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[博士论文] 陈科屹
森林经理学 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:云冷杉过伐林是云冷杉原始林经过多次高强度的“拔大毛”式的采伐干扰后形成的一种既区别于原始林,又区别于天然次生林的森林类型,它具有较为特殊的林分形成机制和生长发育过程。目前,在我国东北林区存在大面积的过伐林,正面临着森林质量低下、生态服务功能薄弱的局面。了解过伐林的林分结构现状特征,探索合理科学的森林经营途径,实现过伐林的有效恢复与保护,提高森林质量和功能是迫切需要解决的问题。本文以吉林省汪清林业局金沟岭林场为研究区,以云冷杉过伐林为研究对象,基于12块1hm2的固定样地,运用森林经理学的相关理论和技术,并结合森林生态学原理,以地面样地调查和统计学为基础,运用定量与定性相结合的方法,研究了云冷杉过伐林的林分结构综合特征,包括林分空间结构、非空间结构,林木分布格局与空间关联性、林木属性变量的空间异质性。并实施了传统经营(TM)、目标树经营1(CTR1)、目标树经营2(CTR2)和无干扰(对照样地CT)4种处理,对比分析经营前后过伐林的动态变化。这对于指导过伐林的植被恢复、林分结构优化、加快森林正向演替、促进森林生态环境建设具有一定的理论和实践意义。主要研究结果如下:
  (1)在各径级内部,特小径级中的树种株数和蓄积分配极不均匀,臭冷杉占据绝对地位。林分直径分布分为三个部分:14~34cm的中径阶呈波动式反“J”型分布,14cm以下的小径阶多呈左偏单峰山状分布,34cm以上的大径阶呈骤降断层式分布。Weibull、Negative exponential和Gamma函数能较好的拟合直径分布情况。根据主要树种的直径分布情况,臭冷杉和鱼鳞云杉呈增长势态;红松和紫椴呈稳定势态;长白落叶松、枫桦、白桦和山杨呈衰退势态。臭冷杉、忍冬、宽叶苔草分别是乔、灌、草层的优势物种。相比之下,灌、草层的物种多样性较乔木层丰富。林下更新不良,且树种配置不理想。
  (2)各径级林木的空间隔离程度较好,随径级的增大,空间隔离程度呈逐渐上升或波动式上升。臭冷杉的空间隔离程度最低、红豆杉的空间隔离程度最高;随着径级的增大,白桦、长白落叶松和色木槭的平均混交度逐级增加,而紫椴、红松、山杨的平均混交度保持相对稳定,其余树种的平均混交度变化复杂。随着径级的增大,林木的竞争压力逐渐减小;但各树种的变化趋势差异较大,臭冷杉、鱼鳞云杉、山杨、色木槭、紫椴、枫桦在特小径级和大径级上的表现正好相反,而水曲柳和春榆则保持稳定。林分整体呈聚集分布,各树种的角尺度频率分布呈近似左偏的正态分布曲线,随机分布的频率均超过50‰其中白桦最高,紫椴最低。
  (3)云冷杉过伐林具有云冷杉原始林所具有的复层、异龄、混交特征,极容易因此忽略过伐林所隐藏的潜在问题。经分析,云冷杉过伐林在树种组成、林分蓄积量等方面与邻近区域的云冷杉原始林相比仍存在巨大差距。通过林分经营迫切性分析可进一步得知,云冷杉过伐林在天然更新、林木分布、目的树种优势度、健康林木比例、林木拥挤度和目的树种密集度这6个方面偏离健康稳定状态。研究区的林分经营迫切性指数超过0.5,表明林分经营十分迫切。
  (4)随着尺度的增大,林分由聚集趋于随机分布。大、中径级林木在所有尺度上均呈随机分布;特小径级、小径级林木在中、小尺度上呈聚集分布,其中特小径级的聚集尺度和强度更大。先锋树种的分布格局最复杂,伴生树种和顶级树种的分布格局较明显。红松和鱼鳞云杉的分布格局较为相似,臭冷杉呈现出较大的聚集尺度和强度。林分中特小径级与小、中、大径级林木之间,由以正关联和无关联为主转变为以无关联和负关联为主。小径级与中径级林木在2m以内的极小尺度上存在正关联。而小、中径级与大径级林木均以无关联和负关联为主。顶级树种与先锋树种、伴生树种均存在显著的负关联性,而伴生树种与先锋树种之间的负关联则不显著。臭冷杉与红松、鱼鳞云杉的空间关联格局相似,但后一组合在大、中尺度上的负关联性范围更广,强度更大。而红松与鱼鳞云杉主要以无关联和正关联为主。
  (5)指数模型、球状模型和高斯模型能较好地反映林木属性变量的变异特征。各林木属性变量均具有强烈的空间自相关性。其中,树高的空间自相关性程度相对最高,东西冠幅的空间自相关范围相对最大。各林木属性变量在东-西、南-北、东北-西南和西北-东南4个方向上的空间异质性和空间自相关的程度及尺度皆存在明显差异。相比之下,各林木属性在东西方向的空间依赖性较强,而西北-东南方向或东北-西南方向上则在小尺度范围内具有复杂的变异。林木属性变量之间出现的空间相关性均属于中等程度的正向相关性,但空间相关性变程范围各有不同。在积差关系上存在相关性的林木属性变量,在空间结构上不一定存在相关性。
  (6)经过CTR1和CTR2处理的样地内的林木呈现出较大的生长量和较快的生长率,尤其体现在对目标树的生长促进作用方面。CTR1对促进全林分目标树和鱼鳞云杉目标树的生长效果明显,CTR2对促进臭冷杉目标树和红松目标树的生长效果明显。TM的优势作用主要体现在全林、鱼鳞云杉非目标树的胸径生长量、生长率和材积生长率方面,以及臭冷杉非目标树的材积生长率和红松非目标树的胸径生长率方面。而对于CT而言,除臭冷杉、红松目标树的材积生长率以外,其余各项统计指标均表明CT样地的生长效率最低。
  (7)TM对促进全林分的断面积生长率以及小径级林木的断面积和蓄积生长率的作用较好,CTR2对促进特小径级蓄积生长率效果较好。CTR1和CTR2对先锋树种和伴生树种的断面积和蓄积生长量的促进作用较大,而TM对伴生树种断面积和蓄积生长率的促进作用较大。CTR1和CTR2明显增加了大径级林木的蓄积比例。CTR1进一步提升了灌木层和草本层的物种多样性,相比之下CT最不利于物种多样性的保持。TM与CTR1提高了极强度混交优势木和极强度混交随机状态林木的比例,但降低了随机状态优势木的比例。CTR2同样提高了极强度混交优势木的比例,但同时降低了随机状态优势木和极强度混交随机状态林木的比例。而CT使得3类最优组合林木的比例皆出现下降。CTR1和CTR2造成了死木与进界木在株数上的悬殊。CT样地中死木的径阶分布较为分散。各处理下林木均有向少数优势树种集中的趋势,臭冷杉在各处理下的变化率皆为正值,其中CTR1处理下的值最大。
[硕士论文] 陈孝银
森林经理学 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:在“数字林业”方兴未艾蓬勃发展的大背景下,林业科学与地理信息科学之间的联系越发紧密。随着数字地形分析技术的发展,基于DEM的小班坡向提取已成为森林资源调查中小班坡向因子信息采集的主要来源。其相较于传统的实地调查,能够节省大量的人力成本和时间成本,符合林业信息化的发展趋势。然而,现有常用的小班坡向提取方法在准确度上还有很大的提升空间,如何精准、可靠地提取小班坡向是森林资源调查中亟待解决的问题。因此,本文在现有坡向提取方法的基础上,引入合理的数学模型和科学的理论依据,提出新的小班坡向提取方法,提高小班坡向提取的准确度,以适应现代林业对高精度林业调查数据的根本需求。
  本文首先介绍了本次研究区域的概况及研究所需的研究数据,并对研究数据进行了相应的预处理,使其达到实验所需的基本要求。接着,对单像元坡向提取算法进行了研究,发现三阶不带权差分算法在真实DEM数据中精确度表现最佳,因此确定其为本文单像元坡向提取的研究方法。另外,本文对现有常用的小班坡向提取方法进行了原理研究和误差分析,发现小班坡向矢量法和最大特征值法都存在上述的单像元坡向误差,除此之外,矢量法存在数据误差和权重误差,而最大特征值法存在定性引起的截断误差和众数统计误差。了解了误差来源和误差性质之后,本文分别对其进行了改进,提出了小班坡向的主方向加权矢量法和模糊模式识别法。主方向加权矢量法是将小班内单个像元的模作为权重进行矢量代数统计运算,同时迭代确定统计的定量结果为主方向并剔除阈值外的干扰数据,最终的定量结果通过定性描述得到小班坡向提取结果。模糊模式识别法首先确定单像元的坡向隶属函数,通过隶属函数构建小班模糊矩阵和模板矩阵,接着确定各像元的权重,然后通过贴近度函数计算小班模糊矩阵与八个模板矩阵的贴近度,最后根据择近原则确定小班所属坡向类别。
  在实验与分析阶段,本文采用C#编程语言实现算法的自动化。实验结果表明:主方向加权矢量法和模糊模式识别法的小班坡向提取结果在各分类组别上具有基本相似的分布情况,证明两种方法提取小班坡向结果相近。在与小班坡向实测值进行比较时,本文提出的两种小班坡向提取方法在准确度上都优于其各自改进前的方法,证明两种方法是可行、准确的。另外,实验还对两种方法的适应性进行了分析,发现主方向加权矢量法适用于类圆形图斑,模糊模式识别法适用于类长条形图斑,而在各种不同的地形因子上提取小班坡向是,两种方法无显著差异。
[硕士论文] 陈振德
林业信息技术 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:随着“智慧林业”的蓬勃发展,林业科学与信息技术的结合越发紧密,然而在林业调查工作的开展过程中实现数据生产自动化的程度仍然不高,多以实地勘查为主。在实际调查过程中,受到林地内复杂地形与天气等其他外界因素的限制,部分林地小班区域其调查因子信息的获取主要依靠调查人员的目测,甚至于一部分不可达的林地小班仅能通过远处观测。坡度值作为重要的小班调查因子之一,其目测误差极大,即使借助专业仪器进行坡度测定,其测量精度也仅能在测量点上得到保证,不能考虑到小班的整体起伏倾斜程度。目前林业调查领域尚缺乏可靠的林地小班区域整体坡度求算方法,为相关工作的展开带来了诸多不便。因此,本研究提出了一种基于主坡向垂直面高程回归的小班区域坡度提取算法,以提高林地小班调查数据的质量,减少野外实地林业调查的工作量。本文首先对已有的坡度求算方法进行了实验分析,发现前人学者的研究大多着眼于单像元坡度求算,针对区域坡度求算方面的研究较少。为了深入理解坡度的数学及地理意义,本文介绍了有代表意义的三阶反距离平方权坡度提取算法,并在其基础上提出了一种基于DEM数据的高精度单像元坡度提取算法Quad。基于单像元坡度提取算法,结合坡度值的地理学定义与林地小班的地形特征,本研究针对坡度在地表上的各向异性特征提出了一种基于主坡向垂直面高程回归的区域坡度提取算法。最终,以浙江省安吉县10米分辨率数字高程模型与真实林地小班数据为样本,通过实验对比两种现有算法的坡度提取结果与精度,证明本文所提出的算法能够代替传统的实地调查方法,实现小班坡度因子的自动提取。
[硕士论文] 张媚
森林保护学 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:为探究土壤微生物多样性及其功能对山核桃经营模式的指导作用,本文采用16SrRNA基因和ITS区高通量测序,分析了不同经营方式的山核桃林土壤中微生物群落结构,并分析了山核桃干腐病发病期,生态经营和过度经营山核桃林中,干腐病感病指数、土壤pH值、养分与细菌、真菌多样性的相关性。结果表明:
  1、生态经营山核桃林的感病指数为3.33,显著低于感病指数为81.93的过度经营山核桃林。
  2、生态经营山核桃林土壤pH值为6.64,接近中性,显著高于土壤呈酸性的过度经营山核桃林土壤。
  3、过度经营山核桃林土壤速效磷、速效钾和速效氮含量分别为18.10mg·kg-1、698.63mg·kg-1和227.13mg·kg-1,均显著高于生态经营山核桃林土壤。
  4、在属水平上,生态与过度经营山核桃林土壤分别有14与21个主要细菌属,8与27个主要真菌属。生态经营山核桃林土壤中鞘氨醇单胞菌属、Gaiella、溶杆菌属与棉革菌属、Xerocomellus、鹅膏菌属分别为细菌与真菌优势属,相对多度分别为2.29%、0.61%、0.57%与3.06%、0.76%、0.10%,均显著高于过度经营山核桃林土壤。过度经营山核桃林土壤中,Bryobacter、Candidatus Solibacter、慢生根菌属与丝盖伞属、蜡壳菌属、层腹菌属、锁瑚菌属、红菇属、块菌属分别为细菌与真菌优势属,相对多度分别为1.03%、1.40%、0.95%与27.12%、14.02%、6.95%、6.46%、4.51%、3.93%,均显著高于生态经营山核桃林土壤。
  5、两种经营模式下山核桃林土壤细菌、真菌均有较高的物种多度和多样性。过度经营山核桃林土壤真菌的Ace指数、Chao指数、Shannon指数和Simpson指数分别为451、441、4.11和0.905,均显著高于生态经营山核桃林土壤。
  6、pH值、速效磷、速效氮为土壤细菌优势属群落结构的显著性影响因子,而pH值、速效钾、速效氮为土壤真菌优势属群落结构的显著性影响因子。
  研究结果可为山核桃林可持续生态经营管理提供理论依据与技术支撑。
[硕士论文] 张蓉鑫
森林工程 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:搭载于冰、云和陆地高程卫星(Ice,Cloud and land Elevation Satellite,ICESat)上的地学激光测高系统(Geoscience Laser Altimeter system,GLAS)能够实现快速、无损的森林冠层高度估测,大幅度提高了森林冠层高度估测的效率及和精度。然而由于ICESat-GLAS激光指向角的存在,且光斑尺寸较大,光斑内地形坡度起伏较大,激光指向角与地形的相互作用,往往会使激光光斑的形状发生改变,进而影响GroundExtent(光斑内坡度引起的高度距离)的变化,造成了森林冠层高度估测的偏差。因此,建立GroundExtent修正模型、减弱指向角和地形对森林冠层高度估测的影响至关重要。
  本研究以吉林省汪清县林业局经营区为研究区,对ICESat-GLAS波形数据及DEM数据进行了数据处理和参数提取。为了量化激光天顶角对ICESat-GLAS数据反演森林冠层高度的影响,在Allouis(2012)模型和Nie(2015)模型基础上,分别引入天顶角,对GroundExtent进行计算,建立森林冠层高度估测模型,并通过模型对坡度的校正能力、指向角引起的GroundExtent理论误差以及大气延迟增量三个方面讨论分析天顶角在反演森林冠层高度中的影响。然后,根据指向角和地形的相互作用关系,建立GroundExtent修正模型。并在GroundExtent修正模型基础上,结合ICESat-GLAS波形长度W,分别建立反演森林冠层高度的物理模型和多元线性回归模型。主要研究结果如下:
  (1)天顶角的引入能够提高模型的估测精度,决定系数R2分别提高了6.56%、4.26%,且能更好的校正地形坡度;在外部条件相同的情况下,由天顶角(<1°)引起的GroundExtent理论误差在0.122-1.100m范围内;激光朝向(0°-360°)引起的GroundExtent理论误差的绝对值在0-1.222m范围内;在天顶延迟约为2.3m时,天顶角(<1°)对大气延迟增量的影响为0.04-3.50mm。由此可知天顶角对估测森林冠层高度存在一定的影响,引入激光天顶角的冠层估测模型能更准确地反演森林冠层高度。
  (2)利用天顶角φ、激光朝向β、坡度S、坡向α建立的GroundExtent修正模型,具有地形坡度校正能力。且基于W、FWHM和GroundExtent修正模型建立的森林冠层高度物理模型,能够更便捷、精确的估测森林冠层高度,决定系数R2为0.673,分别提高了0.101、0.021;均方根误差RMSE为2.848m,分别降低了0.411m、0.091m。实现了对ICESat-GLAS激光指向角和地形的校正,避免了由于激光指向角与地形的相互作用,造成的光斑内坡度引起的高度距离的变化,对反演森林冠层高度的影响。
  (3)利用W和GroundExtent修正模型建立反演森林冠层高度的多元回归线性模型,其估测精度最好,决定系数R2为0.709,分别提高了0.126、0.038;均方根误差RMSE为2.622m,分别降低了0.447m、0.119m,克服了物理模型参数取值的局限性,提高了模型的估测精度。
[硕士论文] 王长青
森林工程 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:水分是植被光合作用和呼吸作用中不可或缺的要素,其在植被生命活动中起着至关重要的作用。植被含水量(Vegetation Water Content,VWC)的研究对于农作物长势监测、草原干旱和荒漠化预警以及森林火灾预警等具有重要意义。本文以Sentinel-1B数据、Landsat8OLI数据和地面实测植被冠层叶片含水量为数据源,以长春市净月潭国家森林公园的针叶林为研究对象,首先利用Landsat8OLI数据提取出多种植被指数,再将遥感影像的波段和植被指数与冠层叶片含水量等森林参数进行相关性分析,选取出相关性较大的因子作为优选因子,并对其进行主成分提取,对主成分与冠层叶片含水量构建多种模型,利用精度最高的模型反演出冠层叶片含水量。主要研究内容与结果如下:
  (1)本文通过对地面调查数据和Sentinel-1B数据、Landsat8OLI数据进行典型相关性分析,选取出与冠层叶片含水量相关性较大的波段和波段组合。其中冠层叶片含水量与Sentinel-1B的VV极化、VH/VV极化比和Landsat8OLI的短波红外1(ShortWave Infrared Red1,SWIR1)、短波红外2(Short Wave Infrared Red2,SWIR2)波段相关性较高。
  (2)本文利用Landsat8OLI数据提取出了归一化植被指数(Normal Differential Vegetation Index,NDVI)、归一化水分指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)、比值植被指数(Ratio Vegetation Index,RVI),并与冠层叶片含水量进行了相关性分析,结果显示NDVI与冠层叶片含水量相关性较低,而NDWI和RVI与冠层叶片含水量相关性较高,且NDWI与RVI之间存在较高相关性。
  (3)本文分别对Landsat8OLI数据(SWIR1、SWIR2、NDWI、RVI)和Sentinel-1B结合Landsat8OLI数据(VV、VH/VV、SWIR1、SWIR2、NDWI、RVI)进行主成分分析,提取出第一主成分,并与冠层叶片含水量建立线性、二次多项式、三次多项式和指数函数模型,精度分析表明三次多项式模型拟合精度最高(R2=0.6299,RMSE=0.0358),其次是二次多项式(R2=0.6214,RMSE=0.0362),且结合Sentinel-1B数据(VV、VH/VV)之后模型的R2和RMSE都优于结合之前。
  (4)本文通过对Sentinel-1B结合Landsat8OLI数据(VV、VH/VV、SWIR1、SWIR2、NDWI、RVI)提取出的第一主成分与冠层叶片含水量构建BP神经网络模型,训练完成后模型的反演精度(R2=0.896,RMSE=0.0282)优于二次多项式。
  综上所述,对于净月潭国家森林公园,合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像结合光学影像反演冠层叶片含水量精度高于仅使用光学影像,且利用BP神经网络模型反演精度高于二次多项式。由此表明SAR结合光学影像可以提高植被冠层叶片含水量反演的精度。
[硕士论文] 李培琳
森林经理学 浙江农林大学 2018(学位年度)
摘要:森林立地是林木生长的基础。开展森林立地类型体系构建和适地适树的研究,可以为科学育林、营林、造林、合理高效用地等提供依据,对推动森林质量精准提升工程建设具有重要的现实意义。
  本研究基于2009年浙江省森林资源连续清查样地数据及同期获取的浙江省数字高程模型数据,采用综合多因子与主导因子相结合、数量化理论、机器学习等方法,将有林地与无林地进行统一分析,对浙江省森林立地主导因子、立地分类和树种适宜性进行了研究,主要取得了有以下几个方面的结果:
  (1)本研究建立的浙江省森林立地分类系统的前三级区划单位(立地区域、立地区、立地亚区)以《中国森林立地分类》(1995)为基础,后三级分类单位(立地类型小区、立地类型组、立地类型)是在每个立地亚区内,采用数量化方法Ⅲ,确定立地分类的主导因子,以第一主成分划分立地类型小区,以第二主成分划分立地类型组,以第三主成分划分立地类型。
  (2)根据数量化方法Ⅲ,确定每个立地亚区的立地分类主导因子。结果表明:浙北平原立地亚区的主要立地因子重要性排序依次为:坡度>土层厚度>腐殖质层厚度;浙西北低山丘陵立地亚区的主要立地因子重要性排序依次为:坡向、坡度>腐殖质层厚度>土层厚度;浙东沿海丘陵立地亚区、浙西中低山立地亚区、浙东低山丘陵立地亚区和浙中西低丘岗地立地亚区的主要立地因子重要性排序依次为:坡向、海拔>土层厚度>坡度;浙东南山地立地亚区、浙西南山地立地亚区的主要立地因子重要性排序依次为:坡向>土层厚度>坡度。
  (3)构建了浙江省森林立地分类系统,该系统划分5个立地区、8个立地亚区、54个立地类型小区、118个立地类型组、242个立地类型。
  (4)以杉木为对象进行树种适宜性研究。基于优势树种为杉木的样地数据和地形、土壤等环境变量,利用最大熵模型进行建模,预测杉木在浙江省范围内的适宜性分布。结果表明:高度适宜区主要分布在浙江省西南部地区;中度适宜区主要分布在浙江省南部和东南部地区;低度适宜区主要分布在浙江省中、西部地区;不适宜区主要分布在浙江省东北部,东部沿海地区和浙中地区。通过ROC曲线分析,训练数据集和检验数据集的AUC值均大于0.8,说明最大熵模型预测效果很准确,有效性较高。
  (5)统计杉木生长适宜性各等级分布区与浙江省森林立地类型的对应关系,可以得出:杉木生长不适宜区主要分布在浙北平原立地亚区的平缓坡厚土薄腐立地类型,浙东南沿海丘陵立地亚区的低海拔平缓阴坡薄土立地类型;杉木生长高适宜区主要分布在浙东南山地立地亚区的斜陡半阴坡中厚土立地类型、斜陡阳坡中厚土立地类型。选择合适的立地条件,进行杉木种植,不可以盲目种植。
[硕士论文] 霍东旭
计算机应用技术 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:原木材积测量是木材生产和加工的关键环节,随着科技的发展,对原木材积测量的准确性要求也越来越高。长期以来,原木材积测量基本都是采用人工检尺的方法,这种方法很容易受检测工作人员的工作态度和经验影响,而且效率低、周期长、准确性差、成本高,结果不够精确。为此本文分析等长成堆原木的特点,提出了基于计算机视觉的一种原木材积检测方法,并制作成软件在Android手机上实现。
  在获取原木图像时,为了得到更清晰的原木边缘细节,需要近距离拍摄原木图像,但是近距离拍摄很难把成捆堆积的原木都摄入画面,所以本文采用近景拍摄多幅图片然后利用图像拼接技术得到全景的原木图像。本文提出一种改进的Harris算法进行角点检测,首先改变原来的梯度算子,从而提高算子的检测敏感度;采用一个新的角点响应函数,不需要人为设定参数;在图像拼接过程中通过归一化互相关匹配法对图像进行配准;利用随机抽样一致的方法剔除误匹配,实现图像无缝拼接。
  针对传统Canny算法对噪声比较敏感,易于检测到伪边缘和漏掉真实边缘等缺点。本文提出基于Canny的改进边缘检测方法处理原木图像,利用自适应中值滤波进行去噪,避免了传统Canny算法高斯滤波参数和高低阈值的选择困难,以及出现缓变边缘丢失现象;引入八方向的梯度模板求边缘的幅值,可以有效的检测到更多的边缘细节;通过Otsu法确定高低阈值,避免了人为设定高低阈值的问题,最后将得到的边缘图像用形态学方法进行细化。得到原木Canny边缘检测结果后,利用改进的随机Hough变换方法识别图像中的原木,将识别出的原木利用标尺求出实际的面积,从而计算出原木的根数、尺径长和原木材积。
  本文将提出的算法在Matlab平台测试,通过与传统的Canny边缘检测结果图像对比分析,证明本文提出的原木图像边缘检测处理算法可以有效的保留图像更多的边缘细节;并且抑制了假边缘或者与目标颜色特征相近区域的干扰,能够比较完整的提取出原木的边缘,为后面的随机Hough变换识别原木、计算原木参数打下了很好的基础,通过本文算法所得实验结果与实际原木材积结果的对比发现,本文算法测量所得的原木材积理论大小与实际检尺的结果相对误差在1.5%左右。
  基于本文提出的改进Canny边缘检测算法和随机Hough变换算法在Android手机平台上实现了一个原木材积测量软件。软件的主要功能为原木图像采集、原木图像拼接、原木图像边缘检测、原木识别及原木参数测量。实现本文提出的原木材积测量方法的软件在Android手机上安装方便,操作简单。
[硕士论文] 胡耀俊
森林经理学 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:森林立地分类是林业生产中的一项基础性工作,科学合理的森林立地分类可以更好地指导育林、营林和造林。以文献研究为主线,回顾了国内外森林立地分类发展的简要历程,并对其主要流派进行了较为系统的梳理。我国目前有两大森林立地分类系统,一个是原林业部资源司组织研究并提出以我国林业区划为基础的“六级分类系统”,立地单位有立地区域、立地区、立地亚区、立地类型小区、立地类型组、立地类型,前三级为高级区划单位,其余为低级分类单位;另一个是由中国林科院等单位组成的森林立地分类系统研究组提出的“中国森林立地分类系统”,立地单位有森林立地区域、森林立地带、森林立地区、森林立地类型区、森林立地类型,前三级单位为高等级立地单位,后两级为低级单位。两大系统不尽相同,其观点却无太大区别,立地划分结果亦无本质差异,且皆是高等级立地单位在地域空间上连续分布,而低等级立地单位则不连续。两大系统对我国林业生产具有极高的指导价值。指出了我国南方山地现行森林立地分类中的缺陷,提出了解决的方法。对此,以六级分类系统为基础展开研究,取得以下主要研究结果。
  (1)总结出我国南方山地现行立地分类的两大缺陷,一是注重高等级立地单位在水平方向上分布的连续性,未能兼顾生物气候条件在垂直方向上的分布规律;二是拘囿于高等级立地单位,将不同生物气候带的森林植被与相应的土壤类型置于低级立地单位之中。基于土壤垂直地带性分布规律,提出了“依据森林土壤垂直带谱划分森林立地亚区”的新方法。在新划分的同一立地亚区内只有一种地带性土壤类型,或其他非地带性土类、隐地带性土类。这与《中国森林立地分类》提出的可根据“土类差异、山地垂直性”等划分立地亚区的依据相吻合。据此划分出的立地亚区向上分别与相应的立地区域衔接,并在水平方向的分布是连续的。完善了《中国森林立地分类》的立地划分依据。
  (2)根据划分亚区的新方法结合资料搜集,以四川盆周西缘山地为例,进行了新方法在大范围山地的应用。具体划分手段则采用了土壤垂直带谱的数字化表达,将各土壤垂直带谱置于同一个二维坐标系内对山地垂直带谱进行表达,为表示同一山地各地带性土壤立地亚区在山体上的宽度变化提供了一种途径。参照《四川森林土壤》给出的西缘山地土壤垂直带谱数据将西缘山地按照地带性土类划分为山地黄壤立地亚区、山地黄棕壤立地亚区、山地暗棕壤立地亚区和山地棕色针叶林土立地亚区。上述四个立地亚区在理论上向上分别与南方亚热带立地区域、华北暖温带立地区域、东北寒温带温带立地区域衔接。
  (3)按照新方法并参照现有土壤垂直带谱资料,以九顶山东坡为例,进行了新方法在小范围山地的应用。研究区共划分出四个立地亚区。为避免多地域同种地带性土壤亚区的混淆,将地名和土壤名称用于新划分立地亚区的命名,在原有亚区志号后加希腊字母表示新划分亚区的志号,如此便将四个新划分亚区顺利衔接于“六级分类系统”。再将已有的低级立地单位经过分析与整理衔接于新划分亚区之下,得到了完整的森林立地分类系统。四个亚区的命名、编号及衔接分别是四川盆周西缘山地黄壤立地亚区(Ⅶ30A-α)在理论上向上衔接于南方亚热带立地区域;四川盆周西缘山地黄棕壤立地亚区(Ⅳ30A-β)在理论上向上衔接于华北暖温带立地区域;四川盆周西缘山地暗棕壤立地亚区(Ⅰ30A-γ)和四川盆周西缘山地棕色针叶林土立地亚区(Ⅰ30A-δ)在理论上向上衔接于东北寒温带温带立地区域,并且在水平方向上的分布是连续的。上述所划各立地亚区向下则分别与现有研究成果中已划分出的立地类型小区、立地类型组及立地类型低级分类单位衔接,在空间上的分布是不连续的。若在划分出的亚区内还有非地带性土壤、隐地带性土壤,将其与小地貌、岩性等综合考虑,划分为与典型立地类型小区并列的立地类型小区。四个亚区均衔接于四川盆周山地立地区。
[硕士论文] 吕忠爽
森林经理学 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:天然次生林是指最初的原始森林受人为彻底破坏或者其他因素干扰,在次生裸地上再次自然演替形成的天然植物群落。目前,天然次生林是我国森林资源的主体,由于长时间粗放经营,导致林分密度过大、林分结构不稳定、树干形态差、林木材质次,所以应该采取科学合理的抚育经营措施,建立林木分布合理、林分结构稳定的森林群落,对提高天然次生林群落生产力有着重要意义。
  本文研究数据来源于2015年7月和2016年9月帽儿山实验林场的天然次生阔叶混交林固定样地,以混交度(Mi)、大小比(Ui)、角尺度(Wi)、竞争指数(CIi)、空间密度指数(Di)、健康指数(Hi)、开敞度(Bi)以及目的树种特性指数(Ai)8个指标为基础,构建综合采伐指数Fi。对以下不同采伐强度0%(对照)、10%、20%、30%的林分进行模拟采伐,对比筛选出各样地最适宜的采伐强度,得到优化抚育方案。对比分析采伐前后林分结构指标值以及空间结构参数二元分布,对抚育方案进行效果评价,验证该方案的合理性。研究结果表明:
  (1)林木综合采伐指数的构建综合考虑了角尺度、大小比数、混交度、竞争指数、空间密度指数、开敞度、健康指数以及目的树种特性指数8个空间结构指标,全面分析了每一株林木的特性,在抚育采伐中,可以科学合理的确定采伐木;
  (2)阔叶混交林林木各空间结构指标对综合采伐指数影响的程度由大到小为:CIi、|Wi-0.5|、Bi、Ui、Hi、Ai、Mi、Di;
  (3)通过对比分析不同采伐强度下林分非空间和空间结构的变化情况,发现帽儿山阔叶混交林株数采伐强度在20%~30%,蓄积采伐强度在15%以下的低强度采伐,有效的改善了林木生长环境,提升了林木生长发育空间,优化了林分结构。
  (4)对比分析采伐前后林分结构指标值以及空间结构参数二元分布,发现抚育后林分结构得到有效的优化,证明了该抚育方案科学合理,为帽儿山阔叶混交林抚育经营提供参考和理论依据。
[硕士论文] 农蕙瑗
林业 广西大学 2018(学位年度)
摘要:作为具有浓重历史气息的珍贵遗产,古树名木不只是森林资源的一份子,也是社会人文历史重要见证者,有“活化石”“活文物”之称,具有极其重要的历史、文化、生态、旅游、科研和较高的经济价值。广西崇左市地处祖国西南边陲,气候条件优越,物种丰富,蕴育了多姿多彩的古树名木。对崇左市的古树名木资源展开系统性调查,并对其综合价值进行全面评价,这对于本市古树名木资源的保护与可持续利用具有重要意义。
  本文首先对崇左市古树名木资源调查现状进行分析,从古树名木的种类和数量、不同县份分布情况、年龄特征等九个方面进行定量分析。综合国内外的相关研究和评价方式,采用层次分析法,建立一套相适应的评价指标体系,并对一级以上古树名木展开系统性评估与分析。由此取得了下述结论:
  (1)崇左市目前拥有古树名木15697株,其中古树15690株,名木7株,古树群10个;9492株群生,6205株散生。大部分的古树名木生长在远郊野外。按古树等级分,全市有特级古树26株,一级古树137株,二级古树562株,三级古树14970株。全市古树名木隶属37科71属99种,含种数最多的科是桑科;含种数最多的属是榕属;树种中株数最多的是越南油茶。古树名木在全市各县(市、区)的分布差异较大,凭祥市(县级市)古树名木分布最多,占全市总量的58.04%,而天等县古树名木数量最少,仅占全市总量的2.44%。全市古树名木树龄在1000年以上的古树名木有26株,在500~999年的有137株,300~499年的有562株,100~299的有14970株。全市古树名木60.04%为个人所有,27.85%为集体所有,11.74%国有,0.37%权属较为模糊,暂归为其它类型待确定。古树后续资源方面,全市有准古树2083株,隶属27科53属64种。部分古树名木具有独特的文化内涵,在调查中结合其特点分为古树之王、古树神韵、古树奇观、名木追溯四类。
  (2)古树名木综合价值评价指标体系中,历史见证(0.2838)>姿态(0.1707)>民俗文艺(0.1419)>生物多样性(0.0889)>意境(0.0717)>科研科普(0.071)>木材价值(0.0508)林产价值(0.0254)生长势(0.0146)。可以看出专家对古树名木的历史见证价值比较重视,这也与大部分人的认知相符;尽管这几个指标权重系数呈现出递减趋势,但相差不大,有轻重之分;林产价值和生长势指标排名最后,也就进一步说明,人们对林产价值及生长势并没有给予高度关注与重视。
  (3)为验证所建立的评价体系,本研究以崇左市一级以上古树名木作为评价对象,评价结果为:Ⅰ级(>3.5),共有10株;Ⅱ级(2.5-3.5),共有68株;Ⅲ级(1.5-2.5),共有84株;综合评价值在1.5以下的植株有1株。得分结果可作为保护与利用的参考依据,对于得分较高的古树名木建议予以重点和优先保护。
  (4)通过对崇左市古树名木资源保护及利用情况进行调查与研究发现四个问题:对古树名木保护意识不够强,管护责任不明,资金投入不足,人才缺乏。针对存在问题提出初步建议:进一步加强宣传力度,提高保护意识;按属地落实责任,强化保护管理;持续性资金投入,提供有力保障;多方面加强科研研究,建设人才队伍。
[硕士论文] 何朋俊
森林培育 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:目标树经营作为国外培育大径材相对较优的营林措施之一,而国内对这项营林措施的运用起步较晚,其中相关技术与培育机制未能有完整的阐释。为了揭示目标树经营林分及林下土壤的变化特征,寻求国内培育大径材最优营林措施,以期在提供大径材的同时优化人工林生态系统结构与提升生态系统服务功能。本文以四川低山区30a和33a生马尾松人工林(Pinus massoniana Lamb.)为研究对象,采用目标树经营措施对林分实施间伐后3-4年,探究其林分生长、林分碳贮量与土壤活性有机碳库对保留目标树株数分别为100株/hm2、150株/hm2、200株/hm2目标树经营方式的初期响应,以评估目标树经营对马尾松人工林的综合影响,对深入理解和定量评价目标树经营后对当地及类似地区的森林固碳潜力和养分循环的变化具有重要的现实和战略意义,同时为该区域植被抚育过程中如何更好的发挥森林“增汇”潜力和实行生态补偿提供一定参考依据。研究结果如下:
  (1)目标树经营后对马尾松林分生长结构产生的影响是:林分内胸径较对照林均有显著升高(P<0.05),其中胸径年均增长量增长最快的达到0.3cm,且各处理胸径生长量贡献主要来源于目标树;目标树经营后林分胸径结构由偏左的正态分布变化为典型正态分布,其中较大径阶林木所占比例高于对照林分,还出现了对照林分没有的大径阶林木分布,对于培育大径阶木材目标树经营具有较大的优势;经过目标树经营后林木由于减少竞争木材积生长迅速,材积年均增长量最高达到0.0063m3,其中目标树材积年均增长量高于一般树1倍以上;排除间伐蓄积损失,各处理实际蓄积生长量均显著高于对照林(P<0.05),其中150株/hm2表现最佳。
  (2)目标树经营后林分中单株马尾松各器官碳贮量年平均生长量均高于对照组,其中树干年平均增量最大,达到3.22kg,全株碳贮量年平均生长量以200株/hm2目标树经营方式表现最高,为5.46kg;各层碳贮量增加的趋势为乔木层>灌木层>草本层>粗木质残体层>枯枝落叶层,除乔木层外,其变化量均以地上植被(灌木和草本)最高,各处理的地上植被碳贮量变化量显著高于对照林(P<0.05),各处理土壤碳贮量变化不显著(P>0.05),但较对照林有所下降;目标树处理林分内外一体化碳贮量在林木总量减少的情况下3-4年与对照林分相当,且相比间伐前林分内外一体化碳贮量增加,目标树经营对林分固碳能力具有促进作用。林分表现为碳汇。
  (3)目标树经营改变有机碳库之间的季节变化,以目标树下区域更加显著,其中目标树经营改变了目标树下区域的0-5cm土层易氧化有机碳季节分布,改变了5-20cm目标树下区域土壤总有机碳、可溶性有机碳季节分布,对轻组有机碳影响不显著(P>0.05),经目标树经营后增加了土壤碳库管理指数值,相关性分析后可知速效氮、速效磷与有机碳库各组分相关性较强(P<0.05),其中速效氮与土壤活性有机碳皆表现为差异极显著(P<0.01),速效磷与可溶性有机碳表现为差异极显著(P<0.01),说明土壤土壤理化性质与碳稳定性之间的相关性十分密切。
  综上,目标树经营在提高目标树个体生长、提供大径材的同时,也显著的改变了林分生长结构,促进了林分碳汇功能的发挥,为我国木材战略储备的实施提供理论依据,同时为提升人工林生态系统功能提供了可行的方法。研究结果表明:150株/hm2处理后的林分蓄积量在所有处理中表现最优,能培育相对其他处理更多的大径材;150株/hm2和200株/hm2处理后的林分内外一体化碳贮量达到较高水平;同时目标树经营后改变了有机碳库的动态变化。在相似条件下实施目标树经营建议以150株/hm2实施为宜。
[博士论文] 李秋娟
森林经理学 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:我国全面建设小康社会,实施乡村振兴和美丽中国建设,都必须以生态保护和绿色、循环、低碳发展为前提。木材作为可再生、低能耗、低污染的原材料,将成为我国经济生活发展、人居生活改善的重要原材料。目前中国实施全面停伐政策(本文所谓“全面停伐”是指“全面停止天然林商业性采伐”),给国内木材供给带来了新的问题,木材对外依存度逐年增大,而与此同时,国际环保政策、贸易政策以及贸易伙伴国的原木锯材出口限制政策的实施,致使我国依靠进口木材弥补国内供给不足面临一定挑战,木材供需缺口日益扩大,使得木材安全问题已经变为重大的资源战略问题和日益复杂的国际政治问题。
  本研究旨在界定木材安全概念和逻辑框架,明确木材安全预警内涵及研究过程,分析当前的现状及面临的问题,构建预警指标体系,评价分析警情状况并对中国木材安全形势进行预警预测。研究成果对把握木材安全形势并及时作出防范措施,科学准确制定森林保护政策和木材安全战略,确保木材产业健康可持续发展,都具有十分重要意义。研究内容主要包括以下几个方面:
  (1)木材安全概念界定及逻辑框架。阐述了木材供需理论、产业结构理论、产业安全理论和贸易安全理论,从供给安全、产业安全和贸易安全三个方面界定木材安全的内涵,并分析其影响因素,明确预警内涵及研究过程。
  (2)中国木材安全的现状及存在的问题。以1997-2015年统计数据为基础,运用统计分析法从中国森林资源态势、木材加工产业发展趋势、木材产品贸易趋势以及和天然林保护政策对木材供给和木材加工业的影响四个方面分析了中国木材安全的现状及面临的问题。
  (3)中国木材安全预警指标体系构建。运用PSR概念模型,以压力、状态和响应之间的因果关系为基础,分析中国木材安全问题,并从社会、经济、资源、市场、产业、贸易、技术和政策等方面选取指标,构建中国木材安全预警指标体系。
  (4)中国木材安全警情分析。基于1997-2015年中国木材安全预警指标数据,运用熵值法,确定中国木材安全预警指标的权重,然后运用多目标线性加权法计算得出1997-2015年中国木材安全预警指数,并运用系统化方法以多数原则、中数原则和均数原则的方法,确定木材安全预警警度阈值,并从压力、状态、响应和综合水平层面对中国木材安全警情状况进行分析。
  (5)中国木材安全预警预测。利用灰色预测法和三次指数平滑法对2016-2025年中国木材安全预警指标体系中各预警指标进行预测,然后运用BP神经网络原理,构建BP神经网络模型,并采用交叉验证方式对神经网络进行训练与测试,确定最优模型对2016-2025年中国木材安全形势预警预测。
  (6)中国木材安全保障措施。基于木材安全预警的实证分析结果,从状态和响应两个层面提出保障木材安全的对策建议。
  本论文主要结论如下:
  (1)明确提出木材安全预警内涵及研究过程,认为木材安全预警研究过程包括明确警义、寻找警源、分析警兆、预报警度和预警反馈等内容。
  (2)中国木材安全面临以下问题:1)由于天然林保护政策的实施,限制了天然林木材供给,而目前人工林质量和生产力较低等问题,致使国内木材供给能力下降;2)虽然木材加工业不断壮大,并形成一定的规模和产业格局,但是木材加工企业规模小、产品竞争力不强以及自身环境污染等问题,已成为制约木材加工业高速增长的主要原因;3)国际环保政策、各国贸易政策以及打击非法采伐政策对我国木材进口带来较大的不确定性;4)天然林全面停伐政策导致国内木材供给下降,特别是对天然林区的木材加工企业带来了较大影响,区域内大部分企业停产、搬迁或关闭。
  (3)中国木材安全预警指标体系中,资源、供给状态指标的权重最大,贸易状态指标次之,产业技术响应指标和压力指标再次之,表明森林资源状态水平是影响中国木材安全的主要因素,其次是国际木材贸易状态,而木材产业技术进步指数和废纸回收率在提高木材综合利用率和木材供给上起到了促进作用。
  (4)1997-2015年木材安全压力子系统的警度一直处于“无警”状态,但预警指数波动下降;状态子系统的警度经历“无警-中警-无警”的变化,预警指数也呈U型趋势;响应子系统的预警指数呈直线上升趋势,且警度经历了从“巨警”到“无警”的变化;从综合水平来看木材安全警度经历了“无警-轻警-无警”的变化,预警指数也基本呈U型变化。
  (5)随着中国经济的发展,2016-2025年中国城镇化率、中国经济规模将进一步扩大,而中国木材对外依存度和进口集中度将上升,天保区木材产量将呈下降趋势,这将对未来木材安全形势造成压力。同时由于资源状态指标和技术响应指标的影响,致使2016-2025年中国木材安全警度基本保持在“无警”状态,但2020年后中国木材安全预警指数呈下降趋势,因此应加强监测和防范。
  (6)从森林资源、木材贸易、产业升级和木材循环利用等方面保障中国木材安全的对策建议。
[硕士论文] 潘婷
森林培育 广西大学 2018(学位年度)
摘要:森林结构影响着森林的健康与稳定,森林中的大部分林木由其主要树种组成,因此,研究林分中主要树种的结构特征能阐明林分的稳定性以及其结构多样性。细叶云南松天然林由于人为破坏和环境影响等原因,数量不断减少,稳定性逐渐降低,其次生林是目前细叶云南松天然林的主要组成形式。本研究以南盘江流域内典型细叶云南松天然次生林为研究对象,经过全面踏查,在广西雅长兰科国家级自然保护区设置了一块100m×100m典型固定大样地。主要采用林分空间结构参数(W、U、M)和点格局方法的双变量统计O-ring函数等方法,对样地中胸径≥5cm和重要值>5%的6个活立木树种的非空间结构特征、种间的空间关联性以及其不同大小级林木的空间结构特征进行分析,以期为流域内细叶云南松天然林的管理、保护和可持续发展提供参考。结果表明:
  (1)在细叶云南松次生林中,起测胸径≥5cm的树种共18种,分别属于15科18属。主要树种(重要值>5%)重要值的大小排序为细叶云南松(27.37%)>小果珍珠花(20.78%)>栓皮栎(16.84%)>青冈栎(7.54%)>铁坚油杉(7.27%)>杨梅(5.32%),其中细叶云南松为林分优势种。各个主要树种的直径呈连续分布,细叶云南松直径分布具有正态分布的特点,而其他主要树种直径分布呈倒“J”形,整个林分表现出典型异龄林特点。
  (2)主要树种各径阶林木角尺度保持在0.5左右,林木的分布格局多为聚集偏随机和随机分布状态。随着径阶的增加,林木的优势地位不断凸显,且除小果珍珠花随径阶的增加混交程度略有减弱外,细叶云南松、栓皮栎、杨梅的混交程度不断加强,而青冈栎和铁坚油杉不同径阶的混交度差异较大。由主要树种不同大小级林木空间结构参数均值可知,除细叶云南松整体、小径木以及青冈栎和杨梅的大径木(W)在0.475-0.517之间外,分布格局呈随机分布。其它树种的不同大小径木的(W)在0.52-0.61之间。各树种的优劣地位从高到低依次为细叶云南松((U)=0.22)、铁坚油杉((U)=0.4)、青冈栎((U)=0.43)、栓皮栎((U)=0.52)、小果珍珠花((U)=0.56)、杨梅((U)=0.78),大径木所处优劣地位顺序与树种整体一致,其中细叶云南松、铁坚油杉和青冈栎的大小比数均值分别为0.05、0.06、0.15,处于绝对优势地位,栓皮栎和小果珍珠花的(U)分别为0.25、0.34,处于亚优势地位,杨梅则处于劣势的地位((U)=0.6)。而小径木中细叶云南松处于偏中庸地位((U)=0.4),栓皮栎、青冈栎和铁坚油杉小径木的(U)在0.6-0.69之间,略占劣势,小果珍珠花和杨梅平均大小比数分别为0.74、0.86,多为劣势木。细叶云南松与栓皮栎大径木呈高度混交,小径木呈中度混交状态,其整体为中强度混交状态。无论是何大小级,小果珍珠花在林分中混交较差((M)=0.36-0.37),青冈栎均处于中度混交((M)=0.52-0.56),铁坚油杉、杨梅的混交程度均较高。
  (3)由主要树种的结构参数二元分布特征可知,无论林木处于何种优劣地位或混交状态,大部分林木都随机分布在林分中,不同的是,细叶云南松和铁坚油杉整体同时处于高混交状态和优势地位,青冈栎优势地位稍弱,呈中度混交。小果珍珠花和栓皮栎整体均处于中庸地位,但小果珍珠花呈低混交,栓皮栎呈中度混交。虽然杨梅拥有高混交度,但大部分林木为劣势木。大径木和小径木的大多数林木亦为随机分布,对于大径木来说,细叶云南松、铁坚油杉、栓皮栎呈高度混交且大多数为优势木或亚优势木,杨梅多数为混交度较高的中庸木或劣势木,青冈栎和小果珍珠花分别为中度混交和低度混交的亚优势木。小径木的优势地位较低,细叶云南松的大部分小径木为中度混交状态的优势木或中庸木,小果珍珠花小径木处于劣势地位的同时,呈低度混交,栓皮栎和青冈栎小径木在中、高混交度和中庸、劣势地位或被压状态较多;铁坚油杉多数小径木呈高度混交,但这些林木也大多为劣势木,甚至是被压木;杨梅小径木大多数都为混交度较高的被压木。
  (4)细叶云南松作为林分的优势树种,与青冈栎、杨梅种间的空间关联性主要呈负相关。在小尺度上,与铁坚油杉种间呈负相关,在大尺度上,两树种间相互独立。与小果珍珠花和栓皮栎种间随着空间尺度的增加,呈负相关到无相关再到正相关的变化。小果珍珠花与栓皮栎、青冈栎、铁坚油二杉和杨梅种间在较大尺度上空间关联多呈正相关。栓皮栎与青冈栎、杨梅、铁坚油杉以及铁坚油杉与杨梅种间在空间尺度上多表现出无相关关系。青冈栎与杨梅随着尺度的增加,两者的种间的关系表现出从正相关到无相关到负相关变化,而其与铁坚油杉种间关系以负相关为主。
[硕士论文] 谢雨
林业 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:近十年多来,我国核桃产业得到快速发展,核桃栽培面积迅速扩大。林下生草栽培是一种生态经济的果园经营模式,其不仅对生态友好,而且能有效地抑制杂草滋生,达到整洁园地和减少除草成本的作用。生草栽培的关键是找到适宜的草种。核桃具有强烈的化感作用,并且林下光照明显偏低,因此,适宜核桃林生草栽培的草种筛选更为困难。本研究就8个草坪草种对核桃林下生境适应性,对核桃调落叶化感效应,以及对摭阴的适应性进行评价。研究结果表明:
  (1)大田条件下,8个草种对林下生境适应性好的有马蹄金、剪股颖;较好的有猎狗v号;其他草种的生长表现不适应核桃林下环境。播种一年后,8个草种的盖度由高到低分别为:马蹄金、剪股颖、猎狗v号、白三叶、紫花苜蓿、高羊茅、狗牙根、早熟禾。在控制杂草方面,马蹄金的效果最好,其次是剪股颖。8个草种在2016年6月到2016年11月期间,入侵杂草生物量由低到高分别为:马蹄金、白三叶、紫花苜蓿、剪股颖、猎狗V号、早熟禾、高羊茅、狗牙根。
  (2)马蹄金能适应核桃林下生境的其中一个重要原因是,核桃凋落叶对其化感作用不显著。具体表现为:凋落物盆栽中,马蹄金草种在25g·pot-1-100g·pot-1处理时的过氧化物酶、丙二醛、可溶性糖、叶绿素等指标,与CK组没有显著差异。核桃叶凋落物盆栽中,剪股颖草种在25g·pot-1-100g·pot-1处理时的过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)、可溶性糖、叶绿素等指标,表现出受到一定的抑制效应。
  (3)遮阴试验表明,马蹄金、剪股颖草种具有较好的耐阴性,其中马蹄金耐阴性更好。马蹄金在35%-70%遮阴处理时的过氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)、可溶性糖、叶绿素等指标,与CK组无显著差异;POD、叶绿素、可溶性糖等指标随着遮阴度的升高而有增加趋势。剪股颖在35%时各处理指标与CK组无显著差异,但在70%处理时,POD、可溶性糖、叶绿素含量降低。
  (4)马蹄金是试验草种中最适宜核桃林下生草栽培的草种。马蹄金对核桃叶的化感效应不显著,耐阴性好,其植株低矮,耐践踏,方便果园作业,利于核桃园的管理经营。剪股颖也有较好的耐阴性,对核桃叶有一定的化感效应,但也能较好的适应核桃林下环境,是一种可以在核桃林下栽培的草种。试验的其他几个草种如狗牙根、早熟禾等不适宜在核桃林下栽培。
[硕士论文] 马岩岩
森林经理学 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:立木材积方程在林业工作中应用广泛。建立立木材积方程,不但在森林资源研究中具有重要意义,而且可以为提高木材的商业价值提供良好的建议。
  本文基于大兴安岭地区落叶松及樟子松数据,构建三种立木材积模型,分析比较了各材积模型的误差结构,并在各模型中加入误差函数来消除异方差。利用Ballantyne(2013)提出的似然分析法来判断落叶松和樟子松立木材积模型的误差结构。为了对比,利用S-PLUS软件的广义非线性GNLS模块拟合非线性模型。针对模型拟合产生的异方差现象,采用误差方差函数(固定方差、指数函数、幂函数和常数加幂函数)消除异方差。采用确定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、绝对误差(Bias)和平均相对误差(MRE)对立木材积方程精度进行综合比较分析。
  结果表明,经似然分析法判断,各模型计算出的落叶松和樟子松立木材积方程的误差结构均是相乘的。为了描述立木材积模型构建过程中产生的异方差现象,将固定方差、指数函数、幂函数和常数加幂函数加入到立木材积模型中,所有方差函数都能降低材积模型的异方差。基于落叶松数据,在模型(1)中加入幂函数消除模型的异方差效果最好,模型(2)、(3)中加入常数加幂函数消除模型的异方差效果最好。基于樟子松数据,模型(1)中加入常数加幂函数消除模型的异方差效果最好,模型(2)、(3)中加入幂函数消除模型的异方差效果最好。非线性(相加误差结构)和线性(相乘误差结构)拟合和检验统计量的比较表明,落叶松相加误差结构和相乘误差结构立木材积模型的拟合和检验评价指标非常接近,模型(1)的相加误差结构拟合和检验精度略高于相乘误差结构,模型(2)、(3)相乘误差结构的拟合和检验精度略高于相加误差结构;樟子松相加和相乘立木材积模型拟合和检验评价指标同样非常接近,模型(1)的相加误差结构拟合和检验精度略高于相乘误差结构,模型(2)的相乘误差结构拟合和检验精度略高于相加误差结构,而模型(3)的相乘误差结构拟合精度略高于相加误差结构,而相加误差结构的检验精度略高。在分径阶检验中,大径阶树木的误差结构直接影响了整体结果,相对来说中小径阶树木的影响较小。文章并没有给出绝对和一致的结论,如果模型的预测是最重要的,建议对比非线性和对数转换的线性模型,选择精度较高的误差结构。
[硕士论文] 王烁
森林经理学 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:木材的质量决定了它在生产中的价值,优质的木材往往可以获得更高的利润。但是树干上节子的大小会严重影响木材的质量,而节子是在枝条死亡后形成的,所以通过研究枝条属性,寻找合适的营林控制方式将对提高木材质量具有重要意义。本研究根据黑龙江省佳木斯市孟家岗林场、林口林业局和东京城林业局的10块长白落叶松人工林标准地中的70株长白落叶松枝解析数据,分别建立传统的Logistic基础模型以及相应的广义线性混合模型(GLMM)来预测该地区长白落叶松的个体水平枝条存活状态状况以及轮层水平枝条存活率情况,并对模型进行拟合效果评价和独立性检验。
  个体水平枝条存活状态受树木自然整枝程度、枝条生长位置和树木间竞争等因素的影响,在模型中,冠长率(CR)可以反映树木自然整枝程度,其参数值为正说明树木自然整枝程度较低时,枝条大多处于存活状态。枝条相对位置(BRH)和枝条所处轮层序号数(BWN)可以反映枝条的生长位置,其参数值为负说明处于树冠上部的枝条由于受光充分而长势良好,而处于树冠下部的枝条由于相互遮蔽而死亡。枝条所处轮层序号数(BWN)同时可以反映枝条的年龄信息,说明年龄较大的枝条更容易处于死亡的状态。树高胸径比(HD)可以反映林木间的竞争情况,其参数值为负说明激烈的竞争环境会使枝条存活概率降低。个体枝条的存活状态直接决定了每一轮层的枝条存活率,所以,冠长率、树高胸径比、枝条生长位置以及轮层序号数这些影响枝条存活状态的变量也将成为影响轮层内枝条存活率的重要因素。
  AIC、RMSE、AUC和模型判断正确率可以用于比较基础模型和广义线性混合模型的预测效果。经计算,个体水平枝条存活状态研究中的广义线性混合模型的AIC=801.67,小于基础模型,AUC=0.9975,模型判断正确率为97.9%,均大于基础模型,轮层水平枝条存活率研究中的广义线性混合模型的AIC=195.97,RMSE=0.1423,均小于基础模型,说明广义线性混合模型可以有效解决不同个体间存在差异的问题,有利于提高枝条存活研究的预测精度。独立性检验结果显示模型预测精度良好。本研究可为长白落叶松人工林确定合理的经营措施,提高木材质量提供理论依据。
[硕士论文] 李心竹
林业 四川农业大学 2018(学位年度)
摘要:林木种质资源是全面发展林业生产力的基础性战略资源,是遗传改良的先行条件,是维持林业可持续发展重要物质基础。平昌县位于四川省巴中市东南,米仓山南麓,森林覆盖率50.24%。平昌县林木资源丰富,作为四川省林木种质资源调查的重点调查一类县,查清县域内林木种质资源,对于全面认识全县林木种质资源状况,建立有效的保护与合理利用规划,提高全县林业生产力,维持全县林业的可持续发展等方面都具有十分重大的意义。
  根据平昌县种质资源分布现状和地理环境特征,将平昌县分为6个重点调查区,本次调查设定调查基线153条,踏查线路500余条,布设样方255个。
  调查表明,平昌县目前共有林木种质资源252种,隶属119科171属。乔木107种,隶属49科77属,其中,常绿乔木63种,隶属33科46属,落叶乔木44种,隶属15科47属;灌木79种,隶属46科61属;藤本植物38种,隶属23科32属;竹类28种。
  以综合评价方法为基础,通过与已公开发表的相关文献进行比对,结合调查结果对平昌县野生的林木种质资源、栽培利用的林木种质资源、收集保存的林木种质资源、古树名木资源、珍稀濒危林木种质资源进行系统分析评价,得出平昌县林木种质资源基数大,分布范围广,经济树种优势突出,但林木种质资源的总体质量差,林分结构简单。最后,针对平昌县林木种质资源现状提出相应的保护和开发利用对策,为平昌县下一步林木种质资源利用规划提供科学依据。
[硕士论文] 李国辉
车辆工程 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:中国森林资源丰富,而森林资源体系中最重要的就是树木,树木最重要的特征是树高,因此树高测量至关重要。目前中国对树高的测量大部分都是测量人员携带测量仪器穿梭于林间进行的,不仅测量效率低,而且测量过程存在许多危险性。随着科技的不断发展树高测树仪也得到不断的完善,但是还是需要人穿梭于复杂森林环境中,工作环境并没有实质性的改善,考虑到履带式行走机构可以复杂的路面上行驶,越野性能优越,因此本文考虑把履带式行走机构与先进的测量仪器相结合,同时将数控技术应用到测量激光器的位置调整上,引入履带式激光树测车。
  本文通过对履带式激光树测车的整体结构设计,确定其总体布置形式,并从跨越壕沟和台阶两个方面,对履带式激光树测车的履带底盘的越野通过性进行分析,并在国内外对履带机构和测量仪器研究的基础上对激光测量机构以及履带式行走机构进行机构设计。激光测量机构设计主要对机架、测量激光器、电控柜、调整测量激光器位置的机构的设计;履带式行走机构主要对以下几个方面进行结构设计:驱动轮的设计、支重轮设计、导向轮设计以及悬架的设计。
  本文采用的测树方法是基于三角高程法的测量原理,由此建立两种树高测量方法,一种在平面上,另一种在斜坡上,并对其进行精度分析,最终确定其测量精度是否符合森林调查精度。同时,还应用Solidworks软件对激光树测车进行树高测量模拟,确定履带式激光树测车的树高测量范围,并通过模拟数据实验验证树测车采用三角高程法的激光测距符合森林资源调查的精度要求。
  本文将数控系统引入到履带式激光树测车上,实现对测量激光器位置的自动调整,从而增大履带式激光树测车的测量范围,使树木测量工作变得方便快捷。数控系统主要对控制系统方案进行确定;对控制系统的需求分析进行分析,并对电路图进行绘制以及相关硬件进行选择;对人机交互界面触摸屏进行分析和设计,并对整个控制系统的PLC程序进行编写。
[博士论文] 段光爽
森林经理学 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:立地质量评价是森林经营的一项基础工作,也是林学领域的一项重要研究内容。目前大部分的立地质量评价工作集中于人工纯林,用立地指数来反映立地质量,且无法回答某一立地能够达到的最大生产能力(潜在生产力)。对于天然林,尤其是复杂林分(如天然混交林和异龄纯林)的立地质量评价研究较少。利用林分潜在生产力评价林地立地质量基于一个假设:在同一立地上同一林分类型具有相同的生长过程。但对于相同生长过程的林分类型划分目前并无统一的方法。为此,本研究从以下两个科学问题入手:如何保证相同的森林类型具有相同的生长过程?其潜在生产力如何?开展了基于生长过程的林分类型划分和潜在生产力估计研究,引入林分生长类型和生长过程组概念,以吉林省为例,提出了一套基于生长过程的林分类型划分方法,建立了各生长类型的生长模型,实现了同一生长类型下不同生长过程组的潜在生产力估计。主要内容和结果如下:
  1.本研究共整理吉林省一类清查固定样地3559个和二类调查局级固定样地14476个,共计41067条林分水平数据,开发了一套混交林林分生长类型划分方法。该方法首先利用TWINSPAN(双向指示种分类)法得到混交林的初始分类;然后采用混合效应模型和分组拟合模型方法,建立初始类的林分平均高和断面积生长模型;再对初始类的平均高和断面积生长进行模型参数聚类和生长曲线聚类,根据类内距离和类间距离确定分类方案;最后结合林学知识和专家经验,形成混交林林分生长类型。
  2.林分生长类型划分结果表明:(1)从林分因子的生长过程角度看,综合高生长和断面积生长的聚类表现最佳,其次是仅考虑断面积生长的聚类,仅考虑高生长的聚类效果最不理想;(2)从聚类对象角度看,生长曲线聚类结果明显优于模型参数聚类;(3)从聚类模型角度看,分组拟合模型表现略优于混合效应模型,但两者所揭示的混交林林分生长类型林分特征基本一致;(4)从聚类方法角度看,平均值法表现最佳,其次Ward法和k均值法,基于中心点划分法效果最差;(5)从混交林树种组成划分标准角度看,树种组成达到65%的标准(大于65%为纯林)其分类结果略优于85%的标准。
  3.按1中的聚类方法,采用树种组成达到65%的标准,基于吉林省28975个混交林样地数据,将混交林(针叶混交林、针阔混交林和阔叶混交林)划分成8个林分生长类型。其中针叶混交林2类,其林分特征为:第1类为云冷杉红松针混林,以云杉、冷杉和红松为主,占6成以上,伴随阔叶树种枫桦和椴树;第2类为落叶松樟子松针混林,以落叶松、樟子松和黑松为主,占5-7成,混生阔叶树种白桦和栎类。针阔混交林3类,其林分特征为:第3类为红松阔叶林,以红松为主体,占3-5成,伴随阔叶树种椴树、栎类等;第4类为落叶松阔叶林,以落叶松为主体,占4-6成,混生着樟子松、白桦、栎类等;第5类为云冷杉阔叶林,以冷杉和云杉为主体,占5-8成,伴随着枫桦、椴树。阔叶混交林3类,林分特征为:第6类为栎类阔叶混交林,以栎类和椴树为主,占7-9成;第7类为水胡黄硬阔混交林,以胡桃楸、水曲柳、黄菠萝、榆树和枫桦为主,占7-9成;第8类为杨桦林,以白桦、杨树和柳树为主,占6-8成。
  4.量化了混交林8个林分生长类型的生长过程差异。以第10-150年间平均值来看,针叶混交林的2个林分生长类型的高年生长量平均差距为1.7(0-2.1)m,断面积年生长量平均差距为1.23(0-1.36) m2ha-1;针阔混交林的3个林分生长类型的高年生长量平均差距为1.1(0.1-1.6)m,断面积年生长量平均差距为1.17(0.17-1.61) m2ha-1;阔叶混交林的3个林分生长类型的高年生长量平均差距为0.7(0.6-0.9)m,断面积年生长量平均差距为1.12(0.36-1.24) m2ha-1。
  5.采用基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,建立了以上8类林分生长类型的断面积和蓄积生长模型,得到了各类型5(10)个立地等级的潜在生产力,发现基准年龄的混交林潜在生产力能有效评价林地立地质量。这8个林分生长类型最高和最低立地等级的基准年龄蓄积潜在生长量分别为(单位:m3ha-1year-1):第1类,4.70和3.01;第2类,4.64和2.93;第3类,5.31和3.15;第4类,5.90和2.96;第5类,6.24和3.02;第6类,7.91和4.92;第7类,8.03和4.91;第8类,8.25和4.63。这进一步验证了林分生长类型分类方法的可靠性和合理性。
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