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基于最粗优势木胸径生长的湖南栎类天然林立地质量评价模型

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林业科学 2022年第8期58卷 89-98页

作者：何静李新建朱晋梅朱光玉中南林业科技大学林学院长沙410004 国家林业和草原局中南调查规划院长沙410004 湖南省林业局长沙410001

【目的】分析立地因子对林分最粗优势木胸径生长的影响,构建含立地类型混合效应的栎类天然林优势木胸径生长模型,导出以最粗优势木胸径为指标的基于立地分级的立地质量评价模型,为栎类天然林立地质量评价提供一种新方法。【方法】以湖... 详细信息

【目的】分析立地因子对林分最粗优势木胸径生长的影响,构建含立地类型混合效应的栎类天然林优势木胸径生长模型,导出以最粗优势木胸径为指标的基于立地分级的立地质量评价模型,为栎类天然林立地质量评价提供一种新方法。【方法】以湖南栎类天然林为研究对象,基于51块样地实测数据,采用数量化方法Ⅰ筛选对优势木胸径生长影响显著的立地因子,将立地因子按照标准分级、组合,构成初始立地类型;通过R语言拟合栎类天然林优势木胸径与年龄的相关关系,筛选最优基础模型,将初始立地类型作为随机效应加入基础模型构建混合效应模型;应用k-means聚类将影响效果相近或相同的初始立地类型聚类成立地类型组,并将其作为随机效应加入最优基础模型构建含立地类型组的混合效应模型;通过导算,得到立地质量评价模型,采用方差分析验证林分断面积与立地指数的显著关系。【结果】对优势木胸径生长影响显著的立地因子包括海拔、坡度、坡位和坡向,显著性顺序为海拔>坡度>坡向>坡位;选取4种常见的树木理论生长方程进行拟合,模型确定系数(R^(2))均在0.7左右,其中Richards模型的拟合效果最好,R^(2)为0.7318,平均绝对误差(MAE)为5.4426,均方根误差(RMSE)为6.8791,表达式为D=a×[(1-exp(-c×AGE)]^b;将筛选的4种显著性立地因子按照标准分级、组合构成初始立地类型,加入基础模型构建含立地类型的混合效应模型,R^(2)升至0.9016;应用k-means聚类将初始立地类型聚类成6个立地类型组,作为随机效应加入基础模型,最优模型表达式为D_(j)=a_(j)×[1-exp(-c×AGE)]^b+ε,R^(2)为0.9269,相比基础模型提高26.7%,赤池信息量(AIC)和贝叶斯信息量(BIC)均有所减小。采用含立地类型组的混合效应模型导出最粗优势木胸径为指标的基于立地分级的湖南栎类天然林立地质量评价模型为SQEI_(M-DBH)=a_(j)×[1-exp(-0.03×AGE_(0)])^{lnD_(j)/lna_(j)×[1-exp(-0.03×AGE)]}+ε,经林分断面积验证,立地指数SQEI_(M-DBH)与林分断面积显著相关。【结论】立地因子对湖南栎类天然林优势木胸径生长影响显著,以最粗优势木胸径为指标评价栎类天然林立地质量、预估林地生产力在理论上具有可行性。

关键词：栎类天然林最粗优势木胸径生长混合效应立地质量评价模型

竞争和气候及其交互作用对杉木人工林胸径生长的影响

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林业科学 2021年第3期57卷 39-50页

作者：臧颢刘洪生黄锦程张祖栋欧阳勋志宁金魁江西农业大学林学院南昌330045 崇义县林业局赣州341300

【目的】构建包含竞争指标和气候因子的胸径生长模型,分析竞争和气候及其交互作用对杉木人工林胸径生长的影响,为气候变化背景下模拟抚育间伐、择伐后保留木的生长变化奠定基础,为森林适应性经营中科学合理地对杉木人工林进行间伐、择... 详细信息

【目的】构建包含竞争指标和气候因子的胸径生长模型,分析竞争和气候及其交互作用对杉木人工林胸径生长的影响,为气候变化背景下模拟抚育间伐、择伐后保留木的生长变化奠定基础,为森林适应性经营中科学合理地对杉木人工林进行间伐、择伐提供依据。【方法】基于江西省赣州市南康区、崇义县和上犹县杉木人工林固定样地数据,采用潜在生长量修正法构建胸径生长模型。利用分位数回归模拟潜在生长量,运用7个环境因子(5个气候因子:调查间隔期的平均温度、最高温度、最低温度、降水量和大于5℃的积温;2个地形因子:海拔和坡度)反映立地质量对潜在生长量的影响,依据参数显著性和方差膨胀因子确定可作为自变量的环境因子。采用指数函数形式构建修正函数,修正函数的竞争因子包括3个林分密度指标和3个单木竞争指标(2个与距离无关的竞争指标和1个与距离有关的竞争指标),筛选出最优竞争因子后考虑其与5个气候因子间的交互作用对估计精度的影响。通过模型评价,选出估计精度最高的模型添加样地水平随机效应参数,用于分析竞争和气候及其交互作用对杉木人工林胸径生长的影响。使用平均绝对误差(MAE)、平均相对误差绝对值(RMAE)和平均预估误差(MPE)评价模型估计精度。【结果】海拔、调查间隔期的最低温度和降水量对杉木人工林胸径潜在生长量具有显著影响。胸径20 cm时,潜在生长量达到最大值,调查间隔期的最低温度和降水量对潜在生长量最大值呈正向影响,而海拔则呈负向影响。对比各竞争指标构建的胸径生长模型估计精度发现,含与距离无关的竞争指标的生长模型估计精度最高,其次是含与距离有关的竞争指标的生长模型。鉴于气候和竞争的交互作用可提升模型估计精度,对比只在修正函数中考虑竞争因子的模型,考虑交互作用的生长模型MAE降低0.60%~18.69%,MPE降低0.12%~9.72%。竞争因子选用大于对象木的断面积之和,对应的气候因子选用平均温度、最高温度和最低温度进行交互作用的模型估计精度最好,以其作为基础模型并添加样地水平随机效应参数构建最终胸径生长模型,模型估计精度较好,MAE为0.0711 cm、RMAE为20.37%、MPE为4.90%。基于最终模型发现,除承受竞争压力很小和竞争压力较大的林木外,温度变化可加剧竞争对胸径潜在生长量的修正效应。【结论】分位数回归对胸径潜在生长量的模拟效果较好,气候和竞争的交互作用也可提升模型估计精度,如果建模区域气候变化较大,构建单木生长模型时,建议在模型中考虑气候和竞争的交互作用。

关键词：胸径生长竞争交互作用杉木降水温度

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气候敏感的青冈栎单木胸径生长模型

林业科学 2021年第1期57卷 95-104页

作者：刘帅李建军卿东升朱凯文马振燕中南林业科技大学长沙410004

【目的】构建气候敏感的青冈栎单木混合效应模型,探索气候对青冈栎胸径生长的长期影响,为未来气候变化下的青冈栎林经营决策提供依据。【方法】基于湖南省芦头林场青冈栎解析木数据,选择Mitscherlich生长方程作为基础模型,构建包含气候... 详细信息

【目的】构建气候敏感的青冈栎单木混合效应模型,探索气候对青冈栎胸径生长的长期影响,为未来气候变化下的青冈栎林经营决策提供依据。【方法】基于湖南省芦头林场青冈栎解析木数据,选择Mitscherlich生长方程作为基础模型,构建包含气候变量的再参数化模型和非线性混合效应模型,预测未来3种典型浓度路径(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5)下2011—2100年青冈栎单木胸径生长。【结果】1)非线性混合效应模型能够准确描述青冈栎单木胸径生长与气候变量之间的复杂关系,在拟合优度、误差水平等方面相比传统回归模型更具优势;2)加入气候变量的青冈栎生长模型能够响应气候变化对林木生长的影响,最冷月均温是影响青冈栎胸径生长最主要的气候变量,并负相关于胸径生长,其他气候变量在统计上不显著没有入选生长模型,对青冈栎生长的影响尚不明确;3)青冈栎胸径生长对不同时期不同气候场景的响应不同,高排放的RCP8.5对青冈栎胸径生长的不利影响更大,低排放的RCP2.6对青冈栎胸径生长的负面影响相对较小,这些影响随时间推移将更加强烈。预计至2100年,30年树龄的青冈栎胸径生长在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5场景下相比气候条件不变时将分别下降6.3%、15.6%和53.1%。【结论】本研究构建的青冈栎单木混合效应模型具有气候敏感、统计可靠和预测有效等优点,研究结果有助于林业工作者在经营实践中应对未来气候变化所带来的挑战。

关键词：青冈栎胸径生长气候变量混合效应模型气候场景

基于距离相关Hegyi指数的云冷杉天然林单木胸径生长模型

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北京林业大学学报 2023年第10期45卷 59-69页

作者：周泽宇周超凡胡兴国陈科屹杜满义张会儒符利勇中国林业科学研究院华北林业实验中心北京102300 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091 吉林省汪清林业局吉林汪清133200 中国林业科学研究院林业科技信息研究所北京100091 中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091

【目的】基于与距离有关的Hegyi种内和种间竞争指数,构建以期初胸径及Hegyi竞争指数为预测变量的云冷杉天然林单木胸径生长预测模型。【方法】使用2013年金沟岭云冷杉林3块1 hm2固定样地内实测数据,以非线性Logistic模型为基础模型,逐... 详细信息

【目的】基于与距离有关的Hegyi种内和种间竞争指数,构建以期初胸径及Hegyi竞争指数为预测变量的云冷杉天然林单木胸径生长预测模型。【方法】使用2013年金沟岭云冷杉林3块1 hm2固定样地内实测数据,以非线性Logistic模型为基础模型,逐步引入期初胸径、种内和种间竞争指数,以探究竞争和生长对于单木胸径变化的影响,并利用非线性混合效应模型进行模型精度的提升。【结果】模型拟合结果显示:以期初胸径、种内Hegyi竞争指数、种间Hegyi竞争指数为预测变量,树种水平下随机效应作用在参数a_(0)、a_(2)、a_(3)上时,模型具有最优的拟合效果,且未出现异方差现象。建模数据的调整决定系数(R^(2)_(adj))、均方根误差(RMSE)、总相对误差(TRE)分别为0.5126、0.6071、3.6519%,利用检验数据对模型进行独立样本检验,检验数据的R^(2)_(adj)为0.5098,检验RMSE均为0.6242,检验TRE均为3.8831%,检验数据的残差分布未出现明显的异方差现象。【结论】云冷杉天然林中影响对象木胸径生长的因素包括单木大小因子与竞争因子。期初胸径对胸径生长的影响较大,为正向作用。竞争因子中,种内竞争和种间竞争均对单木胸径的生长具有明显的调控作用,为负向抑制作用。本文所构建的基于树种水平的非线性混合效应模型能够为研究区天然云冷杉林中对象木的胸径生长预测提供一定的理论基础以及技术参考。

关键词： Hegyi竞争指数期初胸径混合效应模型胸径生长

’中山杉118’与落羽杉胸径生长及木材密度的比较研究

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南京林业大学学报（自然科学版） 2019年第6期43卷 201-206页

作者：朱越骅潘彪於朝广殷云龙张耀丽南京林业大学材料科学与工程学院江苏南京210037 江苏省中国科学院植物研究所江苏南京210014

【目的】研究‘中山杉118’(Taxodium hybrid ‘Zhongshanshan118’)和落羽杉(Taxodium distichum)的胸径生长及木材密度差异和变异规律,为‘中山杉118’、落羽杉的品种选育和木材加工利用提供科学依据。【方法】测试‘中山杉118’和落... 详细信息

【目的】研究‘中山杉118’(Taxodium hybrid ‘Zhongshanshan118’)和落羽杉(Taxodium distichum)的胸径生长及木材密度差异和变异规律,为‘中山杉118’、落羽杉的品种选育和木材加工利用提供科学依据。【方法】测试‘中山杉118’和落羽杉木材的生材含水率、生长轮宽度以及木材基本密度等指标,分析对比‘中山杉118’木材和落羽杉木材的差异。【结果】‘中山杉118’木材生材含水率靠近髓心心材位置平均为145.86%,心边材交界位置平均为93.69%,靠近树皮边材位置平均为199.68%;落羽杉木材生材含水率靠近髓心心材位置平均为121.32%,心边材交界位置平均为81.93%,靠近树皮边材位置平均为203.84%。‘中山杉118’在第9~14年单株之间生长差别明显拉大,前12年处于快速生长的时期;落羽杉在第7~14年单株之间生长差别明显拉大,前9年处于快速生长的时期。‘中山杉118’木材基本密度平均为0.314 g/cm^3,变异幅度为0.292~0.346 g/cm^3;落羽杉木材基本密度平均为0.332 g/cm^3,变异幅度为0.292~0.359 g/cm^3。【结论】‘中山杉118’木材平均含水率比落羽杉木材大;‘中山杉118’与落羽杉的幼龄期分别为12 a与8 a;‘中山杉118’木材基本密度随年轮的递增呈现先递增后略微减小,落羽杉木材基本密度随年轮的递增呈现径向递减;‘中山杉118’连年胸径生长与木材基本密度存在正相关,落羽杉连年胸径生长与木材基本密度呈负相关。

关键词： ‘中山杉118’ 落羽杉生材含水率胸径生长木材基本密度

华北落叶松天然林目标树间伐释压与胸径生长关系研究

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中南林业科技大学学报 2019年第1期39卷 20-24,44页

作者：刘泰瑞任达董威覃志杰张芸香郭晋平山西农业大学林学院山西太谷030801 山西农业大学研究生院山西太谷030801

为探究华北落叶松所受竞争压力与胸径生长之间的关系,利用目标树中心样圆法对关帝山林区华北落叶松天然林间伐迹地进行调查研究。结果表明:受到不同竞争压力的目标树在1998年间伐后胸径生长量差异显著,且随着竞争强度的升高而减少;华北... 详细信息

为探究华北落叶松所受竞争压力与胸径生长之间的关系,利用目标树中心样圆法对关帝山林区华北落叶松天然林间伐迹地进行调查研究。结果表明:受到不同竞争压力的目标树在1998年间伐后胸径生长量差异显著,且随着竞争强度的升高而减少;华北落叶松胸径连年生长量的变化由间伐释压前的下降趋势逐渐转变为缓释压力后的上升趋势;其中,间伐后受不同竞争压力的目标树胸径增长速率仍趋异化,弱度竞争目标树上升速率大于中度竞争目标树,而强度竞争目标树年平均胸径生长量上升最缓且趋势较不明显;竞争压力指数与伐后15 a胸径生长量呈幂函数关系,拐点出现在竞争压力指数为1处并在大于2后趋于平缓;以目标树为核心构建的经营体系能更加具有针对性,通过适度干扰及抚育间伐手段改良一定条件下的林木生长模式,进而精准提升森林质量。

关键词：华北落叶松天然林目标树抚育间伐胸径生长相关关系

红松天然林胸径生长的空间异质性及其与地形的关系

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南京林业大学学报（自然科学版） 2017年第1期41卷 129-135页

作者：李程罗鹏李志清中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091

【目的】探讨红松天然林胸径生长的空间异质性及其与地形因子的关系,为科学管理经营红松天然林提供借鉴。【方法】通过采用地统计学、方差分析、地理加权回归等方法,对白河林业局的红松天然林胸径生长的空间异质性及其与海拔、坡位、坡... 详细信息

【目的】探讨红松天然林胸径生长的空间异质性及其与地形因子的关系,为科学管理经营红松天然林提供借鉴。【方法】通过采用地统计学、方差分析、地理加权回归等方法,对白河林业局的红松天然林胸径生长的空间异质性及其与海拔、坡位、坡向和坡度等地形因子的关系进行了研究。【结果】研究区内红松天然林胸径生长变异系数为0.6,属于中等变异性,其空间变异特征最适合用指数模型来描述,且模型拟合度高;红松天然林胸径生长在0~4 230 m范围内存在强烈的空间自相关;运用普通线性回归(OLS)与地理加权回归(GWR)方法建立基于地形因子的红松天然林胸径生长模型,预测结果显示,GWR方法较OLS方法提高了预测精度。【结论】红松天然林胸径生长在一定范围内具有较强空间异质性,且会因地形因子的变化而产生差异,其中海拔、坡向对胸径的生长影响较大。

关键词：红松天然林胸径生长空间异质性地形

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邓恩桉胸径生长对模拟硫、氮复合沉降的响应

福建林学院学报 2009年第2期29卷 125-130页

作者：侯丹吕广林张艳荷包和林洪伟吴承祯福建农林大学桉树研究中心福建福州350002

应用二次回归旋转设计方法,安排硫、氮复合沉降对邓恩桉幼林影响的模拟实验,研究邓恩桉幼龄林胸径增长量对模拟硫、氮复合沉降的响应。排除年龄生长的影响,建立邓恩桉胸径生长响应的回归方程:■=0.776 3+0.193 5x1-0.125 6x2-0.510 0x1x... 详细信息

应用二次回归旋转设计方法,安排硫、氮复合沉降对邓恩桉幼林影响的模拟实验,研究邓恩桉幼龄林胸径增长量对模拟硫、氮复合沉降的响应。排除年龄生长的影响,建立邓恩桉胸径生长响应的回归方程:■=0.776 3+0.193 5x1-0.125 6x2-0.510 0x1x2-0.245 0x12-0.597 5x22,分析硫、氮复合沉降对胸径增长的影响。结果表明,硫编码值为0.394 9(纯硫为28.20 ***-2.a-1)和氮编码值为-0.105 1(纯氮为64.78 ***-2.a-1)时,邓恩桉胸径年增长量可望达到最大0.84 cm。

关键词：邓恩桉人工林硫、氮复合沉降二次回归旋转设计胸径生长

火干扰对西伯利亚落叶松保留木胸径生长的影响

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新疆农业大学学报 2009年第3期32卷 1-4页

作者：朱跃峰潘存德王振锡寇福堂谭卫平新疆农业大学林学与园艺学院乌鲁木齐830052 喀纳斯国家自然保护区布尔津836600

以树轮年代学年轮指数为指标,采用突变分析和对比分析的方法,分析了火干扰对新疆喀纳斯泰加林主要组成树种西伯利亚落叶松胸径生长的影响。结果表明,西伯利亚落叶松受到火干扰后如果得以保留,其胸径生长过程会发生显著变化,主要表现为... 详细信息

以树轮年代学年轮指数为指标,采用突变分析和对比分析的方法,分析了火干扰对新疆喀纳斯泰加林主要组成树种西伯利亚落叶松胸径生长的影响。结果表明,西伯利亚落叶松受到火干扰后如果得以保留,其胸径生长过程会发生显著变化,主要表现为存在一个明显的胸径加速生长期。说明火干扰对西伯利亚落叶松不只有破坏作用的一面,而且对其保留木还有促进生长的生态作用。

关键词：喀纳斯西伯利亚落叶松火干扰胸径生长年轮指数