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清华大学学报(自然科学版) 2025年第4期65卷 664-671页

作者：耿道通杨光宁吉彬马尚炯东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040 东北林业大学林学院北方林火管理国家林业和草原局重点实验室哈尔滨150040

为探究地表火行为特征与红松人工林地表可燃物燃烧碳消耗量之间的关系,该文在室内燃烧床上构建不同可燃物载量和含水率的可燃物床层,在不同坡度条件下进行了144场燃烧试验,测定了地表火蔓延过程中蔓延速率、火焰长度等指标。使用干烧法... 详细信息

为探究地表火行为特征与红松人工林地表可燃物燃烧碳消耗量之间的关系,该文在室内燃烧床上构建不同可燃物载量和含水率的可燃物床层,在不同坡度条件下进行了144场燃烧试验,测定了地表火蔓延过程中蔓延速率、火焰长度等指标。使用干烧法测量了燃烧剩余物含碳率,并计算了可燃物碳消耗量。结合Byram火线强度方程的可燃物消耗参数,建立了地表可燃物碳消耗量预测模型,并基于实验结果对模型参数进行了拟合。参数拟合后,模型的R^(2)上升了0.01,平均绝对误差(MAE)下降了0.12 kg/m^(2),平均绝对百分比误差(MAPE)下降了42.01%,其预测可燃物碳消耗量的适用性和准确性有了显著提升。该研究可丰富林火科学的相关基础数据,对于构建适用于中国的可燃物碳消耗量预测系统具有现实意义。

关键词：林火行为特征可燃物碳消耗量 Byram火线强度方程参数拟合

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病虫害干扰对森林碳汇影响的研究进展

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林业科学 2025年第2期61卷 1-11页

作者：陈汝婷迟德富东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

在全球气候变化背景下,森林生态系统常因本地或外来病虫害的干扰,而影响其物种组成、空间结构、生物多样性以及固碳释氧等功能。森林病虫害干扰对生态系统碳汇的影响主要集中在以下几个方面:1)降低光合作用效率。当林木遭到病虫危害时,... 详细信息

在全球气候变化背景下,森林生态系统常因本地或外来病虫害的干扰,而影响其物种组成、空间结构、生物多样性以及固碳释氧等功能。森林病虫害干扰对生态系统碳汇的影响主要集中在以下几个方面:1)降低光合作用效率。当林木遭到病虫危害时,光合速率、气孔导度以及蒸腾作用等光合指标降低,与光合相关的基因下调,参与光合作用的暗反应能力也相应减弱,甚至会因干扰而受到抑制。2)光合产物减少从而影响生态系统的地上和地下固碳能力。当光合产物减少时,林木自身会将体内的蔗糖重新分配以满足林木新陈代谢需求。林木的根系生物量、土壤自养呼吸能力以及地下碳的长期固存都会因光合产物减少而降低。3)造成植物组织的损伤,影响宿主的生长、繁殖和生存,从而降低生物多样性、破坏森林结构进而减少功能冗余。4)被病虫害干扰后的森林生态系统,其存活植物的生长能力以及微生物的分解能力受到长期影响,进而长时间改变森林的固碳能力和增大碳排放。5)昆虫和微生物可以加速枯木分解并释放碳。取食木材的昆虫不仅可以直接取食和消耗枯木,也可以通过与微生物群落互作,间接对枯木分解产生影响。研究表明,森林病虫害干扰会减少森林面积、降低固碳能力以及增高碳通量,使森林从“碳汇”转变为“碳源”。

关键词：森林碳汇森林生态系统病虫害干扰光合作用碳固定碳通量

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典型黑土区不同树种退耕还林地土壤活性有机碳差异及其影响因素

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生态学报 2025年第1期45卷 103-111页

作者：师立鹏谷会岩王秀伟东北林业大学林学院哈尔滨150040 东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

为探究东北典型黑土区不同退耕还林树种对土壤有机碳及其活性组分含量的垂直分布的影响,并分析其影响因素,为黑土修复工作及树种筛选提供理论依据。在东北典型黑土区分别选择以小黑杨(Populus×xiaohei)、樟子松(Pinus sylvestris *... 详细信息

为探究东北典型黑土区不同退耕还林树种对土壤有机碳及其活性组分含量的垂直分布的影响,并分析其影响因素,为黑土修复工作及树种筛选提供理论依据。在东北典型黑土区分别选择以小黑杨(Populus×xiaohei)、樟子松(Pinus sylvestris ***)和落叶松(Larix gmelinii)为造林树种的退耕还林地为研究对象,测定不同深度土壤有机碳、微生物量碳和溶解性有机碳含量,探究其在不同树种退耕还林地间的差异及其与土壤理化性质、土壤酶活性和植物细根生物量的关系。结果表明:在5—15 cm处小黑杨林下土壤溶解性有机碳含量(1578.56 mg/kg)显著低于落叶松(1936.98 mg/kg)和樟子松(2046.07 mg/kg)林,樟子松林下土壤微生物量碳含量(2151.53 mg/kg)显著高于小黑杨(1298.32 mg/kg)和落叶松(1164.75 mg/kg)林(P<0.05);在15—30 cm处小黑杨林下土壤溶解性有机碳含量(1541.57 mg/kg)显著低于落叶松(1957.04 mg/kg)和樟子松(1881.31 mg/kg)林,樟子松林下土壤微生物量碳含量(2256.99 mg/kg)显著高于小黑杨(1708.50 mg/kg)和落叶松(1200.55 mg/kg)林(P<0.05)。土壤pH、土壤全磷含量、土壤含水量和土壤容重在不同树种退耕还林地间存在显著差异。土壤有机碳和溶解性有机碳含量随土壤深度增加逐渐降低,微生物量碳含量在不同土壤深度间没有显著差异。土壤溶解性有机碳和微生物量碳含量与土壤磷含量显著正相关,土壤有机碳与土壤氮含量、植物细根生物量和β⁃1,4葡萄糖苷酶活性显著正相关(P<0.05)。退耕还林后不同树种退耕还林地土壤有机碳含量差异不显著,但不同树种退耕还林地间土壤溶解性有机碳和土壤微生物量碳含量存在显著差异。土壤全磷是对3个树种退耕还林地土壤有机碳、溶解性有机碳和微生物量碳分布影响最大的因素。

关键词：东北黑土区退耕还林土壤有机碳溶解性有机碳微生物量碳

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基于BLS数据的人工红松冠幅预测模型构建

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农业工程学报 2025年第3期41卷 179-186页

作者：康义龙贾炜玮王帆刘奇峰朱万才东北林业大学林学院哈尔滨150040 东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040 黑龙江省林业科学研究所哈尔滨150081

为预测人工红松冠幅,该研究利用背包式激光雷达(backpack laser scanning,BLS)提取各单木因子并构建人工红松冠幅预测模型。结果表明:BLS点云数据与实测数据平均匹配率达到98.5%,显示出较高的准确度。点云数据与实测胸径的RMSE均值为0.9... 详细信息

为预测人工红松冠幅,该研究利用背包式激光雷达(backpack laser scanning,BLS)提取各单木因子并构建人工红松冠幅预测模型。结果表明:BLS点云数据与实测数据平均匹配率达到98.5%,显示出较高的准确度。点云数据与实测胸径的RMSE均值为0.924,R^(2)均在0.9以上,表现出较强的相关性;与实测树高的RMSE均值为2.067,R^(2)均在0.650以上,相关性较弱;与实测树冠的RMSE均值为0.376,R^(2)均在0.8以上,相关性较强。在模型拟合方面,二次型函数的基础模型拟合和预估效果最好(R_(a)^(2)=0.528,RMSE=0.718,MAE=0.580,MAPE=0.157),引入林分平均胸径、高径比和每公顷大于对象木断面积之和能够显著提升模型拟合检验精度。考虑样地作为随机效应的混合效应模型预测效果最好(R_(a)^(2)=0.655,RMSE=0.620,MAE=0.484,MAPE=0.130)。综上所述,结合BLS点云数据与测量数据构建冠幅预测模型具有一定的可行性,可以利用BLS辅助林业调查。

关键词：激光雷达点云红松冠幅非线性混合效应模型

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人工红松松籽和松仁的产量模型

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应用生态学报 2025年第1期36卷 95-103页

作者：李玉萌贾炜玮郭昊天东北林业大学林学院/森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

以黑龙江省林口林业局红松人工林木的松塔为研究对象,获取果实和林木因子实测数据,将红松松塔根据鲜重分为3个等级,对松塔、松籽、松仁性状进行相关性分析,构建松籽重量、松仁数量、松仁重量的基础模型,在基础模型中引入松塔等级和样地... 详细信息

以黑龙江省林口林业局红松人工林木的松塔为研究对象,获取果实和林木因子实测数据,将红松松塔根据鲜重分为3个等级,对松塔、松籽、松仁性状进行相关性分析,构建松籽重量、松仁数量、松仁重量的基础模型,在基础模型中引入松塔等级和样地随机效应,通过比较赤池信息准则(AIC)和贝叶斯信息准则(BIC)等评价指标选取最优混合效应模型。结果表明:红松的松籽重量和松仁重量与空瘪数、松塔下直径呈极显著负相关,与其他性状呈极显著正相关。引入松塔等级和样地随机效应构建的混合效应模型均比基础模型拟合效果好,其中,在最优基础模型中引入样地效应的混合效应模型均比引入松塔等级效应的混合效应模型拟合效果更优。引入样地效应的松籽重量、松仁数量、松仁重量最优混合效应模型的R~2相比于最优基础模型分别提高了20.8%、29.5%、32.8%。松籽重量、松仁数量、松仁重量最优混合效应模型精度F_P分别为98.3%、97.9%、97.8%,结果均大于最优基础模型的预估精度,说明混合效应模型能够对红松的结实量进行较好的预测。

关键词：红松松籽重量松仁数量松仁重量线性混合模型

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大兴安岭不同演替阶段天然林优势树种空间分布格局

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生态学报 2025年第8期45卷 4009-4021页

作者：肖云友蔺雪莹董灵波东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

种群的空间分布格局能够反映森林群落的构建过程和物种共存的生态策略。以2017年和2023年大兴安岭地区翠岗林场白桦林(先锋阶段)、白桦-兴安落叶松混交林(过渡阶段)和兴安落叶松林(顶级阶段)的3个100 m×100 m动态监测样地数据为基... 详细信息

种群的空间分布格局能够反映森林群落的构建过程和物种共存的生态策略。以2017年和2023年大兴安岭地区翠岗林场白桦林(先锋阶段)、白桦-兴安落叶松混交林(过渡阶段)和兴安落叶松林(顶级阶段)的3个100 m×100 m动态监测样地数据为基础,采用成对相关函数、汇总统计函数和三变量随机标记法,分析各阶段林分中优势树种大树、死幼树和活幼树的空间格局和相互作用。结果表明:白桦和兴安落叶松的大树、死幼树和活幼树格局均随尺度增加呈现随机分布。随着演替的进行,在小尺度(≤5 m)内,白桦大树均呈现均匀分布,活幼树则由聚集分布逐渐向随机分布转变,死幼树呈随机分布-聚集分布-均匀分布的变化规律。兴安落叶松大树和死幼树在小尺度内呈随机分布-聚集分布-随机分布的变化规律,活幼树均在小尺度聚集分布。其次,两树种种内关联性大多呈负相关和无相关,其中展现聚集格局的物种,种内空间关联主要呈无相关。密度依赖效应在演替进程中普遍存在,两树种幼树检测到的密度依赖作用均随着演替阶段由负向正转变。研究不支持Janzen-Connel假说,即各演替阶段的幼树在接近同种大树时,未检测到存活概率显著降低。相反,白桦幼树在顶级阶段的不同尺度上接近同种和异种大树能提高存活概率。兴安落叶松幼树在过渡阶段的同种大树0—15 m尺度范围内和在顶级阶段的白桦大树5—15 m尺度范围内能提高存活概率。

关键词：大兴安岭空间格局三变量随机标记演替阶段天然林

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帽儿山天然硬阔叶林发育阶段划分及林分结构特征

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北京林业大学学报 2025年第2期47卷 10-22页

作者：张凌峰刘兆刚董灵波东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040

【目的】分析帽儿山硬阔叶林发育阶段及林分结构特征,明确不同阶段的林分指标变化,为天然次生林的生长预测及多功能可持续经营提供科学依据。【方法】以黑龙江省帽儿山实验林场的天然硬阔叶林为研究对象,利用TWINSPAN双向指示种分类法... 详细信息

【目的】分析帽儿山硬阔叶林发育阶段及林分结构特征,明确不同阶段的林分指标变化,为天然次生林的生长预测及多功能可持续经营提供科学依据。【方法】以黑龙江省帽儿山实验林场的天然硬阔叶林为研究对象,利用TWINSPAN双向指示种分类法、种间联结-聚类分析法和判别分析法对硬阔叶林发育阶段进行划分;从年龄结构、直径结构和物种多样性等方面选取林分指标,分析不同发育阶段的林分结构特征;通过熵权法-AHP法,结合林木稳定性、目的树种多样性指数、Simpson多样性指数等11个参数,构建阶段划分综合指数。【结果】帽儿山天然硬阔叶林的生长发育过程可划分为建群阶段、竞争生长阶段和近自然林阶段。在不同发育阶段,年龄结构呈增长型,直径结构总体呈反“J”型,物种组成丰富且保持相对稳定。基于划分的3个发育阶段,结合选取的11个参数,划分了综合指数划分发育阶段的范围。【结论】TWINSPAN双向指示种分类法能有效划分帽儿山天然硬阔叶林的发育阶段,并揭示不同阶段的年龄结构、直径结构和物种多样性特征,为该研究区域制定针对性的经营措施提供了参考依据。

关键词：发育阶段划分 TWINSPAN 种间联结判别分析林分结构特征

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基于广义加性模型的落叶松树冠半径模型研建

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北京林业大学学报 2025年第3期47卷 73-82页

作者：姜佟燃燕云飞姜立春东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040

【目的】利用广义加性模型理论构建落叶松树冠半径模型,并与聚合法构建的可加性树冠半径模型进行预测精度对比,以期为落叶松树冠半径和冠幅预测提供理论依据和实际指导。【方法】以黑龙江省大兴安岭68块天然林样地3 444株落叶松为研究对... 详细信息

【目的】利用广义加性模型理论构建落叶松树冠半径模型,并与聚合法构建的可加性树冠半径模型进行预测精度对比,以期为落叶松树冠半径和冠幅预测提供理论依据和实际指导。【方法】以黑龙江省大兴安岭68块天然林样地3 444株落叶松为研究对象,从8个冠幅-胸径基础模型拟合结果中,分别选择赤池信息量准则和贝叶斯信息准则最小的模型作为各树冠半径的基础模型。在最优基础模型中引入单木和林分因子,构建广义模型。基于构建的广义模型,分别采用聚合法和广义加性模型理论构建树冠半径相容性模型系统。【结果】(1)基础模型拟合结果表明:不同方向树冠半径的最优基础模型存在差异。(2)在不同方向树冠半径的基础模型中,分别引入枝下高、每公顷断面积和林分平均胸径等变量,这些变量均能提高模型的拟合效果。在此基础上,构建了包含单木尺寸和竞争变量的各方向树冠半径的广义模型。(3)基于聚合法和广义加性模型构建的树冠半径和冠幅相容性模型系统综合对比表明:广义加性模型表现出较好的拟合效果和预测精度,树冠半径和冠幅的预测均优于聚合法模型。【结论】落叶松各树冠半径表现出不同的生长趋势。在落叶松树冠半径模型中,广义加性模型预测精度优于聚合法。广义加性模型不但对模型假设要求不严,还简化了预测变量和响应变量之间的选择过程。因此,从模型假设和应用便利性角度,推荐广义加性模型预测该区域落叶松树冠半径和冠幅。

关键词：落叶松冠幅树冠半径聚合法可加性模型

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基于QSM的落叶松一级枝条数量提取与模型构建

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南京林业大学学报(自然科学版) 2025年第2期49卷 185-193页

作者：彭文越贾炜玮王帆李鑫李丹丹东北林业大学林学院吉林省林业调查规划院东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室

【目的】基于地基激光雷达（terrestrial laser scanning, TLS）点云数据，应用定量结构模型（quantitative structural model, QSM）以全自动的方式提取落叶松不同相对着枝深度处一级枝条的数量，构建一级枝条密度的线性混合预测模型... 详细信息

【目的】基于地基激光雷达（terrestrial laser scanning, TLS）点云数据，应用定量结构模型（quantitative structural model, QSM）以全自动的方式提取落叶松不同相对着枝深度处一级枝条的数量，构建一级枝条密度的线性混合预测模型，为落叶松冠层研究提供理论基础。【方法】基于30株落叶松（Larix gmelinii）TLS数据，应用QSM算法获取树木结构参数，将提取值与实测值进行回归分析，探究点云数据建模的准确性。采用点云分层方法探究不同相对着枝深度处一级枝条数量的提取精度。以Poisson回归模型作为基础的计数模型，建立基于样木效应的一级枝条密度最优混合模型，并对模型进行评价。【结果】30株落叶松一级枝条数量的平均提取精度为80.71%,均方根误差（RMSE）为6.9594。不同冠层的一级枝条数量提取结果存在差异，相对着枝深度范围在(0.7,0.8]的提取效果最好，平均精度为87.78%。一级枝条密度的最优模型为基于样木效应的混合模型；枝条密度的最优模型为基于相对着枝深度的自然对数[ln（RDINC）]、相对着枝深度的平方（RDINC2）、高径比（HT/DBH）3个随机效应参数的线性混合模型（R2=0.745 4、均方根误差为0.229）。【结论】基于地基激光雷达扫描数据，通过定量结构模型获取单木的分枝结构参数，该方法具有适用性和可靠性。基于样木效应建立落叶松一级枝条的密度混合模型，不仅可以反映冠层内一级枝条的分布密度变化，还可以预测树冠整体的生长趋势。

关键词：落叶松点云数据一级枝条数量定量结构模型(QSM) 线性混合模型

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黑龙江省丰林县林下灌木与幼树生物量模型构建

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应用生态学报 2025年第4期36卷 1053-1061页

作者：李泽霖贾炜玮赵阳江珊东北林业大学林学院森林生态系统可持续经营教育部重点实验室

灌木和幼树是天然林林下植被的重要组成部分，具有丰富的种类和广泛的生态适应性，在土壤保水、水源涵养和防风防沙等方面发挥关键作用。然而，目前研究多集中于乔木层与林下植被层的相互作用，对林下植被的生长动态、生物量更新及其环... 详细信息

灌木和幼树是天然林林下植被的重要组成部分，具有丰富的种类和广泛的生态适应性，在土壤保水、水源涵养和防风防沙等方面发挥关键作用。然而，目前研究多集中于乔木层与林下植被层的相互作用，对林下植被的生长动态、生物量更新及其环境适应性关注较少。本研究基于黑龙江省丰林县林下18种灌木和6种幼树的植被数据及样地的气候信息，引入林分密度和龄级2种哑变量，构建了林下灌木与幼树的生物量模型。结果表明：在基础模型中引入气候因子（年平均温度和年平均降水量）构建的气候敏感生物量模型显著提高了模型的拟合精度，决定系数（R2）由基础模型的0.732提高至0.741,提升了6.8%。在气候敏感生物量模型的基础上，分别引入龄级单一哑变量和林分密度与龄级双哑变量建模，双哑变量模型的拟合效果最佳，R2达到0.840,显著高于单哑变量模型（R2=0.787）和气候敏感生物量模型（R2=0.741）。本研究在气候敏感生物量模型的基础上结合林分密度与龄级双哑变量构建的模型能够有效反映不同龄级和林分密度下灌木与幼树生物量的变化，为森林生态管理和生物量的科学估算提供了依据，具有重要的应用价值。

关键词：灌木幼树生物量气候因子单哑变量模型双哑变量模型

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