基于广义线性混合效应模型的森林树木死亡研究

基于计数模型方法,同时考虑样地的随机效应,构建林分水平死亡模型,探究影响树木死亡的因素,以期为森林资源的监测与管理提供参考依据。以美国德州东部森林连续清查的样地数据为数据源,按4∶1的比例将其进行随机抽样,划分为训练集和验证集数据,将立地因子、林分因子和气候因子作为模型的自变量,林木死亡株数则作为模型的因变量,运用计数模型和混合效应模型方法进行模型的构建,并分析影响林木死亡株数的因子。使用赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)和-2倍对数似然函数值(-2logL)3种模型评价指标评估各模型间的拟合效果;采用平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)2种评价指标评估其预测效果,以便筛选出最佳的林分水平死亡模型。结果表明:立地因子方面,林木死亡株数与海拔(P<0.01)呈显著的负效应,与坡度(P<0.05)呈显著的正效应,说明林木死亡株数随海拔的升高而减少,随坡度的增加而增多;林分因子方面,林木死亡株数与林分年龄(P<0.001)和树木基面积(P<0.001)呈显著的正效应,与林分平方平均胸径(P<0.001)和林分密度(P<0.05)呈显著的负效应,说明林木死亡株数随林分年龄的增加和树木基面积的增大而增加,随林分平方平均胸径和林分密度的增大而减少;气候因子方面,林木死亡株数与SPEI(P<0.05)、干旱长度(P<0.001)、年平均温度(P<0.001)和夏季平均降雨量(P<0.05)均呈显著的负效应,与夏季平均温度(P<0.001)呈显著的正效应,说明林木死亡株数随干旱强度和夏季平均温度的增加而增多,随干旱长度、年平均温度和夏季平均降雨量的增加而减少。在基础计数模型中,零膨胀负二项(ZINB)模型的拟合效果最好。而加入样地随机效应后,混合效应模型的拟合精度明显有所提高。基于所有模型模拟结果的比较,得出德州东部森林的林分水平死亡模型以ZINB-mixed模型为最优模型。

过火林分树木死亡率及对林分空间结构的影响预测

【目的】分析林分因子和空间结构对兴安落叶松(Larix gmelinii)林火后树木死亡率的影响,并探讨通过结构化森林经营降低森林火险的潜力,为森林火灾损失评估、预测和经营方案制定提供科学参考。【方法】在黑龙江大兴安岭呼中林业局的兴安落叶松林分别设立3块20 m×30 m的过火样地和未过火样地,对所有胸径大于5 cm的树木进行调查和空间定位。基于过火林分调查数据建立二元Logistic树木死亡率模型,然后分别利用该死亡率模型和结构化森林经营方法对未过火样地进行树木死亡率预测和模拟采伐经营,并对比林分空间结构的变化。【结果】建立的Logistic树木死亡率模型判别精度较高(AUC=0.843),胸径、冠幅、树皮厚度和角尺度是影响火后树木死亡的主要因素,其中冠幅影响最显著。对3块未过火样地进行树木死亡率预测,共有115棵死亡木,剔除预测死亡木后3块样地林分角尺度均值变小、密集度均值降低,空间格局由聚集分布变为随机分布;其中2块样地的大小比数均值变小,林分优势度提高。对3块未过火样地进行模拟结构化经营,共标定需要被采伐的树木63棵,其中33棵与Logistic模型预测的死亡木重合,占模拟采伐经营树木总数的52.4%。3块样地模拟经营后林分角尺度均值变小,空间格局由聚集分布变为随机分布;模拟经营前后大小比数均值差异不明显,但密集度均值降低,林木拥挤程度降低。【结论】Logistic树木死亡率模型拟合度较高,可以较准确地预测火后树木死亡率。火后和模拟经营后林分空间格局均由聚集分布变为随机分布,表明结构化森林经营具有明显的改善林分结构、降低森林火险的功效。

基于随机森林的不同径级树木死亡影响因子研究

树木死亡是多种因素共同作用的结果,然而不同径级的林木,导致其死亡的原因是否相同尚不明确。以坝上地区小叶杨为对象,于2016—2017年调查了100块20m×20m样地。以林木胸径、林木相对断面积、林龄、林分密度、不同土层土壤含水量和土壤容重等11个因子为输入变量,运用随机森林算法分别不同径级建立树木死亡模型,分析各因子对不同径级树木死亡的影响大小,并得到关键影响因子的阈值。结果表明:依据不同径级树木死亡与影响因子的相关性不同,可将林木径级划分为<10cm、10—25cm、>25cm;胸径<10cm时,林木相对断面积对树木死亡的影响最大,当0.23<林木相对断面积<0.43时,树木死亡率最低;胸径为10—25cm时,密度对树木死亡的影响最大,当密度>600株/hm2时,树木死亡率随着密度的增加明显上升;胸径>25cm时,20—60cm土壤水分和林分断面积对树木死亡的影响最大且相近,当20—60cm土壤质量含水量>5%时,树木死亡率明显下降;基于随机森林算法建立的树木死亡模型可以解释树木死亡70%—90%的变异,具有一定的预测优势和应用价值,可为坝上地区树木死亡预测和防护林的经营管护提供参考。

特大干旱对树木死亡的影响——以美国德克萨斯州东部森林为例

美国德克萨斯州在2011年经历了史上最严重的干旱,这一事件造成约3亿多株树木死亡。在大时空尺度上(面积约9×10^(6)hm^(2),时间跨度近20年),基于近1800个森林样地,4次周期性调查中的约209663株树木,使用主成份分析(PCA)和广义线性混合效应模型(GLM)回归,对树木死亡的时空差异及其干旱强度与长度对树木死亡造成的中长期复杂影响进行了研究。采用树木密度、树木基面积、林地年龄、样地调查时间间隔作为树木间的竞争指标,分析了造成大旱前后周期水平和年度水平上的样地树木死亡差异的原因。综合分析了不同地理区域、树木种组、胸径大小和林地起源的4个划分标准下树木死亡对死亡率的相对贡献。结果表明:松属树木的死亡率最低(7.92%);高度低、胸径小的树木的死亡率较大,分别为29.79%和26.00%。人工林的树木死亡率(10.26%)低于天然林(13.47%);西海湾平原生态区树木的死亡率在干旱后达到最大(22.27%);西南区的树木死亡率在干旱后也达到最大(13.78%);海拔和纬度对树木死亡率影响不明显。德州东部森林整体死亡格局形成原因较为复杂,各地理区域、林地起源、树木大小和不同树种,对森林死亡的贡献率各不相同。四个区域中死亡贡献率较大的为天然林;无论是天然林还是人工林,其死亡贡献率最大的为小树;干旱对天然林的影响比人工林更显著;天然林和人工林中死亡贡献率情况各不相同,在天然林中松属和枫香属树种死亡贡献率低于人工林,其他种则是人工林高于天然林。林地密度和树木死亡的回归分析表明二者之间无显著关系。PCA结果显示干旱对树木死亡影响大于树木竞争和其它自然干扰的影响,干旱强度和干旱长度对树木死亡的影响基本相当。

基于Logistic模型的火后树木死亡率研究进展

Logistic回归模型分析是目前应用最广泛、最有效的预测树木火灾后死亡率的方法。本文通过综述国内外利用logistic回归模型对火灾后的死亡率进行了预测的文献,综合分析模型的建立、评价、使用范围和局限性等,其中至关重要的就是模型中使用的解释变量,树冠损伤和树干损伤是火灾后树木死亡率Logistic回归模型中使用最广泛的解释变量,火灾强度、火灾严重程度(即可燃物消耗程度)、可燃物和火灾类型、燃烧季节、昆虫和病原体、树木活力等都是建立火灾后树木死亡率模型需要考虑的解释变量。综合现有文献,展望未来建立火灾后树木的死亡率预测模型,应该对模型变量进行统一的定义,加入模型验证,并加入与树木死亡率相关的生理反应过程等来增加模型的准确性,使用Logistic对火灾后树木死亡率进行更全面更准确的模拟,以期对火灾后的管理、规划及生态治理提供有价值的参考。

气候变化对森林树木死亡率影响研究综述

综述了气候变化对全球各大洲森林树木死亡的影响,研究了由于气候变化带来的高温和干旱而引起树木死亡的原因,阐述了树木死亡过程机制,分析了气候变化和森林状况的关系,以期为应对气候变化造成森林树木死亡提供科学依据。

林火导致树木死亡的作用机制和影响因素的研究进展

林火导致树木死亡的机制对计划烧除、火灾损失评估和火烧迹地恢复等具有重要指导意义,但目前对林火的作用途径和树木死亡的过程仍不甚清楚。本文将林火行为与树冠、树干和根系的受热过程联系在一起,分析火后树木死亡的潜在生物学机制和影响因素,总结树木烧伤程度的评判方法和死亡率预测模型。火后树木的直接死亡主要取决于叶片和分生组织(芽和形成层)的烧伤情况,而树木受热的边界条件和局部传热过程的精确量化是评判和预测树木烧伤程度的关键依据。由树冠光合速率和韧皮部传导能力下降共同促成的养分胁迫以及由导管(或管胞)气穴栓塞和软化形变导致的木质部水分运输失败都是导致火后树木死亡的潜在原因,而后者更倾向于在短期内造成树木死亡。气孔的导度和对饱和水气压差骤变的敏感性可决定叶片在林火发生时的响应能力,而叶片单位面积的光合速率会因林火矿化作用提供的养分而短暂上升。激素、酚类、萜烯类和乙醇等代谢产物是反映树木延迟死亡的关键生化指标,同时也与火后病虫害的侵染密切相关。树冠的烧伤程度是短期内评估树木死亡概率及恢复情况的可靠参数,次年萌芽和展叶情况应作为补充参考。独立指示变量、综合评级指标和统计经验模型都是目前评估和预测火后树木死亡率最可行且有效的途径,而基于过程的生物物理学模型是未来的研究趋势。此外,本文还对该研究领域仍存在的问题进行总结并提出相应的意见和建议,可为火后树木死亡的相关研究提供参考。

弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 hm^(2)动态监测样地树木死亡特征分析

以广西弄岗北热带喀斯特季节性雨林15 hm^(2)森林动态监测样地为对象,结合2011年和2016年两次调查数据,分析5年间样地树木死亡个体的数量、径级结构和空间格局特征等。结果显示:2011年至2016年,样地有86.5%的树种出现了个体死亡的现象,死亡个体占个体总数的14.4%;死亡个体的聚集程度随空间尺度的增大而逐渐减弱;小径级个体死亡与周边邻体和环境的关联性较大;竞争是影响弄岗北热带喀斯特季节性云林树木死亡的主要因素。综合来看,北热带喀斯特季节性雨林内树木死亡并非是一个完全随机的过程,而是树木本身特征和生物与非生物环境共同作用的结果。

森林树木死亡原因的深入探讨

随着人口和经济的快速增长,森林生态系统已经受到很大的影响,树木死亡的现象也逐渐增多,树木死亡通常涉及到很多方面,像竞争、病原体感染、干旱和当地土壤因子的相互作用等因素。文章将针对这些方面的原因分析造成树木死亡的主要原因,以便对今后森林经营和管理做出指导方向。

大别山白马尖山区次生林树木死亡格局研究

以大别山白马尖山区次生林样地死亡个体为研究对象,从群落发育、个体大小、物种多度和萌枝等方面分析了树种的死亡原因。结果表明,在大别山白马尖山区次生林中死亡个体的数目相对较多,死亡木以小径级为主,胸径5 cm以下的死亡木占死亡树木总数的30%以上;死亡树种的多度与其活立木多度呈正相关(P<0.05);3个样地中萌枝死亡的个体分别占41.7%、66.0%和60.0%。本研究表明竞争是大别山白马尖山区次生林树木死亡的主要原因,后续的研究应在更大多尺度上进一步探讨树木的死亡机制。

浅谈北方城市绿化树木死亡原因及措施

随着城市的发展，人们对绿化的品位越来越高，栽植树木的档次也在不断地提高，树木的死亡也有所增加。针对近年来北方城市绿化树木死亡的原因进行分析，总结出死亡率高的原因主要有三方面，一是栽植缺乏规范性：二是养护性，三是一些外在因素，并提出相应措施。

森林火灾与灾后树木死亡原因

林业经济在国民经济中占有重要地位,森林火灾是破坏森林的三大自然灾害之首。文章针对火灾危害、风险指标、树木死亡原因多方面进行分析,提出了森林火灾造成树木死亡的原因。并对进一步研究森林火灾中树木死亡提出研究方向,干旱胁迫和森林火灾协同作用导致树木死亡。

树木干旱致死研究进展与热点的CiteSpace文献计量分析

【目的】为全面梳理树木干旱致死相关研究的进展和热点,以期为科研人员提供该领域当前进展的全面认识。【方法】基于中国知网(CNKI)和Web of Science(WOS)所收录的发表于2000-2023年期间的相关论文,利用CiteSpace分析筛选出的153篇中文和1757篇英文文献的作者、机构、国家(地区)、关键词等信息。【结果】树木干旱死亡领域的研究成果丰富,超过50%的研究成果来自中国、西班牙和美国。国内外研究主要侧重于碳饥饿、水力失衡和水分胁迫等主题,也针对干旱、树木死亡、气候变化和极端气候等热点问题结合本土树种开展了大量研究。从相关机制来看,主要有水力失衡和碳饥饿两个研究方向;就研究对象而言,则主要集中于欧洲山毛榉和巨型红杉。【结论】通过对树木干旱致死文献的分析,旨在清晰地展示国内外干旱致死的研究现状和热点,为未来的进一步研究提供参考。

干旱胁迫下树木的碳水过程以及干旱死亡机理

干旱是植物生长与存活最主要的限制因子之一。轻度或中度干旱胁迫会抑制树木的光合作用并降低森林生产力,而严重的干旱胁迫则可能造成森林死亡。全球气候变化背景下,干旱频率和强度的增加将对森林生态系统的碳水过程产生重要影响,甚至威胁森林的存活。极端干旱如何影响树木的碳水平衡存在很大争议,特别是干旱致死的生理机制仍不甚清楚。因此,探讨干旱导致树木死亡的生理机制对准确预测未来气候条件下森林的响应具有重要意义,是全球生态学和植物生理生态学的重要课题。目前备受关注的具有协同性的2个假说——"水力失衡"和"碳饥饿"可分别从水分关系与碳动态两方面解释树木干旱死亡的生理机制。近年来国际上相继有研究试图验证以上假说,但并无一致性结论,特别是非结构性碳水化合物的损耗在死亡过程中的作用仍不清楚。本文介绍干旱胁迫下的水分关系,对木质部栓塞以及水力安全范围进行探讨,解释"水力失衡"的基本原理。然后,讨论长期干旱胁迫对树木生长、光合作用和呼吸作用影响的差异,以及由此产生的非结构性碳水化合物动态,探讨"碳饥饿"潜在的基础,并总结干旱致死生理机制的研究进展。目前的研究表明,"水力失衡"是高强度干旱胁迫下树木死亡的主要原因,而"碳饥饿"是否发生有待在更长期的低强度干旱试验中验证。本文还对未来的研究方向提出建议:1)鉴于当前研究的地域和树种限制,以后的研究有待向中国的乡土树种拓展,并通过比较具有系统发生学差异的被子植物和裸子植物树种进一步阐明干旱胁迫对树木碳水关系的影响;2)探讨干旱胁迫下可溶性糖的组分变化以及植物激素的动态将从代谢方面丰富干旱胁迫影响树木的机制;3)为了更准确地预测森林对未来气候变化的响应规律,研究大气CO2浓度与温度协同升高的交互作用如何影响树木干旱死亡应成为新的研究方向。

干旱导致树木死亡机制研究进展

随着全球气候变化,气温上升,干旱发生的可能性增加,干旱导致树木死亡现象的发生也越来越普遍,但干旱导致树木死亡确切的生理学机制还未完全解决,目前仍是研究的热点。近来提出的干旱导致树木死亡的假说主要有:水力学失败假说,认为干旱导致的低水势阻碍植物体内水分的长距离运输,使植物因组织脱水干燥而死亡;碳饥饿假说,认为干旱过程中发生的气孔关闭会限制碳摄取,导致植物体内可利用碳的耗竭;生物攻击假说,认为干旱中的植物易受生物因子(昆虫和病原体)的攻击而死亡。3种假说各自都能解释一定的现象,但又都存在缺陷,主要问题是不能解释所有干旱导致树木死亡的现象。近来的研究越来越关注这些机制之间的共同作用或相互作用,水力学失败、碳饥饿和生物因子之间会相互影响而加重干旱对植物的作用,尤其是水力学失败和碳饥饿相耦合已得到越来越多的认可。本文主要综述这几种致死机制的试验证据及存在的问题,同时综述当前研究存在的局限性,并讨论了未来可能的研究方向。

干旱和林分因子对树木死亡的影响——以美国德克萨斯州东部国家森林为例

为探讨不同时间尺度、气候因子及林分因子对森林中树木死亡的影响,本研究以美国德克萨斯州东部的4个国家森林中264个重复调查的森林样地为对象,使用近20年来美国森林清查4个周期的数据,估算其在清查周期和年度水平上的树木死亡率变化,并使用广义线性混合效应模型来分析气候因子(干旱强度、干旱持续时间、年均温和年降水量)、树木大小(胸径)和林分因子(树木胸高断面积、林分密度和林分年龄)对树木存活的影响。结果表明:在重度干旱当年和重度干旱的清查周期中,森林的树木死亡率分别增加了151%和123%,天气干扰(干旱和飓风)和植物之间的竞争是其主要的影响因素;干旱强度(标准化降水蒸散发指数,SPEI)和干旱持续时间对树木的存活具有显著的负效应,年降水量对树木的存活具有显著的正效应;树木胸高面积对树木存活具有显著的负效应,树木大小、林分年龄和林分密度对树木存活均具有显著的正效应,但是大树比小树更容易受到天气影响而死亡;在重度干旱的清查周期中,松树种组的树木死亡率(2.1%)比阔叶树木种组(3.9%)低,天然林的树木死亡率(3.0%)高于人工林(1.9%)。在分析树木死亡率时,需同时考虑个体树木大小、林分因子与气候因子的相对重要性。

树木对干旱胁迫及复水的生理生态响应研究进展

树木在干旱胁迫下的死亡是一个重要的生理生态过程,不仅可以改变森林的结构和功能,还可能影响森林管理决策。在干旱胁迫条件下,树木体内水分代谢与碳代谢会出现失效现象,从而导致树木的死亡。但是在干旱胁迫环境下,树木死亡的生理机制以及干旱—复水过程中树木各个器官的生理生态响应还未探明,这一科学问题也是当前世界的前沿问题。树木的干旱致死机制至少有3种假说:水力失效、碳饥饿和生物攻击假说。水力失效假说认为在干旱胁迫环境下,树木木质部栓塞达到阈值后无法恢复水分传导从而使得树木脱水干燥死亡;碳饥饿假说认为树木在干旱胁迫环境下,气孔紧缩甚至关闭,树木不能进行光合作用产生有机物,但树木为了维持自身正常的生长发育及新陈代谢,使得树木自身可利用碳耗竭;生物攻击假说认为干旱胁迫影响生物因子的分布及生长速率等,使得树木易受到昆虫和病原体的攻击,从而导致树木的死亡。3种假说都已经被证实可以解释一部分树木死亡的现象,但是又不足以解释所有树木在干旱胁迫环境下死亡的现象,特别是非结构性碳水化合物的损耗在死亡过程中的作用仍不清楚。本文介绍干旱胁迫下的水分关系,对水力失效假说中木质部栓塞具体的生理过程进行整体阐述。然后,讨论长期干旱胁迫对树木生长发育、蒸腾作用的影响,以及由此产生的非结构性碳水化合物动态变化,探讨干旱致死过程中树木各个器官生理机制,并总结干旱—复水过程中树木的生理生态变化的研究进展。研究表明,水力失效假说仍然是干旱胁迫下树木死亡的主要假说,而树木体内非结构性有机碳的变化对树木死亡的贡献率未确定。干旱后复水能够使植物的生理功能得到恢复,可在一定程度上弥补干旱对植物造成的伤害,对树木的形态特征、生理特征都造成影响。本文还对未来树木死亡的研究方向提出建议,旨在为今后树木的合理种植经营提供建议。

森林树木死亡的判定方法及其应用综述

森林覆盖了地球陆地面积的30%左右,约占全球陆地生态系统碳储存总量的45%.因此,森林植被的生长与死亡动态对全球物质循环与能量流动具有重要的调控作用.近年来,气候变化与其他干扰因子的耦合作用加剧了树木死亡和森林衰退,对森林生态系统造成了多方面的影响.目前,从个体、生态系统、区域到全球等不同尺度进行控制实验、长期监测以及计算机建模是研究树木死亡的主要手段.然而,几乎所有对树木死亡的研究都涉及一个基本问题,即如何判定树木是否死亡.考虑到树木死亡的复杂性、特殊性以及调控机理的跨学科性,目前仍未形成对树木死亡的统一定义和判定标准.本文旨在整合表观诊断、遥感监测与模型模拟等研究中采用的树木死亡判定方法,并归纳总结各类方法的优缺点,以期为未来开展树木死亡的观测与预测研究提供参考.

江苏省邳州市城市树木死亡原因分析及对策

江苏省邳州城市树木死亡原因涉及多方面,经专业枝术人员勘察分析总结,并对树木死亡问题提出了相应的技术措施。

霍山县松材线虫病防控对策浅谈

松材线虫病是世界上最具有危险性的森林病害,具有易传播、难防治、患病树木死亡快等特点,被称为松树的“癌症”。在我国主要依靠松墨天牛传媒及人为活动作远距离传播,松树染病后40天既会枯死。它是一种重大植物疫病,被国际国内列为重大森林植物检疫对象。霍山是松褐天牛适生区,松材线虫病寄主植物和松材线虫传播媒介松褐天牛分布广泛,松材线虫病防治形势极为严峻。