长白落叶松人工林有效冠高的确定及其影响因子

目的以黑龙江省长白落叶松人工林为研究对象，分别从光合作用机理角度以及树干断面积生长量与叶生物量垂直分布规律角度提出了有效冠高（HEC）的确定方法，并分析了影响有效冠高的主要因子。方法首先，根据3株光合作用测定样木不同轮层枝叶在生长季内光合累积碳量对树干的贡献量判定有效冠位置，并分析该位置与累积叶生物量垂直分布的关系，提出基于累积叶生物量垂直分布判定有效冠位置的标准。其次，采用传统方法，通过分析树干断面积增长量与叶生物量的实际垂直分布规律，判定有效冠高。最后，根据实测的19块标准地133株解析木数据，对比两种方法判定的有效冠高的差异，确定有效冠高的判断依据，并分析有效冠高与林木因子及林分因子的关系。结果树冠中各轮层枝叶对树干的净碳贡献量随相对着枝深度（RDINC）的增加表现为“单峰”形式的变化趋势，将净碳贡献量大于0的轮层及以上部分确定为有效冠。3株光合样木有效冠高存在一定差异，分别为2.84、4.73和4.38 m，但有效冠位置对应的相对累积叶生物量分别为87%、90%和86%，均接近于90%，因此，可以采用相对累积叶生物量为90%处的位置作为判定有效冠位置的依据。相较于该方法，采用分析断面积增长量和叶生物量垂直分布规律判定HEC位置的方法虽然存在一定差异，但二者的差异并不显著。林分年龄（Age）是与HEC相关性最高的林分因子，二者呈线性正相关，相关系数达到0.8；单木因子中，接触高（CH）和树高（H）与HEC呈显著的线性正相关关系，相关系数为0.9左右。林分密度（SD）和竞争指数（CI）与HEC呈负相关，但该现象主要是受Age、CH和H的影响。结论采用相对叶生物量累积达到总叶生物量90%所对应的位置作为判定有效冠的依据具有一定可行性，处于该位置之上的相邻轮枝的高度即为有效冠高。有效冠长占总冠长的比例平均为四分之三，最小值为二分之一，本研究结果为长白落叶松幼龄林的人工整枝提供了科学依据。      

落叶松人工林节子内部特征变化规律研究

以落叶松人工林为研究对象,采用枝解析和节子剖析技术,获取了95株解析木和2 165个节子数据,以树木和节子自身因子为自变量建立了节子内部特征模型,包括节子直径和角度模型、节子中健全节和疏松节长度模型。模型很好地描述了节子内部特征因子的变化规律,揭示了节子内部特征因子随林木和自身变量变化的机制。结果表明:节子直径、节子角度和健全节长度都随着其所在位置高度的增加而增大,随着树木胸径的增大而增大;疏松节长度随着胸径的增大呈现增大趋势,但节子自身直径大小对其影响也较大。应用独立检验样本对所建模型进行检验,精度达到了95%以上,这些模型可以应用到林木生长模拟系统中,增加模拟效果。节子内部特征变化规律的研究也有助于揭示枝条的生长与死亡机制,对开展整枝抚育从而提高木材质量有重要意义。      

基于航空影像的沙漠典型灌木数字测量

基于内蒙古乌兰布和沙漠拍摄的1: 5000数字航空相片,利用全数字摄影测量工作站VirtuoZo系统IGS数字测图方法,选择研究区具有典型代表性的稀少且呈群团状的灌木白刺(Nitraria tangutorum)为对象,在建立的立体像对上进行测量,获得了沙丘上白刺高度、东西直径、南北直径、面积、周长和覆盖度6个因子的内业图测数据,并与外业实测数据进行了比较:面积的精度为71.7%,其他5项均大于90%,精度较高;同时分析了内业测图误差原因.结果表明:利用航片进行沙漠地区三维立体植被测量方法可行,内业测量精度达到了林业调查的要求.太阳方位角和判读员的经验是影响测量精度的主要因素.     

大兴安岭主要森林类型林分空间结构及最优树种组成

以2011—2012年大兴安岭的44块固定样地调查数据为基础,以常用的林分空间结构参数(角尺度、大小比、混交度、林分空间结构指数和林分空间结构距离)为切入点,对大兴安岭主要森林类型的林分空间结构特征及最优树种组成进行研究。结果表明:天然落叶松林、针叶混交林以及针阔混交林的林木水平分布格局均表现为随机分布,而白桦林则为明显的聚集分布;4种林型中树木的生长整体处于中庸状态,落叶松处于明显优势地位,其他伴生树种则处于不同程度受压状态;落叶松混交程度随着其优势程度的增加而降低,其他伴生树种则具有较高的混交度,整体上天然落叶松林、白桦林的树种空间隔离程度较低,而针叶混交林、针阔混交林的林分平均混交度相对较高;大兴安岭4种主要森林类型林分空间结构的优劣表现为针阔混交林针叶混交林天然落叶松林天然白桦林;天然落叶松林最优的树种组成为8落,其次为7落。     

水曲柳单木生长模型的研究

根据黑龙江省、市、县576块水曲柳固定样地的解析木数据,在水曲柳单木直径生长模型中引入林木大小、竞争和立地条件因素,采用回归的方法建立水曲柳单木直径生长模型。研究表明：水曲柳单木生长模型与该林木自身的大小（lnD）、林分平均胸径（Dg）、对象木直径与林分中最大林木直径之比（DDM）以及土壤有较大的关系。林木的直径越大其生长量越大;竞争因子DDM说明水曲柳单木直径越大;其定期生长量越小;立地因子土壤表明,土层越浅其生长的越快。模型的检验精度为94%,说明模型具有良好的拟合效果,可用于实际的生产中。     

应用混合效应法建立的杂种落叶松人工林单木冠幅预测模型

应用2015年调查的黑龙江省江山娇实验林场48块杂种落叶松人工林样地的4129株样木数据,分析了冠幅(C_W)与胸径(D_BH)的相关关系,选出较好的冠幅—胸径线性关系模型作为基础模型;经过再参数化分析,选入对冠幅影响较大的单木因子和林分因子构建冠幅的通用线性模型;再采用混合效应模型的方法建立精确的冠幅预测模型。结果表明:冠幅与胸径呈较好的线性相关,冠长率(C_R)、高径比(H_DR)和林分断面积(B_AS)对冠幅的影响最大,最终构建了样地水平的线性混合效应模型为杂种落叶松人工林单木冠幅预测模型。模型的修正决定系数R_a²为0.6567,比基础模型(R_a²为0.5701)增加了15.19%;均方根误差(R_MSE)和赤池信息准则与基础模型相比,均减少了10%以上;模型采用留一交叉验证法进行检验,其平均绝对偏差(M_AE)为0.3491 m、平均相对偏差绝对值(M_APE)为18.36%,拟合效率(E_F)为0.6164。考虑该模型的实用性,基于留一法,利用随机抽样,对比分析了不同样本量(2,3,4,…,30株树)对随机效应校正下的模型预测效果,结果表明每个样地随机调查5株树的冠幅,即可达到较好的预测效果。     

树木位置空间模式建模与预测(英文)

传统的林分生长与收获模型不能为林分和生态系统管理提供准确的空间信息。采用3种配对势函数的Gibbs点过程模型对美国东北部50块云冷杉样地里树木的空间分布模式进行模拟。该Gibbs模型能够较好地模拟这50块样地中的82%～84%,但其对完全随机分布和规则分布的样地模拟比对聚集分布的样地模拟效果要好。使用常用的林分变量如林分密度、公顷断面积、林分平均胸径、平均树高、平均冠幅和冠长建立经验回归模型对Gibbs模型的2个参数进行预测。结果表明这些回归模型对81%的样地可以得到满意的模拟效果,其中,100%的完全随机分布样地、71%的规则分布样地和56%的聚集分布样地模拟效果较好。选择3块样地对树木的模拟空间位置和实际观测位置的相似性进行对比和说明。     

基于VirtuoZo系统对林木冠幅信息的提取

针对目前林木冠幅信息人工测量高误差低效率的现状,本文基于1：10000的数字航空相片影像,采用专业的数字摄影测量平台VirtuoZo提取了林木冠幅信息。选取凉水国家级自然保护区17林班18小班内第32号固定样地为测图区,通过立体模型的内定向、相对定向和绝对定向构建测区的立体像对,并在立体像对上量测了样地内各林木的东西和南北冠幅。结果表明：林木冠幅的数字摄影测量的相关系数均大于0．85,具有较好的正相关性。因此应用全数字测量系统VirtuoZo提取冠幅因子具有可行性,能够减少外业工作量,但测量精度受到航摄参数、环境因素和判读员经验等因素影响。     

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。     

基于线性混合模型的落叶松枝条基径模型

以黑龙江省五营林业局丽林林场30株人工落叶松2 190个枝条基径数据为例,利用逐步回归技术建立了落叶松枝条基径模型:BD=b1+b2DINC+b3DINC2+b4DBH.DINC2。然后,利用S-PLUS软件中的LME过程,拟合线性枝基径模型。采用AIC、BIC、对数似然值和似然比检验等模型评价统计指标对不同模型的拟合效果进行比较分析。结果表明:当拟合枝条基径模型时,b1、b2、b3同时作为混合参数时模型拟合最好。为了矫正混合模型构建过程中产生的异方差现象,把幂函数和指数函数加入到枝条基径混合模型中。指数函数显著提高了枝条基径混合模型的拟合效果,并且消除了异方差现象。模型模拟表明:对于大小相同树木,枝条基径随着着枝深度(DINC)的增加而增大,对于大小不同的树木,枝条基径随着胸径(DBH)的增加而增大。林木的胸径变量很好地反映了不同大小树木的枝条基径的变化。在不知道详细林分信息的前提下,可以利用树木变量合理地预测兴安落叶松人工林的枝条基径的变化规律。