TWO FEEDBACK PROBLEMS FOR GRAPHS WITH BOUNDED TREE-WIDTH

Many difficult (often NP-complete) optimization problems can be solved efficiently on graphs of small tree-width with a given tree-decomposition.In this paper,it is discussed how to solve the minimum feedback vertex set problem and the minimum vertex feedback edge set problem efficiently by using dynamic programming on a tree-decomposition.

气候因子对云冷杉针叶混交林主要针叶树种径向生长的贡献率分析

【目的】为分析气候变化对针叶树种径向生长的影响,揭示针叶混交林对气候变化的响应规律,在全球气候变暖的背景下,对森林生态系统的适应性经营提供理论支撑。【方法】以金沟岭林场云冷杉针叶混交林中的3个针叶树种为研究对象,建立3个针叶树种的树轮宽度标准化年表,分析3个树种的树轮宽度与气候因子之间的相关关系,明确该地区显著限制其径向生长的气候因子,并用层次分割法量化气候因子对各树种树轮宽度变化的贡献率。【结果】在95%的置信区间下,与气候因子相关分析显示:红松和臭冷杉的径向生长同时受气温和降水的影响,与生长季初期气温正相关;鱼鳞云杉的树轮宽度主要受气温影响,与秋冬季节气温负相关,与降水量的整体相关性较低。3个树种均受到上一年气候因子的影响,有一定的“滞后效应”。滑动相关分析表明,本研究3个主要针叶树种与气候因子的响应关系存在差异,主要表现为负相关性呈增强趋势。3月平均气温对红松的贡献率最高,为34.56%,4月最低气温对臭冷杉的贡献率最高,为22.29%,对鱼鳞云杉的贡献率为60.89%。【结论】层次分割分析法能够有效量化气候因子对各树种树轮生长的贡献率,分析结果可为制定该地区应对未来气候变化的经营管理措施提供理论参考。

塔克拉玛干沙漠腹地柽柳年轮宽度对地下水埋深的响应

【目的】柽柳作为干旱荒漠生态系统的典型物种,研究其年轮宽度对地下水响应的保护有重要价值。【方法】研究基于沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水埋深资料,利用年轮测定方法分析不同地下水埋深状况下柽柳年轮宽度的变化,探讨其与地下水埋深变化的关系。【结果】样地一地下水埋深随时间逐年增加,埋深范围是1.2~2.6 m,柽柳的年轮宽度在2001-2020年呈显著增加趋势,变化范围为0.98~5.80 mm,年轮宽度年际间差异显著;样地二地下水埋深随时间增长呈现先增加后减小的趋势,埋深范围是2.7~4.5 m,柽柳年轮宽度在1977-2020年整体呈正弦函数变化,范围为1.46~4.41 mm,年轮宽度年际间差异性不显著;样地一柽柳标准年表振幅范围是0.502~1.641,大于样地二柽柳标准年表振幅范围为0.577~1.331。【结论】样地一地下水埋深向着柽柳生长适宜的范围增加时,有利于柽柳的生长,表现为年轮宽度增加,样地二的柽柳年轮宽度变化和地下水埋深之间无显著相关性。

新疆西天山峡谷不同坡位野核桃冻害特征

严重的冻害影响核桃生长发育甚至导致植株死亡。采用样方法调查新疆西天山峡谷野核桃自然保护区不同坡位野核桃的冻害情况,分析了野核桃冻害的分布特征,树高、冠幅和坡位对野核桃冻害的影响。结果表明:(1)野核桃总冻害率87.1%,其中,2级冻害株的比例最大(43.4%),其次为1级(22.5%)、3级(17.5%),4级最少(3.7%)。(2)野核桃冻害株以坡中比例最大(46.5%),其次坡底(35.9%),坡顶最少(4.7%);未受冻害株以坡顶比例最大(7.4%),其次坡底(3.3%),坡中最少(2.2%)。(3)6个树高级(H)冻害株的比例依次为:H1(43.4%)>H4(19.5%)>H6(17.0%)>H5(15.7%)>H3(4.3%)>H2(0.1%)。(4)6个冠幅级(CW)冻害株的比例依次为:CW1(43.4%)>CW4(22.1%)>CW3(20.3%)>CW5(9.5%)>CW2(2.9%)>CW6(1.8%)。(5)同一坡位不同树高级和冠幅级冻害株比例差异显著(P<0.05);1级和2级冻害株主要发生在坡中和坡底,3级和4级冻害株主要发生在坡中。(6)冻害株与胸径呈显著相关(P<0.05),与冠幅呈极显著负相关(P<0.01)。保护区的野核桃植株大部分遭受冻害,野核桃植株冻害等级比例在不同坡位、不同树高级和不同冠幅级之间差异较大。本研究结果为保护区的管理和野核桃冻害的预防提供科学参考。

近自然经营对马尾松林优势树种生态位及种间关系的影响

探究近自然经营对马尾松林的生态位和种间关系的影响,可以为经营管理提供实践基础和科学依据。以实施近自然经营10余年的马尾松林为研究对象,分别从幼苗(胸径<1 cm)、幼树(1 cm≤胸径<5 cm)和成树(胸径≥5 cm)3个阶段,探讨近自然经营对马尾松林12个优势树种的生态位及种间关系的影响。结果显示:(1)马尾松在成树和幼树阶段的生态位宽度变小,幼苗和大部分优势树种的生态位宽度增加;(2)各优势树种种对间生态位重叠度变小,生态位分化程度增加;(3)群落总体关联性大多呈现正关联,但极显著正联结种对较少;Spearman秩相关检验结果显示不同生长阶段经营和对照林分种对间存在差异但并不显著。综上,研究区马尾松林仍处于演替初期,群落结构不稳定,近自然经营对马尾松林种间关系的改善具有一定效果但并不理想,建议针对研究区纯林化程度过高且密度过大的马尾松林分,在密度调控的基础上结合林下补植枫香和麻栎、白栎等栎类树种,加速群落演替,尽快实现改善种间关系和提升群落稳定性的目的。

古树名木地理信息采集技术研究

古树名木承载了时间印记和历史变迁,因此,古树名木的地理信息采集工作十分重要。本文提出了古树名木相关信息采集的技术方法,详细描述了古树名木冠幅测量、空间位置测量和胸围测量的具体采集要求,深入研究了古树名木信息采集涉及的测量技术;基于古树名木调查数据处理软件,对采集的数据进行处理、生产和入库,并与已有数据进行融合更新,形成了专题数据,完成了古树名木调查数据库设计。另外,本文还结合珠海市古树名木地理信息采集项目,将该技术运用在具体项目中,为古树名木数据的采集和管理保护提供技术支撑。

基于自适应核带宽度Mean Shift算法的单木识别研究

为提高多树种森林中单木识别的精度,利用机载激光雷达点云数据作为研究对象,提出一种基于自适应核带宽度Mean Shift算法的单木识别方法。该方法先采用直方图分析法分离树冠点云和冠层下点云,再采用基于二维增量网格投影的区域生长法,估算单木冠幅有效半径,然后以单木冠幅有效半径作为自适应核带宽度,对树冠点云进行自适应Mean Shift聚类分析,得到树冠点簇,最后采用包络盒方法根据树冠点簇和树干点云的空间关系识别单木。试验结果表明,检测树与实际树的位置、树冠形态近似一致,单木召回率达到86.1%,准确率达到91.5%,高于2个对比试验的结果。研究证明设置的自适应核带宽度能够自动调整以反映局部树冠的实际大小,在多树种森林的单木识别中表现良好。

不同间伐强度下竞争对东北阔叶红松林主要树种生长−气候关系的影响

【目的】探究不同间伐措施下树木的竞争环境差异是否影响树木生长变化趋势及其对气候因子的响应策略,为气候变化背景下森林经营和管理提供科学依据。【方法】以吉林蛟河林业实验管理局阔叶红松林优势树种红松、水曲柳、色木槭和紫椴为研究对象,选取4块面积为1 hm2的间伐处理固定样地,间伐强度分别为0(对照CK)、15%(轻度间伐LT)、35%(中度间伐MT)、50%(重度间伐HT)。采用Hegyi竞争指数量化竞争并进行竞争压力组划分,比较分析不同间伐强度和竞争作用下各树种生长差异,构建不同竞争压力组树木与气候因子的关系,探讨间伐强度和竞争差异是否影响树木对干旱事件的响应策略。【结果】(1)不同间伐强度下低竞争组树木生长量显著高于高竞争组生长量(P<0.05)。高竞争组树木生长量在伐后变化不明显,除色木槭低竞争组生长量保持稳定(9.43 cm2/a),其他树种低竞争组树木呈现显著增加趋势。随着间伐强度增加,低竞争组树木生长出现峰值的时间不一致。(2)不同间伐样地内色木槭不同竞争组树木生长量与温度和降水均呈显著相关关系,而红松、水曲柳和紫椴的不同竞争组树木生长与气候因子的关系受到间伐强度和树种因素的共同影响。在中度间伐下,低竞争组红松对气候因子较敏感。随着间伐强度增加,不同竞争组水曲柳和最低温度的正相关关系稳定性下降,而低竞争组紫椴生长与降水的正相关关系稳定性增加(P<0.05)。(3)间伐增强了树木对干旱的适应能力,高竞争压力的红松和紫椴的恢复力,低竞争色木槭的抵抗力和恢复力均得到增强。红松、色木槭和紫椴恢复力均在重度间伐后呈现最大值。【结论】本文研究结果表明保留木竞争环境是影响树木生长的关键要素,并改变了树木生长与气候因子的相关关系。轻度和中度间伐能够有效提高保留木低竞争株数比例,促进保留木的生长,重度间伐增强保留木对干旱事件的恢复力。因此,间伐能够缓解气候暖干化带来的生长下降。

过去百年吕梁山南端油松生长特征及其与气候变化的关系

理解树木生长对气候变化和人类活动干扰的响应有助于未来森林管理和双碳政策的落实。本文基于采自吕梁山南端的油松(Pinus tabuliformis Carr.)树轮样本建立了标准树轮宽度年表。通过Pearson相关分析发现树轮年表对研究区3—7月土壤湿度(r=0.60,P<0.01,n=37)、5—6月平均最低温度(r=-0.37,P<0.01,n=63)和5月降水量(r=0.31,P<0.05,n=64)响应敏感,说明水分条件(降水和土壤湿度)是影响研究区油松径向生长的主要限制因子,温度则是通过调控土壤湿度进而影响树木径向生长过程。近百年来(1926—2011年),研究区油松发生了三次生长释放事件(1932年,1977—1980年,2001—2011年)和一次生长抑制事件(1991—1994年)。生长释放事件在次数、持续时间和发生强度上都高于生长抑制事件。适宜(不适宜)的水热组合能够促进生长释放(抑制),人类活动干扰也能够诱发生长事件。空间相关分析揭示树轮年表与研究区及周边较大范围的气候环境变化密切相关。本研究对深入了解该地区油松树种生长特征及其对气候与人类活动干扰的响应具有重要意义。

塞罕坝地区3个树种径向生长对气象因子的响应

为了明确塞罕坝地区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)、樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)和云杉(Picea meyeri)3个树种径向生长对气象因子的响应,分析了3个树种的年轮宽度年表与气象因子的关系。研究结果表明,塞罕坝地区气候具有暖干化的变化趋势;华北落叶松径向生长同时受气温、降水和SPEI(标准化降水蒸散指数)的显著影响,樟子松主要受气温和降水的显著影响,云杉主要受降水和SPEI的显著影响,受气温的影响较小;华北落叶松径向生长与前一年10月份和当年6、7月份气温,以及当年生长季(5—9月份)平均气温呈显著负相关关系,樟子松与当年6、7月份的气温呈负相关关系,但与8月份呈正相关关系;华北落叶松、樟子松和云杉均受前一年和当年降水的共同影响,对气象因子的响应存在明显滞后性。综合3个树种的年表波动以及对降水和气温的响应来看,华北落叶松对气候变化更为敏感,更易受到高温和干旱的双重胁迫,在塞罕坝暖干化的气候变化趋势之下,更容易出现衰退现象;其次为樟子松,云杉气候变化的敏感度最低,而稳定性最高。

基于红松树轮重建小兴安岭南麓过去140年6月份平均温度变化

基于建立的小兴安岭南麓红松树轮宽度标准年表,分析红松径向生长与该地区温度和降水间的关系以及1982年升温突变对此相关性的影响。结果表明:6月平均温度与树轮宽度年表在变暖前后始终呈极显著负相关,是该地区红松径向生长的主要限制因子。基于此构建的区域1843—1982年6月平均温度重建方程稳定可靠。重建温度序列的偏暖时期和偏冷时期分别持续7年和29年,偏暖时段为1915—1921年,偏冷时段为1880—1891年和1932—1948年。小波分析结果显示6月平均温度存在2—7a周期变化。空间相关分析结果表明重建温度序列能很好的代表小兴安岭南麓及附近区域的温度变化。本研究拓展了研究区现有的气候数据,可为掌握小兴安岭气候变化规律和科学预测未来气候提供数据支撑。

树轮记录的吕梁山北段1923年以来3—4月平均最高气温变化

基于吕梁山北段管涔山地区华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)样芯资料,建立树轮宽度标准年表(STD),利用Pearson相关分析方法得出3—4月平均最高气温是研究区树木径向生长的主控气候因子(R=0.509,P<0.05)。借助一阶线性回归方程模拟构建近百年来管涔山地区3—4月平均最高气温的变化过程,同时应用逐一剔除法对重建方程进行交叉检验,验证回归方程的稳定性和可靠性。对重建气温序列温度变化分析可知,管涔山地区过去近百年有两个暖期和三个冷期分布,暖期为1932—1945年和1957—1970年;冷期为1946—1956年,1971—1983年和1993—2010年。基于Morlet小波分析对重建气温序列周期分析可知,存在3~5 a、10~13 a、22~33 a、40~45 a的周期分布特征,厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)现象和太阳黑子活动是其周期变化驱动因子。大尺度空间相关分析可知,重建气温序列对俄罗斯中东部、日本北部、中国中东部等大范围地区的温度变化具有很好的空间代表性。研究结果进一步补充和丰富管涔山地区气候资料,同时对森林管理及农牧业发展具有重要的参考意义。

树轮重建的过去千年横断山区干旱变化及其与强火山喷发的关联

为了探讨强火山喷发与横断山区干旱变化之间的关系,利用国际树轮库(International Tree-Ring Data Bank,ITRDB)资料集成区域年表,重建了横断山区过去1100多年的春季干旱变化序列,并通过时序叠加法分析了强火山喷发对其影响作用。结果表明:横断山区树木径向生长包含了干旱与火山信号,信号之间关联为强火山喷发后的4年间对该区域造成干旱影响,影响因素包括火山喷发强度、喷发位置纬度等。中纬度强火山喷发造成的影响更为显著,而低、高纬度强火山喷发影响较弱,影响差异的产生与横断山区干季降水形成的大气环流因素有关。

杨树人工林无损年轮计量特征气象响应分析

为了掌握树木年轮计量特征,探究植被径向生长以及其对气候因子的响应,研究以多密度杨树人工林为对象,采用无损测定技术获取年轮计量特征,选用多种径向生长模型拟合树轮生长,并整理树木生长时期的气候因子进行响应分析,结果表明:1)三维点云定量、精准描述活立木干形,随着株行距缩小密度增大立木干型通直饱满,形率可达到0.57;2)阻力仪无损测定年轮宽度和密度,反应了树轮气候敏感性,方形种植配置更易受气候因素的影响;3)研究区杨树的径向生长采用logistic模型拟合,R^(2)均达到0.94以上;4)四种种植配置年轮宽度对年度气候因子的响应存在明显差异,对年平均风速响应均呈显著正相关(最高为6 m×6 m种植配置的早材年轮宽度达到0.85),年轮密度与年度气象因子的响应均为负相关,其中年均相对湿度呈较显著相关性(最高为3 m×8 m种植配置达到−0.82);5)月度气象因子响应表现为季节性,春季温度因子与年轮计量特征呈负相关,而湿度因子对年轮宽度呈现正相关,风速因子和年轮计量特征的相关性在春季最大,随着种植配置的稀疏风速和年轮计量特征的相关性逐渐增大。该研究为准确评估树木生长以及分析年轮对气象因子的响应提供了新思路,为森林可持续经营管理提供理论依据。

窗口宽度对树木径向生长与气候要素之间关系的影响

在神农架林区的太子垭地区,以神农架建群树种巴山冷杉(Abies fargesii)为研究对象,利用生长锥在样木胸高处(1.3 m)进行树芯取样(24棵树50个样芯),应用LINTAB TM轮宽测量仪测量样本生长轮宽度,应用COFFCHA程序进行定年及测量质量控制,应用ARSTAN程序进行生长趋势拟合并合成标准年表(1880—2021年);依据年表及日平均气温、日降水量数据(1953—2021年),应用R程序中树轮工具包,将滑动窗口宽度下限设置为21 d、上限设置为270 d,分析树木生长轮与不同窗口宽度气候要素的相关性。结果表明:神农架地区巴山冷杉径向生长的最佳气温窗口期为33 d、最佳降水量窗口期为28 d。与传统月度气候数据相比,树木生长轮与气候最佳窗口期的相关性更显著。当年3月份、9月份中旬平均气温显著促进巴山冷杉径向生长;而当年9月份和上年9月份的降水量、当年和上年5月份的平均气温,显著抑制巴山冷杉的径向生长。

树木年轮宽度与气候变化关系研究进展

树木的生长和立地环境密切相关并受多种气候因子的影响。树木年轮宽度的增加与温度、降水、太阳辐射、CO2 浓度等气候因子有着复杂的相关关系。在干旱或半干旱地区 ,温度是限制树木生长的重要气候因子。生长季开始时最低温度的升高有利于延长生长季 ,与年轮宽度正相关 ;但是当生长季温度过高时 ,即使降水非常充裕 ,当年也只能形成窄年轮。生长季的温度过高则会加快土壤蒸发失水量并提高蒸汽压差 ,使土壤水分不足而不利于树木生长 ,因而生长季的高温多表现为与年轮宽度的负相关。生长期内降水量与树木的径向生长也成正相关 ,但当生长季的降水量充足或过多时 ,降水对树木径向生长不相关或负相关。受温度和降水共同调控的土壤湿度是树木径向生长的主要限制因子 ,良好的水分状况对树木生长起决定性作用。某一地区的太阳辐射能量高常会导致高温少雨 ,故高强度的太阳辐射使表土的湿度降低而不利于树木的径向生长。而在受季风影响的地区 ,树木年轮宽度的增加与当年雨季的气候变化关系不大。当年季风到来之前的气候 (温度和降水 )是树木生长的主要限制因子。有关CO2 浓度的升高对树木生长的影响 ,研究的结果很不一致。一些温室实验及田间控制实验证明 ,CO2 浓度的升高能对短命的一年生草本植物和植物幼苗产生“?

陕西黄龙树轮年表的建立及其2—3月降水记录

通过两组油松树轮宽度的研究,建立了陕西黄龙地区过去近200a来的树轮STD、RES、ARS年表,树轮宽度在20世纪20年代有过明显的下降,1929年前后达到年轮宽度最低值,与历史记载的自民国11年以来连续干旱时期相吻合(1922—1932年)。经过相关函数、响应函数分析,发现树轮宽度与生长季当年2—3月降水显著正相关,在此基础上设计了转换方程,重建了过去200年来黄龙地区早春2—3月降水历史,重建序列的解释方差为44.3%(F=16.298,p<0.001)。功率谱分析检测到2—3月降水存在7.69、6.90、6.06、5.13、5.00、4.88、4.65、2.02、2.00年的周期。

江西大岗山林区樟树年轮对气候变化的响应

采用ARSTAN软件对江西大岗山林区樟树年轮生长趋势进行去除和指数化后,建立了樟树年表,并研究了樟树年轮宽度对气候变化的响应.结果表明:所建樟树年表包含了丰富的环境气候信息,适于进行树木年轮生态学分析研究;研究区樟树年轮宽度与生长季的月均温度呈正相关,其中,与4、5月的平均温度呈显著相关关系(P<0.05);樟树年轮宽度与月降水量的相关性较复杂,与当年5月(P<0.01)及上年12月(P<0.05)降水量呈显著负相关,与当年6月和8月降水量呈显著正相关(P<0.05);樟树年轮宽度与当年5、6、8和9月湿润度指数的相关性较好.温度和降水的综合影响显著作用于大岗山樟树年轮生长.

太白山树木年轮宽度资料对过去生态气候要素的重建

采用太白山高山林线附近的太白落叶松树木年轮资料 ,按照树木年轮学要求和方法进行前期处理、交叉定年 ,建立树轮宽度指数序列。基于气候要素影响当年和次年树木生长的原理 ,利用多元回归技术探讨了树轮宽度指数与生态气候要素———温暖指数之间的相关关系 ,重建了太白山地区近 30 0年的温暖指数。结果表明 :1 745～ 1 765年、1 845～ 1 85 5年、1 880～1 90 0年以及 1 90 5～ 1 91 5年为几个较为明显的冷期 ;1 72 5～ 1 745年、1 765～ 1 775年、1 80 0～ 1 81 0年、1 865～ 1 875年和 1 890～ 1 90 5年相对而言属暖期。太白山地区气候的冷暖变化有大约 30～ 40年的变化周期。将本项研究结果与国外相关研究对比还说明 ,太白山地区的气候变化可能具有一定的全球性特征。

千山油松年轮宽度年表的建立及其与气候的关系

以千山油松为样本,建立了年轮宽度标准化年表、差值年表和自回归年表.结果表明,油松年轮宽度与5—7和9—11月温度指标的相关性较高,且与低温呈正相关,其中与7月的极端最低温、9月的平均最低温显著相关.3种年表与上年12月和当年1月的极端最低温、1月的平均最低温呈显著相关,且其与全年、上年12月、当年5月的降水量显著相关,与4月的降水量极显著相关.油松与水汽压、相对湿度的月和年指标均有较强的相关性.蒸发的年指标和绝大部分月指标对油松生长具有负效应,其中4—7月最明显.油松年表的窄化突变佐证了1800年以来的30次主要的旱灾年历史记录.千山油松的生长受全球或半球尺度气候变化的影响.年表与太阳活动存在显著的11、23和50年左右的公共周期,与地磁指标在10、20和45年左右存在共同的周期变化.