点云密度对无人机激光雷达森林参数估测精度的影响

[目的]点云密度是影响无人机激光雷达数据获取和预处理成本和效率的关键因素,探明点云密度对林分尺度无人机激光雷达森林参数估测精度的影响,有助于优化无人机激光雷达森林应用技术方案。[方法]以马尾松、桉树人工林为研究对象,采用百分比重采样方法,对密度为247点·m^(-2)的原始点云按40%、20%、8%、4%和2%的比例降低点云密度,得到1个全密度原始点云数据集和5个稀疏密度点云数据集;每个数据集独立进行点云分类、地面点滤波和数字高程模型生成、点云高度归一化等预处理并提取激光雷达变量;对于同一森林类型的同一个森林参数(林分蓄积量、断面积、平均高和平均直径)的估测,各个数据集都采用相同的乘幂模型结构式进行模型拟合,然后比较分析模型优度统计指标的差异,包括:决定系数(R^(2)),相对根方根误差(rRMSE)和平均预报误差(MPE);采用配对样本t检验方法对各个数据集的森林参数估测结果和激光变量的差异进行统计分析。[结果]当点云密度分别稀疏至100、50、…、5点·m^(-2)时,各个森林参数估测模型的精度保持基本一致;各个稀疏密度点云数据集的森林参数估测值的均值与原始点云数据集的估测值的均值不存在显著性差异(p≥0.05);各个稀疏密度点云数据集激光变量的均值和原始点云数据集激光变量的均值基本上不存在显著性差异(p>0.05)。[结论]在无人机激光雷达森林资源调查监测应用中,点云密度可低至5点·m^(-2)。然而,本试验结果仍需通过不同飞行高度获取不同密度点云数据予以验证。

山西省白榆优良速生家系的选育

在山西省各地共采集46个白榆优良家系进行播种育苗,对其生长指标进行测定分析,以筛选出苗高、基径和高径比表现较好的家系。结果表明,白榆不同家系间的苗高、基径和高径比均存在极显著差异。根据多重比较和变异系数可知,以苗高为标准进行筛选时,家系26为最优家系;以基径为标准进行筛选时,家系29为最优家系;以高径比为选择标准时,家系4为较优家系。

天目山常绿阔叶林胸高断面积生长量影响因子研究

【目的】研究常绿阔叶林胸高断面积生长模型,探究影响胸高断面积生长量的因素,为常绿阔叶林经营提供理论依据。【方法】以天目山常绿阔叶林为对象,先对胸高断面积生长量与胸径、竞争和地形因子进行相关性分析,随后对不同径级、冠幅等级和竞争等级的胸高断面积生长量进行差异性分析,最后基于岭回归分析法,建立以胸高断面积生长量对数为因变量的单木生长模型,定量描述胸高断面积生长量与胸径、竞争和地形因子的关系。【结果】胸径、冠幅、竞争与胸高断面积生长量的斯皮尔曼(Spearman)相关系数分别为0.531、0.427、-0.340。林木胸高断面积生长量随着林木胸径的增大而增大,不同径级间差异极显著(P<0.01)。林木胸高断面积生长量随着林木冠幅的增大而增大,不同冠幅等级间差异极显著(P<0.01)。不同竞争等级的林木胸高断面积生长量差异极显著(P<0.01),且低度竞争时的林木胸高断面积生长量最大。基于径阶平均值的单木生长模型优于基于单株林木的单木生长模型,且2类模型中胸径因子的回归参数均达极显著水平(P<0.01)。【结论】在天目山常绿阔叶林中影响胸高断面积生长量的主要因子是胸径、冠幅和竞争指数。

不同施肥方式对油茶生长的影响研究

油茶是我国南方重要的经济树种之一,为探究不同施肥方式对油茶生长情况,以油茶容器苗为研究对象,通过交叉实验分析了不同氮、磷、钾配比和施肥量对油茶株高和地径增长量的影响,结果表明:氮、磷、钾配比和施肥量对油茶的株高及地径增长量均有显著影响,在3种不同的施肥量中,氮、磷、钾配比2∶1∶1和3∶1∶1的株高增长量最大,氮、磷、钾配比4∶1∶1条件下地径增长量最大;在不同的氮、磷、钾配比中,施肥量0.6 g/株的株高增长量和地径增长量均最高,综合株高和地径情况,在油茶培育的肥料管理中,氮、磷、钾配比建议使用3∶1∶1进行配置,并将施肥量控制在0.6 g/株。

基于地基激光雷达的亚热带森林单木胸径与树高提取

【目的】以云南省普洱市天然林与杉木人工林为研究对象,针对云南省山区森林树种繁多、林下灌木草本茂密的林分环境,根据森林中树木的形态特征,利用地基激光雷达(TLS)扫描数据提取样地尺度单木胸径与树高,为森林调查工作提供参考。【方法】将获取的多站地基激光雷达扫描数据分为多站拼接及单站2种分析方式,采用Hough变换算法及树干的形态特征对样地内单木进行识别与胸径提取,根据树干生长方向及单木在垂直方向上的分布提取树高。【结果】1)对于多站拼接数据,即使在林分条件最为复杂的原始林,单木识别率仍可达到81%;对于单站数据,随着扫描距离增加,单木识别率降低,实际操作时单站布设比多站拼接简单;2)多站拼接胸径及胸高断面积估测结果更接近于样地真实值,多个单站平均结果比只使用一站扫描数据提取的结果更加适合估测样地胸径及胸高断面积,半径10 m比半径5 m及15 m范围内数据更加适合估测样地胸径及胸高断面积;3)天然林单木树高估测结果为R^2=0.77,RMSE=1.46 m;人工林单木树高估测结果为R^2=0.94,RMSE=0.96 m。【结论】本研究根据树干垂直向特征,设置的一系列参数可以剔除Hough变换算法在非树干处的识别圆,可提高单木识别及胸径、树高的估测精度。受扫描站布设及林分条件影响,人工林的估测结果好于天然林。多站拼接相比单站扫描更加接近于样地实测结果,多个单站平均更能代表样地实际情况,只用一站数据具有一定的偶然性。

稻-鸭-泥鳅耦合对水稻部分株型结构的影响

为探究稻田养殖能否改善水稻的株型结构从而影响产量的形成和品质的改善,通过田间对比试验,研究水稻分蘖期、孕穗期和齐穗期的部分株型结构。结果表明,与水稻直播处理相比,稻-鸭-泥鳅耦合能促进水稻根系生长、增加植株株高和根冠比,减少无效分蘖,保持后期分蘖稳定;减小水稻茎基宽,增加水稻冠层幅度,保持水稻具有一定的松散度;减小倒3叶和倒4叶叶开角和披垂度,增加剑叶和倒2叶叶开角、披垂度、叶长和叶宽,使水稻叶面积和叶绿素含量较多的分布在植株上部,利于地上部干物质的积累;提高水稻基叶高,减少枯黄叶,减缓叶片衰老,延长叶片的功能时期。本研究结果为水稻产量的提高奠定了一定的理论基础。

五氯酚胁迫对杨树生长及根际微生物群落的响应特征

采用温室盆栽试验方法研究五氯酚污染胁迫对4个杨树品系生长及根际微生物特征的影响。结果表明:在不同浓度五氯酚污染胁迫下,供试杨树的株高和地径差异显著;氯仿熏蒸测试结果显示,杨树根际土壤微生物量碳含量随着五氯酚污染浓度增加而下降,表明五氯酚对土壤微生物活性产生毒害作用;Biolog测定结果显示:五氯酚污染处理的杨树根际土壤微生物平均每孔颜色变化率值始终大于对照,主成分分析结果也显示五氯酚污染处理对杨树根际土壤微生物的碳源利用造成显著影响,初步判断一定浓度范围的五氯酚与根际分泌物的联合作用有利于增强根际土壤微域内特定微生物群落的生理代谢活性,从而增加其碳源利用程度。结果表明:杨树根际土壤微生物群落的Shannon指数,Simpson指数和McIntosh指数均高于对照,微生物群落的丰富度、均匀度和优势度得到增强,并且五氯酚对土壤微生物的刺激作用随浓度的增加而增强。

卧龙自然保护区华西箭竹地上生物量回归模型

测量75株标准竹,建立各龄级华西箭竹地上生物量、地上各构件生物量关于基径和高度的一元和二元回归方程。运用二元幂函数回归方程,结合野外样线样方法的调查结果,得出卧龙邓生野牛沟区域有竹地华西箭竹地上部分生物量(干物质基础)为:2005年春10.32t·hm-2,2005年冬10.56t·hm-2,2006年春12.68t·hm-2,3次调查间无显著差异。2005年冬,回归法和称重法算得的生物量除当年生外,无显著差异。2006年春与2005年冬之间相比,各龄级华西箭竹单位面积生物量均无显著差异;各地上构件生物量除多年生杆外均无显著差异。

湿地松半同胞家系苗期选择的研究

以46个湿地松半同胞家系为研究对象,对其1年生苗木的苗高和地径生长进行了测定与分析,旨在选择表现良好的半同胞家系。结果表明:家系间苗木的苗高和地径生长差异极显著。综合苗高和地径性状,初步选择出0-1027、4-12、0-464、7-258、0-510、Ⅳ-9等6个表现良好的家系。

美国湿地松三代种子园半同胞与全同胞家系苗期生长表现

从美国引进三代湿地松种子园半同胞家系种子和全同胞家系种子,开展育苗试验,对其苗高和地径生长进行了测定分析与比较,结果表明:湿地松半同胞与全同胞家系间苗高与地径生长均存在显著差异,结合苗高与地径生长性状,通过Duncan法筛选出湿地松半同胞家系S8、S5、S25、S7、S3、S16、S22为苗期生长性状优良的家系,湿地松全同胞家系S21、S17为苗期生长性状优良的家系,从美国引进的湿地松家系苗期生长优势明显。

不同容器对木荷等3个容器苗生长的影响

研究了7种不同容器对木荷、无柄小叶榕、法国海岸松等3个树种的生长规律。结果表明,不同容器对不同树种苗木生长初期的株高生长和地径生长影响差异不显著,不同树种的苗木培育一定时间后,苗高及地径的差异达显著水平,但最早出现时间不同,木荷出苗75 d差异达显著水平,无柄小叶榕在出苗后60 d出现了显著性差异,海岸松出苗135 d,差异达显著水平。容器2可用于培育木荷容器苗,容器1和容器2不适用于生产无柄小叶榕容器苗。容器1和容器2可用于生产法国海岸松Ⅱ级苗。

油松26个种源苗期生长及光合特性比较

为了筛选油松优良种源,调查了26个种源1年生和2年生苗的株高和地径,1年生苗的根长、侧根数、根茎鲜干质量,以及苗期的光合参数。分析了各性状间的相关系数,将2年生苗高和地径作为指标进行油松不同种源苗期生长的综合评价。结果表明:1年生和2年生苗的株高和地径在26个种源间均差异显著,1年生苗的茎鲜质量和根干质量差异显著;光合速率、蒸腾速率和叶片气孔导度均存在显著差异。株高和地径的隶属函数值高于当地种子园种源(平泉)的5个种源分别是内蒙古宁城、辽宁北票、山西隰县、山西和顺和河北围场。

不同生长势马尾松光合日变化研究

以马尾松杂交子代的高(H5)、低生长势(L1)无性系及生长平均的无性系(C)为试验材料,采用Li-6400便携式光合作用系统,测量马尾松冠层叶片的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)等光合生理参数,同时记录相应植株的株高(H)和地径(D),探讨Pn、Tr、Ci、Gs等主要的光合生理参数与植株生长的关系。结果表明,H5、L1和C的净光合速率日变化曲线均呈现双峰现象,峰值分别在10:00和16:00,H5的净光合速率日均值远高于另外2个无性系;各无性系的蒸腾速率日变化呈现双峰曲线,峰值分别在8:00和13:00,H5与L1的蒸腾速率日均值差异不显著;各无性系的气孔导度日变化呈现双峰曲线,L1的气孔导度日均值最大;各无性系的胞间CO2浓度日变化呈"V型"曲线,L1的胞间CO2浓度日均值最大,与H5存在着极显著差异。株高、地径与净光合速率存在极显著正相关。高生长势无性系马尾松净光合速率大,呼吸消耗相对较小,有利于植物体内干物质的合成。

人工林胡杨树高、基径、冠径与胸径的关系分析

为了给人工胡杨林的造林设计、经营规划、抚育间伐强度的确定提供参考依据,以塔里木河上游河岸胡杨人工林为研究对象,研究了胡杨树高、基径、冠径与胡杨胸径的关系。结果表明,胡杨树高与胸径的回归方程,即树高曲线方程为:H=12.8737/[1+e(1.4228-0.1781D)];胡杨基径与胸径的回归方程:D0=1.2839D1.3+0.1465,胸径与基径的回归方程:D1.3=0.7516D0+0.4071;胡杨冠径与胸径的回归方程:CW=0.1897D1.3+0.6911,将人工胡杨林林分平均胸径带入方程,求出各径阶平均冠幅直径估计值,按圆面积公式计算营养面积,用单位面积去除营养面积,即胡杨人工林理论密度。

苗木不同繁育方式对文冠果苗木生长的影响

以同批文冠果种子6种不同育苗技术来研究其对1a生苗木造林后生长性状的影响。结果表明:不同育苗方式对1a生文冠果苗木造林后的成活率、苗高和地径影响均为极显著,且三者间均存在着极显著的正相关关系;RPM容器苗成活率(87.00%)显著高于裸根苗(30.00%),而苗高(50.73cm)、地径(7.96mm)显著高于无纺布容器苗和裸根苗;GGR处理裸根苗效果显著,成活率提高110.43%,苗高提高95.56%。

接穗叶片留存比例对油茶芽苗砧嫁接苗生长发育的影响

为给油茶良种繁育提供技术支持,研究全叶、1/2叶、1/3叶、无叶4种接穗叶片留存比例对油茶芽苗砧嫁接苗成活率、抽梢率、高度、地径等指标的影响。结果表明:4种处理对幼苗成活率、抽梢率的影响达极显著差异,以1/2叶处理成活率(96.11%)、抽梢率(76.11%)最高,其次是1/3叶、全叶处理,无叶处理效果最差;4种处理对幼苗高生长、地径的影响差异极显著,以全叶处理高生长(7.40cm)、地径(1.84mm)效果最好,其次为1/2叶、1/3叶处理,无叶处理效果最差。综合考虑苗木生长发育指标,建议接穗叶片留存1/2叶,更有利于提高幼苗成活率和生长发育。

大麦4个组合株高和基部节间长的遗传分析

用早熟３号／特矮大麦、早熟３号／９１－６４１１、早熟３号／浙皮１号和９１－６４１１／特矮大麦４个组合的Ｐ１、Ｐ２、Ｆ１、Ｆ２、Ｂ１和Ｂ２６个世代的试验资料，探讨了４个组合株高和基部节间长度的遗传特点。结果表明，早熟３号／特矮大麦和９１－６４１１／特矮大麦的株高表现明显的超显性，分离世代中高秆、矮秆呈双峰分布，株高的遗传符合一对基因的分离模式，高秆为显性。早熟３号／特矮大麦基部倒四、五节间长度的表现和遗传特点与株高一致。早熟３号／浙皮１号和早熟３号／９１－６４１１中株高呈数量性状遗传特点，加性基因效应极为重要，加性×显性互作效应达显著和极显著水平，早熟３号／９１－６４１１中还存在极显著的显性效应。早熟３号／９１－６４１１的倒四、五节间长也为数量性状，但加性、显性和上位基因效应在不同节间长度的遗传中所占重要性不同。

长期施氮和降水减少对长白山阔叶红松林凋落物量的影响

为了解持续氮沉降和降水减少条件下森林群落凋落物的量变化及其时间动态,以长白山阔叶红松林为研究对象,利用收集器法于2015年生长季(6—10月)对长期氮添加和降水控制实验平台3种不同处理样地(对照、施氮和减水施氮)内的凋落物进行了研究。主要分为红松叶、蒙古栎叶、其他树种叶、花果皮屑、枝5部分。本研究将凋落系数作为衡量林分生产凋落物能力的大小,比较各处理间凋落物的"净"差异。结果显示:各处理样地生长季内叶凋落量所占比重较大,可达到79%~81%,而枝和花果皮屑所占比重为19%~21%;凋落节律呈单峰型,凋落量峰值主要集中在9—10月份,降水减少会使其他树种凋落物的凋落期提前;不同组分凋落物对氮水控制响应不同,氮添加显著降低红松叶凋落物产量,降雨减少显著提高了总叶凋落物产量,减水施氮显著提高了其他树种叶凋落产量,而氮水控制对蒙古栎、枝和花果皮凋落物产量影响不显著;氮添加会抑制针叶树种的凋落物量,促进阔叶树种的凋落量,降水减少会促进各组分凋落物量。

激素浸种对滇青冈苗木生长和生物量积累的影响

【目的】分析不同浓度激素组合浸种对滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides)苗木生长、生物量积累和水含率的影响,为培育滇青冈壮苗提供参考依据。【方法】采用L16(43)正交设计开展不同浓度赤霉素(GA3)和6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)组合浸泡4个滇青冈家系种子(家系1～家系4)试验,分析各处理组合滇青冈家系苗木的地径、苗高及根、茎、叶、全株生物量和水含率差异。【结果】以1.5 g/L GA3+25.0 mg/L 6-BA浸泡滇青冈家系1种子,其苗木的地径最粗,为2.39 mm;以1.5 g/L GA3浸泡滇青冈家系2种子,其苗木的苗高最高,为14.3 cm;以1.5 g/L GA3+25.0 mg/L 6-BA浸泡家系1种子及以2.5 g/L GA3+50.0 mg/L 6-BA浸泡家系2种子,其苗木根和叶的生物量较高,分别为0.198、0.255 g/株和0.199、0.260 g/株;以2.5 g/L GA3+50.0 mg/L 6-BA浸泡家系2种子,其苗木茎和全株的生物量最高,分别为0.164和0.622 g/株。【结论】家系是影响滇青冈幼苗生长及生物量积累的主要因子;1.5和2.5 g/L GA3浸种可有效促进滇青冈苗木生长和生物量积累,25.0和50.0 mg/L 6-BA浸种可分别促进滇青冈苗木地径生长及全株和茎的生物量积累。

落羽杉与墨西哥落羽杉3个杂交后代品系的生长和杂种优势分析

以落羽杉[Taxodium distichum(Linn.)Rich.]和墨西哥落羽杉(T.mucronatum Tenore)及其3个杂交后代品系‘中山杉405’(‘Zhongshansha 405’)、‘中山杉406’(‘Zhongshansha 406’)和‘中山杉407’(‘Zhongshansha 407’)2年生盆栽扦插苗为研究对象,对株高和地径的年增长量、总叶面积、株高和地径的增长量动态变化、株高和地径的生长期进行了比较分析,并根据地径增长量分析了3个杂交后代品系的杂种优势。结果表明:3个杂交后代品系的年株高增长量介于父本与母本之间但无显著差异,而三者的年地径增长量和总叶面积则明显高于父本和母本。墨西哥落羽杉与3个杂交后代品系的株高和地径生长期均一致,分别为5月11日至10月5日和6月1日至11月9日;而落羽杉的株高和地径生长期分别为5月11日至8月10日和6月8日至11月16日。5月份至10月份,墨西哥落羽杉的株高持续增长,而3个杂交后代品系的株高不连续增长,落羽杉的株高则在8月10日之后停止生长;生长初期和生长末期,3个杂交后代品系的地径增长量均高于父本和母本;秋季3个杂交后代品系均能快速进行地径生长,而此时父本和母本的地径增长量均下降。除夏季的少数时间段外,‘中山杉405’在整个生长季都表现出明显的杂种优势,而‘中山杉406’和‘中山杉407’在整个生长季总体上表现出杂种优势,且它们的杂种优势最大值均出现在生长后期,说明供试的3个杂交后代品系在秋季也能快速生长。研究结果显示:供试的3个杂交后代品系均遗传了落羽杉地径生长迅速和墨西哥落羽杉株高生长期长的特性,秋季3个杂交后代品系的地径和株高增长量总体上均高于父本和母本,表现出明显的杂种优势。