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树干横截面面积年增长量(RAI)的垂直分布研究是揭示干形变化机理,了解树干水分传输及机械支持功能变异和机制的基础。笔者就RAI垂直分布的观测方法、理论和实际模式、模拟方法、主要影响因子、与代表性观测位置的关系、与VAI的关系、与单木叶生物量的关系等方面的研究进展进行了总结分析,并对其未来的研究方向和重点内容进行了展望。 相似文献
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1 前言树冠通过光合作用获得的有机物质输送到下部,其中一部分积蓄在干部,形成树干材积生长量。所以,树干材积生长量的垂直分配与树冠位置应该存在着对应关系。根据这一观点,联系有阴阳之分的树冠位置,研究拟定单木树干材积生长量的垂直分配的简单数学模型,原则上是可能的。这方面笔者曾有过报导。于是可以推测,这样的模型对于由年龄大小近似的单株树木组成的集合——人工林的全林分也应成立。但是,这一观点尚未得到证 相似文献
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【目的】无人机机载激光雷达能够准确地测定单木、林分乃至大尺度森林结构参数(树高和树冠因子)。为应用无人机激光雷达技术准确估测森林蓄积量、生物量和碳储量提供计量依据和技术支撑。【方法】以150株实测马尾松生物量样本数据为研究对象,采用非线性回归估计方法和度量误差联立方程组方法,分析立木材积和地上生物量与树高、树冠因子的相关性,并在此基础上研究建立基于树高和树冠因子的立木材积与地上生物量相容模型。【结果】单株材积和地上生物量与树高因子的相关性最为紧密,其次才是树冠因子;基于树高和冠幅因子的二元材积和地上生物量模型预估精度较高,达到92%以上,再考虑冠长因子的三元模型预估精度改进不大;基于树高和冠幅因子的二元立木材积与地上生物量相容模型估计效果更好,相对于一元相容模型系统而言,二元相容模型拟合效果有较大幅度提高,预估精度达到92%以上。【结论】采用度量误差联立方程组方法可以有效解决基于树高和树冠因子的立木材积与地上生物量相容问题,并且预估精度达到92%以上,所建二元立木材积与地上生物量相容模型可为应用激光雷达技术反演森林蓄积量和生物量提供计量依据。 相似文献
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含地域和起源因子的马尾松立木生物量与材积方程系统 总被引：1，自引：0，他引：1
【目的】建立含地域和起源因子的相容性立木生物量与材积方程系统,为准确估计森林生物量提供依据。【方法】以我国南方主要针叶树种马尾松为研究对象,基于301和104株样木的实测地上生物量、树干材积和地下生物量数据,综合利用哑变量建模方法和误差变量联立方程组方法,建立集地上生物量、树干材积和地下生物量为一体、确保与生物量转换因子和根茎比等变量相容的一元和二元方程系统,并分析立木生物量和材积估计是否受地域和起源的影响。【结果】所建立的马尾松一元和二元相容性立木生物量方程与材积方程,确定系数(R~2)均在0.92以上,其中地上生物量方程的平均预估误差在4%以内,地下生物量方程的平均预估误差在8%以内。对马尾松地上生物量和树干材积的估计,二元模型均显著优于一元模型,其F统计量远大于临界值;但对地下生物量的估计,二元模型反而不如一元模型效果好。不论是一元模型还是二元模型,地域和起源对马尾松地上生物量估计均无显著影响,地上生物量模型具有很好的通用性,同时也进一步印证了曾伟生等(2012)提出的通用性地上生物量模型M=0.3ρD~(7/3)的广泛适用性。对马尾松地下生物量的估计,不同地域的模型存在显著差异;相同直径的林木,总体1地域范围内(长江流域东南部)的地下生物量要大于总体2(长江流域中西部)。对马尾松树干材积的估计,二元模型不受地域和起源影响,但一元模型受起源影响;相同直径的林木,人工林的材积估计值大于天然林。【结论】将哑变量引入误差变量联立方程组,可同时解决多个变量之间的相容性及地上生物量和地下生物量样本单元数不相等时如何联合建模的问题,是切实可行的生物量建模方法;研究所建立的马尾松立木生物量方程、材积方程及其相容的生物量转换因子和根茎比方程,达到相关技术规定预估精度要求,可推广应用。 相似文献
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【目的】森林生物量的精确测定,对于全球气候变化和碳循环研究具有重要的意义。【方法】以东北林业大学城市林业示范基地为研究区域,首先利用无人机平台获取整个研究区域的高分辨率无人机影像;然后在研究区域四种人工林样地中分别选取20 m×20 m的4块建模样方和4块测试样方,通过每木检尺法实测建模样方内林木的树高和胸径数据,建立H-DBH(树高-胸径)估算模型,并结合已有的DBH-SB(胸径-树干生物量)模型得到测试样方的森林生物量数据;在处理后的数字冠层高度模型(DCHM)基础上利用局部最大值法提取树高与树冠中心点位置,建立一种结合无人机影像提取树高与H-SB(树高-树干生物量)经验模型的森林生物量制图方法。【结果】不同样方的H-DBH模型R2均大于0.70,测试样方的总地上生物量平均值为6915.85 kg,总的估测精度为87%。通过ArcGIS软件结合本研究提出的方法快速得到了整个研究区域的地上生物量分布图,估测总地上生物量为4396.18 t。【结论】研究结果可为快速准确的进行森林生物量的估测提供基础数据和技术参考。 相似文献
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《林业科学》2019,(11)
【目的】利用地面三维激光扫描仪获取的单木树干点云,提出一种基于断面轮廓曲线的树干材积计算方法,为准确测定单木树干材积提供参考。【方法】首先,将树干点云按设定高度thick划分为若干等高垂直分段,对于一个垂直分段,将其树干点云投影至下断面得到一个平面点集,以该点集凸包点形成闭合凸多边形的质心为中心点,以角度参数θ对该平面点集角度分区,一个角度分区中所有点的重心点为该角度分区的轮廓点,根据角度分区在上下垂直分段上的相邻性和连续性修复无轮廓点的角度分区;然后,以当前垂直分段所有角度分区的轮廓点为插值点,构建一条闭合连续光滑的三次B样条曲线(称之为垂直分段的断面轮廓曲线),该曲线所围面积为断面积,断面积与高度thick之积为垂直分段体积,所有垂直分段体积累加得到树干材积。分别以可准确计算体积的圆柱体、圆台体和抛物线体的模拟点云与地面三维激光扫描仪获取的来自7个树种183个长度为1 m的树干点云为实测数据,开展模拟试验和实测试验。【结果】模拟试验结果表明,对于圆台体和抛物线体的体积计算,断面轮廓曲线法在合适的thick与θ参数下计算精度高于拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法的计算精度。实测试验结果表明,与断面轮廓曲线法计算的材积(thick=2 cm,θ=2°)相比,拟合圆、拟合圆柱体和Bézier凸曲线法计算材积的平均绝对百分比误差(MAPE)分别为064%、43365 cm~3和054%,均方根误差(RMSE)分别为063%、42906 cm~3和053%,总相对误差(TRE)分别为1188%、3 36136 cm~3和951%。【结论】断面轮廓曲线法计算的树干断面积和材积最为精确,传统以横断面是圆为理论计算的树干断面积和材积均大于其真值。 相似文献
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森林生物量是反映森林生态环境的重要指标,是研究许多森林问题和生态问题的基础。本研究以河北省油松林调查数据为基础,借助Excel、SPSS11.0和ForStat统计分析软件对河北省油松单木生物量和分配格局进行分析,结果表明：（1）油松单木胸径与树高、树叶生物量、树干生物量、树枝生物量、树根生物量和全树总生物量均呈极显著正相关;树高与胸径、树干生物量、树枝生物量、树叶生物量、树根生物量和全树总生物量呈极显著正相关。（2）各调查地油松各器官的生物量,其中树干的平均值为50.55%,树枝的平均值为18.93%,树根的平均值为15.52%,树叶的平均值为15.00%。（3）随着单木生物量的增加,单木各器官树干、枝条和树叶的生物量分配比例保持相对稳定。 相似文献
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以顺昌埔上国有林场人工黄山木兰纯林为研究对象,调查其生长情况,分析林分中优势木、平均木、劣势木各器官生物量及其分布规律。结果表明:不同长势黄山木兰平均胸径差异极显著,平均树高差异达到显著以上水平;不同长势黄山木兰各器官生物量和总生物量差异极显著,各器官生物量及其分配率均表现为树干树根树枝树叶,树干生物量分配率均最大,超过60%,而树叶生物量分配低于2%;树干生物量垂直分布呈金字塔状,树枝、树叶生物量垂直方向呈倒金字塔分布;各径级根生物量总体表现为随根系径级的减小而减少,不同长势黄山木兰同径级根生物量分配率与生长势有关。 相似文献
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基于机载LiDAR的单木结构参数及林分有效冠的提取 总被引：4，自引：0，他引：4
【目的】基于机载激光雷达(LiDAR)数据提取单木树冠三维结构参数(树冠顶点位置、树高、冠幅和冠长),并在此基础上对林分有效冠进行提取,为进一步研究林分尺度上的有效冠结构及其动态提供依据,以更好掌握并改进林业经营措施。【方法】采用一定规则下的局部最大值窗口搜索树冠顶点,进行单木树冠顶点探测和单木树高提取;以树冠顶点为标记,利用标记控制分水岭分割算法提取单木冠幅;采用垂直方向点云高程检测方法获取枝下高位置,提取冠长;在标记控制分水岭分割出的树冠边界,提取树冠接触高,取平均值作为该样地的林分有效冠高。【结果】树冠分割正确率为88.5%;结合样地实测参数对提取值进行相关性分析,树高R~2=0.886 2,冠幅R~2=0.786 4,冠长R~2=0.800 0,树高、冠幅和冠长精度分别为90.34%、86.80%和89.90%;同一林分内单木接触高相对比较稳定,对提取的林分有效冠高进行单因素方差分析,无显著差异。【结论】基于机载LiDAR数据,采用可变大小的动态窗口搜索局部最大值点,能提高单木结构参数的提取精度;利用树冠顶点标记控制分水岭算法,将高空间分辨率航片作为辅助数据,可完成较高精度的单木冠幅提取;垂直方向点云高程检测方法可提取单木冠长;LiDAR点云数据可对林分有效冠进行提取,在同一林分中,不同样本数量对接触高提取的变异性影响不大,有效冠高大致相同。机载LiDAR数据具有良好的单木树冠三维结构参数提取能力,能够满足现代林业调查对单木结构参数提取的需要,实现对林分有效冠的提取。 相似文献
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在冀北木兰围场自然保护区内,通过对比华北落叶松[Larixgmellini（Rupr．）Rupr]人工林与天然次生油松（P／nustabulaeformiscarr）林不同坡位的连年生长量与平均生长量,建立生长过程曲线方程并拟合树高与胸径之间的关系,分析两种林型内乔木树种的生长过程。结果表明：（1）落叶松人工林不同坡位样地内,标准木的拟合生长模型基本相似;材积连年及平均生长速率排序为：坡底落叶松〉坡中落叶松〉坡顶落叶松。（2）天然次生油松林不同坡位样地内材积平均生长量均随着年龄的增长而增加,油松标准木的生长过程基本相同,且标准木的拟合生长模型基本相似。但坡中油松立木材积平均生长量高于坡地和坡顶。（3）相同坡位样地内人工林与天然林间的连年生长曲线存在明显差异性。油松林生理年龄高于落叶松林,标准木达到材积数量成熟的年龄比落叶松大,单株立木材积量较大。（4）人工落叶松林和天然油松次生林内乔木树种的胸径与树高问存在密切的相关性,其相关系数均达到0．9以上。 相似文献
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树冠结构对主干生长量垂直分配的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
1985—1986年用定位测量方法研究了Ⅰ-69杨(Populus deltoides Bartr.cv.“Lux”ex.Ⅰ-69/55)树冠结构对主干生长量垂直分配的影响和主干、侧枝生长量分配的关系。结果表明,空旷地与人工林树干生长量分配趋势不同,前者树冠以下主干生长量较大,而后者的大生长量集中在冠部;人工林树干直径增量以地径处最大,向上逐渐变小,从枝下高处又开始增大,直到冠部。冠部树干直径增量一般都大于枝下干部,且呈波动式起伏;断面积与材积增量的分配,以树干基部较大,向上逐渐减小,随着修枝高度的上移,上部材积分配比额增大;侧枝生长影响主干上下生长量的分配,侧枝断面积增加1cm~2,可使分枝部位上下断面积的差值扩大0.7cm~2左右。修枝对调节树干的直径材积生长量分配有显著作用。可以促进树干上部直径材积生长。 相似文献
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【目的】为阐明油松侧枝的节间特征及其变异规律,了解当年生节间枝条和针叶的异速生长关系,揭示侧枝空间构型、活力和光合产物分配的主要影响因子。【方法】本研究在35 a生油松林内选取了5株标准木的标准枝,通过枝条解析截取了372个节间,采用统计分析和模型模拟等方法对相关问题进行了研究。【结果】结果表明:油松枝条多分为3级,近90%的节间分布在2级和3级枝,直径生长周期为1~4 a、具有针叶着生和光合功能的节间占节间总数的83%;节间直径和长度均随枝级增加而显著下降,均随节间生长周期(或形成时间)的增加而显著增加,后者在枝级间及枝级内的变异均远高于前者,后者受枝级和着生位置光照环境的影响明显高于前者。全枝70%以上的枝条生物量分布在1级枝节间,80%以上的针叶分布在2级和3级枝节间;1级和2级枝的生物量以枝条为主,3级枝以针叶为主。直径生长周期为1~3 a的节间生物量以叶为主,4 a的以枝条为主,4 a以上的以完全以枝条为主。当年生节间的不同特征变量间均成显著的异速生长关系,而非成比例变化。【结论】节间是侧枝的基本单元,其数量、质量、生长发育及其在不同枝级和形成时间的变异,以及其主要构件的异速生长关系是影响侧枝空间构型、活力和光合产物分配的主要因子。 相似文献
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美国可食松P inus edu lis是自美国近两年引进的一种常绿针叶灌木树种.对其1年生播种苗进行了全年的生长观测、生物量测定以及形态特点的研究,并以本地树种油松P inus tabu laef orm is 1年生播种苗作为对比,将可食松1年生苗的生长划分为4个时期(出苗期,幼嫩期,速生期和苗木硬化期).结果表明:可食松1年生苗高生长速生期全年仅1次,地径速生期则出现2次;可食松苗地上部分粗壮矮小、初生叶繁多,地下部分具深根性特点.同时对该树种抗逆性进行了初步分析. 相似文献
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通过研究,17a生华山松混交林,树高、胸径和材积的总生长量均比同期纯林要大,树高、胸径的连年生长量下降趋势比纯林慢,材积连年生长量上升比纯林快.8a生华山松仅树高定期生长量比纯林大,胸径与材积定期生长量不及纯林.混交林的叶量、叶面积及单位重量的叶绿素含量均比纯林高.华山松营养根呈簇状疏散分布,无明显主根,根系分布浅而细根密集,根系总长度比纯林大20％以上,种间根系无互相排斥现象. 相似文献
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【目的】对Kozak方程进行修正,采用树木易测因子为预测变量,构建人工樟子松树冠外部轮廓预估模型,为研究树木生理和树木竞争提供依据,为模拟单木树冠表面积和树冠体积奠定基础。【方法】基于黑龙江省14块固定样地70株人工樟子松解析木907个最大枝条数据,以Kozak方程基本形式为基础并对其进行修正,选出构建人工樟子松树冠外部轮廓基础模型的最优模型形式。在最优模型基础上,建立分别考虑样地效应、样木效应及同时考虑样地和样木效应两水平的非线性混合效应模型。利用R软件的nlme软件包求解非线性混合效应模型参数,采用AIC、BIC、-2LL对混合效应模型中不同随机效应参数组合形式、不同随机效应矩阵、方差-协方差矩阵和方差函数进行比较,选出最优模型形式,并对人工樟子松外部轮廓随树木因子的变化规律进行探讨。以林分密度为哑变量,构建不同密度的人工樟子松树冠外部轮廓预估模型。【结果】人工樟子松树冠外部轮廓预估模型因子包含胸径(DBH)、冠长率(CR)和高径比(HD)。与基础模型相比,分别考虑样地效应、样木效应的混合模型能够显著提高模型拟合效果,外部轮廓模型差异主要来源于样木效应。以样木为单水平的混合效应模型中,a2、a6为随机参数,对角矩阵为方差-协方差矩阵形式,ARMA(1,1)为解释组内方差的矩阵,采用幂函数消除异方差的模型形式为最优模型。同时考虑样地和样木效应两水平混合模型的拟合效果较单水平混合模型有所提高。以两水平混合模型的固定效应部分模拟外部轮廓与树木因子之间的关系,在分别固定另外2个变量的情况下,树冠半径随着DBH、CR增大均逐渐增大,树冠上半部分半径随着HD增大而增大,下半部分半径随着HD增大而减小。外部轮廓拐点的变化范围为0.6250~0.9170,拐点平均位置为0.8413,随着林木在林分中被压强度增大,拐点位置向树冠基部移动。密度小于1000株·hm^-2林分中单木的冠形与1000~2000株·hm^-2和大于2000株·hm^-2林分中单木的冠形区别很大。【结论】修正后的Kozak模型满足梢头处半径为0、在整个树冠范围内存在拐点且拐点唯一的特性,能够对人工樟子松树冠外部轮廓进行合理模拟及预测。两水平非线性混合效应模型可显著提高模型拟合效果,能够在树冠外部轮廓模型中应用。 相似文献
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【目的】研究不同海拔典型森林土壤中土壤微生物碳代谢特征与差异。【方法】在山西省历山选取了7种典型植物群落,即亚高山草甸(C1),华山松纯林(C2),红桦、榆树、五角枫、辽东栎阔叶混交林(C3),榆树、核桃楸、青皮椴、辽东栎阔叶混交林(C4),白桦、青皮椴、核桃楸、华北落叶松、油松针阔混交林(C5),白皮松、油松针叶混交林(C6)、油松纯林(C7)作为实验样地。采用BIOLOG技术,研究其碳代谢指纹的特征与差异。【结果】结果表明:反映微生物活性的平均颜色变化率(average well color development,AWCD)的大小顺序为C5> C1> C4> C3> C6> C7> C2,且相互之间差异显著(P <0.05),即白桦、青皮椴、核桃楸、华北落叶松、油松针阔混交林土壤中微生物群落利用碳源的能力最强,华山松纯林最低;土壤微生物代谢多样性指数同样反映这一规律。【结论】1)各植被类型下土壤微生物群落对各碳源的利用的主成分分析研究结果表明,不同植被类型下土壤微生物代谢碳源程度各异。2)综合31种碳源的利用,碳水化合利用率最高,其次依次为氨基酸、羧酸类、多聚类、酚酸类,胺类碳源的利用率最小。3)土壤微生物代谢多样性与海拔梯度并无规律性关系,而与地上植物的种类和数量密切相关。 相似文献
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气候变化情景下河北省3个优势树种适宜分布区预测 总被引：2，自引：0，他引：2
【目的】探究河北省3个优势树种分布与气候因子的关系,并进行适宜分布区预测,以期为评估气候变化的影响及制定适宜未来气候变化的森林经营策略提供理论依据。【方法】依据河北省森林资源调查数据,选取华北落叶松、蒙古栎和油松这3个主要树种,采用ClimateAP气候模型生成当前及未来(2040—2069年和2070—2099年)与降水和温度相关的10个气候因子,利用MaxEnt生态位模型和基于3个气候变化情景(温室气体最低排放,RCP2.6;中度稳定排放,RCP4.5;高度排放,RCP8.5)的一致性预测,模拟3个树种当前和未来的潜在适宜分布区,并采取响应曲线分析主要气候因子对3个树种适宜分布区的影响。【结果】3个树种MaxEnt模型的受试者工作特征曲线下面积(AUC值)都大于0.85,具有较好的预测能力;当前3个树种主要适宜分布在燕山和太行山地区;影响3个树种分布的主导气候因子存在差异,华北落叶松主要受小于0℃年积温和湿季降水量的影响,蒙古栎则主要受最热月平均气温、Hargreaves水分亏缺和湿季降水量的影响,而最热月平均气温、湿季降水量、大于5℃年积温和年均气温是影响油松分布的主要气候因子;一致性预测表明,在2040—2069年,河北省华北落叶松分布面积明显扩大,蒙古栎分布面积变化较小,而油松分布面积显著缩小;在2070—2099年,3个树种的适宜分布面积都显著缩小,幅度均超过3%。【结论】随着气候变化,3个树种均有向高海拔地区迁移的趋势,但在经纬度方向上的分布变化不大。在未来3个树种的适宜分布区,采取人工手段(如造林)辅助树种扩散以适应气候变化,有利于提高森林生产力,构建健康稳定的森林生态系统。 相似文献
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【目的】探讨油松人工林皆伐前后林下植物多样性的变化及与土壤水分的关系,为在油松林皆伐后植被恢复和发育阶段维持生物多样性、保持林分结构稳定、发挥更高生态效益等方面提供科学依据和经营措施建议。【方法】采用时序研究法,在河北平泉地区选择立地一致的不同林龄油松人工林(32年中龄林、40年近熟林、53年成熟林)和皆伐后不同时间(5、10、24 a)的天然更新林作为研究对象,分析不同生长发育阶段油松人工林下植物物种组成与多样性的变化规律及与土壤水分间的相关性。【结果】1)皆伐前后6种林分样地共出现灌木植物21种,草本植物65种,不同样地林下植物组成存在差异。胡枝子在各林分样地均有出现,且重要值均> 20%,在灌木层优势地位明显;草本层中菊科植物种类最多,有18种,其次是蔷薇科和禾本科,分别为6种和4种。2)不同林分样地林下植物多样性指数均表现为草本层>灌木层,皆伐前随着林龄增加林下植物多样性逐渐增加;皆伐后灌木层植物多样性表现为先下降后增加再下降,且变化幅度明显,伐后10 a灌木层Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数最大,分别为1.40、0.61、1.24和0.74,与53年样地差异不显著。皆伐后不同时间的天然更新林草本层植物多样性均与伐前53年样地的差异不显著,皆伐对灌木层植物的影响较大。3)不同林地土壤水分变化规律较一致,表现为伐前随林龄增加而逐渐增加,伐后5~10 a仍保持较高水平,伐后24 a出现下降,经相关分析植物多样性指数与土壤水分之间有显著的正相关关系,与草本层的相关性达极显著水平。【结论】伐前林下植物多样性变化主要与林分密度降低、光照条件改善有关,伐后主要与油松天然更新及种间竞争有关。依靠油松天然更新恢复的林地保持了较高的生物多样性,但在皆伐10 a后出现下降的趋势,建议在此时对油松更新苗进行人工抚育、降低密度以维持植物多样性。土壤水分是影响植物多样性的关键生态因子,良好的土壤水分条件和林下植被的恢复和发展可以相互促进。 相似文献