樟子松人工林树冠表面积及体积预估模型的研究

基于樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林6块固定标准地30株枝解析数据,在分析树冠表面积和树冠体积与林分变量和林木变量的基础上,利用幂函数建立了树冠表面积（CSA）和树冠体积(CV)的预估模型,同时还对林木材积生长量与CSA和CV进行了相关分析。研究结果表明：樟子松人工林树冠表面积和树冠体积随着林木胸径、树高和冠长的增大而增大,林木材积生长量与树冠表面积和树冠体积均明显呈线性关系。不同林分条件的樟子松人工林CSA和CV随林分年龄和胸径的增大而增大,CSA随林分密度的增大而减小,而CV与林分密度相关不紧密。林分树冠表面积和树冠体积预估模型的检验结果表明,两个模型的平均相对误差都在±8%之内,预估精度均大于91%,说明所建模型可以很好地预估樟子松人工林不同林分条件下的林木树冠表面积和树冠体积。     

樟子松人工林一级枝条基径和枝长模型的研究

以东北林业大学帽儿山实验林场樟子松人工林为研究对象,采用枝解析的方法,于2002年、2003年测定了53株林木（年龄17~38 a,直径8.61~21.5 cm,树高7.48~18.24 m）的树冠变量,建立了基于总着枝深度（DINC）和树冠内一级枝条基径（BD）、枝长（BL）的预估模型。对于大小相同树木的一级枝条, 这些树冠变量随着DINC的增加而增大,而林木的胸径（DBH）、树高（HT）变量又很好地反映了不同大小树木的基径和枝长的变化。采用独立检验样本对构建的树冠内一级枝条基径和枝长模型进行了拟合统计量和精度检验,结果表明：模型预测效果良好,精度均达到95%以上。构建的一级枝条基径和枝长模型为进一步合理地描述樟子松人工林树冠的形状及其变化以及三维可视化经营提供依据。     

樟子松人工林一级枝条基径和枝长模型的研究

以东北林业大学帽儿山实验林场樟子松人工林为研究对象,采用枝解析的方法,于2002年、2003年测定了53株林木（年龄17～38a,直径8．61～21．5cm,树高7．48～18．24m）的树冠变量,建立了基于总着枝深度（DINC）和树冠内一级枝条基径（BD）、枝长（BL）的预估模型。对于大小相同树木的一级枝条,这些树冠变量随着DINC的增加而增大,而林木的胸径（DBH）、树高（HT）变量又很好地反映了不同大小树木的基径和枝长的变化。采用独立检验样本对构建的树冠内一级枝条基径和枝长模型进行了拟合统计量和精度检验,结果表明：模型预测效果良好,精度均达到95％以上。构建的一级枝条基径和枝长模型为进一步合理地描述樟子松人工林树冠的形状及其变化以及三维可视化经营提供依据。     

太白红杉顶芽与分枝格局的适应性分析

野外调查发现太白红杉 (L arix chinensis)枝条顶芽死亡比例较高 ,顶芽死亡对分枝格局产生较大影响 ,可形成 3种分枝类型 : 型、 型和 型。对 3种分枝类型枝条的芽数量、计盒维数以及植冠不同部位的分枝类型比例、顶芽死亡比例、主侧枝平均枝长和主侧枝总数量分别进行了统计分析。结果显示 ,芽数量 : 型 (115 .3) < 型 (15 4 .8) < 型 (2 0 9.9) ;计盒维数 : 型(1.30 5 ) < 型 (1.4 0 0 ) < 型 (1.5 37) ;顶芽死亡比例由树冠上层至下层逐渐提高 ,而冠层东南西北 4个方向的顶芽死亡比例无显著差异 ;主侧枝平均枝长由树冠上层至下层逐渐增加 ,而主侧枝总数量则逐渐降低 ;由于风、光照、坡度和坡向的影响 ,冠层4个方向间的主侧枝平均枝长和总数量均存在显著差异 ; 型分枝使植冠半径扩大 , 型分枝快速扩展植冠的横向空间 , 型分枝在扩展空间的基础上并实现对空间的有效占据。研究表明太白红杉枝条中一定比例的顶芽死亡增加了分枝形态的多样性 ,表现出顶芽和分枝格局的环境适应性 ,有利于提高树冠的空间占据能力     

沙质海岸黑松分枝格局特征及其抗风折能力分析

沙质海岸空间梯度上环境差异较大, 黑松(Pinus thunbergii)在长期的适应过程中树冠结构变化也很大。为揭示黑松树冠结构与环境间的适应机制, 在山东省胶南市灵山湾国家森林公园距海岸线0-50、200-250和400-450 m梯度内各设置1个样带, 记为带I、带II、带III, 采用枝构型的理论和方法, 对黑松的分枝格局进行了研究, 并采用模拟自然风法测定了黑松枝条的抗风折能力。结果表明: 1)在海岸梯度上黑松分枝格局差异较大, 随着距离海岸越来越远, 黑松各级枝的分枝长度、总体分枝率均逐渐增大, 而枝径比和逐步分枝率逐渐减小, 各级分枝角度表现为带I >带III >带II。2)带I树冠背风面与迎风面相比, 分枝长度、分枝角度、分枝数量、枝条干枯率分别是迎风面的1.62、1.38、2.65和0.59倍, 随着距离海岸越来越远, 这种不对称性逐渐减弱, 至带III树冠基本对称。3)海风是影响带I分枝角度偏转、枝条干枯和冠型不对称现象的主要原因。4)带III枝条的抗风折能力高于带I, 且两个样带模拟风速与枝条所承受的拉力之间的关系均符合逻辑斯蒂方程, 相关系数R²均达0.97以上。该研究揭示了不同海岸梯度上黑松分枝格局的形成机制及其抗风折能力, 可为沿海黑松防护林的合理经营提供科学依据。     

不同沙地生境下黄柳(Salix gordejevii)种群若干数量特征的比较研究

对分布于３种不同沙地生境（半固定沙丘、固定沙丘、丘间低地）黄柳灌丛的个体形态、生长和群体数量特征进行了比较研究,同时测定了灌丛下草本层植物种类组成及频率。结果显示：分布于丘间低地的黄柳灌丛当年枝平均长度增加缓慢,短枝条的比例较高,枝长频度分布（当年枝）峰值偏左,分枝也较多,叶片短而狭,长宽比大;与之相比,分布于半固定沙丘上的灌丛当年枝平均长度增加较快,长枝条比例较高,枝长频度分布趋于正态分布,分枝     

落叶松人工林单木模型的研究

根据吉林省松江河林业局所实测的落叶松人工林(Larix olgensis)临时标准地66块、固定标准地18块以及8块团状枝解析样地资料,通过对林分中优势木生长及树冠结构与动态的分析,提出适于树木生长的Korf方程并用来构造林木的潜在生长函数。选择林分密度指数(SDI)作为反映林分中林木之间平均拥挤指标。在单木竞争指标的选择上,通过引进树冠因子,并在与传统的竞争指标相比较的基础上,淡化距离因子的作用,应用优势木相对树冠表面积构造了与距离无关的单木竞争指标,以此建立了落叶松人工林单木生长模型。     

水杉人工林建植50年后的分化特征

通过种群统计学、格局分析和树干解析等对50 a生水杉人工林林分的分化特征进行了研究.结果表明:小个体林木占有相对多数(>50.4%);林木分化现象显著,特别是树高与材积的分化十分突出,林分已出现一定强度的自然稀疏;基于TSTRAT程式的林木分级结果表明,亚优势木占绝对优势(45.7%),其树冠构成该林分的主林冠;竞争指数依次为优势木级<亚优势木级<中庸木级<被压木级,各级的基尼系数基本上低于全林总计;优势木绝对生长率和相对生长率在林分成熟期以前均大于标准木,且胸径速生期持续时问较标准木长;林分高度生长受压抑程度低于胸径生长;林木分布格局总体呈均匀型,与造林初始基本一致;优势木和被压木为聚集分布,中庸木和枯死木为随机散布,亚优势木的分布型则介于随机和聚集之间.林木种群分化既表现在个体大小的不均等性上,也表现在空间分布的非匀质性上.目前林分结构特征的主要成因可以归结为密度压力下的种内竞争.     

樟子松人工林树冠结构的分形分析

基于樟子松人工林7块固定标准地中的31株解析木的树冠体积和叶量,以幂函数关系(F=Av^(D/3))建立了预估树冠表面积的分形维数。同时根据生物量实测数据,建立预估叶量的生物模型Lw=0.180397D^3045903H^-1.67348。基于枝解析、树干解析数据,动态地预估了一年、二年、三年前的树冠体积,并结合树冠体积、叶量的这种幂函数关系可以动态地预估一年、二年、三年前树冠表面积的分形维数,从而反映出树冠结构的动态变化规律。为了了解不同分级样木的分维数变化情况,利用2003年调查的4块生物量标准地数据,根据单株树木各个枝条占据的空间体积与该枝条的带叶枝干重的关系,计算了各标准地不同分级样木树冠的分维数。为探讨单株样木树冠的分维数的计算提供了一种可行方法。树冠的分维数作为表征树冠的动态生长变化是一有用和可靠的指标。     

不同光环境下桂花幼苗的构型差异

通过对不同光照条件下桂花幼苗的冠形、分枝率、叶片在树冠中的空间分布等特征进行研究,结果表明桂花幼苗构型发生了明显的可塑性适应:其树冠对光照条件的变化有显著的可塑性响应。在林隙中的幼苗受光的间歇性影响,总体分枝率明显小于全光、林冠下的幼苗分枝率。全光的幼苗叶片集中于二级枝,叶片长度和叶片面积相对较小,对光照利用充分;而林隙中的幼苗叶片集中于一级枝,避免处于植冠内侧受到遮蔽,表现出较大的叶片长度和叶面积;林冠下的叶片较均匀分布在一、二级枝上,叶片总数量较少,枝条高生长较全光下明显。幼苗在总体分枝格局中表现出独自的特点,即强光环境下产生短枝和高分枝率,在适度庇荫条件下产生长枝及低分枝率,在强度庇荫条件下以较长枝和较高分枝率来同时满足高生长和横向生长的需求。     

冀北山地阴坡优势树种的树体分维结构

以冀北山地阴坡两种混交林分中5种优势树种为研究对象,采用分形几何理论,论述了不同树种的树冠和侧枝分维结构,结果表明:(1)华北落叶松的树冠最宽处处于中上部(相对冠高的60％ -80％),白桦处于中部(40％-60％),山杨和糠椴都处于中下部(40％-50％),落叶松桦木混交林中的黑桦处于上部(70％ -80％),而山杨桦木混交林中黑桦则处于中部(50％-60％);(2)通过计盒维数法所得华北落叶松树冠的分形维数最大为1.690,山杨桦木混交林中4种树木分维数较接近(0.770-1.202),而两混交林中,前者白桦分维数(0.997)与后者(1.149)相似,而前者黑桦分维数(1.257)＞后者(0.770);(3)胸径13.1cm的华北落叶松侧枝在各方向上符合均匀分布,总体也符合均匀分布,前者中的黑桦在胸径15.8 cm时绝大多数方向上为均匀分布,前者中白桦及后者中4种树木在不同胸径时在各个方向上均为不均匀分布;(4)华北落叶松侧枝倾角随树龄增大分布在85-95°,糠椴则分布在55-85°.山杨树龄小(5.3)与树龄大(16.5)时分布在40-55°,中间树龄(10.5)分布在60-80°,黑桦分布在30-65°,前者中白桦倾角范围25-90°,后者则主要分布在45--85°;(5)采用网格覆盖法所得华北落叶松枝条的分维数平均值最高为1.772,其次为山杨桦木混交林中的4种树木,而两混交林中黑桦枝条的平均分维数却相差很大,其中前者为1.476,而后者为1.674.尽管同一树种侧枝形状大小各异,但相互间差异不显著,相关系数均在0.93以上,刻画了各枝条分枝格局的自相似共性.     

Crown architecture of grafted Stone pine (Pinus pinea L.): shoot growth and bud differentiation

The singular umbrella-like crown shape of Stone pine can be interpreted as a consequence of primary shoot-growth patterns and posterior axis differentiation due to differential secondary growth and down-bending of branches. This paper centres on the first aspect, analysing the growth, branching and flowering behaviour of about 5,000 individual shoots on 27 grafted Stone pines. The data measurement on standing trees allowed to study correlations of topologic and geometric variables in the shoot and their ancestors. The only significant correlations were found with parameters of the mother shoot formed the previous year and with the number of cones born 3 years before by the respective ancestor. The fitted relationships between geometric and topologic shoot and branch variables are the first step of a structural model construction that can be completed with functional components like a radiation and a carbon allocation submodel, stressing the importance of the heavy Stone pine cones as carbon sinks, with a total annual allocation similar to stem wood. In conclusion, the Stone pine crown shape emerges as consequence of the lack of initial vigour differentiation between stem and main-branch apical meristems that favour the generalized sylleptic reiteration in the open-grown trees.     

Traits of Masson Pine Affecting Attack of Pine Wood Nematode

Masson pine characteristics were analyzed in five sample plots in Zhejiang Province, China. Bursaphelenchus xylophilus （Steiner et Buhrer） Nickle （pine wood nematode, PWN） carried by Monochamus alternatus predominately attacked Masson pines in the lower diameter classes. Among the 10 tree characteristics examined, mean crown width, percentage of bole with crown, 5-year cumulative diameter growth, and resin amount showed significant variation between successfully attacked and unattacked trees. The attacked trees had a lower percentage of the bole covered with tree crown, lower crown width, lower radial growth in the last 5 years, and produced less induced resinosis than unattacked trees. Results allowed for effective ranking of the pine forest based on individual tree resistance to PWN. This index of resistance should be considered throughout the development of an ＂Evaluation Criterion and Indicator System＂. The preceding ranking can be used to evaluate the resistance and resiliency of the pine forest ecosystem to PWN＇s invasion, which is similar to Pest Risk Analysis （PRA）.     

Measure of simultaneous tree sways and estimation of crown interactions among a group of trees

We present a technique to measure the simultaneous sway of a group of trees and reconstruct the frequency of crown collisions and sway dynamics of individual or groups of trees. We placed a biaxial clinometer (tiltmeter) at the live crown base in each of ten neighboring 15-m-tall lodgepole pine trees in Alberta, Canada. Tree bole rotation at tiltmeter mount height was recorded during windy conditions at a rate of 10 times/s for the cluster of trees. Rotation angles were used in a bole curve calculation to estimate tree displacement in 2-dimensional (x, y) space. Collision reconstruction was done in Arc/Info by assigning asymmetrical crown area dimensions (polygons) to calculated bole displacement for each tree. Reconstruction of each time step measured any overlaps between crown polygon areas. Crown polygon overlaps estimated in this manner allowed assessment of collision frequencies, area of crown overlap during collisions, and identification of the tree(s) that a subject tree contacted. Collision statistics are only given for trees interior to the sensored cluster (n=3). For 15.0 min of data with an average wind speed of 4.5 m/s and a maximum of 10.0 m/s there was an average of 65 collisions/min for each tree, and an average collision overlap area of 24%. This frequency and depth of collisions supports the notion that wind-induced crown interaction inhibits lateral shoot extension and is an important mechanism for the development of crown asymmetry and crown shyness. Insight into dynamic tree sway behavior and crown interactions will allow estimation and cultivation of a forest stand structure that is more resistant to damage from wind. The techniques of recording multiple simultaneous bole sway and their reconstruction are applicable to a broad range of wind-forest interaction research.     

山西濒危植物翅果油树植冠的构型分析

应用分形理论及方法,从分枝格局和冠幅扩展2个方面对山西翼城和乡宁的35株翅果油树(Elaeagnus mollis Diels)个体的植冠构型进行统计分析。结果表明,幼树和成树的总体分枝率和逐步分枝率有显著变化;一级枝的平均枝长和枝径有显著差异,但枝和叶的方位角及叶倾角差异不明显。不同发育阶段个体的冠幅变化较大,幼树冠幅的分形维数(2.0026)小于成树(2.2694)。翅果油树在不同生长发育阶段对生境变化有不同的构型策略。     

樟子松人工固沙林天然更新特征

采用比较分析与野外调查的方法。对沙地樟子松人工林天然更新特征进行了研究,能够进行天然更新的引种地区天然更新在时间上是不连续的,与特定年份的某些降水因子密切相关;在空间上主要有3种更新方式;林隙更新,林缘更新,阔叶林下更新;天然更新幼树生长情况与人工林的生长差异不大。     

Crown alterations induced by decline: a study of relationships between growth rate and crown morphology in beech (Fagus sylvatica L.)

One of the first symptoms expressed by declining trees is reduced growth in stem diameter and length increment. The possibility of a relationship between length increment and crown thinning in beech (Fagus sylvatica L.) was investigated by developing a computer model to simulate first order branching patterns of the apical 2 m of monopodially branching beech trees, 70–100 years old, for a range of length increment rates. The model was based on values for branching angle, main axis and branch length increment, number of branches produced per year and branch mortality rates for six healthy and declining trees. Shoot growth rates in the apical 2 m of the sample trees ranged from about 5 cm/year (decline class 3) to 43 cm/ year (healthy). Simulations of branching patterns in the apical 2 m of trees growing at different rates indicated that, when growth rate exceeded about 20 cm/year, total first order branch length and area explored were independent of growth rate. When growth rates fell below this value there was a reduction in total area explored and first order branch length due primarily to the formation of fewer branches. More acute branching angles contributed to a reduction in the area explored. Growth rate-related crown thinning could increase the risk of bark necrosis and secondary pathogen infection during dry and/or hot spells.     

半干旱区沙质退化草地造林对土壤质量的影响

采用野外调查与室内培养相结合的方法,研究了我国北方半干旱区科尔沁沙地退化草地营造樟子松人工林32年后0～10 cm表层土壤理化性状、土壤碳氮矿化量、土壤微生物量以及土壤酶活性等的变化. 结果表明32年生樟子松人工林土壤有机碳、全氮和全磷等养分含量分别下降了21%、42%和45%;5月和11月樟子松人工林土壤NH4 -N显著高于草地(P=0.001;P=0.019),而5、8和11月草地土壤NO3--N含量显著高于樟子松人工林(P＜0.001;P=0.048;P=0.031);5、8和11月樟子松人工林土壤有机碳日矿化释放的CO2-C量均大于草地,而二者土壤氮矿化率差异不显著(P＞0.05);5和8月樟子松人工林土壤微生物量碳含量与草地相比差异不显著,11月则显著高于草地;土壤养分和水分含量是影响土壤微生物量碳含量的重要因素;与草地相比,樟子松人工林土壤脲酶和蔗糖酶活性降低,而土壤过氧化氢酶活性升高. 上述结果说明半干旱区沙质退化草地营造樟子松人工林32年后土壤质量出现一定程度的下降;由于植被的改变,樟子松人工林土壤理化性状和生物学性状等表现出与草地不同的季节动态特征.造林作为我国北方半干旱区沙地退化生态系统的一种恢复手段具有一定的局限性.