新疆天山西部云杉生长量变化及其影响因子分析

【目的】计算新疆天山西部云杉生长量,对云杉生长量影响因子进行相关性分析,为监测云杉生长和研究天山森林生态系统提供参考。【方法】根据1996年天山西部8个林场218个样地5682株云杉的实地测量值推算出天山西部云杉的材积经验式和一元材积表;利用GIS和SPSS软件对利用遥感手段提取的生长量影响因子进行相关性分析。【结果】1996~2006年,天山云杉定期生长量为20.487482 m3,1996~2006年定期平均生长量为2.048748 m3。生长量影响因子相关性分析表明灰度值中的红光波段、近红外波段、绿光波段与云杉生长量显著相关,其次是海拔、NDVI和坡向,相关性最弱的为蓝光波段、短波红外波段和坡度。【结论】在今后的工作中,可根据影响天山云杉生长量的主导因子,并结合GIS手段动态监测云杉生长状况,从而更好地进行天山云杉的研究保护工作。     

天山西部天然乔木林空间分布与地形因子的定量关联

【目的】研究天山西部山区天然乔木林分布规律与地形因子(海拔、坡向、坡度)的定量关联,为森林资源的保护与管理提供科学依据。【方法】选取天然乔木林为对象,通过3S技术对Landsat数据进行分类,基于DEM数据生成地形因子,结合森林资源二类调查数据,定量研究天山西部山区天然乔木林的空间分布规律。【结果】天山西部山区天然乔木林主要分布在海拔1 200~2 500 m的区域,分布指数96.19%;坡向上主要分布在阴坡、半阴坡(包含北坡、西北坡、东北坡全部以及东坡、西坡部分区域),分布指数88.72%;坡度上主要分布在坡度≥15~55°,包括斜坡、陡坡和急坡以及险坡的部分区域(≥45~55°),其中在陡坡的分布指数最大。研究区树种有雪岭云杉(Picea schrenkiana)、欧洲山杨(Populus tremula)、疣枝桦(Betula pendula)、杏(Armeniaca vulgaris)和天山野苹果(Malus sieversii),其中以雪岭云杉分布面积最大,海拔范围最广;其次为欧洲山杨,第三为杏;适宜雪岭云杉生长的海拔区域为1 800~2 400 m,欧洲山杨适宜生长区为1 400~2 000 m,杏适宜生长区为1 000~1 600 m。【结论】天山西部山区天然乔木林树种以雪岭云杉、欧洲山杨和杏为主,主要分布在中山—亚高山的阴坡、半阴坡且坡度为≥15~55°的区域。森林抚育、更新时应根据地形条件选择适宜树种,保证树种幼苗成活率,促进乔木林快速更新。     

天山西部云杉林群落数量分类与排序

【目的】研究植物群落的数量分类和排序,分析植物群落与环境之间的关系,为新疆天山云杉林保护、天山西部山区森林群落更新恢复评价提供支撑。【方法】 以天山西部国有林管理局巩留分局恰西森林公园为试验点,天山云杉(Picea schrenkiana var tianschanica)林为研究对象,基于群落学调查和环境因子测定数据,采用双向指示种分析(TWINSPAN)对天山西部云杉群落进行分类,冗余分析(RDA)方法对物种分布进行排序,分析物种群落的类型和特征以及与环境因子之间的关系。【结果】 物种群落分为8组,群落中乔木层以天山云杉为优势种,天山花楸鲜有分布;灌木层植被较少,存在少量伊犁忍冬;草本层中主要以塔什克羊角芹、白花车轴草、羽衣草、早熟禾和弹裂碎米芥等为优势种,且分布较广泛。影响天山云杉林群落分布的主要环境因子是采伐强度、坡度、海拔、郁闭度和坡向。其中,环境变量对森林群落格局解释率占40.8%,采伐强度对森林群落格局解释率占4.9%,两者共同解释率占39.64%,未解释的部分占14.69%。【结论】 天山西部云杉林划分为8个群落类型,采伐强度因子与环境因子共同影响群落分布格局,天然林得到了较好的恢复,森林资源状况得到改善,生态状况由持续恶化向逐步改善转变。     

基于WorldView-2影像和随机森林算法的天山云杉蓄积量反演

【目的】研究林地遥感因子与蓄积量的关系来反演天山云杉林分蓄积量,为新疆天然林保护工程实施后天山云杉生态恢复与科学管理提供参考依据。【方法】以新疆天山西部巩留县恰国家西森林公园的天山云杉（Picea schrenkiana var.tianshanica）为研究对象,以样地内每木检尺为依据,基于WorldView-2影像,使用eCognition Developer 提取样地的光谱信息、纹理因子与植被指数三种遥感因子,通过随机森林算法建立模型反演天山云杉林分蓄积量。【结果】提取的24种遥感因子,筛选出对蓄积量影响最大的5种特征变量,分别为NDVI1、NDVI2、RVI2、均一性（Homogeneity）与相关性（Correlation）,建立随机森林回归模型,解释度高达81.27%,决定系数R²=0.8648（P<0.05）,估测样地蓄积量精度为86.38%。【结论】建立的随机森林回归模型可以有效地反演天山云杉林林分蓄积量。     

天山北坡中部天山云杉1 a生天然更新幼苗存活数量与功能性状的微生境分析

【目的】分析天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica)1 a生天然更新幼苗存活数量和功能性状与微生境因子的相互作用及关系,为环境筛(environmental filter)在天山云杉幼苗定居阶段筛选作用提供参考。【方法】采用冗余分析(redundancy analysis, RDA)方法,分析天山云杉1 a生天然更新幼苗存活数量和功能性状与微生境因子的关系,并选用层次分割法定量分解微生境因子的解释率。【结果】显著影响天山云杉1 a生天然更新幼苗存活数量和功能性状的微生境因子有苔藓厚度、枯落物厚度、草本盖度、根系盘结层厚度、大树邻体效应和海拔、坡位,可解释47.43%的天山云杉1 a生天然更新幼苗存活数量和功能性状变异。其中,由苔藓、草本、枯落物构成的林下地被物的解释率为26.16%,根系盘结层厚度和海拔高度的解释率分别为9.79%和5.95%。【结论】天山云杉林下的枯落物、苔藓和土壤根系盘结层厚度,以及林地所处的海拔高度对天山云杉1 a生天然更新幼苗的存活具有较强的筛选作用。     

基于混合效应模型的新疆天山云杉单木胸径预测模型构建

【目的】建立新疆天山云杉单木胸径生长模型,以期对天山云杉胸径生长进行预测,为天山云杉经营管理提供理论依据。【方法】以天山云杉为研究对象,基于新疆自治区一类清查数据中70块天山纯林复测样地,样地中测得活立木共计1 914株,随机选取1 531组数据作为训练数据,383组数据作为检验数据。对比分析传统单木胸径模型和混合效应模型在云杉单木胸径模型的应用,在运用R语言的nlme模块构建混合效应模型时考虑密度水平效应、样地效应以及嵌套两水平效应,并用平均绝对误差(E)、均方根误差(RMSE)、平均预估误差(MPE)、总相对误差(TRE)、调整决定系数(R_(adj)~2)来检验模型的拟合效果。【结果】混合效应模型(R_(adj)~2=0.762)优于传统胸径模型(R_(adj)~2=0.505)。混合效应模型中,基于嵌套两水平混合效应模型最好,其平均绝对误差(E)、均方根误差(RMSE)、平均预估误差(MPE)、总相对误差(TRE)、调整决定系数(R_(adj)~2)值分别为0.589 cm、0.804 cm、0.966%、-0.042%、0.899。混合效应模型拟合效果由高到低依次为:嵌套两水平混合效应模型(R_(adj)~2=0.899)样地混合效应模型(R_(adj)~2=0.766)密度水平混合效应模型(R_(adj)~2=0.762)。幂函数能有效消除异方差结构的影响,一阶自回归矩阵AR(1)可以有效消除数据的时间相关效应。【结论】研究求得的天山云杉单木胸径生长混合效应模型可作为新疆天山云杉单木胸径预测的主要模型,其中嵌套密度水平效应和样地效应的混合效应模型对单木胸径的预测效果最好(R_(adj)~2=0.899),此研究表明混合效应模型是新疆天山云杉单木胸径预测的有效方法,为大面积新疆天山云杉单木胸径预测提供理论基础及新的方法。     

基于无人机影像的天山云杉林树高提取及蓄积量的反演

【目的】提取影像高程数据建立模型反演天山云杉林分蓄积量,为天然林保护工程实施后天山云杉生态恢复与科学管理提供参考依据。【方法】以新疆天山西部巩留县恰西森林公园的天山云杉(Picea Schrenkiana var. tianshanica)为研究对象,无人机航拍影像与样地每木检尺为数据源,使用点云分类与克里金插值法提取无人机影像高程数据得到天山云杉树高,根据样地实测数据建立胸径树高模型,最终根据胸径树高模型反演天山云杉林林分蓄积量。【结果】利用无人机影像提取树高与实测树高存在显著正相关关系,提取平均精度为88.42%,建立天山云杉胸径-冠幅模型的相关系数为0.696,而胸径-树高模型的相关系数为0.730;验证胸径-树高模型,计算RMSE值为12.386,拟合效果显著。基于胸径-树高模型反演林分蓄积量精度为87.66%,与实测值比对,残差值大部分落在(-2,+2)残差区间。【结论】采用局部最大值算法对天山云杉林树高信息的提取效果较好,建立胸径-树高模型弥补了无人机不能对胸径直接测量的缺陷,进而反演天山云杉林林分蓄积量。     

蒙古栎天然林单木生长模型研究:Ⅰ.直径生长量模型

【目的】预测蒙古栎天然林的生长和发展,为其合理经营提供依据。【方法】以蒙古栎天然林为研究对象,基于吉林省汪清林业局195块固定样地的两期复测数据,分析蒙古栎林单木直径平方生长量(以下简称直径生长量)与竞争因子、林木大小因子和立地因子的关系,找出影响林木直径生长量的主要因子,并采用逐步回归的方法,建立蒙古栎林的单木直径生长量模型。【结果】最终确定的蒙古栎林单木直径生长量模型的决定系数R2为0.567,预估精度为98.95%,平均误差为4.792 7E-5cm2,平均绝对误差为0.651 2cm2,均方根误差为0.842 1cm2,相对均方根误差为0.255 2。【结论】影响蒙古栎单木直径生长量的最主要因素是林木期初胸径,其次是竞争因子,立地因子对其影响不大。建立的模型形式简洁、统计可靠,可用于吉林省汪清地区蒙古栎天然林的直径生长预测。     

天目山常绿阔叶林胸高断面积生长量影响因子研究

【目的】研究常绿阔叶林胸高断面积生长模型,探究影响胸高断面积生长量的因素,为常绿阔叶林经营提供理论依据。【方法】以天目山常绿阔叶林为对象,先对胸高断面积生长量与胸径、竞争和地形因子进行相关性分析,随后对不同径级、冠幅等级和竞争等级的胸高断面积生长量进行差异性分析,最后基于岭回归分析法,建立以胸高断面积生长量对数为因变量的单木生长模型,定量描述胸高断面积生长量与胸径、竞争和地形因子的关系。【结果】胸径、冠幅、竞争与胸高断面积生长量的斯皮尔曼(Spearman)相关系数分别为0.531、0.427、-0.340。林木胸高断面积生长量随着林木胸径的增大而增大,不同径级间差异极显著(P<0.01)。林木胸高断面积生长量随着林木冠幅的增大而增大,不同冠幅等级间差异极显著(P<0.01)。不同竞争等级的林木胸高断面积生长量差异极显著(P<0.01),且低度竞争时的林木胸高断面积生长量最大。基于径阶平均值的单木生长模型优于基于单株林木的单木生长模型,且2类模型中胸径因子的回归参数均达极显著水平(P<0.01)。【结论】在天目山常绿阔叶林中影响胸高断面积生长量的主要因子是胸径、...     

高强度采伐对天山云杉更新群落物种组成的影响

【目的】分析高强度采伐后群落物种组成与不同采伐等级和采伐时期下,天山云杉更新群落主要植物种重要值变化特征,研究物种组成角度解释更新群落的变化规律,为天山云杉更新群落物种组成与天保工程实施和伐后森林恢复评价提供科学依据。【方法】采用重要值定量分析法,分析天山云杉更新群落乔木层、灌木层和草本层主要植物种在不同高强度采伐等级和采伐时期下的动态变化。【结果】高强度采伐后更新群落中共有植物33科61属67种,双子叶植物占决定性优势。乔木层发达,灌木植物发育不良,草本种类繁多且数量庞大,其中菊科种类最多,伴随出现一定数量特征鲜明的单科单属、单属单种植物种类。干扰强度增加,天山云杉(Picea Schrenkiana)重要值小程度降低,天山桦(Betula tianschanica)相对优势度和重要值呈先上升后小幅度下降趋势。采伐发生时间越远,更新天山云杉重要值和相对优势度减小,天山桦相反。物种丰富度在小灌木和草本层随采伐强度变化不明显,优势种是林下植物高山羊角芹(Aegopodium alpestre)。在采伐＞40年时物种丰富度最小,森林更新修复后物种丰富度增大,近20 a来天保工程禁伐措施的实施使得植物群落竞争加剧,弱势种减少,林下物种丰富度小程度减少。【结论】人为干扰强度增加和采伐发生时间离现在越远,乔木层天山云杉重要值小程度降低,天山桦的重要值和相对优势度增加;灌木、草本层物种丰富度随采伐强度变化的差异不明显。     

河北省木兰林管局山杨天然次生林生长规律研究

[目的]系统了解和掌握山杨天然次生林林木生长规律。[方法]以河北省木兰林管局山杨天然次生林为研究对象,利用多年调查的临时样地资料,借助Excel、SPSS11.0和ForStat统计分析软件,对主要林分因子生长进行模拟以了解其生长规律。[结果]抛物线方程拟合其立木株数生长过程效果最好,Logistic方程拟合其蓄积量、材积生长过程效果最好,对数方程拟合其胸径、树高生长过程效果最好;50年生山杨胸径年平均生长量为0.27 cm,速生期为0～5年;树高年平均生长量为0.29 m,速生期为0～10年;材积年平均生长量为0.003 65 m3/hm2,速生期为15～25年和30～40年2个阶段。[结论]山杨天然次生林数量成熟龄为50年左右,此时可进行人工采伐。     

寒温带云冷杉林次生演替成亚高山草甸人工更新技术的研究

张广才岭上部寒温地带生长的原始云冷杉林，经采伐后迹地次生演替成为亚高山禾草草甸。本研究应用新技术５ＺＰ－１０型化学灭草专用喷雾器，在草地喷洒灭生性除草剂进行整地和抚育幼林，其结果：灭草效果在９５％以上；抚育后的云杉幼林年平均高生产量是人工刀抚２８２％，落叶松是人工刀抚１９２％；幼林保存率由１０％提高到８０％以上，并使草甸化的迹地；恢复云冷杉林的时间大大缩短，为草甸化迹地天然和人工更新提供了有效途径     

半干旱区径流聚集工程云杉人工林土壤水分及生长效果研究

【目的】评价半干旱区径流聚集工程技术下人工云杉林木的发育状况及生态环境效应.【方法】在定西市安定区对漏斗式聚流抗种植的云杉×沙棘混交林和燕尾式聚流坑种植的云杉纯林的土壤水分状况、林木发育状况进行测定.【结果】在年均降水量480mm的条件下,径流聚集工程有效拦蓄了降水径流,保障了林木生长发育对水分的要求,云杉×沙棘混交林与云杉纯林都表现出良好的适应性.与云杉混交林相比,云杉纯林具有较大造林密度和林木蓄积量,具有更高的经营利用价值;而云杉×沙棘混交林具有复层拦蓄,具有更好的生物多样性与生态效益;在生长期(2005~2014年)年降水量450.9 mm的情况下,云杉纯林与混交林2 m内土层平均土壤含水率为16.91%和12.43%,说明云杉纯林土壤水分适宜性高于混交林,具备更好的土壤水分条件.【结论】半干旱区漏斗式聚流坑和燕尾式鱼鳞坑径流聚集工程效果显著;在节水工程实施中云杉纯林和云杉×沙棘混效林均表现出了较高适宜性和较好的经济和生态效益.     

小兴安岭地区低质林改造3a后苗木生长效果

连续3 a对小兴安岭地区低质林验样地内苗木的成活率、保存率和生长率进行实地调查,运用统计分析的方法进行分析,结果表明:改造3 a后,3种苗木的保存率无明显差异。3 a内3种苗木的生长率大小次序为:落叶松大于红松大于云杉。在带状皆伐改造模式中,红松在8 m和10 m带宽的水平皆伐带内的生长效果较好;云杉在6 m和8 m带宽的垂直皆伐带内的生长效果较好;落叶松在10 m和15 m带宽的水平皆伐带内的生长效果较好。在林窗改造方式下,红松在面积为150到300 m2的林窗内生长效果较好;云杉在面积为25到100 m2的林窗内生长效果较好;落叶松在林窗内的生长状况指标均很高,生长效果都较好,无明显差异。根据苗木的生长效果为低质林改造选择合理的改造模式提供理论依据。     

云冷杉天然林林分空间结构对胸径生长量的影响

为了探讨长白山云冷杉天然林的空间结构对云杉、冷杉胸径生长量的影响,本研究于2016年8月以吉林省汪清县金沟岭林场2块云冷杉天然林的典型样地(面积分别为60 m×60 m、80 m×80 m)为研究对象,首先计算整个林分和林分内所有云杉、冷杉的角尺度和混交度,分析整个林分和林分内的云杉、冷杉的空间结构分布情况;然后,将角尺度和混交度对应的5种情况加以区分,对比这5种情况分别对应的所有云杉、冷杉近5年平均胸径生长量的均值;最后分析云杉、冷杉不同空间结构对其胸径生长量的影响。结果表明:2块样地平均角尺度均为0.5左右,总体上都呈随机分布;样地1和样地2的平均混交度分别为0.65和0.73,处于强度的混交状态;角尺度为0.5(随机分布)、混交度为0.75(强度混交)时云杉、冷杉株数分布最多;从林分整体角度看,样地2的云杉、冷杉平均胸径生长量都稍高于样地1;云杉、冷杉处于随机分布时胸径生长量最大,明显高于均匀和团状分布;随混交度的增大,云杉、冷杉的胸径生长量总体呈递增趋势,表明混交度的增大能促进云杉和冷杉的生长,而且对冷杉的促进作用更强,说明其生长对混交的强弱程度比较敏感。      

关于我省五个主要树种选优标准的商榷

选择优树,是建立良种基地实现林木良种化的起点,是利用林木自然变异的有效途径。实践证明,利用经过遗传测定的优树所建立的种子园,其种子质量均有所提高,用这种种子所营造的幼林,生长迅速,木材产量可提高20%左右。根据十多年来全省各林区选优试点的经验,拟定了云杉、油松、泡桐、杨树、核桃五个树种的选优标准,通过实践再一次进行了修订,目前已在全省范围内试用,并己选出表型优树397株,这些优树通过鉴定后,将成为我省林木良种的起点,为建立良种基地准备了材料,为我省林木标准化提供了技术数据。     

长白山针阔混交林乔木幼苗组成与空间分布

目的了解长白山地区针阔混交林森林群落中乔木树种天然更新幼苗的组成及空间分布情况,为进一步科学经营奠定理论基础。方法以长白山光明林场针阔混交林固定样地为研究平台,通过对连续1 hm2面积内乔木幼苗和大树进行定位调查,分析了该森林群落中乔木幼苗的物种组成;运用点格局分析法,对样地内典型阔叶乔木(水曲柳、紫椴)和针叶乔木(红松、臭冷杉)幼苗的空间分布及幼苗与大树空间分布之间的关系进行研究。结果(1) 样地内乔木幼苗树种组成丰富,共调查到幼苗10 865株,隶属于17个乔木树种,且幼苗全部来自样地内大树树种,未发现样地外其他树种的幼苗;(2)从幼苗的空间分布格局来看,在较小的研究尺度上,水曲柳、紫椴、红松和臭冷杉的幼苗均呈现聚集性空间分布;(3)从幼苗与大树空间分布的关系来看,在一定的研究尺度范围内,水曲柳、紫椴幼苗与其大树表现出正相关关系,而红松、臭冷杉幼苗与其大树则表现为负相关关系。结论长白山针阔混交林中主要阔叶乔木和针叶乔木的幼苗在较小尺度上多表现为聚集分布,主要阔叶乔木幼苗与大树在空间上呈正相关,主要针叶乔木幼苗与大树在空间上呈负相关。