【目的】对比不同腹杆角度下北美黄杉和云杉-松木-冷杉(SPF)华伦式平行弦木桁架的承载性能,探究腹杆角度和结构用材对华伦式平行弦木桁架承载性能的影响规律,为平行弦木桁架结构设计提供理论依据。【方法】以承载力和稳定性为验算指标,利用Smsolver结构力学求解器对平行弦木桁架各杆件的内力变化及其变形情况进行定量分析,得到平行弦木桁架腹杆角度的上、下临界角度和最优腹杆角度;采用ABAQUS有限元软件对3种腹杆角度的北美黄杉和SPF平行弦木桁架进行有限元模型分析与验证,获得不同基材平行弦木桁架在不同腹杆角度情况下的内力变化规律,判断其可能的破坏形式和受力机理;以SPF和北美黄杉为基材分别制作3种腹杆角度的平行弦木桁架,进行抗弯承载性能静力试验,探究平行弦木桁架的极限荷载、应力分布及主要破坏形式,并与有限元模拟结果进行对比,验证平行弦木桁架有限元模型分析的准确性和适用性。【结果】1)华伦式平行弦木桁架的最优腹杆角度为47°,下临界角度为34°,上临界角度为60°;2)北美黄杉平行弦木桁架的极限荷载范围为26.53～40.83 kN,跨中挠度范围为30.57～31.01 mm,SPF平行弦木桁架的极限荷载范围为23.48～34.16 kN,跨中挠度范围为31.85～32.05 mm;3)腹杆角度34°、47°、60°的北美黄杉和SPF平行弦木桁架极限荷载分别为26.53和23.48 kN、35.10和30.06 kN、 40.83和34.16 kN,对应跨中挠度分别为31.85和31.01 mm、 30.72和32.05 mm、 30.57和31.97 mm;4)北美黄杉平行弦木桁架的破坏形式主要表现为靠近桁架支座处的腹杆出现裂纹以及桁架端部或荷载施加点处齿板拔出,SPF平行弦木桁架的破坏形式主要表现为桁架端部和荷载施加点处齿板拔出;5) ABAQUS有限元模拟和试验验证发现,2种平行弦木桁架跨中处弦杆轴力最大,往两边逐次递减,桁架跨中处腹杆轴力最小,往两边逐次递增,且弦杆轴力大于腹杆。【结论】北美黄杉平行弦木桁架承载性能优于SPF平行弦木桁架;平行弦木桁架的承载性能随腹杆角度增加而增加;2种平行弦木桁架的薄弱点均为桁架端部和荷载施加点处的齿板连接节点;ABAQUS有限元模型能有效反映出平行弦木桁架受力分布和整体结构变形趋势。

随着健康舒适的生活方式成为大势所趋,具有绿色、环保、健康舒适等特点的木结构建筑逐渐受到人们青睐,其中源自北美的轻型木结构建筑以其轻质高强、节能环保、施工效率高等优良特性被引入我国。然而,目前我国木结构建筑主要用材严重依赖进口,缺少适宜的国产结构用木质材料。鉴于此,开发适用于轻型木结构用的国产规格材以及金属连接件成为木材加工行业研究的重点。落叶松是我国北方重要的用材林树种之一,具有力学性质好、耐腐耐寒、树干通直等特点,分布面积较广,蓄积量大,研发国产落叶松规格材在轻型木结构建筑中的利用具有重要意义。本文以国

本研究以20块近天然落叶松云冷杉林为对象,基于4 309对实测树高-胸径数据,分树种(组)对31种常见的树高曲线进行了拟合。模型评价指标除考虑决定系数、均方误、平均误差、残差图外,还重点考虑模型的预测能力,即模型的预测区间和容许区间。结果表明:选出的树高曲线除落叶松和冷杉为线性模型外,其它均为三参数的Gompertzt和Logistic模型。研究给出了所选模型95%的预测区间及表示90%误差分布的容许区间,他们从统计上提供了模型将来用于预测的可靠性。

为了预测近天然落叶松云冷杉林的生长和发展,该文建立了近天然落叶松云冷杉林中长白落叶松、红松、云冷杉、中阔和慢阔5个树种(组)的单木枯损模型。数据来自于20个长期固定观测样地,共得到12853个观测数据,其中80%的数据用于建模,20%的数据用于模型验证。采用Logistic回归方法,考虑多重共线性逐步筛选出对枯损有显著影响的自变量;根据预测结果敏感度和特异度的最大和原则(MST原则)确定模型的概率阈值。结果表明:①起初胸径、竞争指数、林分密度、多样性指数、立地因子都是显著影响树木枯损的因子,但不同树种的影响因子各异。②起初胸径在所有模型中均极显著;竞争指数除在红松和慢阔模型中未进入模型外,在其...

本文通过野外控制试验,设置4个梯度的施氮处理,分别为对照(CK,不加氮)、低氮(T_L,5 g/(m2·a))、中氮(T_M,10 g/(m2·a))、高氮(T_H,15 g/(m2·a)),研究云冷杉红松林主要树种的径生长对氮沉降增加的响应。结果表明,枫桦径生长随氮添加梯度的增加出现了先促进后抑制的趋势;臭冷杉和红松径生长随氮添加梯度的增加而受到抑制,其中臭冷杉表现出明显的衰退现象甚至死亡;花楷槭则表现出较为复杂的响应,可能与该树种对不同梯度氮添加的响应机制不同有关。同时还发现,各处理、各树种的胸径大小

[目的]确定冷杉梢斑螟在林芝地区林芝云杉上的生物学特性,为以后科学防控该害虫提供依据。[方法]2015年3月至2016年8月通过野外定点观察、室内解剖与室内饲养相结合的方法研究了冷杉梢斑螟的年生活史、各虫态形态特征、习性。[结果]表明:冷杉梢斑螟在林芝地区一年发生一代,以幼虫危害林芝云杉球果果轴、种鳞和种子,且以幼虫在球果内越冬,有滞育现象,无转移危害现象,翌年6月中旬开始羽化为成虫,一直持续到8月上旬,成虫期5～8 d,卵期9～14 d,幼虫期近10.5个月,蛹期25～36 d。[结论]冷杉梢斑螟危害林芝云杉球果,影响林芝云杉林的天然更新,建议每年12月、1月对落地球果和挂在树上的畸形球果进行清理并深埋,以减少冷杉梢斑螟的种群数量和对来年林芝云杉球果的危害。

文章对长白山云冷杉林云冷杉原始林与云冷杉过伐林内倒木的贮量,以及倒木对更新的影响等进行了研究。结果表明,云冷杉原始林内倒木贮量为241.7 m~3/hm~2。云冷杉过伐林内倒木贮量为66.9m~3/hm~2。两种林型内倒木上幼苗结构均随级别增大而减少。云冷杉原始林Ⅲ.Ⅳ,Ⅴ级倒木株数占到96%,倒木贮世随级别的增大而增加,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级倒术贮量占到97.2%;云冷杉过伐林只有Ⅲ级与Ⅴ级存在倒木,Ⅴ级倒木株数占79.4%,贮量占70.8%。倒木上幼苗主要集中在大头端以及倒木中部,小头端幼苗数量较少。

【目的】林分内林木大小、竞争和树种多样性等多方面因素影响着林木的生长，而胸高断面积生长量通常被用来描述树木生长状态。本文利用长白山云冷杉针阔混交林主要树种的单木胸高断面积生长量建立随机森林模型，研究和量化影响树木生长的环境因素，旨在为该地区的云冷杉针阔混交林生长预估提供理论依据。【方法】连续24年（1987—2010年）对总样木数为6 903株的固定样地进行数据调查，应用随机森林算法，选取单木、竞争因子、多样性和气候方面共11个调查因子，对混交林中6个主要树种建立胸高断面积生长量模型，并使用10折交叉验证法来优化超参数mtry和评估模型结果。【结果】（1）臭冷杉、云杉、红松、椴树、枫桦、白桦6个主要树种胸高断面积生长量模型的决定系数分别为0.663、0.683、0.695、0.459、0.384和0.568。（2）单木胸高断面积是最重要的因子，对树木生长有着很强的正向影响；竞争因子和树木大小多样性是影响树木生长的主要因素，单木胸高断面积生长量随着竞争因子、树木大小多样性增加而下降。（3）树种多样性对树木生长的影响比较有限，树种多样性指数和混交度的增加会一定程度加快云杉、臭冷杉和红松的生长速度；而气候因子对树木生长的影响则相对较小。【结论】树木生长在很大程度上依赖于其自身的生长潜力，在外界环境中主要受到来自林木间竞争和树木大小多样性的抑制，而树种多样性的增加也能在一定程度促进林内优势树种的生长；随机森林模型能够很好地量化和显出各变量与单木胸高断面积生长量之间复杂的关系，可以作为森林管理评价工具，为森林生长收获预估提供新的方法。

【目的】单木生长受气候、林分等多种因子影响,需要利用适当的方法厘清气候以及林分中影响林木生长的主导因子。随机森林等机器学习方法提供了一种新的途径,需要检验利用随机森林算法分析气候和林分因子对林木生长影响的可靠性,为森林生长收获预估提供新的方法。【方法】以吉林省汪清林业局20块落叶松-云冷杉混交林固定样地25年(1986—2010年)间连续调查数据作为研究材料,候选气候和林分因子52个,利用随机森林算法建立了包含气候和林分的单木胸径生长模型,分析气候和林分因子对单木胸径年平均生长量的影响:基于52个超参数组合(决策树数目ntree=1 000、决策树每个结点随机选择的预测变量个数mtry={1, 2,···, 52})构建了52个随机森林模型,利用10折交叉验证法分别训练和评估52个随机森林模型;基于完整数据集,利用最优随机森林模型分析自变量对单木胸径年平均生长量影响的相对重要性以及偏依赖关系。【结果】ntree=1 000、mtry=12所对应的模型是52个模型中具有最佳泛化能力的模型,该模型具有最大的交叉验证决定系数R2cv(R2cv=0.54),以及最小的交叉验证均方根误差RMSEcv、交叉验证平均绝对偏差MAEcv和交叉验证相对均方根误差rRMSEcv(RMSEcv=0.14 cm、MAEcv=0.10 cm、rRMSEcv=50%)。单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,相对重要性超过80.00%。8个林分因子中,大于对象木的林木断面积之和BAL对单木胸径年平均生长量影响最大,林分每公顷株数N对单木胸径年平均生长量影响最小,其他因子对单木胸径年平均生长量影响介于两者之间;单木胸径年平均生长量随BAL、林分每公顷断面积BA、N以及林分断面积平均胸径Dg的增加而下降,随对象木胸径与林分断面积平均胸径之比RD、林木期初胸径D0以及对象木胸径与林分中最大林木胸径之比DDM的增加而增加。单木胸径年平均生长量受气候因子的影响较小,相对重要性低于20.00%。44个气候因子对单木胸径年平均生长量的影响均较小(相对重要性均<1%),其中,生长季平均降水量(4—9月)与年均降水量之比Pratio、年总太阳辐射时长Asr、生长季平均降水量(4—9月)与生长季相对湿度(4—9月)之比Gspgsrh以及生长季太阳辐射时长(4—9月)Gssr是前4个相对重要的变量。【结论】随机森林模型能够较好地解析各变量与单木胸径年平均生长量之间复杂的关系,单木胸径年平均生长量受林分因子的影响极大,而受气候因子的影响较小。总体而言,在局部尺度上,林分因子是影响单木胸径生长的主导因子,而气候因子对单木胸径生长的解释能力有限。随机森林模型具有一定的泛化能力和统计可靠性,产生的变量重要性和偏依赖图具有合理的林学意义。

用角尺度、混交度和大小比数3个林分空间结构参数对长白山过伐林区特有的长白落叶松Larix olgensis-云杉Picea jezoensis-冷杉Abies nephrolepis混交林进行了分析,目的是为长白落叶松-云杉-冷杉混交林林分结构的优化调整提供依据。结果表明:该林分的平均角尺度为0.520,林木分布格局为团状分布;林分的平均混交度为0.64,说明它是一个由不同树种组成的呈现中度混交结构状态的较复杂森林群落;从直径大小比数来看,林分中针叶树种具有胸径优势,尤其是云杉的直径优势最突出,红松Pinus koraiensis则分化严重,生长处于劣势。在实际应用中,可以根据林分平均角尺度以...

[目的]探讨目标树经营对针阔混交林单木生长的影响，为针阔混交林群落生态恢复演替和森林质量精准提升提供技术支撑。[方法]以吉林省汪清林业局的云冷杉针阔混交林为研究对象，区分不同径级和不同树种，使用方差分析判断目标树经营与对照间、不同自由生长空间（FTG）之间目标树的胸径、材积生长量差异。[结果]1）与对照相比，除径级Ⅲ的材积生长量差异不显著外，目标树经营下的各径级目标树的胸径和材积生长量均差异显著，随着径级的增大，目标树的生长提升效果下降明显；2）目标树经营对先锋树种目标树生长的提升或抑制作用不显著，但能显著促进顶级树种和伴生树种目标树生长，且顶级树种更优；3）随着自由生长空间的增加，不同径级目标树的生长量均增大，但径级Ⅲ的材积生长量差异同样不显著；各径级胸径生长量在自由生长空间为4时（FTG4）最大，材积生长量在自由生长空间为3时（FTG3）最大；与经营前相比，最少需要多释放出2个方向的自由生长空间才会显著促进目标树生长；4）紫椴适合疏开2～3个生长方向，臭冷杉适合疏开2～4个生长方向，红松和鱼鳞云杉适合疏开3～4个生长方向。[结论]目标树经营可以显著促进目标树的生长，且有利于群落的恢复演替；云冷杉针阔混交林的目标树经营应重点关注中小径级，其次是大径级；目标树应按照不同树种的适宜性，释放2～4个方向的自由生长空间。

【目的】探讨川西亚高山地区各海拔生境处岷江冷杉和紫果云杉径向生长对气候因子的响应,为进一步揭示当地森林对气候变化的响应机制提供依据。【方法】分别获取王朗自然保护区中海拔与高海拔生境处岷江冷杉和紫果云杉的标准年表,分析年表同气候因子间的关系。【结果】中海拔生境处岷江冷杉生长在1990年后与年均气温存在一定程度的"分离效应";中海拔生境处岷江冷杉和紫果云杉生长与上年生长季(上年7月和8月)气温和上年生长季末(上年10月)降水量显著负相关(P<0.05),岷江冷杉生长与当年9月气温和降水量显著负相关(P<0.05),紫果云杉生长与当年2、6月月均最低气温显著正相关(P<0.05);高海拔生境处岷江冷杉和紫果云杉生长均与当年生长季前(上年11月、当年1月、当年2月)、当年生长季(当年7月)和上年生长季(上年6月)气温显著正相关(P<0.05),岷江冷杉生长还与当年6月份的降水量及上年8月份的气温显著负相关(P<0.05);滑动相关分析和年表特征年气候分析结果充分印证了各年表对月气候因子响应的可靠性。【结论】上年生长季气温的"滞后效应"对中海拔生境处的岷江冷杉、紫果云杉以及高海拔生境处的岷江冷杉生长均有显著影响;近几十年来,上年生长季末降水对中海拔生境处的岷江冷杉、紫果云杉以及高海拔生境处的紫果云杉生长都具有稳定而显著的抑制作用。

【目的】探究天然云冷杉林邻近木多样性、竞争强度对林木生长的影响，为云冷杉林结构化经营和管理提供科学依据。【方法】选取长白山天然云冷杉林2015、2018年两期固定样地调查数据，基于结构方程模型分析邻近木多样性、竞争与树木生长的关系。【结果】（1）研究区内天然云冷杉林的邻近木树种、径阶、树高多样性指数均集中在1.04处，3个多样性指数整体上分布均匀，树种混交度高，林分结构复杂。（2）结构方程模型中，树种、径阶、树高3个邻近木多样性指数和竞争指数对材积生长量的总影响系数分别为-0.001、0.166、0.073和-0.489，结果表明竞争是影响林木生长的关键因素。（3）径阶和树高多样性的增加对生长量均为正面影响，其中径阶多样性为直接影响，树高多样性为间接影响；树种多样性表现为直接的负面影响与间接的正面影响，总体为负面影响；此外，树种多样性的提高可以减少林木间的竞争强度，树高多样性的提高可能会导致林分结构的分化，进而促进林分中林木个体的生长。（4）研究区内林木的生长压力可能多来自于同径级林木，小径级林木生长状况较差且竞争压力较大，大中径级林木与之相反。【结论】择伐同径级或相近径级林木，同时提高林分内的径阶、树高多样性水平，可以降低林木竞争水平，促进林木个体生长，进而提高云冷杉林林分生产力。

使用扫描电子显微镜观察杉木、马尾松横纹拉应力、顺纹拉应力及冲击载荷作用下的破坏表面 ,结果表明不同的加载方式、加载速度对木材的断裂过程有影响 ;木材的微观构造影响其断裂过程。

【目的】准确预测林木的生存和枯损是森林生长收获模型系统中十分重要的组成部分。构建基于混合效应模型和生存分析方法相结合的林木生存模型,能够提高林木枯损模型的精度。【方法】以吉林省汪清林业局20块落叶松云冷杉林样地数据为例,基于生存分析方法中常用的6个时间参数分布回归模型(指数分布、Weibull分布、对数正态分布、对数Logistic分布、Gompertz分布及Gamma分布),把林分因子和立地因子作为协变量加入到模型中去,构建林木生存模型。并在此基础上考虑样地的随机效应,并与传统模型的模拟效果进行比较。【结果】研究结果表明,随着单木初始胸径的增加,其枯损的风险降低,生存率提高;随着单木大于对象木断面积值的增加,其枯损的风险增加,生存率降低;随着林分密度的增加,林木枯损的概率增加,生存率降低;立地因子对林木的生存没有显著影响;6个参数分布回归模型中,Weibull分布的模拟精度最高。与固定效应模型相比,Weibull分布模型在考虑样地水平随机效应后,模型的模拟精度获得明显的提高,并且达到极显著程度。【结论】在森林经营中,要提高林木的生存率,需采取科学合理的经营方法和经营时间,避免使林分的密度过大。