检索结果-内蒙古大学图书馆

生态学报 2025年第6期45卷 2780-2797页

作者：王成雨扶欣然李佳怡梁瑞婷文毅孙玉军王轶夫陈玲北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点实验室北京100083

我国杉木人工林的轮伐期按其经营规程是25—30年,然而多代轮作后立地条件有所改变,有必要针对不同立地条件采用不同的间伐措施,合理调整轮伐期,以期获得最高的林分蓄积量。以江西省吉水县和福田县杉木人工林为研究对象,基于3-PGmix生长... 详细信息

我国杉木人工林的轮伐期按其经营规程是25—30年,然而多代轮作后立地条件有所改变,有必要针对不同立地条件采用不同的间伐措施,合理调整轮伐期,以期获得最高的林分蓄积量。以江西省吉水县和福田县杉木人工林为研究对象,基于3-PGmix生长过程模型,设定了四类不同的立地等级(I、II、III、IV),两次间伐(第一次设为第10年;第二次分别设为第15年的短间隔间伐和第20年的长间隔间伐)以及三种间伐强度(轻度10%、中度20%和重度30%),通过模拟和比较林分年平均最大生长量以及蓄积量,获得不同立地条件下相应合理的间伐措施以及轮伐期。结果表明:(1)在不同的立地等级下,林分年最大平均生长量表现出明显差异,在I类立地等级下高达25.09m^(3)/hm^(2),而IV类立地等级下仅为8.6m^(3)/hm^(2)。(2)未间伐林地在四类立地等级下对应的最优轮伐期分别为17.7年、18.7年、21.6年和25.4年,且与林地蓄积量表现出协同性,即林分蓄积量随着轮伐期的增加而减小。而间伐林分的轮伐期随立地等级的增加而增大,随间伐强度的增加而增加。(3)不同的间伐措施对林地总蓄积量造成的影响在不同的立地条件下表现不同:从林地蓄积量来看,长间隔间伐优于短间隔间伐;对于I类和II类立地等级的林分最优间伐方案是初次和二次间伐分别为20%和30%,III类立地等级的林分最优间伐方案是初次和二次间伐分别为10%和20%;最优间伐方案下,将此三类立地等级对应的最优轮伐期依次设为28.5年、29.4年和30.9年时,可将林分总蓄积量最大化。对于IV类立地等级的林地,应优先考虑改良土壤肥力。本研究的模拟结果能为不同立地条件下的杉木人工林间伐措施以及轮伐期的合理调整提供参考意见,从而助力我国杉木人工林的精细化经营以及森林质量精准提升。

关键词： 3-PGmix过程模型杉木人工林立地等级间伐措施轮伐期蓄积量

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基于Mask R-CNN和迁移学习的无人机遥感影像杉木单木树冠提取

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北京林业大学学报 2024年第3期46卷 153-166页

作者：谢运鸿孙钊丁志丹罗蜜李芸孙玉军北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】利用无人机遥感影像对树冠进行自动化提取,获取高精度树冠信息。【方法】该研究提出一种基于Mask RCNN和迁移学习的无人机影像单木树冠提取方法。首先,选用在Faster R-CNN基础上改进优化的Mask R-CNN实例分割模型,特征提取网络... 详细信息

【目的】利用无人机遥感影像对树冠进行自动化提取,获取高精度树冠信息。【方法】该研究提出一种基于Mask RCNN和迁移学习的无人机影像单木树冠提取方法。首先,选用在Faster R-CNN基础上改进优化的Mask R-CNN实例分割模型,特征提取网络在ResNet50残差网络和ResNet101残差网络二者间选取最优。其次,引入迁移学习与Mask RCNN一起训练,联合迁移学习的导向作用降低训练时间,提高训练精度。【结果】Mask R-CNN模型的总体精度为93.59%,用户精度为65.46%,F1分数为76.05%,平均精度均值为0.31;载入迁移学习后的Mask R-CNN模型在同等训练条件下比原模型的用户精度提升29.53%,F1分数提升19.63%,平均精度均值提升0.21;分别以ResNet50和ResNet101为特征提取网络的Mask R-CNN模型中,ResNet50+Mask R-CNN模型的总体精度、用户精度、F1分数、平均精度均值各为96.94%、95.57%、96.17%、0.54,ResNet101+Mask R-CNN模型的总体精度、用户精度、F1分数、平均精度均值各为96.20%、94.41%、95.19%、0.49;其中载入迁移学习的ResNet50+Mask R-CNN模型在预测东西冠幅、南北冠幅、树冠面积与样方郁闭度的预测决定系数分别为0.87、0.84、0.93和0.83。【结论】本研究提出的基于Mask R-CNN和迁移学习的方法得到了较为精准的树冠参数结果,为无人机遥感影像评估树木资源提供了一种快速高效的解决方案。

关键词：无人机遥感影像深度学习 Mask R-CNN 迁移学习树冠提取

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基于手持激光雷达的人工侧柏纯林冠层空间互补性

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北京林业大学学报 2025年第4期47卷 61-73页

作者：胡蕾刘茜紫耿燕余世有姜俊陈玲北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083 北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】探讨手持激光雷达在冠层空间互补性研究中的适用性,分析冠层空间互补性的影响因素及其对单木生长量的影响,为优化侧柏纯林的林分结构并提高生产力提供参考。【方法】基于地面实测数据验证手持激光雷达点云数据的精度,评估其在... 详细信息

【目的】探讨手持激光雷达在冠层空间互补性研究中的适用性,分析冠层空间互补性的影响因素及其对单木生长量的影响,为优化侧柏纯林的林分结构并提高生产力提供参考。【方法】基于地面实测数据验证手持激光雷达点云数据的精度,评估其在冠层空间互补性研究中的可行性;以邻域树木性状变异、邻体密度、土壤因子和地形因子为解释变量,运用线性相关分析和全子集回归模型探讨解释变量与冠层空间互补性之间的相关关系;采用结构方程模型解析冠层空间互补性在解释变量影响目标树生长量过程中的中介作用。【结果】(1)手持激光雷达提取的胸径、树高和冠幅与野外实测值呈显著正相关(P<0.001),表明其参数精度适用于冠层空间互补性研究。(2)树冠形状变异(P<0.001)、树冠大小变异(P<0.01)和树木高度变异(P<0.001)对冠层空间互补性具有显著的促进作用;株数密度(P<0.001)同样也具有显著正效应;坡向(P<0.05)与坡度(P<0.05)能显著影响冠层空间互补性;土壤全磷(P<0.05)、全钾(P<0.01)、有效磷(P<0.05)、有效钾(P<0.05)含量和土壤容重(P<0.05)均显著负向影响冠层空间互补性。全子集模型结果表明,邻域树木性状变异和土壤因子为冠层空间互补性变异的主要驱动因素,解释量分别占总解释量的40.75%和31.64%。(3)冠层空间互补性显著促进目标树胸径生长(P<0.01)。结构方程模型结果表明,邻域树木性状变异、邻体密度、土壤和地形因子均可通过冠层空间互补性间接影响目标树生长。【结论】冠层空间互补性在人工侧柏纯林中普遍存在,并受到生物和非生物因子的共同影响,这些因子通过冠层空间互补性间接促进了树木的生长。基于本研究结果,建议在种植侧柏时,应优先选择阴坡且土壤养分丰富的区域;对于已建成的人工侧柏纯林,可通过定期修剪侧柏、增加树木间垂直方向差异的方式促进胸径的生长。

关键词：冠层空间互补性胸径生长量手持激光雷达纯林侧柏

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基于经验模型和机理模型的杉木人工林生物量估测对比研究

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生态学报 2024年第8期44卷 3502-3514页

作者：李佳怡阮红玉邱思玉梁瑞婷朱兆廷文毅王成雨王轶夫孙玉军北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点实验室北京100083 吉水县石阳林场吉安331600

为了揭示间伐干扰下杉木人工林生物量的变化规律,研究利用江西省吉水县石阳林场的36块杉木人工林样地的实测数据和研究区气候数据,通过基于经验的引入地位指数(SI)的生物量生长方程组和基于机理的3⁃PG模型,模拟并预估林分生物量,分析在... 详细信息

为了揭示间伐干扰下杉木人工林生物量的变化规律,研究利用江西省吉水县石阳林场的36块杉木人工林样地的实测数据和研究区气候数据,通过基于经验的引入地位指数(SI)的生物量生长方程组和基于机理的3⁃PG模型,模拟并预估林分生物量,分析在间伐和非间伐的情况下,不同立地的林分其生物量0—50a的变化。结果表明:(1)构建了生物量生长方程组,并在参数a、b、c中引入地位指数SI,发现改进后的模型对于基础模型拟合精度更高,且对数似然比检验表明,改进效果显著(P<0.05)。(2)通过对3⁃PG模型预测精度验证发现,预估值和实测值之间有很高的一致性,各因子的决定系数(R^(2))在0.65—0.96之间,其中,胸径和树高的R^(2)均高于0.92;各因子的平均相对误差(MRE)不超过26%。(3)通过比较经验模型和机理模型的生物量预测发现,经验模型的预测误差MRE为16.50%,机理模型为23.52%,经验模型预估精度更高。进一步对未来预测对比分析表明,机理模型预估值高于经验模型。(4)两个模型模拟的杉木人工林生物量规律一致,即随着林龄的增加,杉木人工林林分总生物量均表现出先快速增加,后逐渐平稳的趋势;并且间伐不会改变这种趋势,但间伐林分在间伐后的生物量生长速率高于无间伐林分。此外,由于SI对经验模型影响显著,改进模型拟合效果更好,更具有生态学意义。参数化后的3⁃PG模型模预估精度较高,能够为江西杉木人工林生长规律研究提供依据。虽然经验模型和机理模型在对研究区杉木人工林生物量的预估上均具有较好的表现,但各具特点和局限性。经验模型参数较易获得,且经验模型预测生物量、林分胸高断面积和林分平均树高的R^(2)、MRE均优于机理模型;但模型对于建模数据内的评价效果较好,对于建模数据外的应用具有局限性,即经验模型更适合模拟生长期间的某一阶段的林分生物量。机理模型虽然需要的参数较多,但是考虑了生态学原理,弥补了经验模型的不足,可较好解释和模拟环境因子对树木生长的影响,对校正数据之外生长阶段的林分生物量预测更有优势。

关键词：生物量生长方程组 3⁃PG模型杉木人工林间伐林分生长

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采伐干扰对吉林蛟河针阔混交林生产力稳定性的影响

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林业科学 2022年第3期58卷 1-9页

作者：刘晨张春雨赵秀海北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】研究采伐干扰对吉林蛟河天然次生针阔混交林林分生产力稳定性的影响,以期为针阔混交林的可持续经营提供理论依据。【方法】2011年7月在吉林蛟河建立4块1 hm^(2)的针阔混交林采伐样地,2011年12月进行抚育采伐,采伐强度为2.7%~77.... 详细信息

【目的】研究采伐干扰对吉林蛟河天然次生针阔混交林林分生产力稳定性的影响,以期为针阔混交林的可持续经营提供理论依据。【方法】2011年7月在吉林蛟河建立4块1 hm^(2)的针阔混交林采伐样地,2011年12月进行抚育采伐,采伐强度为2.7%~77.6%,平均值为39.2%,并于2013、2015和2018年复测保留木,利用样地中100个连续样方的木本植物数据,通过线性回归模型分析采伐强度、林分密度、土壤养分、林木大小分化(胸径Shannon-Wiener指数)和物种多样性(物种Simpson指数)与生产力稳定性的相关性;运用方差分解分析比较不同变量对生产力稳定性的贡献;进而利用结构方程模型探讨采伐对林木大小分化、物种多样性和生产力稳定性的影响及林木大小分化、物种多样性和生产力稳定性之间的关系。【结果】采伐强度与生产力稳定性无显著关系,物种多样性和林木大小分化与生产力稳定性均呈显著正相关(P<0.05),林分密度对生产力稳定性有显著负影响(P<0.05)。在方差分解中,物种多样性单独解释生产力稳定性的19.5%;林分密度和林木大小分化对生产力稳定性的贡献率分别为7.0%和7.6%。采伐强度对林分密度、土壤养分(土壤碳、氮、磷、钙含量的第一主成分)、林木大小分化有极显著的负向影响(P<0.001),路径系数分别为-0.629、-0.316和-0.255,而对物种多样性和生产力稳定性没有显著影响;林分密度、物种多样性和林木大小分化对生产力稳定性都有显著影响(P<0.05),路径系数分别为-2.063、1.652和1.463。林分密度、林木大小分化对生产力稳定性有显著的负向总效应(P<0.05),路径系数分别为-2.365和-0.556,物种多样性对生产力稳定性有显著正向总效应(P<0.05),路径系数为1.652;土壤养分对生产力稳定性无显著的负向总效应的效应;采伐强度对生产力稳定性没有直接显著影响,通过物种多样性和土壤养分对生产力稳定性的间接影响也不显著,而是主要通过林分密度和林木大小分化来影响生产力稳定性的变化,采伐强度对生产力稳定性有显著(P<0.05)的负向总效应,路径系数为-0.290。【结论】采伐强度对生产力稳定性没有直接影响,与生产力稳定性直接相关的影响因素是林分密度、林木大小分化和物种多样性,而采伐是通过调整林分密度和林木大小分化来间接影响生产力稳定性,从而影响森林生产力的变化。因此,在森林经营管理中,合理进行采伐干扰对促进森林生产力稳定性具有重要意义。

关键词：采伐干扰森林经营林木大小分化物种多样性生产力稳定性结构方程模型

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基于Sentinel-1和Sentinel-2数据融合的森林林龄反演和动态监测

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中南林业科技大学学报 2024年第6期44卷 19-29页

作者：陈馨孙玉军丁志丹北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点开放实验室北京100083

【目的】在Google Earth Engine(GEE)云平台上借助其强大的计算和数据存储能力,融合多源遥感数据对森林林龄进行遥感反演和动态监测。【方法】融合2017—2023年间Sentinel-1、Sentinel-2及高程数据,通过随机森林(Random forest,RF)分类... 详细信息

【目的】在Google Earth Engine(GEE)云平台上借助其强大的计算和数据存储能力,融合多源遥感数据对森林林龄进行遥感反演和动态监测。【方法】融合2017—2023年间Sentinel-1、Sentinel-2及高程数据,通过随机森林(Random forest,RF)分类获取土地覆盖信息,并进一步提取森林的分布和面积,同时构建时间序列植被指数来准确提取森林变化区域。基于森林资源清查数据和融合的多源遥感数据,在GEE上构建RF回归、分类回归树(Cart)以及梯度提升回归树(Gradient tree boost,GTB)3种回归模型,用于杉木组、马尾松组、毛竹林、硬阔叶树组以及其他类树种组的2018年林龄遥感反演,并估算出2017年和2023年的林龄信息,以揭示林龄和龄组在2017—2023年的动态变化情况。【结果】1)2017—2023年,研究区森林面积的整体变化总计113.93 km^(2),此间森林的减少和更新并存,其空间分布特征呈现出明显的区域差异。具体而言,森林面积变化多发生于靠近城区和低海拔地区,且靠近城区的森林面积减少往往不再恢复至森林;2)在5种不同树种组构建的3种模型中,RF回归模型的林龄反演结果最佳,平均R^(2)为0.845,平均RMSE为5.32 a,其中毛竹林反演精度最高,R^(2)为0.863,RMSE为2.411 a;3)2017—2023年,研究区林龄在40 a以下的森林由54.59%减少至51.06%,其中龄组变化最显著为杉木组成熟林,面积增加了38.88%。【结论】在GEE上融合多源遥感数据进行林龄反演和动态监测具有重要的应用潜力,本研究结果可为使用云平台及哨兵系列卫星数据对森林资源长时间序列的林龄反演和动态监测的应用提供参考和借鉴。

关键词：数据融合遥感反演林龄动态监测 Sentinel-1 Sentinel-2 Google Earth Engine

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基于树冠和竞争因子的杉木胸径估测

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北京林业大学学报 2023年第9期45卷 42-51页

作者：朱兆廷孙玉军梁瑞婷马佳欣李佳怡北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点开放性实验室北京100083

【目的】无人机遥感的迅速发展为胸径预估提供了新方向,本研究适用于通过无人机遥感技术提取样地单木树冠因子后,估算胸径及林分每公顷断面积等指标,实现精准高效的森林资源监测与管理。【方法】根据福建省将乐国有林场33块杉木人工林... 详细信息

【目的】无人机遥感的迅速发展为胸径预估提供了新方向,本研究适用于通过无人机遥感技术提取样地单木树冠因子后,估算胸径及林分每公顷断面积等指标,实现精准高效的森林资源监测与管理。【方法】根据福建省将乐国有林场33块杉木人工林地面调查数据,利用10种传统模型与2种机器学习方法分别对单木胸径进行估测,并基于不同的自变量组合形式来分析不同因子对胸径估测的影响。【结果】根据传统模型参数拟合结果可以看出,树冠半径与胸径呈显著正相关,林分密度、偏冠因子及竞争指数与胸径均呈显著负相关。传统模型建模过程中所引入最优竞争指数为树冠重叠内角相关的CI2,模型逻辑斯蒂模型拟合结果最优,幂函数(有截距)模型次之。而在使用检验数据进行估测时,幂函数(有截距)有着最好的估测效果。随机森林模型均具有较好的拟合效果,使用检验数据进行估测,不同竞争指数对模型拟合提升程度不同,与树冠重叠面积相关的竞争指数CI3取得了最好的效果。支持向量回归模型拟合优度小于随机森林,略大于传统模型。对胸径进行估测时,包含与竞争木大小相关的竞争指数CI4的模型为最优模型。【结论】传统模型和机器学习模型在拟合与估测单木胸径上均取得了一定的效果,利用机器学习模型效果更优。在模型的不同自变量组合中,加入有关树冠的竞争指数能使模型预测精度提高,决定系数R^(2)增加,E_(MA)、E_(RMS)及A_(IC)减小。传统模型的最优竞争指数为重叠内角相关的竞争指数CI2,在机器学习方法中与对象木和竞争木大小相关的竞争指数CI3和CI4也取得了较好的效果。此外,偏冠指数对于胸径估测的提升效果仍需进一步验证。

关键词：胸径估测林木竞争随机森林支持向量机

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基于非线性分位数混合效应构建杉木树高曲线模型

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北京林业大学学报 2023年第11期45卷 33-41页

作者：王宝莹梁瑞婷谢运鸿邱思玉孙玉军北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点开放性实验室北京100083

【目的】探索树高-胸径模型构建新方法,将分位数回归与非线性混合效应法相结合应用于树高-胸径模型构建,以此提高模型的拟合精度。【方法】利用2018年福建省将乐国有林场30 m×30 m固定样地1306株杉木的实测树高、胸径数据,从4个树... 详细信息

【目的】探索树高-胸径模型构建新方法,将分位数回归与非线性混合效应法相结合应用于树高-胸径模型构建,以此提高模型的拟合精度。【方法】利用2018年福建省将乐国有林场30 m×30 m固定样地1306株杉木的实测树高、胸径数据,从4个树高-胸径模型中筛选拟合效果最好的为基础模型,基于基础模型分别采用非线性混合效应、分位数回归以及非线性分位数混合效应构建树高-胸径模型。采用评价指标均方根误差(RMSE)、调整后决定系数(R^(2)_(adj))和均方差(MSE),对各模型的拟合结果进行评价比较,采用赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)以及对数似然函数值(Loglik)比较各最优模型的拟合精度和预测精度。【结果】根据评价指标对比显示,Logistic模型为基础模型。非线性混合效应模型的拟合效果最优(AIC为3953.986,BIC为3988.199,Loglik为-1969.993),非线性分位数混合效应模型(AIC为3979.418,BIC为4028.293,Loglik为-1979.709)次之。模型拟合效果排序为非线性混合效应模型>非线性分位数混合效应模型>基础模型>分位数回归模型。比较各模型的残差图可知各模型均不存在异方差现象,预测效果排序为非线性混合效应模型>非线性分位数混合效应模型>基础模型>分位数回归模型。【结论】本研究将分位数回归与非线性混合效应法相结合,该方法对分组数据结构中不同分位点个体间的差异与关联做出解释,提高了模型的稳定性以及拟合精度,将该方法应用到树高-胸径关系的研究上是一个可行的思路,为构建树高-胸径模型提供新方法。

关键词：非线性分位数混合效应模型杉木树高-胸径模型

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基于红松树轮重建小兴安岭南麓过去140年6月份平均温度变化

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生态学报 2023年第21期43卷 8769-8779页

作者：乔晶晶王轶夫孙玉军邱思玉谢运鸿北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点开放性实验室北京100083

基于建立的小兴安岭南麓红松树轮宽度标准年表,分析红松径向生长与该地区温度和降水间的关系以及1982年升温突变对此相关性的影响。结果表明:6月平均温度与树轮宽度年表在变暖前后始终呈极显著负相关,是该地区红松径向生长的主要限制因... 详细信息

基于建立的小兴安岭南麓红松树轮宽度标准年表,分析红松径向生长与该地区温度和降水间的关系以及1982年升温突变对此相关性的影响。结果表明:6月平均温度与树轮宽度年表在变暖前后始终呈极显著负相关,是该地区红松径向生长的主要限制因子。基于此构建的区域1843—1982年6月平均温度重建方程稳定可靠。重建温度序列的偏暖时期和偏冷时期分别持续7年和29年,偏暖时段为1915—1921年,偏冷时段为1880—1891年和1932—1948年。小波分析结果显示6月平均温度存在2—7a周期变化。空间相关分析结果表明重建温度序列能很好的代表小兴安岭南麓及附近区域的温度变化。本研究拓展了研究区现有的气候数据,可为掌握小兴安岭气候变化规律和科学预测未来气候提供数据支撑。

关键词：小兴安岭红松树轮宽度年表气候重建

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小兴安岭长白落叶松径向生长的周向异质性及影响因素

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北京林业大学学报 2023年第10期45卷 47-58页

作者：宋思远荆雪慧王轶夫北京林业大学园林学院北京100083 北京林业大学森林资源和环境管理国家林业和草原局重点实验室北京100083

【目的】通过对长白落叶松年轮特征进行分析,以探究径向生长的周向异质性及其影响因素,以及不同高度年轮宽度各向变异特征的差异性,为长白落叶松的经营管理提供理论依据。【方法】采用Wilcoxon符号秩检验方法对黑龙江省朗乡东折棱河林场... 详细信息

【目的】通过对长白落叶松年轮特征进行分析,以探究径向生长的周向异质性及其影响因素,以及不同高度年轮宽度各向变异特征的差异性,为长白落叶松的经营管理提供理论依据。【方法】采用Wilcoxon符号秩检验方法对黑龙江省朗乡东折棱河林场的18株长白落叶松相对年轮宽度随树龄的变化进行检验,通过比较不同高度的相对年轮宽度变异系数,分析不同高度的年轮宽度变异特征的差异。借助加权Voronoi图计算树木各向生存半径,分析其与树木年轮宽度变异特征的关系。利用单因素方差分析和描述性统计方法,分析光照和树龄与径向生长的周向异质性的关系。【结果】(1)人工长白落叶松5年定期平均年轮宽度和累积平均年轮宽度随树龄的增长在各方向上的差异特征没有显著变化。(2)7株样木的累积年轮宽度变异系数与横断面相对高度呈极显著或显著负相关,12株样木的近5年平均生长量在各方向上的变异系数与断面相对高度呈极显著或显著负相关。(3)胸高断面径向生长周向变异特征与光照强弱方位特征之间没有显著关系;成熟样木的年轮宽度各向变异系数的平均值最高;大部分样木胸高断面各向相对年轮宽度(近5年平均生长量)与各向生存半径之间呈显著相关性。【结论】(1)同一高度不同树龄的年轮宽度在各个方向上不存在显著差异,径向生长周向差异程度随横断面高度的增加而减弱。(2)竞争对年轮宽度变异特征有显著影响。树木生存半径越大,竞争能力越强,此方向的年轮宽度越大;不同树龄中,成熟林的径向生长周向差异最大。

关键词：径向生长周向变异竞争长白落叶松

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