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R^(2)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R^(2)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。

“天潜沔”地区杨树人工林胸径-树高生长模型研究

以天门、潜江、仙桃地区杨树人工林为研究对象,通过2022年在该地区选取48块样地进行每木检尺,共测量731株杨树的生长量情况,作为建模数据。利用R软件对胸径-树高模型进行拟合,选用9个常用的胸径-树高模型。根据决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、残差平均和(SSE)、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)和Akaike信息量准则(AIC)6个评价指标来确定最优模型,同时以天门、潜江、仙桃地区2021年立地条件、初植密度基本一致的10个杨树人工林固定样地的胸径、树高数据为检验数据,检验最优模型的预测能力。结果表明:在1~9号模型中,4号拟合效果最佳,其模型表达式为H=1.0410D-0.0122D^(2),可以作为天门、潜江、仙桃地区杨树人工林胸径-树高基础模型。

湖北省杉木人工林胸径差分方程及多形地位指数表研究

为解决目前以胸径为指标编制的地位指数表较少,且采用胸径为因子评价立地质量是否可行的问题,选用长期积累的杉木树干解析数据拟合胸径生长方程,构建胸径的差分方程和湖北省杉木人工林地位指数表。运用精度检验和落点检验法分别对导向曲线和地位指数表进行检验与比较,评价其制表精度与适用性。研究结果表明,(1)采用解析木数据拟合胸径的基础方程与差分方程均有良好的拟合优度;(2)选择Korf基础方程与Korf差分方程,以20 a为标准年龄,2 cm为指数级,采用导向曲线法分别编制出湖北省杉木人工林单形地位指数表和多形地位指数表;(3)构建的模型与地位指数表均通过检验,且差分方程的检验精度99.61%,高于基础方程的96.97%;多形地位指数表的落点精度较单形地位指数表高1.18%。由此可见,采用差分方程编制的湖北省杉木人工林胸径地位指数表,较基础方程精度更高,更能准确地评估湖北杉木人工林的立地质量。

巨柏胸径(d_(1.3)<1 m)和树龄的关系研究

为探究巨柏生长规律,分析巨柏胸径与年龄之间的相互关系。本研究选择巨柏集中天然分布区林芝朗县境内巨柏为研究对象,采用随机选取的方法,用生长锥采集胸径处树芯,获得完整的93株巨柏的186根树芯为研究材料,使用线性模型、Logistic模型、抛物线模型、对数模型、指数模型和幂函数模型6种模型对巨柏胸径和树龄的关系进行拟合。研究结果表明:巨柏树龄和胸径具有较大的相关性;指数方程、抛物线方程均能较好地反映巨柏树龄和胸径之间的关系,其中指数模型(y=58.143e^(0.026x))为最佳拟合模型(R=0.868),适用于胸径1 m以下的巨柏树龄的估算。

榆林沙区樟子松人工林胸径-树高生长模型研究

为研究榆林沙区樟子松胸径-树高生长模型,填补榆林沙区樟子松在胸径-树高生长模型研究的空白,为榆林沙区樟子松林分生长预测、生产经营管理提供参考依据,以榆林沙区樟子松人工林为研究对象,选用15个常用的胸径-树高生长模型,通过5个评价指标(R^(2)、决定系数(RMSE)、平均绝对残差(MAE)、残差平均和(SSE)、Akaike信息量准则(AIC))进行对比分析拟合,从而进一步确定,适宜的榆林沙区樟子松胸径-树高生长模型。结果表明:除了Gompertz(1825)模型(14号模型)无法输出参数,剩余的模型均可以。在剩余的14个模型中,双曲线型(2号模型)、混合型(5号模型)、二次多项式(6号模型)、Korf(10号模型)、修正Veibull(11号模型)这5个模型评价指标较优,拟合效果较好。综合比较分析可知,这5种基础胸径-树高模型中,修正Veibull模型可以更好地拟合樟子松胸径-树高的关系,精度也比较准确,建议选用修正Veibull模型。

太白山南坡不同海拔高度样地巴山冷杉生长动态研究

2014年和2022年对太白山南坡两处不同海拔高度的固定样地调查后进行数据分析,探讨不同海拔高度区域的巴山冷杉林生长动态变化。结果表明:立地条件类似,海拔高低对巴山冷杉的分布数量、郁闭度大小、幼苗更新情况、平均胸径大小、胸径增长速度和生长高度等方面影响比较显著;海拔高的样地巴山冷杉的分布数量、郁闭度、幼苗更新、胸径增长等变化好于海拔低的样地;海拔高的样地,巴山冷杉平均胸径为中径组,个体胸径差异小,树木高度也更集中;海拔低的样地,巴山冷杉平均胸径为大径组,个体胸径差异大,树木高度易出现两极分化。

吉林省主要树种胸径生长率预测模型的研究

基于吉林省第八次和第九次全国森林资源连续清查样地实测胸径数据,构建吉林省主要树种的胸径生长率预测模型。从4种常见的胸径生长率模型中选出最优模型,并对模型的拟合效果进行评价。其中,白桦、枫桦、胡桃楸、蒙古栎、色木槭、山杨的拟合效果比较好,相关系数(R^(2))能达到0.8以上,均方根误差(RMSE)在0.0030~0.0066之间。而春榆、红松、鱼鳞云杉的拟合效果一般,相关系数(R^(2))低于0.6,均方根误差(RMSE)在0.0038~0.0075之间。

抚育间伐对蒙古栎次生林生长的影响

科学合理的抚育间伐措施是实现天然次生林稳定、高效、可持续经营的必然要求。以辽宁白石砬子国家级自然保护区萌生蒙古栎次生林为研究对象,设置幼龄林(15年生)和中龄林(35年生)两组抚育间伐试验区,利用两组试验区伐后8a和26a的长期连续测定数据,比较分析了不同抚育间伐强度对林分生长及结构的影响。结果表明,蒙古栎次生林幼龄林阶段经轻度、中度、强度间伐8a后,林分平均胸径及定期生长量与对照相比均有极显著差异,平均胸径分别比对照高2.1、1.3和2 cm;不同间伐强度对林分蓄积增长量影响不大,轻度、中度和强度间伐12 cm以上径阶蓄积定期生长量累计分别是对照的0.97、1.03和1.21倍。中龄林阶段,轻度、中度、强度间伐26a后林分平均胸径分别比对照高0.3、1.7和5.1 cm,强度间伐能显著提高林分平均胸径生长量;间伐能显著提高林分蓄积定期生长量累计及定期生长量,轻度、中度和强度间伐12 cm以上径阶蓄积定期生长量累计分别是对照的1.97、1.65和1.63倍;轻度、强度间伐林分胸径呈单峰右偏山状分布,大径阶树木占绝对优势,而中度间伐、对照林分胸径呈单峰左偏山状分布。综合分析不同林龄阶段不同强度抚育间伐措施对林分生长状况的影响,可以得出蒙古栎天然次生林高效经营技术为幼龄阶段时采用轻度、中度、强度间伐均可,在中龄林时宜采用强度间伐(保留密度1600株/hm2)。

竞争和气候及其交互作用对杉木人工林胸径生长的影响

【目的】构建包含竞争指标和气候因子的胸径生长模型,分析竞争和气候及其交互作用对杉木人工林胸径生长的影响,为气候变化背景下模拟抚育间伐、择伐后保留木的生长变化奠定基础,为森林适应性经营中科学合理地对杉木人工林进行间伐、择伐提供依据。【方法】基于江西省赣州市南康区、崇义县和上犹县杉木人工林固定样地数据,采用潜在生长量修正法构建胸径生长模型。利用分位数回归模拟潜在生长量,运用7个环境因子(5个气候因子:调查间隔期的平均温度、最高温度、最低温度、降水量和大于5℃的积温;2个地形因子:海拔和坡度)反映立地质量对潜在生长量的影响,依据参数显著性和方差膨胀因子确定可作为自变量的环境因子。采用指数函数形式构建修正函数,修正函数的竞争因子包括3个林分密度指标和3个单木竞争指标(2个与距离无关的竞争指标和1个与距离有关的竞争指标),筛选出最优竞争因子后考虑其与5个气候因子间的交互作用对估计精度的影响。通过模型评价,选出估计精度最高的模型添加样地水平随机效应参数,用于分析竞争和气候及其交互作用对杉木人工林胸径生长的影响。使用平均绝对误差(MAE)、平均相对误差绝对值(RMAE)和平均预估误差(MPE)评价模型估计精度。【结果】海拔、调查间隔期的最低温度和降水量对杉木人工林胸径潜在生长量具有显著影响。胸径20 cm时,潜在生长量达到最大值,调查间隔期的最低温度和降水量对潜在生长量最大值呈正向影响,而海拔则呈负向影响。对比各竞争指标构建的胸径生长模型估计精度发现,含与距离无关的竞争指标的生长模型估计精度最高,其次是含与距离有关的竞争指标的生长模型。鉴于气候和竞争的交互作用可提升模型估计精度,对比只在修正函数中考虑竞争因子的模型,考虑交互作用的生长模型MAE降低0.60%~18.69%,MPE降低0.12%~9.72%。竞争因子选用大于对象木的断面积之和,对应的气候因子选用平均温度、最高温度和最低温度进行交互作用的模型估计精度最好,以其作为基础模型并添加样地水平随机效应参数构建最终胸径生长模型,模型估计精度较好,MAE为0.0711 cm、RMAE为20.37%、MPE为4.90%。基于最终模型发现,除承受竞争压力很小和竞争压力较大的林木外,温度变化可加剧竞争对胸径潜在生长量的修正效应。【结论】分位数回归对胸径潜在生长量的模拟效果较好,气候和竞争的交互作用也可提升模型估计精度,如果建模区域气候变化较大,构建单木生长模型时,建议在模型中考虑气候和竞争的交互作用。

基于FVS的华北落叶松人工林树高生长量模型研究

基于大量华北落叶松人工林临时样地和解析木数据,选用林木大小和立地条件为自变量,构建起单木树高生长量回归模型,模型相关系数R2为0.516。结果表明,影响华北落叶松单木树高生长量的因素从大到小依次为:林木生长、立地条件。利用检验数据对所建立的树高生长量模型进行检验,预测值2.77m要略高于实测值2.74m,t-检验差异不显著,模型预测效果良好。

长白山主要树种空间分布特征对胸径生长量的影响

选取长白山地区3块面积分别为0．5hm。的样地的13个树种共1169株林木，采用SPSS、Winkelmass软件进行相关性与空间位置分析。结果表明：该地区林木胸径生长量与其相邻木距离的相关系数为0．938；每个树种相邻木都会出现本身的树种：多数的树种都是随着距离的增大胸径生长量增大，影响对象木生长的相邻木距离范围是1．8～3．7m。

30年生不同生长势杉木的胸径和树高的生长动态

采用树干解析法获取3种不同生长势(优势木、中庸木、被压木)杉木的胸径、树高生长数据,利用ForStat的生长曲线模拟杉木的胸径模型和树高模型,结果表明,Richards生长曲线是分析杉木胸径和树高的适宜生长曲线;3种不同生长势的杉木胸径生长曲线和树高生长曲线均呈"S"状曲线,有较高的相关性。

基于两水平混合模型的杂种落叶松胸径和树高生长模拟

以江山娇实验林场的16块杂种落叶松密度对比标准地为研究对象,使用非线性最小二乘法,对4种常用胸径和树高生长模型拟合优度进行比较,最终选择Schumacher方程作为混合模型的基础模型。考虑林分效应和林木效应,采用两水平嵌套混合模型的方法,通过R软件进行不同参数混合作用的模拟,选择收敛的AIC、BIC和对数似然值最小的混合模型作为最优模型,最后将其与传统模型进行拟合优度的比较。结果表明:胸径生长模型中将林分效应作用于参数a1、林木效应作用于参数a0和a1,树高生长方程中将林分效应和林木效应作用于参数a0时的混合模型最优,可将胸径和树高生长传统模型的确定系数从0.751 0和0.900 8提高到0.946 3和0.947 4,均方根误差也大幅缩小,并且较好地消除了异方差现象,说明通过构造方差协方差矩阵可以校正随机参数以反映树木之间生长的差异。

气候敏感的青冈栎单木胸径生长模型

【目的】构建气候敏感的青冈栎单木混合效应模型,探索气候对青冈栎胸径生长的长期影响,为未来气候变化下的青冈栎林经营决策提供依据。【方法】基于湖南省芦头林场青冈栎解析木数据,选择Mitscherlich生长方程作为基础模型,构建包含气候变量的再参数化模型和非线性混合效应模型,预测未来3种典型浓度路径(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)下2011—2100年青冈栎单木胸径生长。【结果】1)非线性混合效应模型能够准确描述青冈栎单木胸径生长与气候变量之间的复杂关系,在拟合优度、误差水平等方面相比传统回归模型更具优势;2)加入气候变量的青冈栎生长模型能够响应气候变化对林木生长的影响,最冷月均温是影响青冈栎胸径生长最主要的气候变量,并负相关于胸径生长,其他气候变量在统计上不显著没有入选生长模型,对青冈栎生长的影响尚不明确;3)青冈栎胸径生长对不同时期不同气候场景的响应不同,高排放的RCP8.5对青冈栎胸径生长的不利影响更大,低排放的RCP2.6对青冈栎胸径生长的负面影响相对较小,这些影响随时间推移将更加强烈。预计至2100年,30年树龄的青冈栎胸径生长在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5场景下相比气候条件不变时将分别下降6.3%、15.6%和53.1%。【结论】本研究构建的青冈栎单木混合效应模型具有气候敏感、统计可靠和预测有效等优点,研究结果有助于林业工作者在经营实践中应对未来气候变化所带来的挑战。

油松中幼人工林单木胸径生长模型研究

基于大量油松中幼人工林固定复位样地数据,选用林木大小、立地条件和林分竞争因子为自变量构建油松中幼人工林单木胸径生长的线性回归预测模型。模型复相关系数R2为0.699,影响油松单木胸径生长量的因素从大到小依次为竞争因素>立地条件>林木大小;油松单木胸径生长量随坡度增大、海拔升高、林分密度变大而减小;利用油松检验数据库对模型进行预估效果检验发现,油松平均胸径生长量预测值为1.3861略高于实测值1.3753cm,经T检验差异不显著。

长白山地区天然林林木年龄与胸径的变动关系

受树种多、空间分布复杂和发育阶段各异等的影响,天然林中树木年龄的测定难度很大。以吉林省汪清林业局的天然云冷杉针阔混交林为研究对象,使用8块皆伐标准地的1678株标准木数据,从林木胸径随树龄的变动和相同径阶林木的年龄差异两个方面对林分年龄进行估测。结果表明,幂函数、抛物线方程可以较好地描述胸径生长;幂函数、指数函数、抛物线和对数函数可以较好地描述径阶平均年龄与径阶的关系。建立了7个主要树种的胸径与树龄的方程,可以提高当地的生长与收获模型的精度;相同径阶林木年龄的差异与其生长的环境、空间位置以及周围林木的竞争等有关。

机载LIDAR点云数据估测单株木生物量

使用黑河流域遥感-地面观测同步试验获取的机载激光雷达(LIDAR)点云数据估测了典型树种的单株木生物量。首先由点云数据生成冠层高度模型(CHM),然后采用优化的单株木树冠特征识别算法估测相关的结构参数,最后通过回归分析建立估测参数(树高、冠幅)与实测参数(树高、冠幅、胸径)之间的最优回归方程,并与现有的单株木生物量实测相关生长方程联立,得到单株木生物量估测相关生长方程。结果表明,由LIDAR点云数据得到的单株木估测参数与实测参数显著相关,可以估测单株木生物量(R^2为0.729)。

不同种源及家系山桂花3年生人工幼林林木的高、径生长效应

对所营建的4个地理种源及其99个家系山桂花人工幼林(3年生)林木树高和胸径生长量的测定与分析结果表明:其山桂花人工幼林在种源及其家系间林木的树高和胸径生长差异显著,其中以普文种源生长为最好,3年生山桂花人工林林木的树高达2.3 m,胸径为1.8 cm。而3年生山桂花人工林林木的树高生长以19号家系表现最优,林木胸径生长以28号家系表现最优。综合表现最佳的家系有1、2、3、4、7、8、10、11、12、15、18、19、20、21、23、24、25、26、27、28、29、30、31、36、46、47、71,共27个。

油松人工林单木胸径生长过程模拟及检验

本文采用Logistic、Richards、Gomertz、Weibull、JohnsonSchumacher、Bertalanffy 6种理论生长方程对油松人工林单木胸径生长过程进行了模拟,从中筛选出拟合精度最佳的生长方程。研究结果显示:6种理论生长方程模拟油松单木胸径生长过程的决定系数R^2值均为0.7以上,达极显著水平,其中Richards方程预测精度最高;使用未进行建模的10株油松解析木对所构建的预测方程进行T检验,发现模型预测值与实测值之间无显著差异(p=0.1699>0.05)。所构建的预测方程可以预测油松人工林单木胸径生长过程,为油松人工林科学经营提供重要参考。

基于W_V_Hegyi竞争指数的杉木竞争生长模型研究——以湖南省福寿国有林场杉木生态公益林为例

根据湖南省福寿国有林场杉木生态公益林(幼龄林、中龄林、近熟林)复测数据,通过研究Hegyi,V_Hegyi,W_V_Hegyi三种竞争指数与胸径的相关性,选择相关性最强的W_V_Hegyi竞争指数,构建单木竞争生长模型。以此为基础,用加权平均树高作为胸径生长量的权重,重新构建了单木竞争生长模型,并对W_V_Hegyi竞争指数分布规律进行分析,利用回归分析方法构建径阶竞争指数预估模型和径阶生长模型。通过基于加权胸径生长量与W_V_Hegyi竞争指数构建径阶生长模型,以期为林木从单木到林分的模拟提供新途径。