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...

以15块人工落叶松纯林演化后形成的落叶松云冷杉混交林为对象,间伐后12年观测结果,研究间伐对林分和树木生长、树种组成、物种多样性及土壤等因子的影响。间伐强度分为2级:中度(平均为20%)和强度(平均为30%)。结果表明:间伐促进了保留木生长的显著增加,但不同间伐强度间无显著差异。林分及单木的直径、断面积和蓄积生长率均表现相同的趋势即随间伐强度的增加而增加。但间伐没有显著地增加12年间的总收获量。伐后对照样地表现为较高的枯损,枯死木主要是落叶松和阔叶树。林分进界株数严重不足,进界的主要树种是云冷杉、阔叶树和红松,以耐荫树种为主。从枯损和进界看,如果能对红松和阔叶树进行保护,这种林分很可能逐渐演化...

【目的】混交林的稳定性、发展的可能性与空间结构密切相关，探究空间结构对林分生长量的影响对促进林分良性发展有着重要作用。本研究以天然云冷杉针阔混交林为对象，分析混交度（M）和大小比数（U）对单木生长量的影响，以期为该地区天然林林分结构调整提供科学依据和指导。【方法】选用2块云杉蓄积占总蓄积比例分别为0.1～0.2(1成云，1P)和0.4(4成云，4P)固定样地的5期监测数据，采用4株相邻木法计算空间结构三参数，绘制多元分布图，分析了1P和4P内各径级云杉、臭冷杉和红松在不同混交度和大小比数的胸径生长量变化规律。【结果】1P和4P均介于中度和强度混交（M分别为0.625和0.657）且呈随机分布；臭冷杉和红松的生长介于亚优势至中庸状态间（U=0.25～0.50），云杉在4P内介于亚优势至中庸状态间（U=0.48），在1P内介于中庸至劣势状态间（U=0.70）。云杉和臭冷杉的年胸径生长量随径级的增大而增大（P <0.05）。云杉在1P内的年胸径生长量低于4P，红松相反。【结论】不同径级下林木的生长具有显著差异，降低大小比数的同时适当提高混交度有利于林木的胸径生长。不同生长阶段的竞争不同导致了不同径级林木对混交度和大小比数响应的差异，故针对不同生长阶段的林木应采取不同的经营措施调整优化林分结构，促进林分长期的稳定发展。

用角尺度、混交度和大小比数3个林分空间结构参数,分析了长白山过伐林区云冷杉针阔混交林的空间结构。结果表明:该林分的平均角尺度为0.504,林木分布格局为随机分布,该林分的平均混交度为0.81。说明它是一个由不同树种呈现强度混交结构状态组成的复杂森林群落。针叶树种具有胸径和树高的优势,尤其是红松的直径和树高最突出。

【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。

【目的】选择能够正确拟合经过采伐后的长白山云冷杉针阔混交林直径结构分布的模型。【方法】以长白山12块经过2~3次采伐的云冷杉过伐林固定样地数据为依据,分别运用负指数、三参数Weibull、限定混合Weibull模型拟合云冷杉混交林的直径分布。【结果】12块样地密度为535~1 035株/hm2,平均胸径变化不大,在20.1~23.9cm;所有样地直径分布偏度为正。除1号、7号样地的直径结构用负指数模型效果较好,2号、4号样地用三参数Weibull模型拟合效果较好外,其余样地均适合用限定混合Weibull模型拟合。【结论】3种分布模型中,负指数模型拟合近似"反J"型曲线时效果较好,而限定混合We...

[目的]将生存分析方法和混合效应模型方法相结合,构建林木枯损模型,提高模型的模拟精度。[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材料,基于生存分析方法中的Cox比例风险函数模型方法,把林分因子和立地因子作为协变量加入到模型中去,构建林木的枯损及生存模型,并在此基础上考虑样地水平的随机效应,最后与不考虑样地水平随机效应的模拟效果进行比较分析。[结果]表明,Cox比例风险函数模型在描述林木枯损时,具有很好的适应性。单木初始胸径与林木的风险函数呈反比,与生存率呈正比;大于对象木断面积与风险函数呈正比,与生存率呈反比;初始林分公顷株数与风险函数呈正比,与生存率呈反比;立地因子对林木的枯损及生存没有显著影响。与固定效应模型相比,Cox比例风险函数模型在考虑了样地水平的随机效应后,模型的模拟精度获得明显的提高,并且达到极显著程度。由于大于对象木断面积和初始林分公顷株数两个变量在考虑了样地水平的随机效应后影响不显著,最后只考虑了单木初始胸径一个变量对枯损的影响,与不考虑随机效应相比,差异也达到显著水平。[结论]林木本身的大小对自身的枯损具有明显的影响,胸径小的林木较胸径大的林木更易枯损。在森林经营中,Cox比例风险函数模型的使用,可为森林经营者在确定合理的经营密度上提供很好的科学依据。

以吉林汪清金沟岭林场1 hm2云冷杉针阔混交林数据为研究基础,对样地内树种组成、直径结构以及树种的空间分布结构进行分析。结果表明:1)优势物种云杉Abies nephrole-pis、冷杉Picea koraiensis、枫桦Betula costata大径阶的单木占多数,云冷杉的峰度值小于0,直径分布较为分散,枫桦峰度值大于0,直径分布比较集中。在物种的胸径分布格局解释上,负指数模型的解释程度要优于Weibull模型。2)该群落树种的平均角尺度为0.545,空间分布格局呈聚集分布,3种优势树种的平均角尺度为0.475～0.517,呈现随机分布特征。3)云杉、枫桦的平均混交度较高,而冷杉的平均混交度相对较低。4)样地所有物种的平均大小比数为0.496,3种主要树种的平均大小比数排序为云杉<冷杉<枫桦,表明云杉竞争力最大,冷杉次之,而枫桦的竞争力最小。该林分结构较为复杂,群落内树种以聚集分布为主,所以应调整林分林木分布格局,促进林木向随机分布格局发展,同时伐除上层的"霸王树"以及病腐木、弯曲树等处于竞争劣势的林木,将混交度维持在中度混交,从而尽可能保留维持群落的物种多样性。

[目的]以长白山林区云冷杉针阔混交林为研究对象,分析目标树抚育采伐前后云冷杉针阔混交林空间结构参数的变化,探索目标树抚育采伐对森林空间结构的影响。[方法]基于6块面积1 hm2的样地,首先遵循近自然森林经营的原理进行林木分类,选定目标树,伐除干扰树;再结合结构化森林经营的原理,计算并分析抚育采伐前后目标树空间结构参数和林分空间结构评价指数的变化。[结果]表明:经目标树抚育采伐后(1)目标树空间结构单元内的树种隔离程度得到进一步提高;林木透光条件有所改善;目标树的竞争压力得以减小;林木空间分布格局总体上得到

【目的】合理描述森林结构特征可为森林经营管理提供有效的指导。本文对长白山云杉-白桦混交林的结构特征进行研究,可为林分结构的优化调整提供参考。【方法】以云杉-白桦混交林为研究对象,研究区位于吉林省汪清县金沟岭林场。设置两块立地条件基本一致的云杉-白桦混交林样地(面积均为60 m×60 m),应用空间结构参数混交度、角尺度和大小比,建立空间结构参数的三元分布,描述整个林分和林分内云杉、白桦树种的空间结构特征。【结果】(1)林分中的云杉和白桦树种株数分布主要集中在6、8和10 cm径阶,林分密度较大。(2)随混交度的升高林木株数先增加后减少,林分整体处于中度混交状态,即绝大多数林木相邻4株树中有2株树为同种;随角尺度的升高林木株数先增加后减少,有1/2以上的林木处于随机分布,且处于随机分布状态的林木大多数为中度混交状态;不同优势度等级上,林木株数分布大致相同,优势木株数稍高于劣势木株数。林分在结构参数组合为中度混交、随机分布、亚优势状态时,株数分布最多。(3)云杉树种,在样地1中结构参数组合为中度混交、随机分布、亚优势状态时林木分布较多;在样地2中结构参数组合为零度混交、随机分布、优势状态的林木分布较多。(4)白桦树种,在样地1中结构参数组合为中度混交、随机分布、优势和亚优势状态时株数分布最多;在样地2中结构参数组合为中度混交、随机分布、劣势状态的株数分布最多。(5)林分中云杉树种的优势度整体高于白桦。【结论】结构参数的三元分布可以同时表达林木的混交度、角尺度和大小比数,蕴含着丰富的信息,可为云杉-白桦混交林的结构优化调整提供重要的参考信息。

【目的】建立林木空间利用率模型,为天然混交林中不同树种间生产力的比较提供依据,为单木成熟的判断提供参考。【方法】利用林木生长量与树冠大小比值定义林木空间利用率,以长白山地区云冷杉针阔混交林为研究对象,基于20块标准地的2 268株单木数据,建立林木空间利用率混合模型,拟合各树种的空间利用率。【结果】(1)备选指标中蓄积生长量和树冠投影面积之比与胸径相关系数最高,适宜作为计算指标。(2)通过逐步回归,最终选定林木胸径、胸径平方(代表胸高断面积)、树高、冠幅、样地蓄积、针阔比、坡向坡度、竞争指标作为林木空间利用率基础模型的自变量。(3)确定按树种分组,包含胸径平方及截距随机效应参数、指数函数异方差结构的混合模型,经检验,混合模型在建模数据及检验数据中的表现均略优于一般线性模型。(4)利用所构建的混合效应模型,对研究数据进行拟合预测,各树种空间利用率最高时期的胸径分别为云杉约40 cm,冷杉、落叶松、红松、中阔组约37 cm,慢阔组约32 cm。【结论】林木利用率模型得到的数量成熟是以单位营养空间的生产力为基础的,使不同树种间的比较更为合理,且计算结果符合一般林学规律,可以作为该地区云冷杉针阔混交林判定单木成熟及优化林分结构的参考依据。

【目的】幼苗幼树空间分布是影响森林群落动态变化的重要因素,对云冷杉不同苗高进行空间分布格局分析,并分别研究幼苗幼树与周围小径木和大径木的关联性,以探究云冷杉幼苗空间变化规律和空间结构对幼苗幼树的影响,提出促进云冷杉天然更新措施,为云冷杉林可持续经营提供理论依据。【方法】本研究于2017年8月在金沟岭林场设置长白山云冷杉针阔混交林标准地(0.36 hm~2),应用SADIE空间分析方法,分析了林分不同苗高级云冷杉的分布规律。【结果】云冷杉林分总体直径分布呈反"J"型;色木槭与冷杉直径分布呈增长型,云杉和红松为多峰波动曲线。林分内小径木聚集指数I_a>1,且随机化检验概率P_a<0.025,总体呈聚集分布;大径木P_a值为0.025～0.975,呈随机分布;随林木生长发育,林分空间分布由聚集逐渐趋于随机。冷杉作为主要树种之一,其小径木与大径木空间分布与林分总体空间分布相似;云杉呈随机分布;冷杉幼苗与冷杉大径木具有明显的空间关联性,并与云杉呈正相关,其幼苗具有较好的耐荫性;云杉幼苗总体呈空间分离或空间不相关,仅与冷杉大径木呈空间正相关性,云杉与冷杉为良好的伴生树种。苗高Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级冷杉幼苗空间关联性相似,苗高Ⅳ、Ⅴ级的幼树空间关联性相似;苗高Ⅰ、Ⅱ级云杉幼苗空间关联性相似。【结论】林分内,冷杉幼苗株数较多,与大多林木呈空间正相关,有利于冷杉的林下更新。云杉木材质量较好,作为主要目的树种,其大径木及幼苗株数较少,且幼苗幼树与小径木及大径木均呈空间分离,林下云杉更新状况较差,因此,在云杉幼苗时期采取适当的遮蔽措施,幼树时期进行采伐等经营措施,促进云杉幼苗生长,并通过对冷杉株数的合理控制,调整林分空间结构,为其释放生长空间,以增加云杉母树株数,提高产种能力及产量,促进云杉更新。

径阶多样性是林分结构多样性的一个重要方面,并影响森林的经济、生态、社会效益。利用7个常用的多样性指数计算了长白山云杉Picea koraiensis冷杉Abies holophylla针阔混交林不同采伐强度采伐前后的径阶多样性指数值,并对各指数的判别能力及对样本大小的敏感性进行了评价。结果表明:在判别能力上Margalef指数、Shannon指数和Gini指数较好,但是Margalef指数和Shannon指数受样本的影响较大,综合来说Gini指数评价效果较好。通过比较不同采伐强度采伐前后各指数值的变动得出,当采伐强度为20%～30%时,径阶多样性变大,而当采伐强度为40%时,径阶多样性反而减小...

【目的】基于长白山天然云冷杉针阔混交林林分的结构特点,构造了与距离有关的新竞争指标——树种耐阴性竞争指数(CIS)。【方法】以天然云冷杉针阔混交林12块固定样地为研究对象,将搭配4种竞争木选择方法(M1、M2、M3和M4)的11个竞争指标,分别用于拟合林木胸高断面积生长量,利用非线性平方和法检验(F检验)各竞争指标的拟合度。【结果】与距离有关的竞争指标在拟合天然异龄混交林胸高断面积生长量方程上要优于与距离无关的竞争指标。以CIS/M2拟合的长白山云冷杉针阔混交林全树种、云杉和冷杉胸高断面积生长方程的减小均方误差均最大,分别为0.462,0.085和0.623。【结论】与其他各类竞争指标相比,C...

[目的]以长白山天然云冷杉针阔混交林为研究对象,分析凋落物的现存量及持水性能和养分归还量等,从水源涵养和养分归还两方面阐述森林凋落物的生态功能。[方法]基于等距离网格布点法,在4块1 hm~2样地上采集凋落高峰期前(8月下旬)半分解层的凋落物样品400个,并对其生态功能指标进行测定分析。[结果]4块云冷杉针阔混交林样地半分解层凋落物现存量均值为19.50 t·hm~(-2);持水量均值为5.56 t·hm~(-2),持水率均值为64.08%;全碳(C)、全氮(N)和全磷(P)的养分浓度均值分别为421.68、18.86和1.26 g·kg~(-1),养分归还量均值依次为8.16、0.36和0.02 t·hm~(-2),养分利用效率大小顺序为P>N>C。[结论]天然云冷杉针阔混交林各样地间虽存在差异,但其半分解层凋落物的水源涵养和养分归还等生态功能均较好,林下凋落物分解速度较快,持水性能较好,养分归还量较多。