西南桦红椎混交林的生长动态及林木形质分析

【目的】探索西南桦与红椎"丛状行间"同龄混交林的生长动态和树干形质特征,为其大径材培育提供参考。【方法】以11年生西南桦与红椎"丛状行间"同龄混交林为对象,选取9株西南桦和10株红椎样木进行树干解析,分析混交林不同树种的生长动态、径阶蓄积构成、干形、冠高比和树干分杈率等。【结果】西南桦平均木和优势木的胸径生长速生期(连年生长量>1.0 cm)分别在第3~7年和第3~9年;红椎平均木的胸径生长速生期在第4~8年,优势木胸径生长速生期从第3年开始,直至第11年仍未结束。西南桦平均木和优势木的树高生长速生期(连年生长量>1.0 cm),分别在第1~7年和第1~8年;红椎平均木的树高生长速生期主要在第3~7年,优势木树高的生长速生期在第1~7年。西南桦平均木和优势木单株材积的生长速生期(连年生长量>0.01 m;)起始时间分别在第6年和第5年,二者直到第11年仍未结束。在造林后11年内,红椎平均木单株材积的生长量仍处于缓慢增长期。从第4年起,西南桦平均木胸径、树高和单株材积的总生长量开始显著高于红椎平均木对应生长量(P<0.05);西南桦优势木胸径、树高和单株材积的总生长量分别从第5、8、5年开始显著高于红椎优势木对应总生长量(P<0.05)。二元材积模型(V=a×10^-4×D^b×H^c)对西南桦与红椎的单株材积拟合及预测效果较好。在11年生混交林中,西南桦和红椎的径阶蓄积分布近似正态分布,西南桦和红椎优良级干形的林木比率分别为67.71%和97.31%,两树种树干分杈率均低于6.0%。【结论】在中幼龄期,西南桦处于混交林上层。西南桦与红椎的"丛状行间"同龄混交经营,有利于塑造西南桦与红椎的优良树干形质和林木生活力。西南桦与红椎优势木的胸径和树高生长速生期比其平均木的速生期长。     

西南桦红椎混交林的生长动态及林木形质分析

【目的】探索西南桦与红椎"丛状行间"同龄混交林的生长动态和树干形质特征,为其大径材培育提供参考。【方法】以11年生西南桦与红椎"丛状行间"同龄混交林为对象,选取9株西南桦和10株红椎样木进行树干解析,分析混交林不同树种的生长动态、径阶蓄积构成、干形、冠高比和树干分杈率等。【结果】西南桦平均木和优势木的胸径生长速生期(连年生长量>1.0 cm)分别在第3~7年和第3~9年;红椎平均木的胸径生长速生期在第4~8年,优势木胸径生长速生期从第3年开始,直至第11年仍未结束。西南桦平均木和优势木的树高生长速生期(连年生长量>1.0 cm),分别在第1~7年和第1~8年;红椎平均木的树高生长速生期主要在第3~7年,优势木树高的生长速生期在第1~7年。西南桦平均木和优势木单株材积的生长速生期(连年生长量>0.01 m;)起始时间分别在第6年和第5年,二者直到第11年仍未结束。在造林后11年内,红椎平均木单株材积的生长量仍处于缓慢增长期。从第4年起,西南桦平均木胸径、树高和单株材积的总生长量开始显著高于红椎平均木对应生长量(P<0.05);西南桦优势木胸径、树高和单株材积的总生长量分别从第5、8、5年开始显著高于红椎优势木对应总生长量(P<0.05)。二元材积模型(V=a×10^-4×D^b×H^c)对西南桦与红椎的单株材积拟合及预测效果较好。在11年生混交林中,西南桦和红椎的径阶蓄积分布近似正态分布,西南桦和红椎优良级干形的林木比率分别为67.71%和97.31%,两树种树干分杈率均低于6.0%。【结论】在中幼龄期,西南桦处于混交林上层。西南桦与红椎的"丛状行间"同龄混交经营,有利于塑造西南桦与红椎的优良树干形质和林木生活力。西南桦与红椎优势木的胸径和树高生长速生期比其平均木的速生期长。     

木兰科鹅掌楸的树干解析研究

对鹅掌楸属马褂木进行树干解析研究生长规律,可为其生产管理提供更好的理论和实践基础。采集1棵生长年龄为18 a的标准木,按树干解析步骤,截取圆盘获取数据。研究结果表明:18 a生中国马褂木树高13.6 m,胸径30.2 cm,材积0.53 m~3,生长总量始终保持较快增长,表现出良好的环境适应性;树高、胸径连年生长量和平均生长量均表现出先上升,再下降的趋势;材积连年生长量与材积平均生长量曲线未相交,说明尚未到达其数量成熟龄。前18 a树高生长率小于胸径生长率,以胸径生长为主,胸径形数显示该树种干形稳定。     

美洲黑杨×欧美杨杂种无性系生长分析

对16个美洲黑杨(Populus deltoides Marsh.)×欧美杨(P.×euramericana)无性系单株进行了树干解析,计算树高、胸径和材积的平均生长量、连年生长量与胸高形数;得到对树高、胸径和材积历年生长的拟合Logistic生长曲线。结果表明:(1)无性系748、893和6585干形最好,其胸高形数都在06以上;(2)树高、胸径和材积的生长用Logistic方程拟合精度高,R2分别为09999、09980和09956;(3)树高、胸径和材积速生点分别为:第3、4、9年,速生期分别为1~6、1~7、5~13a,最大生长速率分别为:275m／a、359cm／a和0081m3／a.     

构树生长特性研究

本文采集贵阳市花溪区3株构树,通过树干解析方法,研究其树木生长特性。结果表明:构树生长快,11年生时构树单株平均胸径总生长量已达17.35 cm、胸径连年生长量大,一般1.5 cm左右,树高总生长量13.43 m、材积总生长量0.1572m3,胸径速生期在5-7 a。     

五鹿山国家级自然保护区白皮松生长规律研究

根据白皮松自然生长林标准样地调查资料,选择优势木进行树干解析,对白皮松的胸径、树高、材积生长规律进行最优模型模拟,绘制其生长曲线,并探讨白皮松的胸径、树高、材积的生长规律.结果表明,白皮松胸径、树高、材积生长过程的最优模型依次为:d=-0.027 7x2 1.126 3x 0.402 1(R=0.999 34);h=-0.032 4x2 1.006 3x-0.674 3(R=0.996 34);v=0.000 2x2 0.000 5x 0.000 4(R=0.999 55).白皮松林生长过程中,应该在20~25 a左右首次间伐,为生长提供足够的生长空间;在60 a左右进行第2次间伐,以缓解生长压力;直到175 a左右,林分成熟,此时才可进行采伐.     

基于人工神经网络的日本落叶松生长量研究

通过对在长岭岗林场设置的43块标准地的调查,获得了不同龄阶单株木的胸径、树高、材积总生长量,以龄阶为输入矢量,胸径、树高、材积为目标矢量,建立拓扑结构为1-3-1的二层BP网络,隐层传输函数为logsig,输出层为线性函数Purelin.采用Matlab中人工神经网络包中的trainlm函数进行训练,学习函数选择动量梯度下降学习函数Learngdm,可得胸径、树高、材积的数学模型表达式,对表达式求一阶导数即为连年生长量,平均生长量为拟合值除以生长年龄.经检验三模型没有系统偏差可用,仿真效果较理想.用预留的两组数据进行模型检验,其平均预估精度分别为98.57%、98.56%、81.45%;由材积的连年生长量与平均生长量可以发现,数量成熟龄为32年.     

密度调控对米老排中龄人工林生长的影响

【目的】密度是影响林分生产力的关键因素之一,分析密度调控对米老排中龄林生长的影响,进而为其间伐密度调控提供决策依据。【方法】以南亚热带中等立地两种不同密度调控的米老排中龄林为对象,按优势木、中等木、被压木的条件选取了28株标准木(每林分各14株),基于2 m区分段的中央断面积树干解析法和双侧t检验的统计分析法,对不同调控密度下米老排林分的平均木、优势木和林分蓄积等生长过程进行对比分析。【结果】米老排径向生长的缓慢期在第1～2年,速生期在第3～10年,衰减期在第14年后。树高的早期速生特性明显,连年生长量呈多峰状,速生期主要在第2～6年。平均木与优势木材积生长的缓慢期均在前6年,从第8年起均进入速生期; 密度对平均木材积连年生长与林分数量成熟时间的影响显著,哨平试验林(在第12年经过生长伐1次,伐后林分最终密度为1 200株/hm²)数量成熟在第24年,而青山试验林(分别在第12年、第17年、第25年经过3次生长伐后,林分最终密度为520株/hm²)直至第34年仍未达到数量成熟。中弱度间伐(株数间伐强度<30%)对中龄林蓄积总生长量的影响不显著,对林分蓄积连年生长量短期有一定影响; 强度间伐(株数间伐强度>30%)对中龄林蓄积总生长量与连年生长量的影响显著(P<0.05)。在第14年后,米老排树种的实验形数趋于稳定。【结论】林分密度调控在520～1 200 株/hm²的范围内,密度调控措施对米老排平均木的胸径和材积的生长影响显著(P<0.05),对林分树高和平均实验形数的影响不显著,对优势木的胸径与材积的短期生长影响显著(P<0.05),对其长期生长的影响不显著,对减小林分径阶分化及提高大径木比例的作用明显。     

克拉玛依地区银密杨生长规律研究

研究修枝措施下9 a生银密杨的生长状况,为克拉玛依地区培育干形圆满的优质木材提供理论支持.在同一修枝强度(即弱度修枝)下,选取3株杨树优势木,按照树干解析的步骤,截取圆盘获得各个龄阶的树高、胸径、材积等数据.在整个生长季,杨树的胸径、树高和材积的总生长量始终保持较快的增长;它的平均生长量较平缓,但连年生长量较迅速.杨树材积生长量未出现峰值,平均生长量和连年生长量没有相交,还未达到数量成熟龄.银密杨的干形稳定,说明当地环境适合其生长.     

天然混交林中拟赤杨的生长规律

根据拟赤杨自然更新群落样地调查资料,选择平均木进行树干解析,拟合了拟赤杨胸径、树高、单株材积生长方程并绘出其生长曲线.初步揭示了拟赤杨胸径、树高、材积的生长规律,为拟赤杨天然次生林的经营及人工林的营造提供了理论基础.     

带状采伐对毛竹地上生物量分配及异速生长的影响

【目的】 毛竹林带状采伐可实现竹林机械化经营,研究不同采伐宽度毛竹立竹生物量分配及其异速生长,为毛竹林带状采伐经营提供科学依据。【方法】 2019年12月模拟机械采伐对不同宽度条带内的毛竹林实施全林皆伐,2020年8月统计试验毛竹林不同采伐宽度带(0、3、9、15 m)内新竹数量、胸径、枝下高和竹高。调查新竹枝、叶、秆生物量,分析伐后新竹地上构件生物量分配特征及其异速生长关系。【结果】 随着带状采伐宽度的增加,新竹数量先增加后减少,9 m采伐宽度带新竹数量最多,新竹竹高降低,胸径减小,枝下高及相对枝下高降低,立竹鲜枝质量、鲜叶质量、鲜秆质量及总生物量均显著降低。带状采伐可以提高立竹出叶强度、相对竹高,尤其增加叶分配占比和叶相对生物量。带状采伐未改变立竹秆-总生物量的等速生长关系,但对枝-总生物量、叶-总生物量相对生长速率产生显著影响,由异速生长关系转变为等速生长关系。【结论】 带状采伐致使毛竹通过生理整合作用权衡各构件资源分配关系,改变其异速生长关系,诱发新竹形态可塑性变化,9 m采伐宽度的新竹数量达到最大值。     

38年生马尾松种源生长及材性联合分析

【目的】通过分析已达成熟期的马尾松种源生长与材性变异,揭示不同性状在地理种源上的变异规律,并筛选适合在安徽省六安市及类似立地区域推广的速生且材质优良的纸浆材种源。【方法】以安徽省六安市裕安区国有林木良种场的38年生(成熟林)马尾松55个种源为试材,测定其胸径、树高、管胞长度及宽度、基本密度和微纤丝角,进行生长与材性联合分析。【结果】胸径、树高、材积、管胞长度、管胞宽度、微纤丝角和基本密度在种源水平上均差异极显著(P<0.01)。各性状表型变异系数、遗传变异系数分别为3.02%~58.61%、5.56%~28.16%;胸径、树高、材积、管胞长度、管胞宽度、基本密度和微纤丝角种源遗传力分别为0.665 7、0.558 9、0.616 9、0.996 3、0.965 6、0.739 3和0.823 3。相关性研究表明:生长性状与纬度呈显著负相关,与经度相关不显著;材性与经纬度均相关不显著,但表现出局部的变异规律;生长性状间相关性高于生长与材性间相关性;微纤丝角从髓心至树皮总体随着龄级的增大而减小,木材基本密度、管胞长和宽从髓心至树皮总体随着龄级的逐渐增大而增大,变化幅度随着龄级的增大而减小。通过综合指数选择出5个综合性状优良种源,其胸径、树高、材积、管胞长度与宽度、基本密度和微纤丝角平均遗传增益分别为3.69%、5.72%、15.12%、7.05%、-1.12%、0.17%和-6.46%。【结论】成熟林马尾松种源间差异显著,并且生长性状存在从南向北逐渐减小的变异规律,材性与经纬度不相关,对其进行纸浆材生长与材性联合选择具一定潜力,可为纸浆材马尾松良种选择提供可靠依据。     

结合树冠体积的油茶树高与产量估测研究

【目的】以长沙县明月村油茶林基地为研究区,探讨利用无人机倾斜摄影提取树冠体积进行油茶树高和产量估测的可行性。【方法】基于无人机正射影像和密集匹配点云,提取波段反射率、植被指数、纹理因子、高度特征等遥感变量和冠幅等冠层参数,同时利用克里金法、反距离权重法、自然邻近点法和过滤三角网法分别获取油茶树冠体积,建立多元线性回归、随机森林、K最邻近模型估测油茶树高和产量,并以地面三维激光点云获取的树冠体积、样地实测树高和产量作为实测值分别对估测结果进行精度评价。【结果】过滤三角网是获取油茶树冠体积最有效的方法,其平均相对误差(31.54%)优于反距离权重法(36.73%)、克里金法(37.04%)和自然邻近点法(38.54%)。将树冠体积作为特征变量参与建模后,树高和产量的多元线性回归、随机森林、K最邻近模型的精度均有所提升(树高相对均方根误差分别减小了3.77%、0.78%、0.64%,产量相对均方根误差分别减小了1.32%、0.34%、0.16%)。对比3种估测模型,随机森林模型的决定系数均优于多元线性回归和K最邻近(树高决定系数分别为0.78、0.51和0.19,产量决定系数分别为0.61、0.48和0.24)。研究发现,分别使用估测树高和实测树高参与产量建模的精度无明显差异。【结论】结合树冠体积和树高参与建模可有效提高油茶产量估测精度,研究结果可为区域范围内利用无人机遥感技术开展油茶树高和产量调查提供参考。     

基于多站扫描的点云特征参数与材积结构动态分析

【目的】采用地面激光雷达(TLS)进行多站点扫描获取立木的点云信息,提取有关点云分布的特征参数,拓展立木测树因子,建立基于特征参数的材积模型。【方法】以马褂木(Liriodendron chinense)人工林为研究对象,利用点云数据提供的立木上部直径(d)、树高(H)等因子对两期(2014、2017年)林分结构变化进行分析;设计并提取基于TLS点云的特征参数高度累计百分比,同时提取了其他与高度相关的特征参数作为一组变量;将提取的立木胸径(DBH)与特征参数作为另一组变量;最后分析特征参数、胸径与材积的相关性,通过逐步回归法分别建立基于两组变量的材积模型,并分析两期材积的动态变化。【结果】选用特征参数H₂₅与H_{t, var}(点云高度方差)拟合两期材积模型,其决定系数R²分别为0.771 1、0.742 6;利用特征参数H₂₅与胸径拟合,模型预测精度有明显的提升。以上两组材积模型预测各径阶材积变化,其模型值与实测值无显著差异,R²均高于0.9。【结论】研究提取的高度累计百分比与立木测树因子紧密相关,可以很好地反演林木的动态结构。研究建立的材积模型均有较高的精度,可用于林木材积动态变化监测,为地面激光扫描点云参与森林资源动态监测提供理论参考。     

基于固定样地连续监测数据的林木蓄积生长率月际分布

【目的】森林资源监测的周期缩短、监测区域越来越小,精准监测成为森林资源监测的必然,对省域森林资源监测数据的误差进行控制是一项重点工作。【方法】以浙江省2004—2015年森林资源连续清查年度监测的5 375个固定样地数据为基础数据源,区分松类、杉类、硬阔、软阔4个树种组和小径级(6～12 cm)、中径级(14～26 cm)、大径级(≥28 cm)3个胸径级,组成12个研究类组,将全年划分为4、5、6、7、8、9、10、11月至次年3月等8个生长月,对各类组的蓄积月生长率进行了抽样估算,获得了蓄积月生长率和年生长率值。在此基础上,分析了各类组的月生长率动态曲线。【结果】不同的树种组,其林木蓄积月生长率变动曲线有所不同,在4—10月的主生长期内,月生长率最高月与最低月比在2.0～2.2之间; 1年中,松、杉、软阔有2个生长高峰但出现时间与高度不尽一致,硬阔只有1个生长高峰; 随着径级的增大,蓄积生长率呈明显下降趋势,中径级蓄积生长率为小径级的77%～88%,大径级蓄积生长率为中径级的64%～90%、小径级的56%～77%。【结论】浙江全省林木的蓄积月际生长率存在较大差异,开展短周期森林资源调查时(如年度监测),需要进行时间误差校正和起源误差校正(起源调整系数)。研究认为时间误差的校正基准月定在6—8月期间为宜,在此基础上分别按天然、人工起源计算起源校正系数,浙江天然林的调整系数为0.908 6,人工林的为1.091 4。     

林分空间结构优化栅格间伐模型

【目的】构建林分空间结构优化栅格间伐模型,以期获得高效、便捷的间伐方案。【方法】在随机间伐模型的基础上,提出将林地栅格化处理的栅格间伐法,并使用随机间伐法对栅格间伐法进行检验,最后以金盆山次生林为例验证模型的适用性。【结果】间伐模拟前,次生林空间结构整体表现不够理想,在角尺度、开敞度和竞争指数方面有待提高;恢复年限33、40、45 a次生林的最佳间伐强度分别为34.69%、21.14%、29.90%,评价指数分别提高了47.94%、53.94%和79.73%,其中33和40 a次生林适用于栅格间伐法,采伐方式分别为栅格边长7 m栅格内伐去3株胸径最小的林木和栅格边长6 m栅格内伐去3株胸径最小的林木。【结论】栅格间伐模型能有效地改善林分空间分布格局,但仅适用于林木分布较为均匀的次生林林分,对于分布不均匀的林分,模型只能确定样地内的间伐木及间伐强度。     

杈干现象对南方红豆杉树冠形态、生长和形质的影响

【目的】探明杈干对南方红豆杉树冠形态、生长和形质的影响,揭示杈干作用于树木生长、树冠形态的分级机制,分析树冠形态与生长和形质间关系的杈干效应,明确杈干木和未杈干木类型的树冠形态调控措施。【方法】在福建省明溪县南方红豆杉15年生人工林分中设置标准地,调查分析杈干木、未杈干木的树冠形态及生长、形质间差异,统计不同杈干木类型红豆杉胸径、树高、冠幅、冠形率、树冠率的分级分布,通径分析不同杈干木类型红豆杉树冠形态特征与生长形质间的关系。【结果】杈干显著抑制南方红豆杉的冠长、冠形率、树冠率,但对冠幅无显著性影响;杈干显著促进南方红豆杉地径、胸径、树高、单株材积、枝下高以及生长形质总体表现,但对树干尖削度、圆满度无显著性影响。不同杈干木类型间胸径、树高、冠形率、树冠率的分级分布明显不同,胸径、树高、单株材积、总体表现与树冠形态特征间关系也明显不同。【结论】杈干明显改变南方红豆杉胸径、树高、冠形率、树冠率的分级分布,杈干对胸径、树高、冠形率、树冠率的影响是通过改变高、低分级区间的分布比例来实现。杈干改变南方红豆杉胸径、单株材积、总体表现与树冠形态特征间关系,其相应的树冠形态调控措施不同。促进总体表现时...     

基于广义非线性混合效应的华北落叶松天然次生林枝下高模型

【目的】立木枝下高模型的构建是森林经营的核心内容,利用非线性混合效应模型方法构建华北落叶松枝下高模型,可为森林生长与收获研究提供理论依据。【方法】基于112块华北落叶松天然次生林样地单木数据,从7个备选的枝下高-树高模型中选出一个最优基础模型; 分析9个不同单木或林分因子及其因子之间的组合对枝下高的影响,将影响显著的因子作为模型预测变量以提高模型精度。在此基础上,考虑区组以及嵌套在区组里的样地对枝下高的影响,即构建嵌套两水平的非线性混合效应枝下高模型。【结果】Logistic模型预测精度较高并且模型参数可解释,因此选为基础模型。除树高之外,立木胸径、样地内所有大于对象木胸径的立木断面积总和、平均冠幅和林分密度与枝下高相关显著,故作为模型预测变量。与传统模型相比,所构建的两水平嵌套非线性混合效应模型对应的决定系数提高了53.26%,均方根误差降低了24.73%,因此明显提高了模型预测精度。【结论】区组和嵌套在区组里的样地对立木枝下高随机干扰较大,当考虑这些随机效应对枝下高的影响时能明显提高模型的预测精度。     

间伐施肥对杉木中龄林生长和材种结构的影响

【目的】探讨不同间伐保留密度和施用不同比例N、P肥对杉木中龄林生长和材种结构的影响。【方法】在福建省洋口国有林场9年生立地指数22的杉木人工林中设置9块标准地,采用正交试验设计进行间伐和施肥的配套试验,间伐保留密度为1 200、1 500和2 250株/hm²,N肥施用量为0、100、200 g/株,P肥施用量为0、250、500 g/株,连续观测4 a。【结果】不同间伐密度和N、P肥施用量对杉木树高生长影响不显著,不同间伐保留密度对杉木林平均胸径增长有较大影响,最小密度与最大密度处理间存在显著差异。N肥施用量和P肥施用量对杉木林平均胸径增长影响较小,不同N、P肥施用量间差异不显著。不同间伐保留密度间平均单株材积增量存在显著差异,N、P肥施用量对平均单株材积增量影响较小。不同密度林分间蓄积量增量并不显著,但较高水平N、P肥施用量能促进林分蓄积量增量显著提高。低间伐保留密度显著影响杉木大径材出材量,而1 200株/hm²保留密度下大径材出材量最高,1 500和2 250株/hm²保留密度下能够获得较高的中径材出材量。高水平...     

黑龙江省红松和长白落叶松人工林树冠外部轮廓模拟

【目的】红松和长白落叶松是黑龙江省主要的造林树种,构建两个针叶树树冠外部轮廓预估模型,为进一步科学合理地经营人工林提供参考。【方法】采用黑龙江省红松和长白落叶松人工林中各50株解析木的枝条解析数据,以分段抛物线方程、修正Kozak和Weibull方程为基础模型,构建以样木为单一水平树冠外部轮廓的非线性混合效应模型,并对两树种的树冠轮廓进行比较。【结果】两树种树冠外部轮廓的分段抛物线预估模型包含的变量均为D_BH(胸径)、C_L(冠长)、C_R(冠长率)、H_D(高径比),修正Kozak和Weibull预估模型包含的变量为D_BH、C_R、H_D。加入混合效应后,各模型的拟合效果较基础模型均有所提高。修正Weibull方程对红松和长白落叶松的拟合效果最好,但与分段抛物线和Kozak方程之间的差别不是很大。对于红松,分段抛物线方程预估的树冠半径在靠近树冠基部要低于修正的Kozak方程和修正的Weibull方程; 对于长白落叶松,各模型之间的拟合效果差别较小。【结论】分段抛物线方程、修正Kozak和Weibull方程均能够对黑龙江省红松和长白落叶松人工林树冠外部轮廓进行比较准确的模拟。修正Kozak方程和Weibull方程包含的树木变量较少,参数估计相对简单,容易通过积分计算树冠体积及表面积。