湖南栎类-马尾松天然混交林单木生长模型研究

建立湖南栎类-马尾松天然混交林单木材积和断面积生长模型,为该林分的提质增量提供科学指导。选取湖南省9个地区共23块栎类-马尾松天然混交林,构建栎类、马尾松单木材积和断面积生长模型。通过分析可知:两种树种的材积和断面积生长模型均以Richards生长模型为最优,其确定系数(R²)最高,残差平方和(SSE)最小;混合效应模型模拟结果显示,栎类单木材积和断面积生长模型的随机效应在参数a₁处最好,而马尾松的材积和断面积生长模型的随机参数分别为b₁和a₁+b₁;相比基础模型,混合效应模型的拟合精度(P)、确定系数均有所提高,平均误差(ME)、平均误差绝对值(MAE)、相对平均误差(RME)和相对平均误差绝对值(RMAE)均大幅降低。结果表明,天然林林木的材积和断面积生长受树种与立地类型差异的影响较大,而混合效应模型能够充分考虑立地之间的差异,可以很好地解决这一难题。     

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。     

湖南栎类次生林单木断面积生长模型研究

以湖南省15个栎类固定样地为研究对象,从6种生长模型中选取栎类断面积最优基础模型,在此基础上构建含林分类型哑变量的栎类单木断面积生长模型.结果表明:栎类单木断面积最优基础模型为Logistic;单木哑变量模型相比于其它基础模型,模型的R2由0.785提高到0.869,RRMSE由16.65％减少到9.28％,模型精度显...     

宁波天然甜槠阔叶混交林树高—胸径模型研究

以宁波天然甜槠阔叶混交林为研究对象,选择30个常用的树高—胸径经验模型,利用调整决定系数(R_a~2)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、相对平均绝对误差(RMAE)和Akaike信息准则(AIC)等5个模型评价指标,比较分析模型之间差异。结果表明,除M23无法求解,其余29个模型均可求解。29个模型中,M11和M24在5个模型评价指标中表现优异,M11优于M24,说明M11为适宜的天然甜槠阔叶混交林树高—胸径模型,其R_a~2=0.910 1。     

基于最粗优势木胸径生长的湖南栎类天然林立地质量评价模型

【目的】分析立地因子对林分最粗优势木胸径生长的影响,构建含立地类型混合效应的栎类天然林优势木胸径生长模型,导出以最粗优势木胸径为指标的基于立地分级的立地质量评价模型,为栎类天然林立地质量评价提供一种新方法。【方法】以湖南栎类天然林为研究对象,基于51块样地实测数据,采用数量化方法Ⅰ筛选对优势木胸径生长影响显著的立地因子,将立地因子按照标准分级、组合,构成初始立地类型;通过R语言拟合栎类天然林优势木胸径与年龄的相关关系,筛选最优基础模型,将初始立地类型作为随机效应加入基础模型构建混合效应模型;应用k-means聚类将影响效果相近或相同的初始立地类型聚类成立地类型组,并将其作为随机效应加入最优基础模型构建含立地类型组的混合效应模型;通过导算,得到立地质量评价模型,采用方差分析验证林分断面积与立地指数的显著关系。【结果】对优势木胸径生长影响显著的立地因子包括海拔、坡度、坡位和坡向,显著性顺序为海拔>坡度>坡向>坡位;选取4种常见的树木理论生长方程进行拟合,模型确定系数(R²)均在0.7左右,其中Richards模型的拟合效果最好,R²     

林木树高曲线模型研究

利用马尾松和杉木的解析木资料，验证了以柱体屈曲理论为依据推导出的树高曲线模型优于传统的树高曲线经验模型．     

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...     

兴安落叶松树高曲线模型研究

应用孟家岗林场2011—2012年17块固定样地中85株解析木资料,根据经验方程选择单木树高曲线的基本模型,应用选定的模型对不同立地条件下的落叶松人工林进行树高曲线拟合,再用参数化的方法确定参数与各个林分调查因子之间的关系,从而建立单木树高曲线模型。结果表明:Richards理论模型可作为落叶松人工林单木树高曲线基本模型,其参数与林分的地位级指数(SCI)呈线性关系,而与年龄和密度的关系不明显;最终建立的树高曲线方程为H=(12.380 25+0.740 79 SCI)(1-e~(-0.05D))0.665 29+1.3,其优点是,当0≤H≤1.3时,D的取值可以为零,符合林木生长的生物学特性。     

非线性树高曲线模型的研究

引入失拟检验的理论和方法检验了树高曲线模型的适度,应用全模型和选模型的检验理论 方法对３参数模型的某个参数取定值作了检验,结果表明２参数模型描述树高曲线已经足够,比较了６个２参数树高模型,常用的幂函数式Ｈ＝ａＤ＾ｋ和双曲线式Ｈ＝ａＤ／（Ｄ＋ｂ）以及本文提出的Ｒｉｃｈａｒｄｓ式的特例即Ｈ＝ａ（１－ｅ＾－０．０５Ｄ）＾ｃ均表现推荐作为基本的树高曲线模型。     

基于非线性混合模型的针阔混交林树高与胸径关系

[目的]建立多树种、多层次混交林的树高-胸径生长关系非线性混合效应模型,为研究混交林多树种生长规律提供参考依据。[方法]以河北省塞罕坝国家森林公园华北落叶松-白桦针阔混交林为研究对象,基于87块标准地(20 m×30 m)的4 953株华北落叶松和3 608株白桦单木数据,选取13个具有代表性且具有生物学意义的树高-胸径模型进行拟合,从中筛选出拟合优度较高的模型作为构建混合效应模型的基础模型,并在混合效应模型中加入哑变量以解决样地内不同树种带来的差异。[结果]1)在13个树高-胸径候选模型中,模型13的确定系数最大(R2=0.915 7),绝对误差(Bias=1.200 6)、均方根误差(RMSE=0.129 1)最小,其拟合效果较好。2)以模型13为基础模型建立华北落叶松-白桦混交林树高-胸径关系混合效应模型,华北落叶松混合模型确定系数(R2)为0.926 4,AIC值为319.7,均方根误差(RMSE)值1.070 8,绝对误差(Bias)为0.084 1;白桦混合模型确定系数(R2)为0.918 7,AIC值为297.6,均方根误差(RMSE)为1.102 2,绝对误差(Bias)为0.070 5,表明模型拟合效果较好。3)利用所构建的混合效应模型,以2 cm为一个径阶对华北落叶松和白桦树高进行预测,其树高预测结果与测量值分布一致,表明包含树种哑变量混合效应模型中的参数充分反映出相同径级树高的变异趋势,提高了混交林树高-胸径模型预估精度。[结论]包含哑变量的混合效应生长模型可解决混交林中样地间及样地内树种对树高-胸径生长关系的影响,提高模型精度及适用性,为该地区提高针阔混交林经营水平及经营效果提供科学支撑。     

基于ALS数据和哑变量技术森林蓄积量估测

基于机载LiDAR数据,分析哑变量对林分蓄积量估测精度的影响。以广西高峰林场为研究对象,借助机载激光雷达点云数据和96个样地数据,将样地数据按7∶3的比例随机划分为建模样本和测试样本,采用随机森林模型(RFR)和支持向量机模型(SVR)对建模样本与对应的点云特征回归建模,将树种组(针叶林和阔叶林)和龄组分别作为哑变量引入到回归模型。利用测试样本的估测精度评价模型的估测精度,引入树种组哑变量,随机森林模型决定系数R2从0.59提高到0.64,支持向量机模型决定系数R2从0.49提高到0.50。引入龄组哑变量,随机森林模型决定系数R2从0.59提高到0.65,支持向量机模型决定系数R2从0.45提高到0.55。根据模型的建模精度和验证精度结果得出,引入哑变量对蓄积量估测模型的精度提升是相对有效的。龄组哑变量对模型精度提升效果优于树种组哑变量。     

哑变量在云杉地上生物量模型中的应用研究

基于150株样木的生物量数据,采用常规回归方法和哑变量模型方法,构建了黑龙江、吉林两省云杉地上总生物量与各分项生物量的一元、二元以及三元模型。结果表明:2种方法建立的模型中,地上总生物量模型预估精度最高,在96%以上;树叶生物量最低,仍达87%以上;其他生物量预估精度均在91%以上;总相对误差均控制在±5%的范围内。通过对一元、二元和三元模型对比分析,发现随着解释变量增加,2种方法生物量模型的预估精度和确定系数都有所提高。引入地域哑变量后,一元、二元和三元模型的预估精度和确定系数都比常规模型有所提高,估计值的标准误差和总相对误差有一定下降,哑变量可以提高模型的拟合优度和预测效果。     

吉林蛟河针阔混交林主要树种树高-胸径模型

[目的]建立吉林蛟河针阔混交林主要树种不同竞争强度个体的树高-胸径关系模型,并探讨竞争强度对树高-胸径关系的影响。[方法]采用蛟河42 hm2成熟林固定样地中4个树种的树高-胸径数据,用Chapman-Richards、Logistic、Korf和Weibull模型这4种应用广泛的经验模型进行树高-胸径曲线拟合,选出适合的最佳模型。[结果]表明:(1)4个树种的12组个体中有7个组的最佳模型形式是Weibull模型,4个组的最佳模型形式为Chapman-Richards模型,只有1组为Korf模型。(2)同一树种的低竞争强度个体和高竞争强度个体的最优模型形式不同。(3)用独立样本数据对最优模型进行检验,模型表现良好。[结论]Weibull模型能够很好地拟合4个树种各竞争强度的树高-胸径关系,能够适用于本地区针阔混交林的树高-胸径模拟,并且竞争强度会影响树高-胸径关系,将各竞争强度个体分别进行树高-胸径拟合可以提高模型预测能力。     

基于连清样地数据的全国杉木人工林平均木树高-胸径模型

目的 基于我国森林资源连续清查（简称“连清”）样地数据,分省区研建全国杉木人工林平均木树高-胸径的最优基础模型,以期为全国各省区杉木人工林的树高预测提供基础模型。 方法 研究范围为杉木人工林分布的15个省份,数据来自第六次、第七次连清样地数据的树高调查表,总样本数为23 239个。选取18种基础生长方程作为候选模型,分别拟合各省区杉木平均木树高与胸径的关系,根据模型的决定系数（R2）、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差（MRE）、均方根误差(RMSE)和平均预估误差（MPE）,并结合模型残差分布图,确定各省区最优模型,同时采用5折法验证各省区最优模型的预测能力,最终决定各省区最优树高-胸径模型。 结果 15个省区的杉木最优树高-胸径模型并不相同,四川、云南、重庆、陕西、浙江、江西、湖南、广西的最优模型为模型18（Mitscherlich方程）,江苏、安徽、河南和福建的最优模型为模型16（Hossfeld方程）,广东、湖北、贵州的最优模型分别为模型10（双曲线方程）、模型11（Logistic方程）和模型13（Gompertz方程）,R2分布在0.602～0.807之间,MAE分布在0.94～1.53 m之间,MRE分布在−2.93%～−4.72%之间,RMSE分布在1.23～2.00 m之间,MPE分布在0.50%～2.77%之间。模型拟合效果较好,满足精度要求,且参数具有生物学意义,可作为全国各省区杉木人工林平均木树高-胸径基础模型。 结论 本研究构建全国杉木人工林分布的15个省区的最优树高-胸径基础模型,能较好的模拟各省区的杉木平均木树高随胸径的变化规律,可以作为全国各省区基本的杉木人工林平均木树高-胸径模型,为各省区杉木人工林的树高预测提供依据。     

长白山区天然柞树林林分生长模型的研究

利用长白山林区天然柞树(Quercus mongolica)林的森林资源调查设计小班数据,对10种常见的林分生长模型进行了研究。结果表明:所拟合的各林分生长模型检验精度均大于98%,拟合结果较好。天然柞树林生长呈现出慢-快-慢的林分生长规律。模型(1)、模型(3)、模型(4)和模型(6)符合S型生长曲线,具有较好的生物学意义。通过对逻辑斯蒂方程进行计算,长白山区天然柞树林的速生期为27～70 a。     

辽东栎林潜在地理分布及其主导因子

利用影响植物分布的8个变量(年均降水量、气温年较差、最冷月温度、最暖月温度、大于5℃积温、湿润指数、年辐射量和海拔)以及辽东栎林地理分布资料,结合最大熵模型,筛选出影响辽东栎林地理分布的主导因子,即年均降水量、最冷月气温、大于5℃积温和年辐射量.在此基础上,构建辽东栎林地理分布与气候的关系模型.结果表明:模型能够很好地模拟辽东栎林的潜在地理分布,其潜在分布区覆盖了我国东北南部、华北中南部、华中西北部、华东北部、西南东部部分地区及西北东部地区.影响辽东栎林潜在分布的各主导因子阈值分别为:年均降水量340～1 060 mm、最冷月气温-17～4 ℃、大于5℃积温800 ～3 700℃·d-1、年辐射量1.08×105～1.41×105W·m-2.     

近自然经营对辽东栎林优势乔木更新的影响

对黄龙山辽东栎林设置未间伐(对照)、13.4％材积强度间伐后天然更新(弱度间伐)和30.0％材积强度间伐后人工补植油松(强度间伐)试验,研究不同强度近自然经营间伐措施对辽东栎林立地环境、群落物种多样性和优势林木更新的影响.结果表明:近自然经营后林地可利用养分增加,尤其是土壤全N含量;间伐样地物种多样性指数均高于未间伐样地;优势乔木(辽东栎、油松和茶条槭)幼苗幼树数量随间伐强度增大而增加;与对照相比,间伐样地幼苗幼树存活率高,高生长量增加;在黄土高原黄龙山林区,油松需要人工促进更新,而辽东栎和茶条槭均能够天然更新;近自然经营间伐措施能够促进辽东栎次生林立地环境改善,加快优势林木更新进程;间伐30.0％后人工补植油松更适合当地辽东栎次生林的抚育管理.     

侧柏麻栎混交林水土保持效益研究

通过对济南市南部山区侧柏麻栎混交林土壤物理性状、渗透性、抗蚀性及水文效益的研究与分析，初步总结出，侧柏麻栎混交林比侧柏纯林及麻栎纯林可更有效地改善土壤物理性状，提高土壤入渗能力，增强土壤抗蚀性，提高水文效益，从而减少水土流失，充分发挥水土保持效益。     

油松-蒙古栎混交林生态效益的研究

通过对油松—蒙古栎混交林和油松纯林的生长状况、生理指标和土壤因子、气象因子等进行测试和分析,得出油松—蒙古栎混交林比油松纯林具有更大的生长优势和生态效益之结论。混交林能有效地改善林地土壤水肥状况,提高林分相对湿度,降低温度,从而增强树木的光合能力,提高树木的生长量。