黑龙江省长白落叶松人工林单木生长模型

【目的】利用单水平线性混合模型构建了黑龙江长白落叶松人工林单木直径生长模型,为准确预测黑龙江省落叶松人工林的生长及合理经营提供理论依据。【方法】基于黑龙江省148块固定样地数据,运用逐步回归法,依次引入林木初始大小因子、竞争和立地因子,建立并评估了5种不同因变量(5年间隔期末胸高直径d₅,直径增长量d₅-d₀,5年直径增长量的自然对数ln(d₅-d₀+1),直径平方增长量的自然对数ln(d²₅-d²₀+1),直径平方增长量d²₅-d²₀)的黑龙江省长白落叶松人工林传统单木生长模型,同时基于最优传统模型采用哑变量方法构建了与距离无关的单木直径生长模型,并在哑变量模型的基础上把样地作为随机效应因子,运用单水平线性混合模型的方法构建了单木直径生长模型,并利用独立检验样本数据对基础模型、哑变量模型和混合模型进行检验。【结果】对于每一种因变量的单木生长模型,依次加入林木初始大小、竞争因子和立地因子后,模型精度均有显著提高; 因变量为ln(d₅-d₀+1)的模型为最优单木直径生长模型。影响黑龙江省落叶松人工林单木直径生长的主要因素有林木初始大小(ln d₀)、地位指数、林分每公顷断面积和大于对象木断面积和。哑变量模型在保证预估精度的同时体现了两个区域间的差异。混合效应预估模型的R²、均方误差(MSE)和均方根误差(RMSE)分别为0.978 3、0.713 7和0.844 8 cm。与传统模型相比,混合效应模型的相对平均均方误差和均方根误差较传统模型减少了0.300 6和0.162 3 cm,决定系数R²几乎相当。在模型检验中,混合效应模型呈现较好的拟合效果。【结论】基于线性混合效应的黑龙江省长白落叶松人工林的单木直径生长模型较传统模型预测精度更高。     

日本落叶松人工林抚育间伐起始期的研究

日本落叶松人工林抚育间伐开始期的选定，将直接影响其后期生长，通过对试验地调查并选取标准木进行树干解析，用两种不同的方法，从不同的角度对日本落叶松进行了抚育间伐开始期的确定，分析不同起始期对林分生长的影响，结果表明：间伐合理起始期可以通过分析林木胸径连年生长量情况来确定；初植密度高，间伐合理起始期提前，反之，推迟；超过合理间伐起始期会抑制林木生长。     

长白落叶松人工林密度表的编制及应用

采用不同林龄长白落叶松人工林的60株优势木数据建立林分饱和密度模型,编制了经营密度表,再利用26块密度近似于合理经营密度的不同生长阶段样地的平均胸径增长量、径阶分布和总蓄积量的分析,评价以经营密度表指导抚育间伐的过程及效果。结果表明:随平均胸径的增大林分密度不断减少,方程N=3 847.345 1e-0.082D适用于预估林分密度,编制的经营密度表反映了0.6～0.8郁闭度下长白落叶松各个生长阶段的最适林分密度。26块模拟样地的间伐前密度为2 883株/hm2,经历3次间伐后的林分平均密度分别为2 000、1 400和1 000株/hm2,最终成熟林的平均林分密度为600株/hm2,树冠竞争因子为416.33,总蓄积量为242.12 m3/hm2,大径材比率达59.26%。     

华北落叶松人工林直径分布预测模型构建

【目的】基于不同直径分布预测模型(Weibull分布模型、Gamma分布模型、Lognormal分布模型),构建包含华北落叶松林分因子的直径分布线性混合效应模型,有助于分析直径分布对林分因子动态变化的响应。【方法】利用塞罕坝华北落叶松人工林标准地调查数据,应用最大似然估计法(Maximum Likelihood Estimation, MLE)估计模型参数,通过K-S(Kolmogorov-Smirnov)检验、C-V(Cramer-von Mises)检验、A-D(Anderson-Darling)检验对模型适用性进行检验,基于最优模型构建华北落叶松人工林直径分布线性混合效应模型。【结果】塞罕坝华北落叶松人工林直径分布最优模型为Weibull分布;基于最优模型,构建了包含优势高、断面积、对数密度的线性混合效应模型,当3个参数随机效应方差-协方差结构和误差项结构均为对角矩阵结构[UN(1)]时,模型的拟合效果最好。包含位置、尺度、形状3参数随机效应项模型的决定系数R²分别为0.895、0.888、0.801,均方误差(MSE)分别为5.365、1.724、1.151,均方根误差(RMSE)分别为2.316、1.313、1.073,拟合结果均较好。【结论】线性混合效应模型具有较好的预测直径分布能力,可为精准预测华北落叶松人工林直径分布提供理论依据和技术参数。     

马尾松人工林近自然化改造对林分生长的影响

【目的】研究和阐明马尾松（Pinus massoniana Lamb.）人工林近自然化改造对林分保留木、套种树种和自然更新树种生长的影响。【方法】2005年1月,采用随机区组设计对中国林业科学研究院热带林业实验中心12年生马尾松人工林进行5种不同强度（0%,20%,30%,40%和50%）间伐后,套种米老排（Mytilaria laosensis）、红锥（Castanopsis hystrix）和润楠（Machilus pingii）3个乡土阔叶树种,每种强度设3次重复,每个套种树种密度均为120株/hm^2,2013年8月对所有样地（共15个,每个样地面积为600m^2）的马尾松保留木、套种树种和自然更新至乔木层的树种进行每木调查,记录种名、胸径和树高等。【结果】间伐处理8年后,不同间伐处理间林分保留木的平均胸径、树高和蓄积量均存在极显著差异（胸径：P〈0.001,树高：P=0.001,蓄积量：P=0.008）;林分平均胸径和树高随着间伐强度的增加而增加,林分蓄积量随间伐强度的增大而减少。间伐促进了3个套种树种幼树的生长,但不同树种间存在差异;米老排在50%间伐林分下生长最优,而红锥和润楠以40%间伐林分较优,前者的生长速率明显高于后者。间伐显著的提高了自然更新至乔木层的林木株数,与对照处理（100±25株/hm^2）相比,20%,30%,40%和50%间伐林分分别是对照处理的8.72倍、11.22倍、11.06倍和13.78倍;间伐显著提高了自然更新林木的树高生长,而胸径生长差异不显著。【结论】从人工林木材生产、套种树种生长和自然更新树种生长情况分析,采用30%或40%的间伐强度和套种优质乡土阔叶树是马尾松纯林近自然化改造的最佳选择。     

基于气候因子的杉木单木胸径生长模型构建

【目的】为准确预测湖南杉木的生长及制定经营管理措施,构建了考虑气候因子的杉木单木胸径生长混合效应模型。【方法】基于湖南省第七、八次全国森林资源连续清查中73块样地的3 638株杉木数据,运用多元逐步回归的方法,考虑林木大小、竞争、立地和其他林分因子以及气候因子对杉木胸径生长的影响,分别以5年胸径增长量(D₂-D₁)、5年胸径增长量的自然对数[ln(D₂-D₁+1)]、5年胸径平方增长量的自然对数[ln(D₂²-D₁²+1)]、胸径平方增长量(D₂²-D₁²)为因变量构建模型,选择最优基础模型。在最优模型的基础上,引入样地随机效应,构建单水平线性混合效应模型,并引入3种常用的异方差函数和3种常用的自相关结构来消除模型的异方差和自相关,最后采用十折交叉验证的方法对模型的预估效果进行检验。【结果】与其他3种因变量相比,因变量为ln(...     

落叶松人工林树皮厚度预测模型

【目的】建立落叶松人工林树皮因子及任意高度处树皮厚度的预测模型,以期更加准确地对树皮厚度进行预测,为实际木材生产和森林经营提供更加准确的指导。【方法】基于2015年黑龙江省佳木斯市孟家岗林场49株人工落叶松的1 186个圆盘数据,利用SAS 9.4软件中的MIXED模块构建落叶松人工林树皮厚度(树皮因子、任意高度处树皮厚度)的线性混合效应预测模型。模型评价指标选用赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)、-2倍的对数似然值(-2LL)及似然比检验(LRT)。【结果】对于树皮因子模型,基于树木效应时含b₁、b₂、b₄随机参数组合的树皮因子模型为最优混合模型;基于样地效应时含b₁、b₂随机参数组合的模型是最优混合效应模型。对于任意高度处树皮厚度模型,基于树木效应时含b₁、b₂的组合为最优混合模型;基于样地效应时含b₀、b₂、b₃组合的为最优模型。所有最优模型在具有无结构(UN)方差-协方差矩阵时拟合效果最好。【结论】不论是树皮因子还是树皮厚度模型,树木效应对模型的影响最大;混合效应模型的预估精度与传统回归模型相比有明显提高。     

长白落叶松-水曲柳混交林不同混交方式单木冠长预测模型

【目的】为了准确预估长白落叶松-水曲柳4种不同行间混交方式(行间混交比例分别为1∶1、2∶2、3∶3、5∶5)的单木冠长,采用联立方程组模型分别构建了长白落叶松和水曲柳的冠长模型。【方法】基于黑龙江省尚志国有林场管理局的长白落叶松-水曲柳混交林54块标准地的样木数据,从3种非线性的基础冠长模型中选取最优冠长模型,以单分子式模型为树高曲线的基础模型,并将混交比例(Z_i)和树木在混交带内位置(K)作为哑变量,加入其他树木变量、林分变量和竞争因子,分别构建长白落叶松和水曲柳的冠长模型;基于最优冠长模型和树高曲线模型建立联立方程组模型,采用非线性似乎不相关回归(NSUR)的方法进行参数估计,并对所构建的模型进行评价。【结果】长白落叶松冠长与高径比呈负相关,与林木树高和林分优势高之比呈正相关;水曲柳冠长与高径比呈负相关,与林木胸径和林分优势木胸径之比呈正相关;长白落叶松树高与长白落叶松优势木平均高呈正相关,水曲柳树高与水曲柳优势木平均高呈正相关。联立方程组预估长白落叶松冠长和树高的调整后决定系数 ( R_{\mathrm{a}}^2 )分别为0.478 1和0.821 6,联立方程组预估水曲柳冠长和树高的 R_{\mathrm{a}}^2 分别为0.395 8和0.752 9。【结论】构建冠长和树高联立方程组模型不仅具有较好的拟合效果及预测精度,还解决了冠长与树高之间内在相关性的问题。因此,本研究所构建的冠长模型可以很好地预测东北地区混交林内长白落叶松和水曲柳的冠长,为进一步研究混交林树木树冠结构提供依据。     

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。     

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。     

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。     

华北落叶松天然次生林树高曲线的混合效应模型

【目的】建立华北落叶松天然次生林树高曲线,为森林可持续经营提供技术支撑。【方法】基于116块华北落叶松天然次生林样地单木数据,从11个具有生物学意义的备选模型中选出一个最优基础模型。考虑地域和样地对树高曲线的干扰,基于94块样地利用带哑变量的非线性混合效应模型构建了树高曲线,并对22块样地数据进行验证。【结果】利用全部数据拟合11个备选模型,其中最优模型是Logistic方程,决定系数为0.765 3,均方根误差为3.279 4。引入哑变量和随机效应后,所建模型决定系数为0.915 2,均方根误差为1.892 2,与基础模型相比拟合精度显著提高。验证数据结果表明,带哑变量的非线性混合模型对树高的预测效果良好。【结论】样地随机效应对华北落叶松树高曲线干扰较大,当模型考虑这些随机效应对树高曲线的影响时能显著提高模型预测精度。该模型可用于华北落叶松天然次生林其他样地树高的预测。     

造林密度对近熟期鹅掌楸生长和材质的影响

【目的】为了培育鹅掌楸优质用材林和特用林,研究了不同造林密度对近熟期鹅掌楸用材林林分生长和材质的影响,为在亚热带山地培育不同经营目标的鹅掌楸,确定其营林措施提供科学依据。【方法】利用设置在江西分宜的鹅掌楸实验林,对3种不同造林密度的25年生鹅掌楸生长性状和木材物理力学性能等主要指标进行了测定和分析。【结果】造林密度对鹅掌楸的胸径、单株材积、径阶分布和木材气干密度的影响达到极显著水平; 对冠幅面积、树高4 m处直径、年轮宽度、木材基本密度和抗弯强度的影响达到显著水平; 对树高、通直度、第1侧枝粗度、第1侧枝角度、枝下高、蓄积量、硬度、抗弯弹性模量和顺纹抗压强度影响不显著。造林密度833株/hm²时鹅掌楸单株材积均值最大,可生产中大径材; 造林密度为1 111株/hm²时林分蓄积量最大,有较高的经济效益; 造林密度为1 666 株/hm²时,鹅掌楸木材基本密度、气干密度和抗弯强度最大,可保证木材材质。【结论】造林密度较大时,利弊兼而有之。若允许间伐,可以采用高密度造林,在第11～15年和第21～25年内进行间伐可提高大径材出材率。     

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。     

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...     

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...