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1.
基于混合效应的人工落叶松树冠轮廓模型 总被引：3，自引：0，他引：3
《林业科学》2017,(3)
【目的】以林木易测因子为预测变量,构建黑龙江省人工落叶松树冠最大外部轮廓及内部轮廓(未着叶部分)的预估模型,为进一步估计人工落叶松树冠表面积、树冠体积和树冠生物量提供依据。【方法】基于佳木斯市孟家岗林场49株解析木的枝解析数据,树冠外部轮廓模型采用分段回归技术,构建带有约束条件并满足生物学意义的连续性分段曲线模型,即在梢头处树冠半径为"0",在整个树冠内外部轮廓的拐点的存在是唯一的,且在拐点处树冠半径达到最大值;内部轮廓直接采用线性模型进行模拟。分析模型参数与林木变量之间的相关性,将关系密切的树木变量或变量组合引入到模型中并选出最优模型,以此作为基础模型分别建立单水平的外部轮廓及内部轮廓的混合效应模型,利用混合模型的固定效应部分对外部轮廓及内部轮廓进行模拟。【结果】以林木因子胸径、高径比、冠长及冠长率构建的分段抛物线模型能准确预估树冠的外部轮廓形状,利用胸径、高径比及冠长能有效预测树冠的内部轮廓形状。基于模型的拟合优度及检验指标,采用单水平(样地)混合模型能够显著提高模型的预测精度,外部轮廓混合效应预估模型的决定系数(R~2)、均方误差根(RMSE)和平均偏差(Bias)分别为0.914 2、0.232 7 m和0.001 2 m,内部轮廓混合效应预估模型的R~2、RMSE和Bias分别为0.723 5、0.147 0 m和-0.000 034 m。与基础模型相比,混合模型的R~2都有所提高,RMSE、Bias都有所降低。在其他变量保持不变的条件下,外部轮廓半径分别随着胸径、冠长率的增大而增大,随着高径比、冠长的增大而减小;内部轮廓半径均随着胸径、高径比及冠长的增大而增大。【结论】具有生物学意义的分段抛物线模型和线性模型分别能够有效描述人工落叶松树冠外部轮廓及内部轮廓的形状变化特征,加入混合效应后能够提高模型的拟合精度并改善组内的方差异性特征,基于混合效应模型中的固定效应部分,能够合理地对树冠外部轮廓及内部轮廓进行模拟,分段抛物线模型能够灵活地反映拐点在树冠内的移动规律线,简单的线性模型能够对内部轮廓进行准确预估。 相似文献
2.
《林业科学》2021,(5)
【目的】构建树冠最大外部轮廓非线性混合效应模型和非线性分位数回归模型,为准确预测树冠生长发育规律及预估生产力提供科学依据。【方法】以河北省塞罕坝机械林场华北落叶松人工林为研究对象,基于58株解析木数据和1 789个枝条解析数据,利用幂函数、修正Kozak方程、修正Weibull方程选取基础模型,构建华北落叶松人工林树冠外部轮廓非线性混合效应模型和非线性分位数回归模型。【结果】在幂函数、修正Kozak方程和修正Weibull方程中,幂函数拟合树冠外部轮廓效果较好,作为树冠外部轮廓基础模型;林分年龄(Age)、冠长(CL)、胸径(DBH)、树高(HT)、冠高比(CHR)、高径比(HDR)对树冠外部轮廓影响较大。在混合效应模型中,两水平混合效应模型优于单水平混合效应模型,可明显提高模型拟合精度,HDR相关的参数a6考虑样地效应,相对着枝深度(RDINC)、CHR相关的参数a4、a5考虑样木效应,模型确定系数(R2)为0.873,均方根误差(RMSE)为0.319 m,平均相对误差(MRE)为6.642 m。在分位数回归模型中,当分位数q=0.90时模型曲线最接近树冠最大外部轮廓,R2为0.672。【结论】混合效应模型拟合精度较高,可准确描述树冠最大枝条的平均趋势。分位数回归模型可确定树冠最外部轮廓,在预测条件均值之外的研究中发挥重要作用。 相似文献
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基于两层次线性混合效应模型的杉木林单木胸径生长量模型 总被引：8，自引：0，他引：8
基于两层次线性混合效应模型方法,建立江西省杉木人工林单木胸径生长量模型.研究所用数据来自于长期观测的固定样地数据,数据库包括82个区域、365个样地、5416株树木共计16248条记录.为了解决不同区域及不同样地之间的差异,本文构建的混合模型分别考虑样地层次、区域层次及两层次的随机参数效应.针对数据存在的重复测量及嵌套结构特性,在模拟时选择合适的异方差和自相关模型矩阵来解决此类问题.最后利用独立的抽样验证数据对模拟结果进行验证.结果表明:林分断面积、对象木胸径、林分内大于对象木的断面积之和与对象木胸径的比值以及海拔对单木胸径生长量有显著影响.与林业中常用的传统最小二乘方法相比,采用混合效应模型方法后模型的模拟精度和验证精度均有提高.选择适合的异方差和自相关函数后,模型比只考虑参数的随机效应有更好的适应性,并体现出了混合效应模型的灵活性和准确性. 相似文献
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以吉林省汪清林业局184块样地中的10 111株蒙古栎为例,首先选用线性函数、Richards函数、Logistic 函数、指数函数等7种常用函数形式,分析4个因变量(后期胸径、后期胸高断面积、直径增量和胸高断面积增量)与前期胸径的影响,确定一个用于构建混合效应模型的基础模型。然后确定同时考虑林场效应和林场与样地交互效应时基础模型中最优的形式参数构造形式,利用逐步回归方法确定模型中所包含的林分变量,并分析和比较用来消除异方差的3种常用残差方差函数(指数函数、幂函数和常数加幂函数),最后检验模型预测效果。结果表明:Wykoff模型且因变量为后期胸高断面积拟合效果较好,故作为基础模型;除前期胸高直径(D)外,当考虑坡度正切(ST),对象木胸高直径与样地算术平均直径的比(RAD),样地胸高总断面积(TBA),样地中大于对象木直径所有树木的胸高断面积和(GSBA),对象木胸高断面积与样地算术平均胸高断面积的比 (RABA)和对象木胸高断面积与样地胸高总断面积的比(RBA)等林分变量时能进一步提高模型预测精度;对于残差方差,指数函数、幂函数和常数加幂函数都能消除异方差,但幂函数效果最好;当模型同时考虑林场效应和林场与样地交互效应时预测精度最高。 相似文献
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[目的]研究林木树冠形态对外界环境适应的可塑性机理。[方法]以小兴安岭地区的长白落叶松为研究对象，利用详细的树冠半径调查数据，研究长白落叶松的树冠偏冠现象，分析树冠偏冠与林木大小和竞争之间的关系。[结果]在单木水平上，不同林龄样地中林木的树冠变异系数的平均值均大于20%，大部分林木的树冠半径变异系数较大，只有不到1/5的林木的树冠半径变异系数小于15%。不同林龄样地中长白落叶松偏冠距离的平均值在0.35～0.51 m之间，各样地中林木偏冠距离的最大值均在1.2 m以上，其中成熟林中林木偏冠距离的最大值达到1.73 m。树冠的偏冠方向没有特定的方向偏向，是均匀分布的。在幼龄林中，林木的偏冠距离与胸径、冠长、平均树冠半径呈显著正相关，树冠偏冠距离随树木增大而增大。在中龄林和近熟林中，偏冠指数与胸径、树高和平均树冠半径呈显著负相关，与高径比呈显著正相关，树冠偏冠程度随树木增大而减小。在成熟林中，偏冠程度与林木大小的相关性不显著。在幼龄林、中龄林、近熟林中，树冠偏冠与竞争压力呈显著正相关，在成熟林中树冠偏冠与竞争压力的相关性不显著。基于树冠中心坐标计算的林分平均竞争指数均小于基于树干坐标计算的... 相似文献
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基于非线性混合模型的落叶松树干削度模型 总被引：4，自引：0，他引：4
以黑龙江省带岭林业局大青川林场84株人工落叶松解析木数据为例,采用Max和Burkhart分段削度模型作为基础模型,利用SAS软件中的似乎不相关回归过程得到该分段削度模型的4个参数和2个拐点参数同时估计。参数估计显著性检验(P<0.000 1)以及模型检验(F=31 392.30,P<0.000 1)都证明该分段模型能较好地描述落叶松树干干形变化。然后以该分段模型为基础模型,采用非线性混合模型的方法,建立落叶松人工林树干削度混合效应模型。结果表明:当考虑样地效应影响时,b1,b2同时作为混合参数时模型拟合最好;当考虑树木效应影响时,b2,b4同时作为混合参数时模型拟合最好。无论考虑样地效应影响还是考虑树木效应影响,混合模型的拟合精度都比基本模型的拟合精度高,并且考虑树木效应影响要比考虑样地效应影响的精度更高。模型检验结果表明:混合模型通过校正随机参数值能提高模型的预测精度。 相似文献
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基于混合效应模型的杉木单木冠幅预测模型 总被引：8，自引：0，他引：8
以湖南省黄丰桥国有林场103块样地共2461株杉木为例,建立单木冠幅模型.由于所调查数据是在不同立地条件下相同样地中重复观察得到,数据间存在明显相关性,为解决此问题,将考虑立地指数和样地对冠幅生长的随机影响,即建立嵌套2水平非线性混合冠幅模型.从12个常用林分模型中选出较好的冠幅直径模型作为构建混合模型的基础模型.除胸高直径外,还考虑其他17个林分或树木因子对冠幅的影响.通过指标AIC(akaike information criterion)和对数似然确定最佳形式参数随机效应组合类型,用指数函数、幂函数以及常数加幂函数3种形式的残差方差模型消除异方差,最后对混合模型和传统回归模型进行比较及评价.结果表明:逻辑斯蒂形式的冠幅直径模型[模型(13)]拟合效果较好,选择为基础模型;胸径、冠底高、树高和样地优势高是影响冠幅的主要因子;幂函数消除异方差效果最好;与立地指数相比,立地指数与样地的嵌套效应对冠幅影响更大;模型(15)的嵌套2水平比总体平均水平和立地指数水平预测精度高,相比于模型(13)有明显改进.本文主要为方法研究,对于其他树种可以用相似方法构建冠幅模型. 相似文献
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航空像片冠幅与地面直径的线性混合模型 总被引：2，自引：1，他引：1
大量采集航空像片冠幅X 与地面树木直径y的相关资料,指出一群由树冠"亮点集"组成的航空像片图像是"冠幅"检测的必要条件,并从专业的角度论证航片冠幅x与树木直径y应满足带截距的线性相关关系.由于树冠密度的随机干扰,使得冠幅x与直径y不满足等方差条件,所以必须在原来固定参数线性模型的基础上引入随机效应参数.本文采用"样地"作为随机效应的构造变量,"树冠类型"为组变量,它们的叉积构造"随机效应"参数的设计矩阵,从而构造出航空像片冠幅x与树木直径y的线性混合模型,由此获得总体y的最优无偏估计,线性混合模型的相关系数由一元线性模型的0.57平均提高到0.72.线性混合模型的实质是在固定参数方程上迭加随机"噪声".由于数据经过标准化处理,带有随机挠动的预测方程参数与航空像片比例尺无关. 相似文献
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【目的】分析杉木单木枯损率与初植密度、竞争和气候因子的关系,为杉木科学经营管理提供决策依据。【方法】以江西杉木密度试验林为研究对象,选取常用的logit、probit和cloglog 3种二分类变量数据结构模型构建杉木单木枯损率基础模型,并进行选择。以选择出的最优模型为基础,引入样地和样木的随机效应构建杉木单木枯损率混合效应模型。【结果】logit模型的AIC值最小(4 700.419),probit模型次之,cloglog模型最差。考虑样地和样木两水平随机效应的混合效应模型模拟精度最高,其AUC值为0.966 8。初植密度、林分优势高越大,杉木单木枯损率越高;相对直径d/D_g越大,杉木单木枯损率越低;气候越干旱,杉木单木枯损率越高;温度升高,杉木单木枯损率减小。【结论】考虑样地和样木两水平的logit模型能够较好分析杉木单木枯损率与初植密度、竞争、立地和气候因子的关系,并且随着气候干旱发生,杉木单木枯损率提高。 相似文献
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【目的】构建具有清晰空间结构的樟子松天然更新幼苗空间分布模型,阐明沙地樟子松散生单木的天然更新幼苗空间分布特征,为重要固沙乔木樟子松天然更新和扩张方向预测提供参考依据。【方法】以呼伦贝尔沙地天然樟子松散生单木为研究对象,利用VonMises分布和韦伯分布构建具有清晰空间结构的樟子松散生单木天然更新幼苗分布模型。基于10株散生樟子松母树及其1374株更新幼苗观测数据,采用由最小二乘法估计模型参数,并应用模型随机模拟樟子松散生单木天然更新幼苗的空间分布状况。【结果】1)樟子松散生单木的天然更新幼苗分布符合Janzen-Connell假说,但更新幼苗分布具有明显的方向性,主要分布在方位角(正北为0°,顺时针旋转)为0°~127°和216°~360°2个区间中,更新幼苗与母树的距离集中在0.37~10.95m,树龄较高的幼苗主要分布在距离母树较远的地方;樟子松散生单木的天然更新幼苗空间分布模型由更新幼苗数量模型、方向分布模型和距离分布模型构成,基于模型发现,樟子松天然更新幼苗的平均扩散方向为北偏东16°,平均扩散距离为5.37m;应用樟子松散生单木天然更新幼苗模型模拟地径为70cm的樟子松母树更新幼苗群体空间格局,生成的樟子松单木天然更新幼苗共97株,模拟的更新幼苗空间分布与观测一致。【结论】樟子松散生单木天然更新幼苗在扩散距离上符合Janzen-Connell假说,但分布具有方向性,绝大部分幼苗分布在母树北面。樟子松幼苗存活要求较低的太阳辐射微环境,没有遮荫的环境不利于天然更新。樟子松散生单木的天然更新幼苗空间分布模型可清晰描述单株樟子松周围更新幼苗的空间格局。 相似文献
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【目的】研究寒温带森林根际土壤微生物量碳氮含量的动态变化,为揭示森林土壤碳氮养分利用机制和碳氮循环提供参考,为研究区森林保护与合理经营提供科学依据。【方法】以我国寒温带针阔混交林为研究对象,选择主要组成树种樟子松、兴安落叶松、白桦和山杨,采用抖落法采集根际和非根际土壤样品,对土壤微生物量碳氮含量动态特征进行研究,探讨不同树种根际土壤微生物量碳氮的富集程度、差异性和生长季变化以及其对土壤营养库的贡献率。【结果】不同树种根际土壤微生物量碳氮含量月际变化差异显著,根际土壤微生物量碳含量波动范围为114.14~451.05 mg ·kg -1 ,氮含量波动范围为40.38~185.00 mg ·kg -1 。根际土壤微生物量碳富集率依次为樟子松(87.99%)>白桦(78.22%)>兴安落叶松(73.14%)>山杨(56.96%),微生物量氮富集率依次为山杨(81.50%)>白桦(77.63%)>樟子松(76.42%)>兴安落叶松(51.40%)。土壤微生物量碳氮比为1.42~5.24,樟子松、兴安落叶松、白桦、山杨根际和非根际土壤微生物量碳氮比生长季变幅分别为1.42~5.24、1.57~3.79、1.67~4.55、1.55~2.59和1.79~3.53,其均值分别为2.64、2.63、2.81、2.11和2.36。根际微生物量碳对土壤有机碳库的贡献率为0.83%~0.95%,微生物量氮对土壤有机氮库的贡献率为3.63%~5.08%。【结论】寒温带针阔混交林主要树种生长季根际土壤微生物量碳氮含量均显著高于非根际,根际效应显著;在生长季末期,针叶树种根际效应相比阔叶树种更为强烈;针叶树种根际土壤微生物量对土壤结构和功能的影响高于阔叶树种。 相似文献
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几种修枝措施对沙地樟子松生长及结实的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
通过试验研究疏枝、截轮枝、截冠3种措施对樟子松种子园母树各种指标的影响,找出最利于樟子松生长的方法。结果表明:3种措施对樟子松的树木生长和开花结实都产生显著差异,经疏枝的单株,其高生长、径生长、冠幅、种子产量都大幅提高,说明疏枝对于樟子松的生长有较大的促进作用,特别是在种子产量上表现明显。 相似文献
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黑龙江东部地区樟子松人工林单木生物量研究 总被引：2，自引：0，他引：2
文章研究以黑龙江东部地区不同年龄、不同密度及不同立地条件的樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica )人工林作为研究对象,基于 26块标准地中139株标准木的树干解析和生物量数据,以树木各测树因子为自变量建立樟子松人工林单木的树干、树枝、树叶及全树重的生物量预测模型;并研究了不同年龄樟子松林分的生物量结构.研究结果表明:樟子松人工林单木各分量生物量的最优模型形式均为CAR模型,各最优模型的变量主要为胸径(D)和树高(H)因子,D2H能够很好地反映树干的干重,胸径和树高能够很好地反映树枝、树叶及全树重的变化;樟子松单株生物量随着年龄的增大而增加,树干的生物量占全树重的比例随年龄的增大而增大,枝和叶的生物量变化趋势与树干相反,都随着年龄的增大而减小.文中研究的不同年龄阶段樟子松人工林的生物量结构变化规律及相应的预测模型,可为进一步了解樟子松人工林生物量的积累提供依据. 相似文献
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以刺槐、樟子松2个树种3种配置方式进行退耕还林造林试验,结果表明:造林树种配置方式对林木生长量有显著影响,刺槐在纯林配置时的生长量优于混交配置,前者的树高、胸径生长量分别是后者的140.2%和129.7%;樟子松混交配置时的生长量要优于纯林配置,前者的树高、胸径生长量分别是后者的119.0%和125.0%。土层厚度对林木生长量有显著影响,刺槐在厚土层立地条件下的树高和胸径生长量分别是薄土层的112.0%和104.0%;樟子松在厚土层立地条件下的树高和胸径生长量分别是薄土层的115.0%和113.0%,林地郁闭度亦提高了1成。 相似文献
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樟子松造林当年不同越冬保护措施效果调查 总被引：2，自引：0，他引：2
樟子松自1975年在山西省北部半干旱风沙区引种栽植成功以来，造林翌春幼树大量死亡已成为造林屡屡失败的关键，究其原因，是幼树遭受生理干旱所致。1996年-1997年进行了造林当年不同越冬保护措施效果调查结果表明：幼树当年越冬采用地膜覆土法比单纯覆土法翌春保存率提高28.5%，每公顷成本节省921元。 相似文献
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【目的】通过分析不同混交模式下马尾松及格木生长量差异,探讨马尾松与格木混交的适宜模式,为马尾松格木混交林的营建提供理论基础。【方法】以广西凭祥5年生马尾松和格木人工林为研究对象,分析不同混交模式及混交比例马尾松和格木的胸径、树高、冠幅及材积的差异,探寻马尾松格木混交合理的混交模式和混交比例。【结果】1)不同混交模式马尾松胸径、树高、冠幅和材积均差异显著。处理a和CK3林分平均胸径最大,均为5.9 cm,CK3林分平均树高、上下冠幅和左右冠幅最大,分别为4.9、2.4和2.7 m。CK3的单株材积最大为0.0082 m3,处理c林分平均胸径、平均树高和单株材积均最小,分别为5.0 cm、4.1 m和0.0051 m3,同时上下冠幅和左右冠幅最小,分别为2.0 m和2.1 m。2)不同混交模式格木胸径、树高、冠幅和材积均差异显著。CK2林分平均胸径最大为5.1 cm,最小为处理c的4.1 cm。处理a和CK1林分平均树高最高,均为4.8 m,处理c树高最低为4.0 m。处理a、处理b和CK2上下冠幅最大,均为2.4 m,处理c上下冠幅最小为2.0 m,CK1左右冠幅最大为2.8 m,处理c左右冠幅最小为2.1 m。CK2格木单株材积最大为0.0058 m3,处理c单株材积最小为0.0035 m3。3)不同的混交模式和混交比例不影响径级数量的分布规律,各处理及对照中马尾松和格木的径级均呈正态分布。【结论】马尾松与格木幼林4种混交模式在胸径、树高、冠幅和材积均存在显著差异,马尾松与格木(75丛·hm^-2)各项生长指标相对较优,其次为马尾松+格木(4:1)行状混交,生长表现最差为马尾松+格木(210丛·hm^-2)。综合考虑,以培育马尾松大径材为经营目标,早期应选择马尾松与格木(75丛·hm^-2)模式进行混交。 相似文献
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沙地樟子松人工林林木胸径、冠幅等生长指标与林龄相关性研究 总被引：3，自引：0，他引：3
通过对章古台地区的10~60a林龄樟子松人工林的样地进行树龄、胸径、冠幅、枝下高等指标调查、观测,并使用SPSS进行分析。结果显示:沙地樟子松人工林的胸径生长量、枝下高高度与林龄有极显著相关性;冠幅大小与林龄有显著相关性;各生长量两两之间有极显著相关关系,且随树龄的增加而增长,立地条件的差异可能会延长或缩短这种进程,但不会改变这种趋势。胸径生长量、冠幅大小、枝下高高度随林龄变化的模型分别为y=e0.75+3.212/x、y=-0.085+0.344 x-0.008 x~2、y=e2.942-57.681/x;冠幅和胸径比随林龄变化的模型为y=0.382 73e-0.012 55 x。该研究揭示了沙地樟子松人工林胸径及冠幅等指标的生长随林龄变化的规律。 相似文献