类与克里金插值法对激光雷达影像高程数据进行提取获得天山云杉树高,根据样地实测数据构建胸径-树高模型,并根据胸径-树高模型天山云杉林林分蓄积量进行反演。【结果】激光雷达影像分辨率较高,经过点云分类后,采用克里金插值法提取的树高平均精度可达89.64%,幂函数曲线模型拟合度最高,R²为0.908,结合二元材积公式,基于激光雷达影像估测蓄积量与样地实测蓄积量对比,精度达到87.43%。【结论】采用克里金插值法对天山云杉林树高信息的提取效果较好,建立胸径-树高模型弥补了激光雷达不能对胸径直接测量的缺陷,反演天山云杉林林分蓄积量,该模型可满足对新疆山地天然林数字经营管理的标准。     

基于无人机影像的天山云杉林树高提取及蓄积量的反演

【目的】提取影像高程数据建立模型反演天山云杉林分蓄积量,为天然林保护工程实施后天山云杉生态恢复与科学管理提供参考依据。【方法】以新疆天山西部巩留县恰西森林公园的天山云杉(Picea Schrenkiana var. tianshanica)为研究对象,无人机航拍影像与样地每木检尺为数据源,使用点云分类与克里金插值法提取无人机影像高程数据得到天山云杉树高,根据样地实测数据建立胸径树高模型,最终根据胸径树高模型反演天山云杉林林分蓄积量。【结果】利用无人机影像提取树高与实测树高存在显著正相关关系,提取平均精度为88.42%,建立天山云杉胸径-冠幅模型的相关系数为0.696,而胸径-树高模型的相关系数为0.730;验证胸径-树高模型,计算RMSE值为12.386,拟合效果显著。基于胸径-树高模型反演林分蓄积量精度为87.66%,与实测值比对,残差值大部分落在(-2,+2)残差区间。【结论】采用局部最大值算法对天山云杉林树高信息的提取效果较好,建立胸径-树高模型弥补了无人机不能对胸径直接测量的缺陷,进而反演天山云杉林林分蓄积量。     

基于一类清查资料的森林资源生长预估

采用一类清查数据,利用立地分级方法构建平均树高、平均胸径和林分密度的生长模型,应用于森林资源调查中相关因子的更新。同时,根据森林蓄积量、生长量和消耗量与平均年龄、平均树高、平均胸径和林分密度等林分因子之间的关系,构建估测模型。通过辽宁省鞍山市森林资源年度动态监测的应用示范研究,结果表明:生长模型可用于更新二类调查数据,蓄积等预估模型可以有效反映森林资源的年度消长;本方法能够提高地区森林资源年度监测能力,并增强森林资源监督管理的针对性和时效性。      

百花山自然保护区森林群落碳储量计算方法的研究

【目的】探讨生物量转换因子法、材积源生物量法和生物量清单法在小尺度范围内计算森林群落碳储量的可行性,确定影响林分碳储量的群落结构参数。【方法】以样地调查数据为基础,采用一元材积表法和平均实验形数法计算针叶林和阔叶林的蓄积量,然后分别采用生物量转换因子法、材积源生物量法和生物量清单法估算2种林分的碳储量。【结果】在百花山自然保护区,采用一元材积表法和平均实验形数法计算的人工针叶林、次生阔叶林的蓄积量分别为148.78和169.98m3/hm2、106.82和120.30m3/hm2,以这2种蓄积量结果为基础,采用3种碳计量方法求得针叶林的平均碳储量分别为71.58和80.50t/hm2,阔叶林为49.74和55.19t/hm2;在针叶林的碳储量估算结果中,生物量转换因子法和生物量清单法显著高于材积源生物量法,三者间的变异系数达14.81%(材积表法)～16.68%(形数法);在阔叶林的碳储量估算结果中,3种方法间虽没有显著差异,但变异系数也达到5.65%(材积表法)～6.40%(形数法)。【结论】生物量转换因子法、材积源生物量法和生物量清单法可用于小尺度范围内森林群落碳储量的估算,其估算结果不受蓄积量计算方法的影响,树高、胸径和基盖度是影响林分碳储量估算的关键参数。     

杉木人工林直径分布模型

应用威布尔分布函数描述杉木人工林直径结构规律,采用参数回收技术建立直径分布模型 该模型主要由林分因子、单木二元材积方程和材种出材率等子模型组成 应用该模型,只要输入现实林分年龄、地位级指数、每公顷断面积和株数,就能输出未来林分蓄积量、出材量及平均胸径、平均高、株数等因子 并探讨了该模型在用材林林木资产评估、经济成熟龄确定中的具体应用     

北京市蒙古栎单木与年龄无关的生长预测模型研究

为了准确预测林木的生长动态变化、科学经营管理林分,利用定期清查数据,以年龄隐含的单木模型拟合北京市蒙古栎单木胸径、材积和断面积生长预测模型,并进行检验。结果表明:所拟合的3个模型对蒙古栎单木胸径、材积和断面积生长状况的预测效果较好,预测精度分别高达99.72%、99.40%、99.46%,预测精度大小排序为:胸径>断面积>材积。预测精度较高的原因可能是年龄隐含的生长模型以单木自身的观测值为自变量,且蒙古栎生长较慢,短期内不会有太大变化。该模型具有与年龄无关的特点,但建模时有一定的限制条件,要求样地固定、重复观测。     

基于立木胸径生长率模型的乔木林碳汇潜力评估

树木生长产生巨大碳汇，对于缓解碳排放带来的全球变暖等环境问题具有重要意义。为准确评估森林碳汇，基于第6至第9次国家森林资源连续清查数据建立北京市13个主要树种(组)4种形式的立木胸径年生长率模型，预测树木胸径变化的未来趋势，从而为生物量转换因子连续函数法计算碳储量提供计算依据，最终获得2050年北京市乔木林碳储量和碳密度。结果表明：8个树种(组)胸径的年生长率模型R²都大于0.900，椴树的R²最高为0.960；除柳树、水胡黄(水曲柳、胡桃楸、黄菠萝)外的11个树种(组)RMSE都小于0.5 cm；除杨树、其他硬阔类和榆树之外，Bias都小于1.0 cm。胸径预测精度验证中整体R²较高，刺槐最高(0.951)，其他硬阔类最低(0.766)。预测2050年北京市乔木林碳储量为42.71 Tg C，碳密度为43.35 Mg C·hm^-2。基于胸径年生长率模型的树木生长模拟方法可以有效的提高未来北京市乔木林碳汇潜力评估的整体精度，能够为制定温室气体减排政策、实现2060碳中和目标提供基础。     

东北林区10种主要森林类型的蓄积量、生物量和碳储量模型研建

【目的】林分水平的蓄积量、生物量和碳储量模型或数表,是开展森林资源规划设计调查的必备计量工具。研建东北林区10种主要森林类型的蓄积量、生物量和碳储量模型,既是方法学探索,也为生产实践提供参考成果。【方法】基于东北林区云冷杉林、落叶松林、红松林、樟子松林、栎树林、桦树林、杨树林、榆树林、椴树林和水胡黄林10种主要森林类型的2 000个样地的实测数据,分别利用非线性独立回归估计、非线性误差变量联立方程组和含哑变量的非线性误差变量联立方程组方法,建立了林分水平的蓄积量、生物量和碳储量模型。【结果】基于全部样地通过误差变量联立方程组方法建立的蓄积量、生物量和碳储量总体平均模型,其确定系数分别为0.945、0.805和0.839,而包含森林类型参数的蓄积量、生物量和碳储量哑变量模型,其确定系数分别达到0.959、0.949和0.951。10种主要森林类型的蓄积量、生物量和碳储量模型,确定系数(R2)都在0.86以上,平均预估误差(MPE)都在3%以内,平均百分标准误差(MPSE)大多数在10%以内。蓄积量模型的R2在0.876～0.980之间,MPE在0.90%～1.95%之间,MPSE在5.1...     

杉木主伐林分材种结构及其出材率模型研建

【目的】明晰杉木主伐林分的材种结构规律并构建合理的林分出材率模型，为我国杉木人工林木材产量提高、营林技术提升以及经营方案优化提供科学依据。【方法】根据福建省6个国有林场近15年的杉木人工林492块伐区调查数据，选用林分平均胸径、平均高、年龄、蓄积量、密度、立地质量等林分因子，探讨林分规格材、非规格材、经济材、薪材、商品材、废材6种材种出材率对各因素的响应。在此基础上筛选影响材种出材率的主要林分因子，构建杉木主伐林分材种出材率模型，并对模型进行适用性评价。【结果】杉木主伐林分的各林分因子中，林分平均胸径和平均高对各材种出材率的影响最大，且远高于其他林分因子，其次为林分蓄积量、年龄和密度，立地质量的影响相对较小。以林分平均胸径和平均高为自变量构建杉木主伐林分的规格材、经济材、薪材出材率模型，模型拟合及检验效果均良好，以此为基础构建非规格材、商品材、废材出材率模型。对不同径阶的各材种出材率模型进行预测误差计算，预测误差均较小，且误差分布较为均匀。【结论】本研究揭示了杉木主伐林分的材种结构规律及其影响因子，建立的出材率模型体系可用于杉木主伐林分的出材率测算，为杉木人工林合理生产计划的制定提供支...     

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。     

兴安落叶松3种林型林分生长模型的研究

由于复层异龄林林分结构较复杂,对林木年龄的测定难度很大,通过林木径阶估算林木平均年龄,构建林分平均胸径、平均树高和每公顷公顷蓄积量的生长模型,来预估林分未来的生长状态和特征,对当地兴安落叶松林分的合理经营有一定的指导意义。以兴安落叶松为研究对象,利用201株解析木数据,选择12种生长方程分别对兴安落叶松林木年龄与径阶关系,3种林型林分年龄与平均胸径、林分年龄与平均树高和林分年龄与单位面积蓄积量的关系进行分类拟合。结果显示,兴安落叶松林木年龄与径阶之间存在正相关,并呈一定的规律性变化;年龄与胸径,蓄积的关系采用生长函数是最佳选择;年龄与树高的关系利用二次函数为更合适。     

蒙古栎天然林单木生长模型研究:Ⅲ.单木枯死模型

【目的】研究蒙古栎天然林的单木枯死模型,为蒙古栎天然林的合理经营提供依据。【方法】以蒙古栎天然林为研究对象,基于吉林省汪清林业局195块固定样地的2期复测数据,采用二分类的Logistic回归方法建立蒙古栎天然林的单木枯死模型。【结果】期初胸径、竞争指数、林分密度都是显著影响树木枯死的因子,林木直径是影响林木枯死的重要因子,直径越小,枯死概率越大。χ2检验结果以及ROC(Receiver operating characteristic)曲线显示,使用Logistic回归可以有效预测树木的枯死情况,所建模型较合理。【结论】建立的单木枯死模型统计可靠,可为吉林省汪清地区蒙古栎天然林的生长预测提供依据。     

应用无人机可见光遥感技术估测林分蓄积量

以云南省富民县典型天然云南松(Pinus yunnanensis)纯林为研究对象,结合无人机影像获取和外业样地调查对林分蓄积量估测。结果表明：利用目视解译方法提取云南松单木冠幅,精度达72%;采用11种模型拟合得到云南松林分不同郁闭度的胸径-冠幅最优回归模型;3个郁闭度等级林分的平均蓄积量估测精度分别达53.12%、78.65%和81.16%。由此可见,中、高郁闭度林分的平均蓄积量估测精度较高,说明了无人机遥感估测林分蓄积量的可行性和适用性。     

基于林分生长模型的天山云杉碳汇潜力估测

为掌握研究区天山云杉(Picea schrenkiana)林分碳储量现状，估算其碳汇潜力，了解其碳汇动态变化过程，分别基于Gompertz、Logistic、Mitscherlich和Schumacher等4个常用生长曲线方程，采用林龄、平均树高、平均胸径和林分密度等指标构建林分蓄积量生长模型，选取最优模型，通过林分生物量-林分蓄积量回归模型和含碳系数建立林分碳储量生长模型，计算不同林分条件下天山云杉生长到180 a的碳密度年均增长量，预测研究区当前、30 a后和60 a后的林分碳储量及碳汇潜力。结果表明，对比不同生长曲线方程后选择Schumacher方程构建林分蓄积生长模型并转化为林分碳储量生长模型，模型精度89.082%,估计值的标准差13.006、总系统误差-0.293、平均系统误差-5.943、决定系数0.895。基于林分碳储量生长模型计算出天山云杉在相同林分密度条件下，随着林分立地条件的变化，林分碳密度0～180 a年平均增长量为0.020～0.641 t/(hm²·a),研究区全域林分碳密度平均增长量为0.299 t/(hm²·a...     

用林分生长模型更新小班主要调查因子的方法研究

小班的单位面积株数、平均胸径、平均树高、平均单株材积、平均年龄、单位面积蓄积等是森林小班最基本的特征数据,是森林资源小班调查的主要因子。以复位固定样地数据为基础,建立林分生长模型系统,包括单木材积模型、株数模型和进界模型等,并将该模型系统用于浙江省林业重点县仙居县的小班数据更新,结果较好。     

三峡库区主要森林类型林分蓄积生长量研究

以三峡库区林分蓄积生长量为研究对象,按库区主要森林类型、起源、密度进行划分,分类型布设标准地305块,采用材积差法确定林分蓄积生长量、生长率。结果表明,不同林分蓄积生长率有所差异,趋势为天然林蓄积生长率高于人工林;马尾松、柏木、栎类、其他阔叶树等林分,低密度时林分蓄积生长率较高;幼树所占比例较大的杉木林分,高密度林分蓄积生长率较高。研究结果为库区森林资源经营管理以及生态状况监测提供数据支持。     

短轮伐期毛白杨S86纸浆林生长对沟灌水肥耦合的响应

【目的】研究沟灌水氮耦合对三倍体毛白杨S86高密度短轮伐期纸浆林林木生长和林分生产力的影响,旨在为选择适合当地的高效沟灌-施肥技术制度提供科学理论依据。【方法】以山东省高唐县三倍体毛白杨S86为研究对象,采用完全随机区组试验设计,监测3个灌溉水平,即土壤水势值达到-20 kPa(W1)、-33 kPa(W2)、-45 kPa(W3)时开始灌溉,和4个施氮水平(N1,120 kg/(hm2·a);N2,190 kg/(hm2·a);N3,260 kg/(hm2·a);N4,0 kg/(hm2·a))组合下短轮伐期内(2017-2020年)胸径、相对生长率、蓄积、生产力的变化规律,并设置无灌溉施肥作为对照处理(CK)。【结果】三倍体毛白杨S86的胸径生长速生期持续较长,生长季内各处理不同林龄林分胸径生长均符合Logistic函数(R₂>0.99),各沟灌施肥处理的差异主要表现在6月份。沟灌施氮处理对2年生毛白杨S86林木胸径增长量、相对生长率有显著影响(P<0.05),而对3～5年生毛白杨S86林木影响不显著。水肥耦合措施对2～3年生林木平均蓄积量和平均生...     

基于单木水平和林分水平的油松兼容性生长模型

以油松林分为研究对象,基于北京市一类连续清查数据161块油松林分2期固定样地,建立单木水平和林分水平模型,利用组合预测法把油松单木水平模型和林分水平模型组合起来,用最优加权法计算单木水平和林分水平的权重系数,最后用3项数学指标M_AD、R_MSE、R²评估模型的预测效果。结果表明,所建的单木水平、林分水平和组合水平模型的预测效果均较好,经过分析比较,组合预测法预测油松断面积、蓄积量生长模型的精度高于单木水平和林分水平预测的精度。组合预测法所建立的模型结合了单木水平、林分水平模型的优点,提高了油松林分生长预测模型的兼容性,保障了油松林分生长模型预测结果的一致性,也可以用来预测下一期油松林分断面积、蓄积量生长规律。     

基于稀疏型机载激光雷达数据的风景林参数估测

稀疏型机载激光雷达（LiDAR）数据,由于点云密度低,难以对单木尺度的森林参数进行估测,在森林资源监测领域的潜在应用价值没有得到充分发挥。以江苏省南京市紫金山国家森林公园为研究区,以2007年机载激光雷达Optech ALTM LiDAR数据、2007年森林资源规划设计调查数据为主要信息源,在机载LiDAR数据预处理、特征参数提取的基础上,采用多元线性回归、随机森林、支持向量机3种方法,估测小班林分平均树高、平均胸径和单位蓄积量并进行对比分析,同时对森林参数进行空间制图。结果表明:1） 高度百分位数和累计高度百分位数是影响小班平均胸径、平均树高和平均蓄积量的主要特征参数;2）3个遥感估测模型精度对比分析表明,平均胸径、平均树高、单位蓄积量3个参数的估测精度,均是随机森林算法最高,支持向量机次之,多元线性回归最低;3）平均树高、平均胸径、单位蓄积量的空间分布规律一致,人为干扰严重的公园边缘地区和土层瘠薄、立地条件差的山脊较低,山南及山北中部最高。稀疏型机载激光雷达（ALS）数据在林分尺度的森林参数估计中具有较高的精度,可以用于森林资源规划设计调查小班的测树因子估测。本研究应用稀疏型机载激光雷达数据估测风景林森林参数,为稀疏型LiDAR数据在森林资源规划设计调查中的推广应用提供参考。