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云杉属4个树种不同分布区生长过程及树皮厚度模拟研究

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西北林学院学报 2022年第5期37卷 95-103页

作者：聂稳江泽平刘逸夫王亚王军辉贾子瑞中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所北京100091 中国林业科学研究院林业研究所北京100091 林木遗传育种国家重点实验室北京100091

以云杉属4个树种(白扦、青扦、云杉、丽江云杉)为对象,通过查阅文献资料收集了这4个树种主要分布省份(山西省、甘肃省、四川省、云南省)的树木生长量调查信息,并汇总了单木生长过程及胸径处树皮厚度数据,分析各树种树高、胸径、材积的... 详细信息

以云杉属4个树种(白扦、青扦、云杉、丽江云杉)为对象,通过查阅文献资料收集了这4个树种主要分布省份(山西省、甘肃省、四川省、云南省)的树木生长量调查信息,并汇总了单木生长过程及胸径处树皮厚度数据,分析各树种树高、胸径、材积的平均生长量和连年生长量变化规律,同时对3个生长指标的总生长量以及树皮厚度进行模型拟合与精度检验。结果表明:1)云杉属4个树种在不同分布区单木生长过程符合一般林木生长规律,并且0-40 a的树高、胸径连年生长量增长速率较快,而材积连年生长量在40 a后增长速率较快,除白扦外其他树种在不同分布区的总生长量无显著性差异;2)各树种单木生长方程和树皮厚度模型拟合精度较高,树高与胸径拟合最优模型多为二次曲线模型,而材积拟合最优模型多为理查德模型,树皮厚度拟合最优模型为双对数模型和二元一次线性模型。研究可为云杉属的人工林经营与管理提供理论参考。

关键词：云杉属生长规律 CurveExpert软件模型评价树皮厚度

3种栎属树种单木生长模型及树皮厚度模型研究

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浙江农林大学学报 2023年第3期40卷 589-597页

作者：谭灿灿聂稳刘逸夫王亚董遥黄睿智刘建锋史胜青常二梅赵秀莲江泽平贾子瑞中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所北京100091 中国林业科学研究院林业研究所北京100091

【目的】通过构建栎属Quercus单木生长模型,分析栎树生长特征,为栎属植物质量精准提升、结构优化与合理经营提供依据。【方法】汇总整理栎属3个树种(槲栎Q.aliena、麻栎Q.acutissima、栓皮栎Q.variabilis)解析木各阶段生长量信息,分析... 详细信息

【目的】通过构建栎属Quercus单木生长模型,分析栎树生长特征,为栎属植物质量精准提升、结构优化与合理经营提供依据。【方法】汇总整理栎属3个树种(槲栎Q.aliena、麻栎Q.acutissima、栓皮栎Q.variabilis)解析木各阶段生长量信息,分析栎树单木树高、材积、胸径生长特征;选取4个理论生长方程、1个经验方程及3个胸径处树皮厚度方程拟合并检验栎树单木的树高、材积、胸径与树皮厚度,优选出适应性最强、稳定性最高的模型。【结果】①各栎树单木生长过程符合一般林木生长规律:在前40~50 a树高与胸径生长速度较快,之后随着平均生长量和连年生长量的降低逐渐减小;材积各生长量始终保持随树龄的增大而增加的趋势。②栎树模型拟合结果为:树高拟合最优模型多为逻辑斯蒂(Logistic)模型,材积拟合最优模型多为坎派兹(Compertz)模型,胸径拟合最优模型多为修正威布尔(Weibull modified)模型。③气候对栎树生长影响的结果表明:气候差异导致山西省和河南省槲栎生长发生明显差异。④树皮厚度拟合最优模型为双对数模型和二元一次线性模型。【结论】树高模型对栎树生长拟合效果最佳,实际意义较强;槲栎对气候敏感性较强。图5表4参23。

关键词：栎树生长特征生长模型树皮厚度

基于机器学习的兴安落叶松树皮厚度和材积的预测

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基于机器学习的兴安落叶松树皮厚度和材积的预测

作者：张孟库东北林业大学

学位级别：硕士

树皮是树木有机体的重要构成部分,也是生物质能源的重要材料。树皮厚度和材积作为森林经营决策与收获模型的重要预测变量,在森林资源研究、木材生产、生物量等方面具有重要意义。随着生物质能源的增加树皮的利用率也在增加,因此准确预... 详细信息

树皮是树木有机体的重要构成部分,也是生物质能源的重要材料。树皮厚度和材积作为森林经营决策与收获模型的重要预测变量,在森林资源研究、木材生产、生物量等方面具有重要意义。随着生物质能源的增加树皮的利用率也在增加,因此准确预测树皮厚度和树皮材积变得尤为重要。本研究以大兴安岭落叶松天然林为研究对象,综合国内外树皮厚度和材积模型的构建方法,选择了6个具有代表性的树皮厚度传统模型来预测落叶松树皮厚度,选择7个具有代表性的树皮材积传统模型来预测落叶松树皮材积。以落叶松解析木数据为基础分别构建树皮厚度和树皮材积的4个机器学习模型(神经网络ANN、支持向量回归SVR、决策树CART和随机森林RF),并将其在预测树皮厚度和材积方面的性能与传统模型比较。采用决定系数(R)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和赤池信息准则(AIC)来评价不同模型。在研究过程中发现6个传统树皮厚度模型中使用变量胸径(D)和相对高(rh)作为自变量的Model(3-5)为最优传统树皮厚度模型,确定系数R达到了0.6711,RMSE、MAE值均比其他模型小。在7个树皮材积的传统模型中,Model(3-13)的R为0.8407,RMSE为0.0337,MAE为0.02194,在所有传统树皮材积模型中,有最大的R值,且有最小的RMSE和MAE值。树皮厚度和材积的最优传统模型都可以通过常数加幂函数等方差函数来消除模型中的异方差现象。在ANN模型中,树皮厚度和材积的最优神经网络的优化算法都选择了Adam,激活函数都为Relu;在SVR中,当核函数为RBF时模型拟合具有最小的RMSE;在CART模型中,决策树的预测值经常伴随着较高的方差,呈现不连续的曲线;在RF中,RMSE随决策树数量的增加先迅速减小,后逐渐趋于平稳,在决策树数量达到500后模型的RMSE基本稳定。通过计算变量相对重要性发现,对落叶松树皮厚度预测影响较大的因子依次为rh、D、树高(H),对落叶松树皮材积预测影响较大的因子依次为D和H。从整体模型预测结果来看,在机器学习模型与基础模型的比较中,除CART模型外,其他机器学习模型拟合的精度均好于传统模型。机器学习模型中RF拟合效果最好,其次是SVR,CART预测效果最差精度较低。与最优传统模型相比,在树皮厚度模型中RF基于训练样本,模型的R从0.6711提高到0.7234,RMSE从0.5791降低到0.5310;在树皮材积模型中RF则将模型的R从0.8407提高到0.8890,RMSE从0.0337降低到0.0291。结果表明相对于基础树皮厚度和材积模型,机器学习算法中的RF,SVR和ANN都能提高树皮厚度和材积的预测精度,其中RF对树皮厚度和材积预测效果最好,适合该区域落叶松树皮厚度和材积的预测。

关键词：树皮厚度树皮材积支持向量回归神经网络随机森林决策树

兴安落叶松可加性树干削度和树皮厚度联立方程组研建

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林业科学 2020年第12期56卷 60-66页

作者：许延丽何培辛士冬姜立春东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040 黑龙江科技大学矿业工程学院哈尔滨150022

【目的】研建兴安落叶松可加性树干削度和树皮厚度模型系统,为一致性估算兴安落叶松树干带皮、去皮材积和树皮材积提供参考。【方法】运用Kozak(2004)模型和多元回归技术构建兴安落叶松树干带皮直径(DOB)、去皮直径(DIB)和树皮厚度(BT)... 详细信息

【目的】研建兴安落叶松可加性树干削度和树皮厚度模型系统,为一致性估算兴安落叶松树干带皮、去皮材积和树皮材积提供参考。【方法】运用Kozak(2004)模型和多元回归技术构建兴安落叶松树干带皮直径(DOB)、去皮直径(DIB)和树皮厚度(BT)模型,并与以往构建的树干削度和树皮厚度模型进行比较。基于所构建的单模型,采用单模型估计、总量控制方法及2种逻辑关系变形和总量分解法分别研建可加性树干削度和树皮厚度模型系统。利用SAS软件PROC MODEL的SUR(似乎不相关回归)方法拟合各可加性模型系统,不同可加性方法使用赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)、均方根误差(RMSE)和调整决定系数(R2a)4个指标进行评价,采用平均误差(ME)、平均误差绝对值(MAE)、总体相对误差(TRE)和平均相对误差绝对值(MAPE)4个指标对模型进行独立检验。【结果】1)运用Kozak(2004)模型和多元回归技术构建的兴安落叶松树干带皮直径、去皮直径和树皮厚度模型优于其他模型,且条件数(CN)均小于30,不存在多重共线性,可用于构建最优模型系统;2)5种可加性方法拟合结果对比表明,采用总量控制方法的各评价指标综合表现最优,且独立检验与拟合结果基本一致。【结论】基于总量控制方法的最优模型系统在拟合、检验兴安落叶松树干带皮直径、去皮直径、树皮厚度和残差分布等方面表现出一致性,推荐其作为兴安落叶松材积和树皮材积的一致性预测模型系统。

关键词：可加性联立方程组削度方程树皮厚度兴安落叶松

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古田山亚热带常绿阔叶林树皮厚度的变异特征

生态学报 2021年第8期41卷 3170-3177页

作者：饶米德徐紫薇陈建华倪健米湘成陈声文方涛叶铎浙江师范大学化学与生命科学学院金华321004 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室北京100093 钱江源国家公园生态资源保护中心开化324300

树皮是木本植物茎干最外层结构,具有保护茎干、养分储存与运输等重要作用。因此,树皮厚度是一项非常重要的功能性状,其变异不仅影响树皮的各种生态功能,还能影响群落构建与物种共存。然而,以往对树皮厚度的研究集中于火灾易发生态系统,... 详细信息

树皮是木本植物茎干最外层结构,具有保护茎干、养分储存与运输等重要作用。因此,树皮厚度是一项非常重要的功能性状,其变异不仅影响树皮的各种生态功能,还能影响群落构建与物种共存。然而,以往对树皮厚度的研究集中于火灾易发生态系统,对火灾不易发生的亚热带常绿阔叶林的研究仍较缺乏。测量了古田山国家级自然保护区亚热带常绿阔叶林内树种的树皮厚度,并检验了总树皮厚度、内树皮厚度与外树皮厚度在各分类群间以及功能群间的差异。结果发现:1)39个树种807个个体的总树皮厚度、内树皮厚度与外树皮厚度均值分别为1.90 mm、1.38 mm和0.54 mm。漆树科(Anacardiaceae)、杨梅科(Myricaceae)以及亚热带常绿阔叶林代表类群壳斗科(Fagaceae)、山茶科(Theaceae)的树皮厚度较大。短柄枹(Quercus serrata)、木荷(Schima superba)、小叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinifolia)等树种的树皮厚度较大。2)种间、科间的各树皮厚度差异均显著。不同功能类群间,乔木类群的各树皮厚度均较灌木类群大,常绿类群的各树皮厚度均较落叶类群大(内树皮厚度除外)。本次研究结果表明,相对于火灾易发生态系统中的树皮厚度,古田山亚热带常绿阔叶林群落内的树皮厚度相对较薄,表明这些森林树种对当地湿润气候的适应性。同时,树皮厚度在各种分类水平与功能群水平间的显著变异,反映了群落内不同生态策略的共存。

关键词：树皮厚度常绿阔叶林功能性状生态位分化物种共存

美洲黑杨种内杂种无性系树皮厚度与湿心材变异分析

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北京林业大学学报 2010年第5期32卷 67-73页

作者：赵曦阳宋跃朋马开峰王斯琪董晓飞张志毅北京林业大学林木育种国家工程实验室林木花卉遗传育种教育部重点实验室国家林业局树木花卉育种与生物工程重点开放实验室

对25个美洲黑杨无性系单株材积、湿心材、通直度、尖削度、树皮厚度等性状进行了调查研究。方差分析结果显示,各性状差异极显著(Sig.0.58);表型相关和遗传相关分析表明,单株材积、湿心材材积、树皮材积、通直度、尖削度、不同高度直径... 详细信息

对25个美洲黑杨无性系单株材积、湿心材、通直度、尖削度、树皮厚度等性状进行了调查研究。方差分析结果显示,各性状差异极显著(Sig.0.58);表型相关和遗传相关分析表明,单株材积、湿心材材积、树皮材积、通直度、尖削度、不同高度直径间显著正相关;单株材积与树皮材积(r=0.992)、湿心材材积(r=0.596)呈线性相关。利用综合评定法评价无性系,当入选率为20%,初步选出624、609、616、629和623等5个无性系,入选无性系单株材积、地径和胸径遗传增益分别为30.49%、11.12%和15.60%。

关键词：美洲黑杨无性系湿心材树皮厚度

邓恩桉生长、木材密度和树皮厚度的遗传变异研究

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林业科学研究 2009年第6期22卷 758-764页

作者：罗建中 Roger Arnold 项东云谢耀坚陈健波南京林业大学江苏南京210037 国家林业局桉树研究开发中心广东湛江524022 广西壮族自治区林业科学院广西南宁530001

以广西桂林和柳州的邓恩桉种源/家系（6个种源53个家系）试验林为材料,对8.5年生胸径以及10.5年生胸径、树高、材积、木材密度和树皮厚度的遗传变异进行了研究,结果表明：10.5年生时,邓恩桉在桂林和柳州的平均单株材积分别为0.218、0.18... 详细信息

以广西桂林和柳州的邓恩桉种源/家系（6个种源53个家系）试验林为材料,对8.5年生胸径以及10.5年生胸径、树高、材积、木材密度和树皮厚度的遗传变异进行了研究,结果表明：10.5年生时,邓恩桉在桂林和柳州的平均单株材积分别为0.218、0.189 m^3,平均木材密度分别为521.0、483.7 kg.m^-3,树皮厚度分别为1.15、1.26 cm;10.5年生材积性状和木材密度在种源间差异不显著（P〉0.10）,10.5年生木材密度在家系间差异显著（P〈0.05）;树皮厚度在种源间、家系间差异均不显著（P〉0.10）。除8.5年生胸径外,其他性状的试验地点与种源间交互作用不显著（P〉0.10）;8.5年生胸径、10.5年生树高、木材密度均存在显著的试验地点与家系间交互作用（P〈0.05）;10.5年生树皮厚在种源、家系水平上和地点均不存在显著的交互作用。8.5年生胸径、10.5年生胸径与树高的遗传力在0.1289-0.2345间,木材密度的遗传力为0.7000-0.9629,树皮厚度的遗传力为0.1053-0.3357。

关键词：邓恩桉遗传变异生长木材密度树皮厚度

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落叶松人工林树皮厚度预测模型

南京林业大学学报（自然科学版） 2019年第6期43卷 97-104页

作者：贾炜玮梁玉钊李凤日东北林业大学林学院

【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,... 详细信息

【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。

关键词：落叶松人工林树皮因子树皮厚度线性混合模型预测模型圆盘

造林密度对三倍体白杨杂种无性系胸径和树皮厚度的影响

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西北林学院学报 2020年第2期35卷 79-86页

作者：吴剑周晴宋连君康向阳张平冬北京林业大学林木育种国家工程实验室林木花卉遗传育种教育部重点实验室北京100083 河北省威县苗圃河北邢台054700

三倍体杨树具有突出的营养生长优势,研究造林密度对三倍体毛白杨杂种无性系径向生长的影响规律,可为三倍体毛白杨工业用材林营建和经营管理提供理论指导。以定植于河北威县的11年生三倍体白杨杂种无性系(B301、B331和S86)以及二倍体毛... 详细信息

三倍体杨树具有突出的营养生长优势,研究造林密度对三倍体毛白杨杂种无性系径向生长的影响规律,可为三倍体毛白杨工业用材林营建和经营管理提供理论指导。以定植于河北威县的11年生三倍体白杨杂种无性系(B301、B331和S86)以及二倍体毛白杨对照无性系1316密度试验林为研究对象,研究造林密度(2490、1665、1110、825、615、495株/hm 2和405株/hm 2)对三倍体白杨杂种无性系胸径和树皮厚度的影响。结果表明,造林密度和无性系以及造林密度与无性系间的交互效应均对三倍体白杨杂种无性系的胸径生长具有极显著的影响,以495株/hm 2造林密度条件下三倍体白杨杂种无性系S86的胸径生长量最大,平均胸径达25.1 cm;三倍体白杨杂种无性系B301、S86的胸径生长量显著大于无性系B331和二倍体对照毛白杨无性系1316;无性系对11年生三倍体白杨杂种无性系的树皮厚度具有极显著的影响,造林密度对11年生三倍体白杨杂种无性系的树皮厚度具有显著的影响。三倍体白杨杂种无性系B301、B331、S86以及二倍体对照毛白杨无性系1316内部个体间胸径与树皮厚度均呈现正相关,说明树皮厚度随着胸径生长量的增大而增厚。研究结果对于认识造林密度对杨树径向生长的影响和指导三倍体白杨良种无性系的推广具有重要意义。

关键词：造林密度三倍体白杨杂种胸径树皮厚度