基于树冠因子的林木竞争指数研究

[目的]以湖南省黄丰桥国有林场杉木纯林为研究对象,进行树木竞争指数的研究,基于Hegyi简单竞争指数的形式,提出包含反映树冠特征因子的树冠竞争指数。[方法]将树冠竞争指数和Hegyi简单竞争指数分别与胸径增长量进行相关分析。[结果]Kendall’s tau-b系数、Spearman’s rho系数和相关系数R2均显示树冠竞争指数与林木生长量的相关性高于Hegyi简单竞争指数。[结论]该结果表明树冠竞争指数与林木生长量有更强的相关性,可以更好地体现树冠在树木生长中的作用,能作为模拟林分生长量的依据。

不同林分密度降香人工林生长量与树冠层因子的关系

为给降香(Dalbergia odorifera)人工林经营措施优化提供理论依据,以降香人工林为研究对象,采用相关性分析法和通径分析法研究生长量与树冠层因子的关系。结果表明,随林分密度增大,降香人工林的胸径、冠幅和树冠体积均减小,树高和冠长率均呈先升后降的趋势,冠形率增大。相关性分析结果表明,不同林分密度降香人工林生长量和树冠层因子大多呈显著或极显著相关性。通径分析结果表明,冠幅、冠形率和冠长率对树高和胸径的直接影响和间接影响均较复杂,冠幅对胸径和树高的影响均较大。

基于机载LiDAR的树冠形态特征因子对单木生物量估算的影响

机载激光雷达遥感(light detection and ranging,LiDAR)是高精度单木参数反演的可靠手段,但单木生物量估算一直是研究的难点和热点。以马尾松、桉树为研究对象,基于从机载LiDAR数据中提取树高、冠幅为自变量,辅助以冠形率(crown shape ratio,CSR)、树冠率(crown rate,CR)等形态特征因子,采用随机森林(random forest,RF)、最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS-SVM)、梯度提升回归树(gradient boosting decision tree,GBRT)机器学习构建生物量估算模型,对比分析各模型反演单木生物量的精度。结果表明:加入树冠形态特征因子可以有效提高生物量模型的精度;在3种模型中,RF模型效果最佳,未加入树冠形态特征因子的模型拟合结果R^(2)为0.77,rRMSE(relative root mean square error)为21.57%,加入树冠形态特征因子后,在不同的组合下,模型拟合的R^(2)分别为0.86、0.85、0.85,rRMSE分别为20.93%、20.17%、21.19%。

北京地区油松人工林树冠竞争因子的测算与分析

使用广泛分布于北京地区,且具有典型代表性的116块油松(Pinus tabulaeformis)人工近熟林、成熟林样地数据(林龄为31～53 a),研究并确定了其树冠竞争因子。结果表明:近熟林阶段油松人工林生长渐趋稳定,成熟期有分化趋势;冠幅指标比胸径、树高指标对环境和竞争的响应更为敏感,是研究油松人工林生长的重要指标;建立了油松优势木胸径—冠幅线性模型和二次方模型,模型相关指数R2分别为0.662 0和0.660 8;确定线性模型为研究树冠竞争因子的模型,模型通过了t检验,残差呈正态分布;确定油松人工近、成熟林树冠竞争因子上限值为300,该值随树龄的增长趋于稳定;使用树冠竞争因子分析了116块林分的郁闭情况,结果显示15%的样地已经郁闭,郁闭时密度约为580株/hm2,剩余85%的林分需要进行不同程度的抚育。

利用树冠竞争因子确定同龄间伐林分的断面积生长过程

断面积生长预估是林分生长和收获预估体系中的核心因子和基础。本文选用了包含林分密度指标、年龄和立地质量指标的Ｒｉｃｈａｒｄｓ 模型作为断面积生长模型。利用树冠竞争因子（ ＣＣＦ） 能稳定反映林分竞争水平的特性，建立了ＣＣＦ 与林分密度指数和单位面积林木株数之间的函数关系式，并对长白落叶松和杉木得出：（１） ＣＣＦ＜ ２００ ，林分为等株数生长；（２）２００ ≤ＣＣＦ≤３００ 时，为等株数生长向自然稀疏生长的过渡期，该期间林分密度指数的变化可用等株数生长和自然稀疏生长的线性组合来表达；（３） ＣＣＦ＞ ３００ 时。

运用无人机激光雷达数据提取落叶松树冠特征因子及树冠轮廓模拟

为探究无人机激光雷达(UAVLS)获取单木树冠三维结构的能力,利用无人机载激光雷达数据,对人工长白落叶松进行单木树冠特征因子的提取以及树冠轮廓的模拟,并与机载激光雷达(ALS)单木树冠特征因子的提取进行比较。结果表明:利用UAVLS数据1∶1匹配的单木数量远高于利用ALS数据匹配的单木数量,且UAVLS单木位置探测的精度达到0.338 1 m,比ALS提高了0.185 1 m;UAVLS单木树高的提取精度达到0.578 5 m,比ALS提高了1.294 5 m;对于冠幅及冠基高的提取,UAVLS也有更高的精度。与ALS相比,UAVLS不仅具有更高的单木探测精度,也具有更高的单木树冠结构参数提取精度;3种树冠轮廓模型拟合的R^2均高于0.75,表明3种常用的轮廓模型都能够很好的描述从UAVLS数据中获取的树冠外部轮廓,其中二次抛物线模型具有最强的模拟效果(MAE=0.256 4,MRAE=4.59%)。因此,无人机激光雷达数据提取单木树冠结构,可以提高林业调查的效率。

香樟树冠、树干形态因子与生长应力之间关系研究

本文通过选取两棵长势健康的香樟作为研究对象,进而利用应变片法对树木进行生长应变的测定,分析生长应变与树干及侧枝形态之间的关系。研究得出:树木自身生长应力与树干、树枝形态(树干冠幅面积、树枝分枝角度)以及外界因素(风折、雪压)有关。(1)香樟主干及侧枝上的生长应变的比较和研究中,对于香樟1来说,树枝上部较树枝下部生长应变大(生长应变为331.43),表现为拉应力。树干北面的生长应力较树干南面小(生长应变为-59.20),表现为压应力。而对于香樟2来说,树干北面的生长应力较树干南面大(生长应变为-396.12),表现为压应力。树枝下部的生长应力较树枝上部小(生长应变为-325.24)。也表现为压应力。(2)树干、树枝形态与生长应变之间的关系研究中,香樟1南北轴向冠幅面积比比香樟2南北轴向冠幅面积比大,而香樟1的生长应变差异系数同样比香樟2的差异系数大,由此说明:主干表面生长应变差异系数与轴向冠幅面积比成正比例关系。香樟1侧枝倾斜角比香樟2侧枝倾斜角要大,而侧枝生长应变差异系数也比香樟2侧枝生长差异系数大,侧枝上生长应变差异系数与侧枝倾斜角也成正比例关系。

不同林龄杉木人工林树冠形态因子与生长形质通径分析

【目的】研究不同林龄杉木树冠形态因子对单株材积指数、胸径、无节材长度的影响,确定杉木在不同龄级阶段树冠形态调控的重点和方向,为培育速生丰产杉木林提供科学依据。【方法】以江西大岗山3个不同龄级的杉木人工林为研究对象,使用相关性分析和通径分析方法,对杉木树冠形态因子与单株材积指数、胸径、无节材长度的关系进行分析。【结果】不同龄级阶段,树冠形态因子与生长形质性状具有明显相关性,且在中龄林阶段时相关性最为显著。树冠形态因子对生长形质性状的直接作用具有显著差异,冠幅、冠形率对生长形质性状具有极显著的促进作用,冠长率对生长形质性状具有极显著的负效应,随着林分的生长,树冠形态因子对生长形质性状的影响逐渐减弱,杉木树冠形态调控的最佳时间为幼龄林和中龄林阶段。不同的林分生长阶段,树冠形态因子对生长形质性状的相对重要性呈现不同的排序,培育速生丰产杉木理想冠形的调控重点和方向有所差异。幼龄林阶段,树冠形态因子对3个生长形质性状的相对重要性排序由大到小依次为冠长率、冠形率、冠幅;中龄林阶段,对胸径和单株材积指数的相对重要性排序由大到小依次为冠长率、冠幅、冠形率,对无节材长度的相对重要性排序由大到小依次为冠长率、冠形率、冠幅;近熟林阶段,对单株材积指数、胸径和无节材长度影响最重要的树冠形态因子分别为冠形率、冠幅、冠长率。树冠形态因子对生长形质性状整体作用的相对重要性排序,幼龄林阶段为冠长率第1、冠形率第2、冠幅第3;中龄林阶段冠长率第1、冠幅第2、冠形率第3;近熟林阶段为冠幅第1、冠长率第2、冠形率第3。【结论】促进杉木速生丰产树冠调控的重点方向,幼龄林和中龄林阶段均为降低冠长率;近熟林阶段,促进单株材积生长的调控方向为增加冠形狭长度,增加林木胸径的调控方向为增加冠幅宽度,促进无节材长度增长的调控方向为降低冠长率。不同龄级阶段的理想冠形,幼龄林阶段为低冠长率,冠形狭长和在此基础上较为宽大的冠幅;中龄林阶段为低冠长率和宽大的冠幅,以及在该基础上狭长的冠形;近熟林阶段为宽大的冠幅,低冠长率和在该基础上狭长的冠形。

湿地松枫香混交林树冠竞争因子对树种的影响与分析

湿地松原产美国,是一种适应性广,松脂和木材收益高的速生常绿树种。枫香具有药价值的落叶乔木。混交林具有经济价值高,生态效益好,病虫害少,能有效地较轻森林火灾造成的损失,并能提高土壤肥力等优点。营造湿地松、枫香混交林过程中,应正确处理栽植密度与树种之间互利、竞争的关系,使树种多收益,少受害。树木生长的好坏,竞争的大小,直接表现在树冠的变化上。利用树冠竞争因子(CCF)能稳定的反映林分竞争水平的特性,以安福县洋溪镇田里村7-1小班湿地松、枫香混交林为例,测算各树种的树冠竞争因子(CCF)值,分析比较各树种在林分中的空间结构和所处的地位。为今后营造混交林提供借鉴。

落叶松人工林单木模型的研究

根据吉林省松江河林业局所实测的落叶松人工林(Larix olgensis)临时标准地66块、固定标准地18块以及8块团状枝解析样地资料,通过对林分中优势木生长及树冠结构与动态的分析,提出适于树木生长的Korf方程并用来构造林木的潜在生长函数。选择林分密度指数(SDI)作为反映林分中林木之间平均拥挤指标。在单木竞争指标的选择上,通过引进树冠因子,并在与传统的竞争指标相比较的基础上,淡化距离因子的作用,应用优势木相对树冠表面积构造了与距离无关的单木竞争指标,以此建立了落叶松人工林单木生长模型。

利用3S技术进行退耕还林工程信息提取的研究

运用3S技术,对退耕还林工程新造林信息进行了遥感监测,监测内容主要包括以下5个方面:退耕地的定位及面积量算,退耕还林林种的遥感检查,退耕地块的验收,林木种植密度(株行间距)信息的检查,造林成活率及长势的检查。采用了面向对象的信息提取技术,开发了树冠因子自动提取程序,为退耕还林工程的实施提供技术支持。

基于FVS的秦岭地区栓皮栎天然次生林单木模型构建

栓皮栎是珍贵的经济树种和用材树种,经济价值高、用途广泛,在全国均有分布,其中秦岭至大别山一带是其核心分布区之一。以秦岭南北坡栓皮栎天然次生林为研究对象,在陕西省商洛市山阳县、镇安县、西安市周至县和宝鸡市太白县设置临时样地并进行调查,利用104块样地数据和150株解析木数据构建基于FVS系统的栓皮栎5类单木核心生长模型,包括胸径-树高模型、冠幅模型、胸径生长量模型、树高生长量模型和材积模型。结果如下:确定栓皮栎胸径-树高模型表达式为H=1.082e(3.245-17.291/DBH+1)+3.56,冠幅模型表达式为CW=0.257+0.244DBH-0.002DBH2,胸径定期(5年)生长量方程为ln(DDS)=-12.669-0.055A-0.004DBH2+0.117SI-39.181ln(DBH)+43.138ln(DBH+1)+0.013sin(SL),树高生长量模型方程表达式为HTG=6.372+0.025Avg H+0.108Domt H+0.008DBH2-0.254SD+0.168SI+0.038 sin(SL)-3.613 ln(DBH),材积模型方程表达式为V=0.338+11.477DBH-11.582DBH0.997·H0.001+0.002DBH·H。通过拟合与计算,确定树皮调整因子值为1.159 2,树冠竞争因子值上限接近450,林分最大密度指数为923株/hm2。对所建各模型进行t检验和残差分布检验,结果均显示拟合效果较好。所建模型以期为秦岭地区栓皮栎林FVS系统本土化研究奠定基础,为该区域栓皮栎林抚育经营决策提供依据。

华北落叶松人工林CCF特性的探讨

使用河北省塞罕坝机械林场华北落叶松人工林临时标准地资料，探讨了华北落叶松人工林ＣＣＦ（树冠竞争因子ＣｒｏｗｎＣｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎＦａｃｔｏｒ的简称）有关特性。该研究有助于全面认识ＣＣＦ特性以及应用ＣＣＦ进行林分密度、林分生长收获预估等研究。

不同良种与初植密度杉木林分密度指标动态特征

[目的]探讨不同良种和初植密度杉木林分密度指标的动态特征,筛选适宜于杉木林分的密度指标,为杉木人工林密度管理提供依据。[方法]利用8年生杉木良种和密度互作试验林逐年定位观测数据,分析树冠竞争因子(CCF)、林分密度指数(SDI)、优势高—营养面积比(Z)这3个林分密度指标在不同良种和不同初植密度下的动态变化规律,并进行密度指标对初植密度和林龄的线性回归分析。[结果]在相同良种水平、不同初植密度下,3种林分密度指标随林龄增长的动态变化规律一致,均为随林龄增加而增大,低初植密度下,密度指标随林龄增长拟合直线斜率较小,随初植密度增大,拟合直线斜率增大,反映初植密度越大的林分对林木间竞争激烈程度的影响更强;同一林龄下,均随密度增大而增大,不同密度间差异达极显著水平;在相同初植密度、不同良种水平下,3种密度指标的良种效应差异均不显著,且不存在良种和初植密度的交互作用。[结论]3种林分密度指标在一定程度上可以反映密度信息,在5000~6667株·hm^(-2)的密度范围内,CCF和SDI在不同密度间差异均未达显著水平,此密度范围内难以体现不同密度之间的差别,而Z在研究设置的整个密度范围内不同密度间差异均达显著水平,能明显表示出不同密度之间的差别,适用的密度范围更广,且不含参数,计算简单,可以很好地用于杉木人工林分生长模拟和密度管理。

青岛崂山黑松林分结构特征研究

林分结构是森林培育和森林经理的主要内容,是生态系统功能发挥的基础。黑松林分是山东半岛主要的森林类型,但目前关于其林分结构尚缺少系统研究。以青岛崂山黑松林分为研究对象,通过对10个面积为800～1 000 m^2的样地进行每木检尺与计测,系统地研究了黑松林分的直径结构、树高结构和树冠竞争因子(CCF)。结果表明:1)崂山黑松林分直径结构基本呈正态分布,但有不同程度的左偏和右偏现象;2)崂山黑松林分的树高结构呈现正态分布,同时也存在不同程度的左偏和右偏现象;3)树冠竞争因子表明林分树冠未完全郁闭。

美国西加云杉的林分郁闭——疏开木冠幅与胸径的关系

一、概论英联合王国建立固定样地往往在林分郁闭以后,这样可以保证所选林分既健康、整齐而又适度郁闭。然而收获表上并没有林分郁闭时间的资料。但当设计乔林一放牧体制模型时,需要用这种资料预估一定规模和密度的林分对草地的遮荫总量。