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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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基于无人机多维数据集的森林地上生物量估测模型研究

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农业机械学报 2024年第6期55卷 186-195,236页

作者：孙钊谢运鸿王宝莹谭军王轶夫孙玉军中国地质调查局军民融合地质调查中心成都610036 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

森林地上生物量(Aboveground biomass,AGB)是评价森林生长情况的重要指标。基于数字航空摄影(Digital aerial photography,DAP)生成的二维和三维数据,分别计算了41个点云高度变量和16个可见光植被指数,利用6种回归算法(随机森林(RF... 详细信息

森林地上生物量(Aboveground biomass,AGB)是评价森林生长情况的重要指标。基于数字航空摄影(Digital aerial photography,DAP)生成的二维和三维数据,分别计算了41个点云高度变量和16个可见光植被指数,利用6种回归算法(随机森林(RF)、袋装树(BT)、支持向量回归(SVR)、Cubist、类别型特征提升(CatBoost)、极端梯度提升(XGBoost))分别构建了单一变量集和综合变量集AGB估测模型,探索了不同变量对于AGB估测模型的贡献。研究结果表明光谱数据集和点云数据集AGB预测模型精度最高分别为Cubist和XGBoost,R^(2)分别为0.5309和0.6395。组合数据集最高精度模型为XGBoost,R^(2)达到0.7601,XGBoost模型具有更高的AGB估测稳定性。研究还表明6种机器学习模型的贡献主要取决于所考虑的回归方法,所选择的特征个数和特征对模型的重要性在不同的模型中并不一致。DOM光谱特征在AGB的估测中具有更高的重要性。总体来说,二维和三维数据的结合能够有效提高森林AGB估测精度,基于无人机倾斜摄影获取的RGB影像能够实现森林AGB的快速无损估计。

关键词：森林地上生物量估测模型无人机密集点云 SfM 可见光植被指数机器学习

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基于改进型遥感生态指数的将乐县生态质量评估及驱动分析

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环境科学 2024年

作者：潘占冬王轶夫王可月邹炜文孙玉军北京林业大学林学院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

将乐县是中国南方重点林业县，分析其生态环境质量时空变化与驱动机制有利于该县生态文明建设的发展。在湿度（WET）、热度（LST）和干度（NDBSI）因子基础上，引入综合植被指数mNDVI，采用主成分分析法构建了改进型遥感生态指数（MRSE... 详细信息

将乐县是中国南方重点林业县，分析其生态环境质量时空变化与驱动机制有利于该县生态文明建设的发展。在湿度（WET）、热度（LST）和干度（NDBSI）因子基础上，引入综合植被指数mNDVI，采用主成分分析法构建了改进型遥感生态指数（MRSEI），利用GEE云平台和ArcGIS 10.8平台，对2000～2020年将乐县的生态质量时空分布格局和驱动机制进行分析。结果表明：①相较于RSEI，MRSEI与各主成分分量的平均相关度更高，且在3个试验区中对比度分别提高了10.538、2.923和8.558，熵值提高了0.024、0.046和0.025，该指数具有更丰富的图像信息。②将乐县MRSEI总体波动呈上升趋势，年平均增幅为0.010。生态质量等级为良好的面积占比最大，为33.61%～38.28%，差和较差约占全县面积的10%。变化情况为稳定的占比为42.23%～59.05%，在各年份间波动起伏较大，西南部和北部容易发生生态环境的恶化，中部的城镇建筑物群一直有向外扩张的趋势。这20年生态质量改善的面积达到424.34 km2，将乐县总体生态环境质量发生了明显改善。③土地利用类型和坡度是将乐县生态环境质量空间分异的主要因子，其次为年平均降水量。所有因子的交互作用均有一定程度的提升，土地利用类型与年平均降水量的交互作用对MRSEI空间分异的驱动力最强，达到36.1%。该研究可为将乐县生态环境监测和可持续发展提供科学依据。

关键词：生态环境质量改进遥感生态指数(MRSEI) 高植被区 GEE云平台地理探测器

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天然混交林林分发育阶段划分方法的比较

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北京林业大学学报 2024年第7期46卷 139-152页

作者：徐德鹏许芳泽孙海龙陈美晴向玮北京林业大学森林资源和环境管理国家林草局重点实验室北京100083 吉林省汪清林业局吉林延吉133200

【目的】以长白山云冷杉针叶混交林为例,比较林分不同发育阶段划分的方法,确定最适宜长白山云冷杉针叶混交林发育阶段划分的方法,以便有针对性地制定不同发育阶段的森林经营策略,为天然林发育阶段的科学划分提供方法依据。【方法】以吉... 详细信息

【目的】以长白山云冷杉针叶混交林为例,比较林分不同发育阶段划分的方法,确定最适宜长白山云冷杉针叶混交林发育阶段划分的方法,以便有针对性地制定不同发育阶段的森林经营策略,为天然林发育阶段的科学划分提供方法依据。【方法】以吉林省汪清林业局金沟岭林场天然云冷杉针叶混交林为研究对象,共收集2589个样地样本,采用种间联结−最优分割法(A)、林相特征判别法(B)、TWINSPAN双向指示物种分析法(C)、MRT多元回归树法(D)和基于TWINSPAN的判别分析法(E)5种方法,对云冷杉针叶混交林发育阶段进行划分。通过多重比较检验,验证不同发育阶段间是否存在显著差异,并使用吻合系数来评估不同方法划分结果间的一致性。最后,从树种组成和林分特征(包括样地的平均胸径、平均树高、公顷蓄积量、公顷株数、公顷生物量、公顷断面积、针阔比、物种多样性和径级大小多样性9个指标)方面,对5种方法的划分结果进行比较分析。【结果】多重比较的结果显示,用于描述林分特征的9个指标在不同发育阶段间基本存在显著差异,这表示结果较为可靠。方法D和方法E的吻合系数较高,表示这两种方法的划分结果较为一致;而方法B与其他方法的吻合性均较低。从林分的发育趋势来看,5种方法的划分结果大致相同。随着林分的逐渐发育,林分特征指标普遍增大,多样性指标降低,树种组成趋于简单。主要区别体现在公顷株数和树种组成指标,并且在不同方法的划分结果中,各个阶段之间指标的差异程度和每个阶段的样本量也有所不同。方法E的划分结果更符合林分的生长发育规律。具体来说,第1阶段云冷杉针叶混交林形成期,林分迅速生长;第2阶段林木间竞争加强期,个体显著分化;第3阶段林分发展为近自然林状态,即达到森林经营的目标状态。【结论】基于TWINSPAN的判别分析法能更好地划分林分的发育阶段,并将长白山云冷杉针叶混交林的发育过程划分为建群阶段—竞争阶段—近自然林阶段,为森林的科学经营提供了重要理论依据。

关键词：发育阶段划分云冷杉针叶混交林最优分割法判别分析 TWINSPAN MRT

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吉林蛟河针阔混交林群落邻体竞争效应

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林业科学 2022年第5期58卷 187-194页

作者：粟佳琳王娟范春雨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 北京林业大学生态与保护学院北京100083

【目的】点格局分析中完全空间随机零模型要求生境背景必须同质,但复层异龄天然林中生境因子多呈异质性分布,不可避免地会对点格局研究带来影响。本研究尝试通过生境划分的方法,将异质性样地划分为2个亚区(每个亚区内部生境相对同质),... 详细信息

【目的】点格局分析中完全空间随机零模型要求生境背景必须同质,但复层异龄天然林中生境因子多呈异质性分布,不可避免地会对点格局研究带来影响。本研究尝试通过生境划分的方法,将异质性样地划分为2个亚区(每个亚区内部生境相对同质),并通过标记点格局分析探讨不同生境亚区中林木个体间相互作用规律,旨在为森林经营作业提供理论支撑。【方法】以吉林蛟河21.12 hm^(2)天然针阔混交林监测样地为基础,根据地形变量将样地划分成A、B 2个生境亚区,利用标记相关函数结合完全空间随机模拟过程检验相邻个体间的作用效应。【结果】单个树种的标记相关分析显示,A区和B区中绝大多数树种表现出个体胸径间的空间负相关;并且在r<6 m尺度上A区中呈负相关的树种数量明显高于B区,在r<9 m尺度上未检测到个体胸径间呈正相关的树种。如果不考虑生境条件的异质性,在整个样地中进行标记相关分析,林冠层林木个体胸径在0~8 m尺度上显著负相关,亚林层及林下层的林木胸径间没有显著的空间关联性。在相对同质的生境中检验各林层中林木胸径属性的空间自相关时,亚林层及林下层个体胸径间没有显著的空间关系,而林冠层个体胸径在小尺度上具有显著的负相关,A区中林冠层个体间作用尺度为0~6.9 m,B区为0~5.6 m。【结论】在不同生境条件下(即A,B亚区),林冠层内相邻个体胸径空间负关联的尺度不同,在森林经营过程中,确定最终保留密度时要充分考虑生境差异带来的影响。

关键词：空间分布格局标记相关函数空间点格局生境异质性生境划分邻体效应

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气候的时滞效应和人为活动对黄土高原植被的影响

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生态学杂志 2025年

作者：郭发苗彭道黎苏艳芳赵娅冰王荫北京林业大学森林资源和环境管理国家林草局重点实验室东北林业大学园林学院

分析气候变化和人类活动对植被的影响，对于植被恢复与维护生态平衡有重大意义。而气候变量的时滞效应对植被的影响往往被忽视，这将导致低估气候变化对植被变化的影响。本研究分析了2000—2019年黄土高原植被的时空变化，探究了植被变... 详细信息

分析气候变化和人类活动对植被的影响，对于植被恢复与维护生态平衡有重大意义。而气候变量的时滞效应对植被的影响往往被忽视，这将导致低估气候变化对植被变化的影响。本研究分析了2000—2019年黄土高原植被的时空变化，探究了植被变化对气候变化时滞效应的响应，提出考虑气候时滞效应的修正残差分析法，揭示气候变化和人类活动对植被变化的影响。结果表明：2000—2019年，黄土高原植被NDVI明显增加，年增长率为0.048·10 a-1；从空间上看，黄土高原大部分地区植被NDVI都在增加，其中76.6%的地区显著增加；温度对NDVI的变化有明显的时滞效应，最佳滞后时间为1个月，降水无滞后效应；不同土地利用类型的植被时滞效应相同，但相关性有所差异；气候变化和人类活动对NDVI变化的贡献分别为0.01·10 a-1和0.03·10 a-1，其共同作用是近20年来黄土高原NDVI变化的主要原因，面积占比达到了58.3%，人类活动的单独作用大于气候变化。

关键词：植被变化时滞效应残差分析黄土高原

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3-PG模型在天然兴安落叶松林生长因子预测中的应用

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林业科学研究 2022年第1期35卷 158-165页

作者：曲凌昊赵秀海张春雨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]运用过程模型模拟天然林的生物量及蓄积生长。[方法]以大兴安岭落叶松天然林为研究对象,探索研究基于生理过程的动态模型3-PG模型在天然林中的应用情况,通过调整模型内置模块方程的参数,优化实测值与模拟值的拟合结果,最终得出适... 详细信息

[目的]运用过程模型模拟天然林的生物量及蓄积生长。[方法]以大兴安岭落叶松天然林为研究对象,探索研究基于生理过程的动态模型3-PG模型在天然林中的应用情况,通过调整模型内置模块方程的参数,优化实测值与模拟值的拟合结果,最终得出适用于该地区落叶林天然林的模型参数组,并对不同林龄的林分预测效果进行了对比。[结果]模型在胸径、枝干生物量、根生物量、地上生物量、整株生物量的模拟取得了很好的效果,其中枝干生物量与整株生物量的模拟值与实测值的相关系数R2达到了0.98,且平均相对误差均控制在8%以内。对不同林龄林分的整株生物量与胸径预测结果表明,模型对3个龄组都有很好的拟合效果。[结论]在进行参数本地化调整后,3-PG模型可以运用在落叶松天然林的生长预测中,在生物量预测与胸径预测上可以取得较好的效果。

关键词：天然林兴安落叶松 3-PG模型生物量

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长白落叶松树冠半径分布特征及其对竞争的响应

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林业科学研究 2022年第3期35卷 27-37页

作者：潘磊王轶夫孙钊乔晶晶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实验室北京100083

[目的]研究林木树冠形态对外界环境适应的可塑性机理。[方法]以小兴安岭地区的长白落叶松为研究对象,利用详细的树冠半径调查数据,研究长白落叶松的树冠偏冠现象,分析树冠偏冠与林木大小和竞争之间的关系。[结果]在单木水平上,不同林龄... 详细信息

[目的]研究林木树冠形态对外界环境适应的可塑性机理。[方法]以小兴安岭地区的长白落叶松为研究对象,利用详细的树冠半径调查数据,研究长白落叶松的树冠偏冠现象,分析树冠偏冠与林木大小和竞争之间的关系。[结果]在单木水平上,不同林龄样地中林木的树冠变异系数的平均值均大于20%,大部分林木的树冠半径变异系数较大,只有不到1/5的林木的树冠半径变异系数小于15%。不同林龄样地中长白落叶松偏冠距离的平均值在0.35~0.51 m之间,各样地中林木偏冠距离的最大值均在1.2 m以上,其中成熟林中林木偏冠距离的最大值达到1.73 m。树冠的偏冠方向没有特定的方向偏向,是均匀分布的。在幼龄林中,林木的偏冠距离与胸径、冠长、平均树冠半径呈显著正相关,树冠偏冠距离随树木增大而增大。在中龄林和近熟林中,偏冠指数与胸径、树高和平均树冠半径呈显著负相关,与高径比呈显著正相关,树冠偏冠程度随树木增大而减小。在成熟林中,偏冠程度与林木大小的相关性不显著。在幼龄林、中龄林、近熟林中,树冠偏冠与竞争压力呈显著正相关,在成熟林中树冠偏冠与竞争压力的相关性不显著。基于树冠中心坐标计算的林分平均竞争指数均小于基于树干坐标计算的林分平均竞争指数。[结论]长白落叶松树冠偏冠距离一般随着林龄的增大而变大,在不同发育阶段受到不同程度竞争的影响,树冠偏冠在一定程度上降低了林分平均竞争指数,减少了林分竞争压力。

关键词：树冠半径偏冠指数竞争树冠垂直投影面积长白落叶松

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基于PSPNet深度学习网络景观要素语义分割的春季森林景观质量评价

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西北林学院学报 2024年第3期39卷 231-238页

作者：刘帅健邓华锋北京林业大学林学院北京100083 北京林业大学森林资源和环境管理国家林草局重点实验室北京100083

基于BIB-LCJ审美评判测量法对25个春季森林景观样本进行美景度评定,结合PSPNet深度学习网络对春季森林景观图像进行语义分割,建立美景度与景观要素的多元线性回归模型。结果表明:1)PSPNet对于天空与植被的识别精度分别为87.9%与86.7%,... 详细信息

基于BIB-LCJ审美评判测量法对25个春季森林景观样本进行美景度评定,结合PSPNet深度学习网络对春季森林景观图像进行语义分割,建立美景度与景观要素的多元线性回归模型。结果表明:1)PSPNet对于天空与植被的识别精度分别为87.9%与86.7%,属于可用范围。2)与美景度相关的7个春季森林景观要素中,“植物层次”“花朵色彩丰富度”和“色彩统一程度”可提升春季景观美景度,而“枯枝可见率”“灌草层比例”“土壤裸露程度”和“视觉干扰物比例”对美景度则有负面影响。研究结果为春季森林景观的营建和质量提升提供了指导。此外,基于计算机视觉的深度学习PSPNet模型提供的语义分割技术,有效解决了景观图像组成量化这一客观的景观要素分解方法的应用技术瓶颈。

关键词：语义分割美景度景观要素分解森林景观质量评价深度学习

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1990—2022年黄河流域植被时空变化特征及未来趋势预测

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生态学报 2024年第19期44卷 8542-8553页

作者：杨鹏辉田佳张楠高雨珊冯雪娟杨灿灿彭道黎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 宁夏大学林业与草业学院银川750021 滁州学院地理信息与旅游学院滁州239000

黄河流域生态环境脆弱,是我国水土流失最严重的地区,植被对该地区生态恢复和保护发挥重要作用。而以往研究对影响植被变化各驱动因素之间的协同效应及植被未来趋势预测的研究有限。利用像元二分模型反演了1990—2022年的植被覆盖度(Frac... 详细信息

黄河流域生态环境脆弱,是我国水土流失最严重的地区,植被对该地区生态恢复和保护发挥重要作用。而以往研究对影响植被变化各驱动因素之间的协同效应及植被未来趋势预测的研究有限。利用像元二分模型反演了1990—2022年的植被覆盖度(Fractional Vegetation Coverage;FVC),结合趋势分析、重心迁移、转移矩阵和地理探测器等方法,分析了植被覆盖度时空变化特征及驱动因素对植被影响的空间异质性;并利用未来土地利用模拟(FLUS)模型预测了植被未来变化趋势。结果表明:(1)30年来流域植被覆盖度呈上升趋势,空间上表现为东南高西北低的分布特征;植被改善的面积占流域总面积的47.17%,流域中部地区植被恢复趋势明显。(2)流域植被变化受降水、植被类型、土壤类型以及土地利用类型的影响较大;同时研究揭示了影响FVC变化的驱动因子最适宜的范围和类型。(3)2040年黄河流域植被覆盖度呈上升趋势,中部地区植被恢复趋势明显,青海省部分地区植被有退化趋势。该研究结果为黄河流域生态保护和恢复提供科学依据。

关键词：植被覆盖度变化监测驱动分析 FLUS模型黄河流域

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