【目的】以吉林省长白落叶松人工林为对象,分析立地形与地位指数及其与林分生产力之间的关系,检验立地形评价长白落叶松人工林立地质量的可行性。【方法】基于168块固定样地的314个观测数据,提出了基准胸径确定的方法,即以胸径-年龄的逻辑斯蒂方程为基础,求其拐点纵坐标(即为基准胸径)。以理查兹生长方程分别拟合优势高-年龄、优势高-优势胸径的导向曲线,分别计算各样地的地位指数与立地形,并分析立地形与地位指数以及二者与林分生产力之间的关系。【结果】立地形与地位指数回归方程的决定系数R2为0.362 7,RMSE为1.993 0 m,平均绝对误差MAE为1.563 2 m。地位指数、立地形与生产力的相关系数分别为0.676 4和0.320 3。采用等距划分的方法将计算所得的地位指数与立地形划分为8个等级,地位指数从1至8级各等级所占比例分别为0.64%、3.82%、12.74%、24.84%、32.48%、19.43%、5.10%、0.96%;立地形从1至8级各等级所占比例分别为0%、1.59%、9.24%、42.36%、44.90%、1.91%、0%、0%。【结论】对于落叶松人工林来说,立地形只能解释36.27%的地位指数变异;地位指数与生产力的相关性远大于立地形与生产力的相关性。对立地形与地位指数采用等距划分的方法进行立地质量等级划分,立地质量等级均呈现出中间多、两头少的趋势,但各等级的样地数量差异较大。总体来说,本研究中立地形不宜作为长白落叶松人工林立地质量评价的指标。

【目的】森林立地质量评价是森林经营的基础工作,是估计林分生长量和收获量、评价森林生产潜力及确定合理经营措施的重要依据。本文基于60株优势木和亚优势木解析木数据,采用广义代数差分法(GADA)构建了更加灵活的异形地位指数模型,为黑龙江省长白落叶松人工林立地质量的精准评价提供了依据。【方法】选择修正Weibull、Korf和Richards生长方程为基础方程,使用GADA法推导出6个差分地位指数模型,基于1994—2017年在黑龙江省调查的解析木数据,利用非线性最小二乘法进行拟合。结合拟合样本和检验样本计算R2、均方根误差(RMSE)、模拟效率和平均绝对误差等4项指标检验模型的拟合效果与预测能力,初步筛选出较优模型。通过分析比较它们的残差图、地位指数曲线簇进一步筛选出最优模型。将最优模型和使用代数差分法(ADA)推导的模型绘制地位指数曲线簇,并对地位指数为12～22 m曲线的参数、年生长量达到最大值的时间(拐点)和数值进行分析比较。【结果】基于Richards方程h=a(1-e~(-bt))~c,设定自由参数为a=e~(X_0),c=c_2/X_0,X_0=1/2[lnh_1+(lnh_1~2-4c_2ln(1-e~(-bt_1)))~(1/2)]的差分地位指数模型被选为最优模型。其参数的拟合结果为b=0.046 8,c_2=4.675 4,R~2为0.987 4,RMSE为0.749 1,平均绝对误差为0.904 0,模拟效率为97.04%。相比于使用ADA法推导的模型,采用GADA法推导的最优模型能更好地预测优势木树高生长过程。【结论】在推导地位指数模型时,根据GADA法,指定多个参数为自由参数所推导出的差分模型不仅具有良好的拟合效果,也能同时符合多条水平渐近线与曲线多形性的性质,而ADA法只能满足其中一个条件。最优模型的拟合结果表明,随着地位指数的提升,优势木树高生长曲线的渐近最大值(参数)逐渐增大,连年生长量达到最大值(拐点)的时间越早。这说明立地条件越好长白落叶松人工林优势木树高年生长量和最大值越大,且年生长量更早达到最大值。

【目的】林下地形是提取单木树高、冠幅等森林参数的必备条件,但由于林区地形起伏较大,传统的测量手段难以获取大范围高精度的森林地区数字地形模型(DTM)。近年来,倾斜摄影测量克服了传统测量技术的缺点,成为获取三维地理信息的新型手段。本文使用无人机倾斜摄影测量技术提取落叶松林下地形,并评测精度与适用性,为后续基于倾斜摄影测量技术提取单木参数的研究提供参考。【方法】选择内蒙古旺业甸林场内山区典型落叶松幼龄林、中龄林和成熟林林分在落叶季进行无人机飞行,采用Context Capture软件对获取的落叶季倾斜像片进行三维重建,生成林区点云。使用布料模拟滤波、加权线性最小二乘、渐进不规则三角网加密法、渐进形态学滤波算法从点云中提取地面点,并采用3种插值方法插值地面点生成测区完整地形。使用激光雷达DTM作为验证数据评价精度。【结果】不同算法的地形提取精度与郁闭度相关。在幼龄林区域和中龄林区域,布料模拟滤波提取地面点的精度最高,决定系数(R~2)均达到0.999,均方根误差(RMSE)分别为1.61 m和0.47 m;在成熟林区域,渐进三角网滤波效果最好,R~2为0.999,RMSE为0.39 m。在不同郁闭度林分选择最优滤波算法基础上,比较不同插值方法生成的数字地形模型(DTM)精度,结果表明:在幼龄林和中龄林,布料模拟滤波点云后经不规则三角网(TIN)插值得到的DTM精度最高,RMSE分别为1.58 m和0.44 m;成熟林分渐进不规则三角网加密滤波后地面点经克里金(Kriging)法插值得到的DTM精度最高,RMSE为0.31 m。【结论】实验证明,倾斜摄影测量技术可用于落叶松林分地形提取。

根据黑龙江省孟家岗林场、江山娇林场的固定标准地及吉林省松江河地区的团状枝解析样地调查数据，基于Ｋｏｒｆ生长方程，导出了落叶松人工林分自然稀疏模型和断面积生长模型，以此为核心构造了满足相容性原则的树高曲线动态预估模型、林分收获预估模型落叶松人工林生长模型系统。用由这４个模型构成的模型系统可模拟不同林分的平均胸径、每公顷株数、林分断面积及林分蓄积的生长过程，并与实际林分很接近。

利用角尺度、大小比数两参数对塞罕坝地区华北落叶松人工纯林3种立地类型、3龄级的林分进行比较。结果表明:在林木分化方面,仅曼甸中林及阴坡近熟林2种林分出现明显分化现象,林木间竞争较为激烈,考虑进行适当地营林措施,其他7种林分分化不明显。在林木个体空间分布格局方面,阳坡中林、阳坡近熟林的林分整体属于随机分布,其他7种林分平均角尺度均低于0.475,属于均匀分布。可见,可根据林木生长立地类型的不同及生长阶段的不同,进行适当的营林活动。

以马尔柯夫过程理论为基础对长白落叶松工业人工林进行了模拟密度控制，提出了合理的培育密度和相应的抚育间伐对象。结果表明：马尔柯夫过程理论确能反映长白落叶松工业人工林的直径转移过程，这对于定量分析长白落叶松工业人工林直径分布的动态规律，从而拟定合理的密度控制措施非常有益；长白落叶松工业人工林成林后的密度控制间伐无论从培育森林方面，还是从取得木材、加大林分收益方面考虑，都应该以间伐小径阶的林木为主；２０－２５龄长白落叶松工业人工林的经营密度以０．７为最佳。

【目的】目前关于林分碳储量随年龄动态变化的模型研究较少,本研究通过建立林分水平的碳储量生长模型系,为区域尺度的森林碳储量动态预估提供方法。【方法】以吉林省长白落叶松人工林为对象,使用立地质量分级算法将所有样地划分为3个立地等级,并将其作为哑变量引入模型系中,使用联立方程组的方法将林分平均高、断面积生长模型和林分碳储量模型3个方程进行联合估计,建立林分碳储量生长模型系。采用调整确定系数(R_(adj)~2)、估计值的标准误(SEE)和平均预估误差(MPE)来评价模型的表现,分析不同立地等级和林分密度指数(SDI)下林分碳储量的生长过程,及林分断面积和平均高对林分碳储量的影响。【结果】(1)林分碳储量生长模型系中林分平均高生长模型、林分断面积生长模型和林分碳储量模型的R_(adj)~2分别为0.879、0.977和0.953,MPE均 1 500株/hm~2时,在40年以后的林分密度对碳储量生长过程基本无影响;林分密度指数控制在1 500～2 000株/hm~2时可实现较快的碳储量生长。(4)林分碳储量随林分断面积和平均高的增加而增加,林分断面积与林分碳储量的关系更为密切。【结论】林分碳储量的生长和立地等级、林分平均年龄、密度、断面积、平均高等因子有密切联系,采用联立方程组方法是建立林分碳储量生长模型系的有效方法。本研究建立的林分碳储量生长模型系可以对林分碳储量动态进行有效预测,为了解林分碳储量的生长过程和森林碳汇评估提供了工具。

利用黑龙江省孟家岗林场长白落叶松人工林间伐标准地定位观测数据，基于间伐林分断面积与相同年龄、相同立地、相同保留木株数的未间伐林分的断面积，随时间趋于一致的假设，根据未间伐人工林林分断面积生长的一般预测模型导出了间伐林分的断面积生长预测模型，同时，结合抚育间伐技术指标的确定，进行间伐林分的动态模拟。

【目的】以黑龙江省长白落叶松人工林为研究对象,分别从光合作用机理角度以及树干断面积生长量与叶生物量垂直分布规律角度提出了有效冠高(HEC)的确定方法,并分析了影响有效冠高的主要因子。【方法】首先,根据3株光合作用测定样木不同轮层枝叶在生长季内光合累积碳量对树干的贡献量判定有效冠位置,并分析该位置与累积叶生物量垂直分布的关系,提出基于累积叶生物量垂直分布判定有效冠位置的标准。其次,采用传统方法,通过分析树干断面积增长量与叶生物量的实际垂直分布规律,判定有效冠高。最后,根据实测的19块标准地133株解析木数据,对比两种方法判定的有效冠高的差异,确定有效冠高的判断依据,并分析有效冠高与林木因子及林分因子的关系。【结果】树冠中各轮层枝叶对树干的净碳贡献量随相对着枝深度(RDINC)的增加表现为"单峰"形式的变化趋势,将净碳贡献量大于0的轮层及以上部分确定为有效冠。3株光合样木有效冠高存在一定差异,分别为2.84、4.73和4.38 m,但有效冠位置对应的相对累积叶生物量分别为87%、90%和86%,均接近于90%,因此,可以采用相对累积叶生物量为90%处的位置作为判定有效冠位置的依据。相较于该方法,采用分析断面积增长量和叶生物量垂直分布规律判定HEC位置的方法虽然存在一定差异,但二者的差异并不显著。林分年龄(Age)是与HEC相关性最高的林分因子,二者呈线性正相关,相关系数达到0.8;单木因子中,接触高(CH)和树高(H)与HEC呈显著的线性正相关关系,相关系数为0.9左右。林分密度(SD)和竞争指数(CI)与HEC呈负相关,但该现象主要是受Age、CH和H的影响。【结论】采用相对叶生物量累积达到总叶生物量90%所对应的位置作为判定有效冠的依据具有一定可行性,处于该位置之上的相邻轮枝的高度即为有效冠高。有效冠长占总冠长的比例平均为四分之三,最小值为二分之一,本研究结果为长白落叶松幼龄林的人工整枝提供了科学依据。

【目的】构建一整套林分空间结构优化的评价方法，以此为基础建立林分间伐模型，以期为森林抚育经营提供科学的间伐方案。【方法】以长白落叶松人工林为研究对象，将林木调查因子树高、胸径、冠幅标准化计算后，加权到Delaunays三角网中并确定林分空间竞争单元，计算样地角尺度、大小比数、密集度、开敞度、竞争指数、混交度这6个林分空间结构参数并使用熵权法赋予各参数权重，结合乘除法思想对其进行多目标规划，进而计算出林分空间评价指数（SEE）与林分空间评价等级（SET）。以SEE为基础构建林分均分间伐模型（该模型可以选定林分中空间结构较差的林木并让其较为均匀地分布在林分中）并将其应用到实际样地中。在露水河林业局东升林场设立了20块面积为0.06 hm~2的落叶松人天混林分的正方形样地，利用样地数据分析间伐前后6个林分空间结构参数、SEE、SET、林冠投影图的变化以验证模型的合理性。【结果】将SEE应用到调查林分中发现，20块样地SEE均值为0.138～0.216,SET分布在1级和2级，其中85%的样地属于1级，15%的样地属于2级，根据SET的定义可以判定该林分质量较差，需要进行优化。以评级指数最低的z17号样地为例，对均分间伐模型进行应用后发现，各林分空间结构参数均往优的方向发展，且样地SET从1级提升到2级。【结论】以加权Delaunays三角网为基础，结合乘除法与熵权法思想所构建的林分均分间伐模型，改善了同类模型所存在的缺陷，可以显著优化林分空间结构，对于林分生长与收获预估模型构建具有重要的参考意义。

以长白山地区 2 6a生长白落叶松人工林为研究对象 ,采用枝解析的方法 ,测定了 2 5株林木 (直径 10 5～2 4 9cm)的树冠变量 ,并建立了预测树冠外侧形状的冠形模型。基于枝条着枝深度 (DINC)和林木变量所建立的树冠形状模型包括 :基径、枝长、着枝角度和弦长等预估模型。对于大小相同树木的主要枝条来讲 ,这些树冠变量是随着DINC的增加而增大 ;而林木的胸径 (DBH)和树高 (HT)变量很好地反映了不同大小树木的冠形变化。冠形预测模型预测效果良好 ,充分体现了树冠结构的变化趋势 :树冠形状在树冠的中上部呈抛物线体 ,而在树冠的下部则为近圆柱体。文中所建模型 ,可以合理地描述...

以3种不同林分密度长白落叶松人工林为研究对象,研究不同林分密度长白落叶松人工林的土壤养分特征,结果表明:同一林分密度条件下,土壤养分含量(有机质、全氮、全磷、C/N)均随土层深度的增加呈降低的趋势,呈现明显的"表聚"现象;不同林分密度下,土壤养分含量的变化规律不尽一致;对土壤养分含量与环境要素(凋落量、现存量、林分密度、土壤温度和土壤含水率)进行回归分析,发现凋落量、现存量和林分密度与土壤养分含量的关系密切;林分密度为750900株·hm(-2)时,土壤多种养分含量显著高于其他林分密度养分含量,有利于该地

以长白落叶松工业人工林为对象,在综合分析数量成熟、工艺成熟和经济成熟得出基本轮伐期的基础上,借鉴纸浆材人工林复合轮伐期的概念,确定出2种复合轮伐模式的技术要点。比较2种复合轮伐模式与相对应基本轮伐模式的木材收获量及经济收获量,并进行风险分析。结果表明:复合轮伐模式1比2次基本轮伐得到的经济材和商品材分别多28.2872 m3.hm-2(10.34%)和28.1734 m3.hm-2(10.04%),经济收获量多4906.67元.hm-2(4.50%);复合轮伐模式2比2次基本轮伐得到的经济材和商品材分别多20.9167 m3.hm-2(7.36%)和20.7635 m3.hm-2(7.61%)...

为探明密度调控对北温带森林土壤呼吸的影响机制,以长白落叶松人工林为研究对象,选择4种林分密度P1(300350株/hm2)、P2(500550株/hm2)、P3(600650株/hm2)和P4(850900株/hm2),使用LI-6400便携式土壤呼吸测定仪对其生长季(5—10月)土壤呼吸速率进行测定。结果表明:不同密度林分生长季土壤呼吸速率均呈现明显的季节动态,最高值均出现在8月末,最低值出现在10月中旬;不同密度林分生长季土壤呼吸速率及土壤累积CO2排放量均随林分密度增大而显著降低(P<0.05)。不

[目的]构建落叶松人工林单木和林分水平的相容性生物量模型,使之既在数据采集区域内能够表征不同水平下的差异程度,又具有较强的通用性。[方法]基于64株长白落叶松人工林样木生物量实测数据和40个每木检尺样地数据,在考虑和未考虑林龄2种情形下,利用哑变量和非线性似然无关回归方法相结合,构建单木和林分水平的一元相容性生物量模型。[结果]表明:(1)地上及全株生物量模型单木水平下的R～均大于0.95,林分水平下的R～均大于0.78,(2)利用哑变量考虑林龄因素后,单木水平下各评价指标总体稳定,参数b值范围从0.905 5～2.512 5减小为1.047 0～2.202 8。林分水平下R~2提升0.201 9,参数b值范围从0.071 1～1.560 7减小为0.781 1～1.055 1;且具有更小的TRE、MPE和MSE。(3)利用对数转换的线性回归模型,全株及各组分生物量模型残差的分布趋势均平行于横轴。[结论]非线性似然无关回归和哑变量相结合的方法灵活、建模过程简单、模型稳定性好,适用于不同因素下落叶松人工林相容性生物量模型构建。林龄因素对林分模型拟合效果的改善更显著,在建模过程中,单木模型可以不考虑林龄的影响,而林分模型需要考虑林龄的影响。