基于机器学习算法的樟子松立木材积预测

【目的】 通过非线性和多种机器学习算法构建并对比不同的立木材积模型,为樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)立木材积的精准预测提供理论依据。【方法】 以大兴安岭图强林业局184株樟子松伐倒木数据为基础,建立非线性二元材积模型(NLR),并通过十折交叉检验和袋外数据(OOB)误差检验的方法得到3种最优机器学习算法,包括:反向神经网络(BP)、ε-支持向量回归(ε-SVR)和随机森林(RF)。对比分析不同模型间的差异,得到最优立木材积模型。【结果】 机器学习算法在立木材积的拟合和预测中均优于传统二元材积模型,具体拟合结果排序为RF>BP>ε-SVR> NLR。其中RF的决定系数(R²)比传统模型的提高了2.00%,均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RMSE%)、平均绝对误差(MAE)分别降低了22.90%、22.93%、36.34%,且与真实值相比平均相对误差(MRB)的绝对值更低,证明了RF在立木材积预测中的优越性。【结论】 机器学习算法作为一种新兴的建模方法可以有效地提高立木材积的预测精度,为森林资源的精准调查和经营管理提供新的解决方案。     

盐胁迫下丛枝菌根真菌(AMF)对尖瓣海莲幼苗生物量变化的影响

采用盆栽受控试验法,研究NaCl胁迫条件下丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)对尖瓣海莲(Bruguiera sexangula var.rhynchopetala)幼苗生物量变化的影响.研究结果表明:随着盐浓度的增加,AMF能增加尖瓣海莲幼苗植株的叶面积和平均生物量、提高株高增长率和直径增长率;在高盐环境下,AMF能有效缓解盐害对尖瓣海莲造成的不利影响.     

柳杉新品种‘福胖’

‘福胖’柳杉是从中国柳杉实生苗中选育出的天然变异新品种。树体矮化，属于灌木，萌蘖能力强，树冠呈窄卵形；雄花期2月底到3月初，雄球花长椭圆形，短作穗状花序，雌花少或无。具有绿化观赏价值，适宜在四川成都平原及盆地的低山丘陵区海拔400～1 200 m作绿化植物栽培，也可以培育为室内观赏植物。     

不同灌溉方式对樟子松生长、光合特性及土壤水分运移的影响

【目的】研究滴灌、漫灌和对照3种处理方式下樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)生长状况和土壤水分运移规律,探讨其生长、光合、蒸腾特性和水分运移对不同灌溉技术的响应,为在干旱、半干旱地区高效栽培樟子松提供参考。【方法】以内蒙古大青山国家级自然保护区的樟子松林为研究对象,基于单因素方差分析比较不同灌溉方式下樟子松的生长(地径、树高、冠幅、抽穗长和生物量)与光合特性[光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)和水分利用效率(E_WUE)];采用土壤剖面观测法比较不同灌溉方式和灌溉时间下土壤水分垂直和水平运移的变化规律,并利用经验模型对土壤水分运移轮廓进行模拟。【结果】①滴灌处理下樟子松的地径、树高、冠幅、抽穗长和生物量分别比漫灌方式下高1.5 cm、0.5 m、10.0 cm、5.9 cm和11.5 kg,分别比对照高3.4 cm、0.9 m、60.0 cm、7.2 cm和2.5 kg;②滴灌处理下樟子松的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO₂浓度显著高于漫灌和对照(P < 0.05),各种灌溉方式下的上述指标大小具体表现为滴灌>漫灌>对照;水分利用效率大小表现为对照>滴灌>漫灌,表明樟子松可在较低的土壤含水量条件下生长;③在灌溉2、4和6 h后,樟子松林地滴灌比漫灌处理下土壤湿润锋的垂直运移距离和停灌后最终垂直运移距离深,两种灌溉方式下3种不同灌溉时长的土壤湿润锋的最大水平运移距离都出现在0~20 cm土层,然而停灌后的垂直运移距离以滴灌>漫灌;④利用经验模型对土壤湿润体轮廓进行模拟,设定:为垂直方向上任意位置处土壤水分水平运移距离(i=1,2,3,4);L_MR为土壤水分水平最大运移距离;R_MH为垂直方向上任意位置处土壤水分垂直运移相对距离;a_i为模型参数。则滴灌和漫灌的最优模型分别为多项式模型(M_R1)和Baldwin模型(M_R4), $M_{\mathrm{R} 1}=L_{\mathrm{MR}}\left[a_{1}\left(R_{\mathrm{MH}}-1\right)+a_{2}\left(R_{\mathrm{MH}}^{2}-1\right)+a_{3}\left(R_{\mathrm{MH}}{ }^{3}-1\right)+a_{4}\left(R_{\mathrm{MH}}^{4}-1\right)\right]$; $M_{\mathrm{R} 4}=a_{1}+\left[\left(R_{\mathrm{MH}}-1\right) /\left(R_{\mathrm{MH}}+1\right)\right]+a_{2}\left(R_{\mathrm{MH}}-1\right)$。【结论】在北方干旱区,滴灌区樟子松的生长和光合特性明显优于漫灌;在持续灌溉2、4和6 h后,滴灌试验区60 cm土层以上的土壤湿润锋在最终水平运移距离上均大于漫灌区。将滴灌技术应用于樟子松林木培育,有利于根系吸收水分和促进树木生长,且樟子松的光合特性受水分利用效率影响,合理的灌溉可改善林木的生长机制。