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[期刊] 林业科学
[作者]
何江 覃林
【目的】林分进界作为林分生长动态变化过程之一，是确保森林生态系统结构和功能长期维持的基础。林分进界模型可以有效预测森林发展动态，量化森林生态系统未来健康和生产力，进而为天然林的保护和修复提供基础理论和模型支持。【方法】基于湖南省第八（2009年）和九（2014年）两次国家森林资源连续清查数据，筛选出杉木天然林样地784块，构建了包含林分因子、立地因子及气候因子的杉木天然林林分进界模型。基础模型采用负二项模型（NB），考虑到进界数据存在过度离散的特点，引入零膨胀模型和Hurdle模型，构建了零膨胀泊松（ZIP）模型、零膨胀负二项（ZINB）模型、Hurdle-Poisson（HP）模型和Hurdle-NB（HNB）模型。此外，为解决数据由于重复测量和分层而可能存在的自相关和异方差问题，在上述5种模型基础上，引入样地所在县域作为随机效应，构建了相应的混合效应模型。最后采用十折交叉验证的方法对模型进行检验。【结果】单木所属树种的胸高断面积（Bai）、土层厚度（ST）、海拔（EL）和年平均降雨量（MAP）均显著影响杉木的进界。负二项复合模型（NB、ZINB和HNB）在模拟杉木林分进界方面的表现要明显优于泊松复合模型（ZIP和HP）；ZINB和HNB的拟合效果优于NB，而ZINB略优于HNB；引入县域随机效应后，NB、ZIP、ZINB和HP模型的拟合效果均显著优于基础模型，其中以ZINB 混合效应模型拟合效果最好，十折交叉验证的结果也证明了该结论。【结论】本研究所构建的气候敏感的杉木天然林林分进界模型具有一定的生物学意义和统计可靠性，能为该区域天然次生林实施科学修复措施和抚育工作进而提高林分质量、助力“双碳”战略目标如期实现提供科学指导。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
杜志 陈振雄 李锐 刘紫薇 黄鑫
【目的】建立基于林分优势高和气候因子的杉木树高-胸径非线性混合效应模型，为杉木生长研究和经营管理提供理论依据。【方法】基于2020年国家森林资源年度监测评价广西壮族自治区试点25块杉木样地的每木胸径和树高实测数据及样地位置对应的气候数据，选择7个常用的树高-胸径模型，筛选出模拟精度最高的模型作为基础模型，再引入代表林分竞争、立地条件和气候因子的变量构建广义非线性模型，并在此基础上，加入样地效应构建杉木非线性混合效应模型。最后，运用十折交叉验证法对3种模型进行检验。【结果】Chapman-Richards模型为最佳杉木树高-胸径关系基础模型，林分优势高、林分断面积和年平均降水量与树高生长显著相关，用于构建广义非线性模型，对比分析确定随机参数为3个的组合构造非线性混合效应模型。基础模型、广义非线性模型、非线性混合效应模型的调整决定系数分别为0.674 2、0.797 3和0.857 3，平均绝对误差分别为1.607 5、1.270 1和1.010 6 m，均方根误差分别为2.032 1、1.632 1和1.338 4 m，相对均方根误差分别为20.796 4%、16.703 3%和13.697 3%，混合效应模型呈现出更好的拟合效果。【结论】引入林分优势高和气候因子的杉木树高-胸径非线性混合效应模型可以较好地描述杉木树高胸径曲线，适用于大范围的树高预测。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
何潇 徐奇刚 雷相东
[目的 ]建立林分生物量模型,分析不同因子对林分生物量的影响,为区域尺度生物量的估算提供模型和依据。[方法 ]以东北和华北地区7个省份的落叶松人工林为研究对象,利用第8次一类清查固定样地数据,采用普通最小二乘方法和稳健回归方法建立林分生物量模型。采用主成分分析和相关分析法筛选气候变量,建立气候敏感的林分生物量模型(包括地上生物量A_(GB)和总生物量T_(GB))。使用决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(rRMSE)评价模型。将各因子的解释率分解为独立解释和共变部分,量化不同因子的解释率。[结果 ](1)最优基础模型形式为变量直接引入,最优A_(GB)和T_(GB)模型R~2分别为0.967、0.953,地上部分的大于总量。普通最小二乘回归和稳健回归结果类似,稳健回归稍优于普通最小二乘回归,基于稳健回归的最优A_(GB)模型的RMSE、rRMSE要比对应的普通最小二乘回归模型分别低0.046 t·hm~(-2)、0.085%,对于T_(GB)则分别低0.059 t·hm~(-2)、0.081%。(2)A_(GB)和T_(GB)与湿热指数(AHM)相关系数较大,分别为-0.350和-0.363,气候敏感的林分生物量模型进一步提升了的模型预测效果,A_(GB)的R~2提高了0.41%,而RMSE和r RMSE降低了6.85%;T_(GB)的R~2提高了0.63%,误差统计量降低了6.79%。(3)A_(GB)和T_(GB)的林分因子独立解释分别为87.37%、82.32%,气候因子独立解释分别为0.40%、0.60%,共变部分分别为9.33%、9.98%,林分因子的解释率远大于气候因子,共变部分较大。[结论 ]当林分生物量模型的建模数据质量较高时,稳健回归和普通最小二乘回归建立的模型差异不大,但气候因子对林分生物量具有显著影响,需要建立气候敏感的林分生物量模型进行生物量估计。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
何潇 徐奇刚 雷相东
[目的 ]建立林分生物量模型,分析不同因子对林分生物量的影响,为区域尺度生物量的估算提供模型和依据。[方法 ]以东北和华北地区7个省份的落叶松人工林为研究对象,利用第8次一类清查固定样地数据,采用普通最小二乘方法和稳健回归方法建立林分生物量模型。采用主成分分析和相关分析法筛选气候变量,建立气候敏感的林分生物量模型(包括地上生物量A_(GB)和总生物量T_(GB))。使用决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(rRMSE)评价模型。将各因子的解释率分解为独立解释和共变部分,量化不同因子的解释率。[结果 ](1)最优基础模型形式为变量直接引入,最优A_(GB)和T_(GB)模型R~2分别为0.967、0.953,地上部分的大于总量。普通最小二乘回归和稳健回归结果类似,稳健回归稍优于普通最小二乘回归,基于稳健回归的最优A_(GB)模型的RMSE、rRMSE要比对应的普通最小二乘回归模型分别低0.046 t·hm~(-2)、0.085%,对于T_(GB)则分别低0.059 t·hm~(-2)、0.081%。(2)A_(GB)和T_(GB)与湿热指数(AHM)相关系数较大,分别为-0.350和-0.363,气候敏感的林分生物量模型进一步提升了的模型预测效果,A_(GB)的R~2提高了0.41%,而RMSE和r RMSE降低了6.85%;T_(GB)的R~2提高了0.63%,误差统计量降低了6.79%。(3)A_(GB)和T_(GB)的林分因子独立解释分别为87.37%、82.32%,气候因子独立解释分别为0.40%、0.60%,共变部分分别为9.33%、9.98%,林分因子的解释率远大于气候因子,共变部分较大。[结论 ]当林分生物量模型的建模数据质量较高时,稳健回归和普通最小二乘回归建立的模型差异不大,但气候因子对林分生物量具有显著影响,需要建立气候敏感的林分生物量模型进行生物量估计。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
马武 雷相东 徐光 杨英军 王全军
【目的】研究蒙古栎天然林的进界模型,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2期复测数据,采用两阶段条件法建立蒙古栎天然林分的进界生长模型:首先使用二分类的Logistic回归方法建立进界概率模型,其次使用普通线性逐步回归建立蒙古栎林的进界株数模型,2个模型的自变量均包括海拔、地位级指数、林分每公顷断面积、林分每公顷株数。【结果】最终确定的蒙古栎天然林的进界概率模型χ2检验结果显示,样地实测进界数和预测进界数无显著差异;ROC(Receiver operating characteristic)曲线显示,AUC(Area under cur...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
周泽宇 周超凡 胡兴国 陈科屹 杜满义 张会儒 符利勇
【目的】基于与距离有关的Hegyi种内和种间竞争指数，构建以期初胸径及Hegyi竞争指数为预测变量的云冷杉天然林单木胸径生长预测模型。【方法】使用2013年金沟岭云冷杉林3块1 hm~2固定样地内实测数据，以非线性Logistic模型为基础模型，逐步引入期初胸径、种内和种间竞争指数，以探究竞争和生长对于单木胸径变化的影响，并利用非线性混合效应模型进行模型精度的提升。【结果】模型拟合结果显示：以期初胸径、种内Hegyi竞争指数、种间Hegyi竞争指数为预测变量，树种水平下随机效应作用在参数a_0、 a_2、a_3上时，模型具有最优的拟合效果，且未出现异方差现象。建模数据的调整决定系数（R~2_(adj)）、均方根误差（RMSE）、总相对误差（TRE）分别为0.512 6、0.607 1、3.651 9%，利用检验数据对模型进行独立样本检验，检验数据的R~2_(adj)为0.509 8，检验RMSE均为0.624 2，检验TRE均为3.883 1%，检验数据的残差分布未出现明显的异方差现象。【结论】云冷杉天然林中影响对象木胸径生长的因素包括单木大小因子与竞争因子。期初胸径对胸径生长的影响较大，为正向作用。竞争因子中，种内竞争和种间竞争均对单木胸径的生长具有明显的调控作用，为负向抑制作用。本文所构建的基于树种水平的非线性混合效应模型能够为研究区天然云冷杉林中对象木的胸径生长预测提供一定的理论基础以及技术参考。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
杨鑫 王建军 杜志 王文文 孟京辉
【目的】建立基于气候因子的兴安落叶松天然林单木直径生长模型用于预测胸径生长，为内蒙古大兴安岭地区兴安落叶松天然林经营管理提供理论依据。【方法】基于内蒙古大兴安岭地区2013、2018年森林资源连续清查数据中的187块兴安落叶松天然林固定样地及样地位置对应的气候数据，运用逐步回归法建立考虑气候因子的传统单木直径生长模型，并在此基础上，加入样地效应构建兴安落叶松单木直径生长混合效应模型。最后，利用独立检验样本数据对基础模型和混合效应模型进行检验。【结果】年平均气温MAT、生长季平均降雨量P_(gm)是影响该地区兴安落叶松胸径生长量的主要气候因素，二者与胸径生长量均呈正相关。其余显著影响胸径生长量的因子包括初期胸径的倒数（1/DBH）、大于对象木的断面积和（BAL）、每公顷株数（NT）,3个变量都与胸径生长量呈负相关。胸径混合效应模型的决定系数（R~2）为0.760 4，平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）分别为0.386 6和0.486 3 cm~2。与基础模型相比，混合效应模型的R~2提高了0.321 7,MAE和RMSE减少了0.230 6和0.267 4 cm~2。在模型检验中，混合效应模型也呈现出了较好的拟合效果。【结论】基于气候因子的单木直径生长混合效应模型可以较好地描述内蒙古大兴安岭地区的兴安落叶松胸径生长过程。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
马武 雷相东 徐光 杨英军 王全军
【目的】研究蒙古栎天然林的单木枯死模型,为蒙古栎天然林的合理经营提供依据。【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2期复测数据,采用二分类的Logistic回归方法建立蒙古栎天然林的单木枯死模型。【结果】期初胸径、竞争指数、林分密度都是显著影响树木枯死的因子,林木直径是影响林木枯死的重要因子,直径越小,枯死概率越大。χ2检验结果以及ROC(Receiver operating characteristic)曲线显示,使用Logistic回归可以有效预测树木的枯死情况,所建模型较合理。【结论】建立的单木枯死模型统计可靠,可为吉林省汪清地区蒙古栎天然林的生长预测提供...
[期刊] 林业科学研究
[作者]
姜丽 张雄清 段爱国 张建国
[目的]分析不同林分密度指标在直径生长模型中的应用，对林分密度的精准管理具有重要意义。[方法]以福建邵武杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林密度长期试验林28 a连续观测数据为研究对象，基于可变生长率法，对7种不同的林分密度指标在单木直径年生长模型中的应用进行了比较研究，共构建了8种杉木单木直径年生长模型。[结果]8种模型的拟合精度比较高，R~2均在0.96以上。相比较含有密度指标的杉木单木直径模型精度高于不含密度指标模型。在所有含有密度指标的模型中，决定系数最高的是以林分密度指数（SDI）为密度指标的模型，其次为以林分断面积BA和Nilson密度指数为密度指标的模型。[结论]基于SDI林分密度指数构建的杉木单木直径模型最优。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
欧光龙 胥辉 王俊峰 肖义发 陈科屹 郑海妹
本研究以云南省普洱市的思茅松天然林为对象,调查了3个位点45块样地的林分地上、根系和总生物量。以幂函数模型为基础构建林分生物量的基本模型;采用混合效应模型技术,考虑区域效应随机效应,选择基本混合效应模型,并分析模型的方差和协方差结构,分别构建3个维量的区域效应随机效应的混合效应模型;考虑林分因子、地形因子和气象因子固定效应,构建含环境因子固定效应和区域效应随机效应的林分生物量混合效应模型。所有模型均采用拟合指标和独立检验指标进行评价。结果表明:1)从模型拟合情况看,考虑区域效应的随机效应模型均能显著提高一般回归模型的精度;在3类含环境因子固定效应模型中,含地形因子固定效应的区域混合效应模型均具...
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
马武 雷相东 徐光 杨英军 王全军
【目的】预测和研究蒙古栎天然林的生长与发展规律,以更好地经营蒙古栎天然林。【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块蒙古栎林固定样地的2期复测数据,通过分析已有的16个普通树高曲线模型和16个标准树高曲线模型并对比2种模型的拟合结果,建立蒙古栎林的单木树高曲线模型。【结果】最终确定的蒙古栎林最优普通树高曲线模型的决定系数R2为0.728,调整决定系数R2adj为0.721,均方根误差为2.291m,相对均方根误差为0.158,平均误差为0.118m,平均绝对误差为1.794m。最优标准树高曲线模型的决定系数R2为0.907,调整决定系数R2adj为0.901,均方根误差为1...
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
马武 雷相东 徐光 杨英军 王全军
【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...
[期刊] 林业科学研究
[作者]
马莉燕 张怀清 李永亮 郭明春 张晔珵
基于林分尺度的3-PG模型原理,在考虑单木林分生理生态过程的基础上,改进了生物量积累和分配子模型,建立适应于单木生长的生理生态过程模型,实现基于单木过程模型的林分生长预测。选择胸径和树高生长量2个指标与实测值对比分析,结果表明:改进模型对胸径和树高生长量的模拟平均精度分别为95.57%和91.16%,均明显高于3-PG模型对应的89.4%和85.18%的平均模拟精度,改进模型的模拟精度显著提高,模拟效果更好。
关键词：
3-PG模型 单木生长模拟 杉木林分生长
[期刊] 林业科学研究
[作者]
雷渊才 张雄清
利用吉林省汪清林业局金沟岭林场落叶松林分连续观测数据,以计数类模型为基础,分别利用Poisson回归模型、负二项模型、零膨胀模型和Hurdle模型拟合林木进界株数,并通过AIC值,Pearson残差图以及Vuong检验对这些模型进行了详细分析比较。结果表明:Poisson回归模型不适用于模拟林木枯损株数;负二项回归模型相对于Poisson回归模型比较适用,但是对于零枯损过多的数据,这两类模型拟合效果较差;零膨胀模型和Hurdle模型对这类数据有很好的解决办法,而且,零膨胀负二项模型拟合效果最好。
[期刊] 林业科学
[作者]
张雄清 张建国 段爱国
杉木林分蓄积量模型的研究,为改善杉木的经营管理、揭示杉木的生长规律提供重要的参考依据。根据模拟对象的不同,可以分为基于单木水平预测杉木林分蓄积量和基于林分水平预测杉木林分蓄积量。本研究通过组合预测法把单木模型和林分模型组合起来,使杉木林分蓄积量预测一体化。利用组合预测法对不同模型的预测结果组合,分散单项模型的预测误差,从而提高预测精度。基于江西杉木固定样地数据,并利用最优加权法计算组合预测模型中各模型的权重系数。结果表明:组合预测法预测杉木林分蓄积量比单项模型(单木模型、林分模型)预测精度高,同时组合预测法可提高杉木林分蓄积量预测模型的兼容性,保证杉木林分蓄积量预测的一致性,为杉木林分蓄积量一...
关键词：
林分蓄积量 兼容性 组合预测法 杉木
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