小流域水源涵养林优化配置与水文响应分析——以半城子水库流域为例

以半城子水库流域为研究区域,应用BP神经网络模型和SWAT模型对流域森林植被进行了优化配置和相应的流域水文响应分析。结果表明:半城子水库流域适宜森林覆盖率为65.63%;针叶林、阔叶林、混交林和灌木林植被适宜面积分别为1 148.9,617.2,2 252.8和1 343.1hm2。水源涵养林体系优化配置后,流域产流量从8 541 100m3增加为9 031 100m3,增加5.74%;半城子水库流域现状条件下,各天然林单位面积产流能力顺序为:灌木林>阔叶林>混交林>针叶林,分别为3 974.57,1 448.32,1 349.82和1 100.36m3/hm2。增加灌木人工林和减少针叶人工林比例,可使小流域产流增加。

必考素材之“哲理思辨”

智慧是一个人获取成功赢得尊重的必备要素，懂得思考是一个人摆脱肤浅走向深刻的关键要点。人生不乏精彩，重要的是要摆正位置，明白得失，懂得从小故事、小物件中窥见大道理。

气候变化背景下华北落叶松人工林最优轮伐期的经济分析

探讨气候变化背景下华北落叶松木材碳汇复合经营的最优轮伐期以及林地期望值影响因素,为服务“碳中和”战略的人工林多目标经营与决策提供理论依据。以华北地区4个省份的落叶松人工林为研究对象,利用第六次至第八次森林资源连续清查的108块固定样地调查数据,基于弗斯曼模型在3种气候情景下定量分析木材价格、碳汇价格和贴现率对最优轮伐期与林地期望值的影响。结果表明:1)当前气候条件下,华北落叶松兼顾木材碳汇收益复合经营的最优轮伐期为27 a,碳排放浓度增加会缩短最优轮伐期并降低林地期望值;2)木材价格变动不会改变最优轮伐期,碳汇价格的上涨可以延长最优轮伐期,每吨碳汇价格增长100元,最优轮伐期延长1 a;3)贴现率增加会导致最优轮伐期缩短和林地期望值下降。在当前全球气候稳定性发生改变的背景下,有必要建立包含气候因子的最优轮伐期模型,从而减少未来人工林碳汇经营决策中的不确定性。

基于深度卷积神经网络的树轮宽度测量算法

数字图像处理技术已被广泛用于树轮宽度测量,但大多集中在边界清晰可见的针叶树种,对于木材解剖结构复杂、树轮边界清晰度较差的阔叶树种,传统的图像处理技术表现不佳。为了改善阔叶树种的树轮边界识别精度,本文提出了一种基于U-Net卷积神经网络模型的树轮宽度测量算法。以鱼鳞云杉(Picea jezoensis var.komarovii)、臭冷杉(Abies nephrolepis)、红松(Pinus koraiensis)、白桦(Betula platyphylla)、枫桦(Betula costata)、榆树(Ulmus pumila)的树芯为对象,提出了一种基于U-Net的树轮边界检测模型。采用3种评价指标比较了U-Net方法与手工标注方法的差异,并与WinDENDRO测量得到的树轮宽度进行了精度对比。结果显示,U-Net识别到的树轮边界与实际边界精确匹配,尤其是对阔叶树种树轮边界的检测精度相比传统的数字图像处理方法有显著提高,通过3种评价指标证明所得到的树轮边界精确可靠,在树轮分析中具有较高的实用价值。

基于R软件的树木年轮宽度测量方法

年轮记载了树木生长的历史信息,能否准确提取年轮特征信息影响到相关研究的准确性。本文介绍了一种使用统计分析软件R测量年轮宽度的方法。该方法基于数字化图像与边缘检测算法,通过R自动识别或手动标记年轮线,使用直角坐标系两点间距离公式计算年轮宽度,并依据三角函数校正倾斜年轮造成的宽度误差;此外,该方法还提供了多图像对比标记、样品断裂处理、快速复测功能。结果表明:R软件测量精度与准确性高,对同一样品比较表明R测量结果与Win DENDRO无显著差异。本方法简单、可靠,图像数据可以长期保存;R是开源软件,相比Lin Tab与Win DENDRO等商业工具更易普及,成本低;同时R具有较强的数据统计分析与作图功能,可以直接对测量结果进行数据处理。

海南岛热带原始天然林和次生林对比分析

以海南岛生态关键区原始天然林和处于演替早期阶段的天然次生林为研究对象,对其物种组成、林分结构、物种多样性进行对比分析,旨在为退化的天然次生林恢复提供必要依据.结果显示:原始天然林和天然次生林径阶结构之间存在显著差异(P=0.045);原始天然林、天然次生林的胸高断面积分别为(32.0±7.9)m^2/hm^2、(6.4±3.9)m^2/hm^2,株数密度分别为(1 460±310)/hm^2、(81±29)/hm^2,原始天然林结构参数显著优于天然次生林(P<0.05);原始天然林Shannon指数(3.00±0.30)显著高于天然次生林(2.16±0.27)(P<0.01);原始天然林物种丰富度(34±5)极显著高于天然次生林(16±3)(P<0.001);物种组成方面,PCo A排序分析、聚类分析表明两类森林之间相似度较低,Jaccard相似度系数为0.068.本研究表明,两类森林在物种组成和林分结构上存在着巨大差异,40年的天然演替时间远不够天然次生林恢复到理想的水平,应合理采取土壤改良、间伐等营林措施加速天然次生林自然演替的进程.

小兴安岭红松和鱼鳞云杉径向生长对气候变化的响应

基于树木年代学方法,利用小兴安岭低海拔阔叶红松林优势树种红松和鱼鳞云杉树轮宽度资料,分别建立年轮宽度年表,探讨影响2个树种径向生长的关键气候因子.结果表明:2个树种对气候因子的响应存在差异,红松较鱼鳞云杉对气候因子的响应更加敏感,更适合用于年轮气候学研究;响应函数分析表明,红松径向生长与当年6月平均温度呈显著负相关,与当年6月降水量呈显著正相关,而鱼鳞云杉与气候因子未表现出显著相关关系;空间相关分析揭示,红松年表具有较大的空间代表性,相关性最高出现在研究区域附近;升温导致的干旱胁迫是限制红松树木生长的主要原因,如果未来全球气温进一步增加,将对红松产生不利的影响;一些大尺度的大气-海洋变化的耦合作用可能对小兴安岭红松径向生长产生影响.