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湖南省栎类次生林抚育采伐技术研究

湖南省栎类次生林抚育采伐技术研究

作者：蒲俊华中南林业科技大学

学位级别：硕士

第八次全国森林资源清查的结果显示,栎类次生林的面积占全国森林的10.15%,蓄积占全国森林的12.94%,栎类次生林地位和作用十分突出。目前,栋类次生林大多数林分结构不合理,生境较差,林木生长缓慢,综合效能难以发挥。由于栎类次生林是我... 详细信息

第八次全国森林资源清查的结果显示,栎类次生林的面积占全国森林的10.15%,蓄积占全国森林的12.94%,栎类次生林地位和作用十分突出。目前,栋类次生林大多数林分结构不合理,生境较差,林木生长缓慢,综合效能难以发挥。由于栎类次生林是我国森林资源的重要组成,做好栎类次生林的经营不仅能使栎类次生林的生态功能更好发挥,同时也能加强我国的战略储备,在目前和长远来看都具有重要意义。针对湖南省栎类次生林进行立地评价,分立地研究不同年龄栎类次生林林分的抚育采伐技术,为我国森林提质起到示范引领作用,主要研究内容和研究结果如下:(1)栎类次生林的立地评价与生长规律:基于国家森林资源连续清查六期固定样地数据,筛选了天然次生林栎类样地102块,用平均高和平均年龄拟合导向曲线和树高标准差方程,编制地位级表,根据地位级表对湖南省栎类次生林进行立地评价,分为较好、中等、较差3类。同时,利用各类立地的栎类解析木数据,拟合栎类的材积生长方程,以此分析各类立地下栎类次生林的生长规律。结果表明,较好立地栎类的成熟年龄为58年,对应胸径为31cm;中等立地栎类的成熟年龄为70年,对应胸径为29cm;较差立地栎类的成熟年龄为120年。(2)栎类次生林中龄林林分抚育采伐:以中南林业科技大学芦头实验林场中等立地青冈栎次生林中龄林样地为研究对象,进行3种不同株数强度的采伐技术设计(弱度10%、中度20%、强度30%),比较采伐前后样地的树种组成、直径结构、树高结构和林木位置分布。结果如下:3种采伐强度下林分的树种组成和树种数基本没有变化;3种采伐强度下林分的直径结构均符合Weibull分布,q值都在合理范围1.3-1.7之间,其中强度采伐后样地的拟合效果最好;3种采伐强度下林分的上林层先锋树种减少,蓄积占比均有所降低,扩大了下林层目的树种的生长空间;强度采伐后样地的平均混交度最大,林木大小分化差异不明显,角尺度明显降低,林分平均竞争指数显著降低。综合来看,栎类次生林中龄林林分适宜采用强度采伐,其中采伐开始期为33年左右,株数采伐强度为30%,蓄积采伐强度为35%,采伐间隔期为6年。(3)栎类次生林近、成熟林林分抚育采伐:在湖南省以栎类为优势树种的次生林样地中筛选出6032号(较好立地栎类次生林成熟林)和2194号(中等立地栎类次生林近熟林)两个样地,分别进行3种不同强度的采伐技术设计(弱度15%、中度25%、强度35%),比较采伐前后样地的树种组成、蓄积结构、直径结构,并用相容性林分生长收获模型预测蓄积生长量。结果如下:6032号样地在3种采伐强度下树种组成的变化都是先锋树种的占比降低,目的树种的占比提高,树种数没有减少;中度和强度采伐后样地的小、中、大各径木蓄积比更接近合理占比2:3:5;3种采伐强度下林分的直径结构均符合Weibull分布,其中强度采伐后样地的拟合效果最好,3种采伐强度下样地的q值都在合理范围1.3-1.7之间;强度采伐后样地的预测蓄积生长量最大。因此确定较好立地栎类次生林成熟林的采伐开始期为45年左右,采伐强度35%,计算采伐周期为30年左右。2194号样地在3种采伐强度下树种组成的变化都是伴生树种的占比降低,目的树种的占比提高,树种数没有减少;中度和强度采伐后样地的小、中、大各径木蓄积比更接近合理占比2:3:5;3种采伐强度下林分的直径结构均符合Weibull分布,只有弱度采伐后样地的q值在合理范围1.3-1.7之间;弱度采伐10年后预测蓄积生长量最大。因此确定中等立地栎类次生林近熟林的采伐开始期为55年左右,采伐强度15%,计算采伐周期为9年左右。

关键词：栎类次生林立地评价抚育采伐湖南省

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燕山山地栎类次生林的林分结构特征

河北林业科技 2022年第4期 18-20,34页

作者：尚国亮陈玉新顾巍巍李厦范树生尤海舟河北省天然林保护中心河北石家庄050081 承德市滦平国有林场总场河北滦平068250 河北省林业和草原科学研究院河北石家庄050061 河北丰宁沙地生态系统国家定位观测研究站河北丰宁068357

为了研究燕山山地栎类次生林的林分结构特征,采用样地调查法对栎类次生林的林分结构特征进行分析。结果表明:栎林按优势树种可分为槲树次生林、蒙古栎次生林、松栎混交林和阔叶杂木林4种类型,林分伴生树种多样,但以同龄单层林纯林为主,... 详细信息

为了研究燕山山地栎类次生林的林分结构特征,采用样地调查法对栎类次生林的林分结构特征进行分析。结果表明:栎林按优势树种可分为槲树次生林、蒙古栎次生林、松栎混交林和阔叶杂木林4种类型,林分伴生树种多样,但以同龄单层林纯林为主,林分平均胸径和树高、蓄积量较低,森林质量较差,生态功能退化严重。森林经营中应根据不同类型栎林的结构特征,采用补植、疏伐和人工促进实生更新等措施促进森林发育。

关键词：栎类次生林林分结构生长特征燕山山地

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豫西栎类次生林经营探讨

山西农经 2015年第3期 95-96页

作者：詹志伟郭占军刘亚杰河南省国有鲁山林场

河南省豫西山区分布着大面积的栎类次生林,怎样经营栎类次生林是个有待探讨的话题。文章在分析经营现状和经营存在的问题的基础上,阐述了豫西栎类次生林经营发展方向,并对具体经营措施进行了介绍。

关键词：栎类次生林现状问题发展方向技术措施

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辽东山区栎类次生林渐伐和择伐作业法研究

新农业 2021年第6期 21-22页

作者：陈景红倪永春辽宁省森林经营研究所辽宁丹东118002 凤城市林业和草原局辽宁凤城118100

本文以多功能森林经营理论为指导,树立全周期森林经营理念,明确培育健康、稳定、优质、高效森林生态系统的核心目标,提出了辽东山区栎类次生林渐伐和择伐作业法,为科学推进栎类次生林保护、修复,精准提升森林质量提供参考。

关键词：栎类次生林全周期经营作业法

地理加权机器学习模型在单木地上碳储量估测中的应用

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东北林业大学学报 2024年第6期52卷 98-105页

作者：魏江涛卜元坤周建云李卫忠王明杰西北农林科技大学杨凌712100 延安市桥山国有林管理局双龙国有生态实验林场

2021年7—8月份,在陕西省延安市黄陵县双龙林场,以栎类次生林为研究对象,设置21块20 m×30 m的固定样地,调查样地内胸径5 cm及以上所有乔木树种种名、胸径、树高、株数、冠幅、第一活枝高等因子以及样地内每株乔木的坐标等数据;依据对2... 详细信息

2021年7—8月份,在陕西省延安市黄陵县双龙林场,以栎类次生林为研究对象,设置21块20 m×30 m的固定样地,调查样地内胸径5 cm及以上所有乔木树种种名、胸径、树高、株数、冠幅、第一活枝高等因子以及样地内每株乔木的坐标等数据;依据对21块样地调查的数据,以单木地上碳储量为评价指标,以林分因子、单木因子、立地因子为影响因素,分别构建普通最小二乘模型(OLS)、地理加权回归模型(GWR)、地理加权随机森林模型(GRF)、地理加权神经网络模型(GWANN),对研究区的单木地上碳储量进行模拟估测;采用决定系数、均方根误差、平均绝对误差对4种模型的拟合效果进行评价,利用全局莫兰指数检验4种模型残差的空间自相关性,分析地理加权机器学习模型在处理林木空间非线性关系方面的应用。结果表明:使用地理加权的模型,拟合效果明显优于普通最小二乘模型,其中地理加权神经网络模型的拟合效果最好(决定系数为0.980、均方根误差为0.169,平均绝对误差为0.119)。普通最小二乘模型和地理加权回归模型的残差,表现出明显的自相关性;地理加权随机森林模型和地理加权神经网络模型的残差,则表现为随机分布。3种使用地理加权的模型(地理加权回归模型、地理加权随机森林模型、地理加权神经网络模型)大幅度降低了模型的残差自相关性,减少了残差空间上聚集分布情况的出现。综合分析研究结果,与地理加权回归模型相比,地理加权随机森林模型和地理加权神经网络模型2种地理加权机器学习模型,能够更好地反映单木地上碳储量与各影响因素间的复杂关系,预测单木地上碳储量的效果更好,具有良好的应用潜力。

关键词：栎类次生林单木碳储量地理加权回归

湖南省“一湖四水”流域栎类次生林林分质量时空分异特征

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中南林业科技大学学报 2021年第7期41卷 88-95页

作者：敬阳肖化顺龙时胜龚召松中南林业科技大学林学院湖南长沙410004 中南林业科技大学数字洞庭湖南省重点实验室湖南长沙410004

【目的】我国栎类次生林资源丰富,其质量优劣在生态文明建设中举足轻重。研究森林资源质量及其时空分异特征是科学经营、提质增量的关键。【方法】基于湖南省1989—2014年6期国家森林资源连续清查数据,建立了含林分生长潜力、林分结构... 详细信息

【目的】我国栎类次生林资源丰富,其质量优劣在生态文明建设中举足轻重。研究森林资源质量及其时空分异特征是科学经营、提质增量的关键。【方法】基于湖南省1989—2014年6期国家森林资源连续清查数据,建立了含林分生长潜力、林分结构和立地条件指标的栎类次生林林分质量评价模型,并按等距划分法将其定量评价结果划分为优、良、中、差、劣5个等级;结合湖南省"一湖四水"的流域分布特征,从时间维度和空间维度上,研究分析了25年间各流域栎类次生林林分质量的变化规律,并按质量评价等级提出栎类次生林经营要点。【结果】1989—2014年,湖南省栎类次生林面积增加约56.99万hm^(2);通过林分质量评价模型得出,以流域为单元的栎类次生林林分质量综合得分值域为[0.261~0.483];林分质量时空分布变化表现为:优等栎类次生林分布于湘江流域,其他等级林分各流域均有分布;空间上,湘江流域、沅江流域、澧水流域栎类次生林林分质量相对较好,资江流域、洞庭湖流域栎类次生林林分质量较差;时间上,资江流域的栎类次生林质量等级(差)不变,其它流域栎类次生林质量等级由差发展为中。【结论】25年间,湖南省栎类次生林规模大幅增加,各流域栎类次生林质量仅体现中和差2个等级,林分质量整体较差。从质量等级发展过程来看,林分顺向演替明显,提质潜力大。

关键词：林分质量栎类次生林时空分异湖南省

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湖南栎类次生林林分断面积生长模型

中南林业科技大学学报 2021年第8期41卷 84-91页

作者：王帅玲龙时胜曾思齐杨盛扬中南林业科技大学林学院湖南长沙410004

【目的】构建湖南栎类次生林林分断面积生长模型,为其经营措施和生长收获预估提供理论依据。【方法】以湖南省6期国家连续清查数据(1989—2014年)中以栎类为优势树种或主要树种的样地为研究对象。选用7种常用的生长理论方程,以林分断面... 详细信息

【目的】构建湖南栎类次生林林分断面积生长模型,为其经营措施和生长收获预估提供理论依据。【方法】以湖南省6期国家连续清查数据(1989—2014年)中以栎类为优势树种或主要树种的样地为研究对象。选用7种常用的生长理论方程,以林分断面积为因变量,年龄为自变量构建基础模型。通过评价指标选出最优基础模型,构建含有地位指数、林分年龄和林分株数的混合效应模型(林分株数为随机变量)和参数化模型(林分株数为连续变量),比较基础模型、混合效应模型和参数化模型拟合效果的差异。【结果】3种模型的预估精度由高到低为:参数化模型(98.36%)、混合效应模型(97.71%)、基础模型(92.84%),最终将参数化模型作为湖南栎类次生林林分断面积生长模型。在林分年龄、林分株数及地位指数中任意两个影响因素相同时,林分断面积总生长量(林分断面积5 a的生长量)随着另外一个因素的增加而增加,且密度越大,相邻两个密度的断面积总生长量差距越小;5 a的生长量到最大值后密度越大生长量减少速度越快;其他因素相同时,林分株数越多,生长量最大值出现的越早(20 a),地位指数越大,断面积5 a的生长量越大。【结论】以林分株数为连续变量的参数化模型生成的湖南栎类次生林林分断面积总生长量曲线、5 a的生长量曲线符合林分生长规律,且预测精度较高,可以为湖南栎类次生林的经营措施提供科学理论依据。

关键词：断面积栎类次生林株数密度地位指数混合效应参数化

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湖南栎类次生林林分结构调整优化研究

湖南栎类次生林林分结构调整优化研究

作者：向博文中南林业科技大学

学位级别：硕士

以湖南省国家森林连续清查样地中栎类为优势树种的次生林作为研究对象,用空间结构指数结合生长量选取合适的间伐木,为湖南栎类次生林的结构调整提供优化方法。编制湖南栎类次生林生长过程表,分析林分生长规律;运用邻域分析方法对每一个... 详细信息

以湖南省国家森林连续清查样地中栎类为优势树种的次生林作为研究对象,用空间结构指数结合生长量选取合适的间伐木,为湖南栎类次生林的结构调整提供优化方法。编制湖南栎类次生林生长过程表,分析林分生长规律;运用邻域分析方法对每一个样地创建Voronoi图,分析林分空间结构特征。根据全混交度、角尺度、大小比数、竞争指数四个主要空间结构指数并运用乘除法的原理构建综合空间结构模型。根据每一株林木的综合空间结构指数选取合适的间伐木进行结构调整。用相容性林分生长收获模型模拟最优断面积,用最优的断面积控制间伐量,使得林木被间伐后,其生长活力能得到提高,在林分结构优化的同时达到提质增量的目的。以2 277号样地为例,通过分析林分的树种结构和直径结构得出林分中栎类树种占比较大,林分径阶分布不合理,小径阶林木较多且生长受抑制;分析林分的全混交度、角尺度、大小比数、竞争指数得出:样地中由于树种较少,其他树种株数偏少,林分平均全混交度为0.1569属于弱度混交,样地平均大小比数趋近0.5,大小林木分布较为均匀,平均竞争指数为6.3774为中等竞争强度,角尺度平均为0.3702趋于团状分布。由此在选择间伐木时,若同时有几株间伐木的综合指数相近时,这几株间伐木中有满足以下条件可以优先作为间伐木选取:(1)小径阶的栎类;(2)全混交度趋于0;(3)大小比数趋于1;(4)竞争指数大于10;(5)角尺度大于0.3702。最终根据最优断面积确定2277号样地的间伐断面积为2.143m2/hm2,根据其它约束条件确定样地间伐木为21株,株数间伐强度为16.27%,且间伐后的林分树种个数与径阶个数都未减少;间伐后,各空间结构指数均有改变,林分的全混交度比间伐前提高了3.70%,林分整体竞争强度降低31.74%,林分的角尺度降低0.46%,林木的分布格局趋于随机分布,林分空间结构指数增加160.12%,间伐后林分的空间结构改善显著。此次调整结果使得林分结构往预期方向靠近,但无法满足预期要求,因此,需要经过长期,多次的结构调整,才能将这类林分结构调整至最优的状态。林分的结构越合理,稳定性就越高,发挥的功能作用就越多。以湖南地区的栎类为优势树种的次生林作为研究对象,分析次生林的生长规律,制定优化空间结构的方案,并结合了间伐量的优化,构建林分空间结构优化模型,模拟每个年龄段的最优断面积预测曲线。为栎类次生林的空间结构优化调控和林分提质增量措施的制定奠定理论基础。

关键词：栎类次生林 Voronoi图空间结构模型生长量间伐

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湖南栎类次生林生长收获模型研究

湖南栎类次生林生长收获模型研究

作者：刘洵中南林业科技大学

学位级别：硕士

林分生长和收获模型在预估林分生长动态、制定营林措施以及评定森林经营效果等方面有着广泛的用途。本研究以湖南省国家森林资源连续清查的栎类次生林为研究对象,选择数据完整、以栎类为优势树种且林分类型为天然次生林的176个固定样地(... 详细信息

林分生长和收获模型在预估林分生长动态、制定营林措施以及评定森林经营效果等方面有着广泛的用途。本研究以湖南省国家森林资源连续清查的栎类次生林为研究对象,选择数据完整、以栎类为优势树种且林分类型为天然次生林的176个固定样地(1989-2014年共6期)的复测数据作为研究数据。通过提出基于多期林木直径来估算异龄林年龄的方法、研制胸径地位指数表、构建相容性林分生长和收获预测模型、然后在建立的相容性林分模型的基础上加入样地层次的混合效应,建立基于混合效应模型的相容性林分生长和收获模型,为准确预测和模拟未来栎类林分的生长动态,建立符合栎类生长规律的收获表提供理论基础。(1)基于一类清查固定样地的多期直径测定数据,通过设定不同初始年龄的方法,选择理查德方程模拟多条直径-年龄生长曲线,然后依据树高生长到1.3m时的年龄对生长曲线进行准确定位,以此来估算林分单木、径阶以及林分的年龄。采用解析木数据对该方法进行检验,结果显示该方法在估算林分平均年龄和径阶年龄时平均相对误差在10%以内,效果较好,可以应用于科研和实践中。(2)编制湖南栎类天然次生林胸径地位指数表,首先选择逻辑斯蒂方程作为导向曲线方程,根据胸径变动系数随年龄变化趋于平缓时的年龄作为基准年龄,根据基准年龄时胸径的绝对变动幅度以及指数级个数的比值确定指数级距,确定基准年龄为40 a,指数级距为3 cm;然后利用标准差调整法、变动系数调整法以及相对胸径法分别编制湖南栎类天然次生林胸径地位指数表;最后根据胸径理论值和实际值进行卡方检验的结果以及同一个样地的地位指数跳级情况,判别地位指数表的准确程度,结果表明相对胸径法编制的地位指数表精度最高。(3)采用二步最小二乘法和三步最小二乘法对构建的相容性林分生长和收获模型的联立方程组进行拟合,并利用平均误差、平均绝对相对误差、均方根误差(RMSE)、预测精度和决定系数(R2)等评价指标对拟合结果进行精度评价,最终选择误差最小,精度最高的二步最小二乘法进行联立方程组的拟合。模型异方差的问题采用原函数的倒数作为权函数,对联立方程组模型进行修正,根据模型修正后的残差分布图分布均匀,可以说明较好的解决了模型异方差问题。(4)应用混合效应模型方法对相容性林分生长和收获模型进行模拟,最终选择b3作为期初林分蓄积模型的混合效应参数,a2作为期末林分断面积模型的混合效应参数时的模型拟合效果最好。并且考虑模型异方差问题时,选择幂函数作为异方差结构的模拟效果最好;考虑时间序列自相关性时,AR(1)结构矩阵模型作为自相关结构的模拟效果最好。利用验证数据计算混合效应模型的平均误差、平均绝对相对误差、均方根误差(RMSE)以及预测精度四个检验评价指标,发现混合效应模型方法的四个评价指标值均优于加权二步最小二乘法的评价指标值,且混合效应模型方法的残差分布图分布均匀,分布范围也大大减小,说明加入异方差结构和自相关结构的混合效应模型方法的拟合效果要优于加权二步最小二乘法的拟合效果。混合效应模型不仅可以通过不同的方差协方差矩阵结构修正随机效应参数来描述样地间的变化,而且可以通过异方差结构和自相关结构来解释模型异方差的问题和连续测量数据的时间序列相关性。因此,加入混合效应可以有效的提高模型的适用性和预测的准确性。

关键词：栎类次生林地位指数表生长收获模型联立方程组混合效应模型