树木年轮照片测量的区段校正

树木年轮宽度可以利用数码照片进行测定,但照片的几何变形需要进行校正。本文介绍一种分区段对图像进行校正的方法,对各区段分别确定像素分辨率,以此计算对应区段内的年轮宽度。基本过程是首先按1cm或更小的间隔测定区段的像素密度以及像素分辨率,然后测定以像素为单位的年轮宽度,再根据每个年轮所在区段的像素分辨率计算年轮实际宽度。所使用的图像处理软件是普及型软件,操作简单,方便实用,并可以获得较高的测定精度。     

不通过髓心的树木圆盘年轮直径测定方法

树干解析是测树学的基础技术,在森林生物量和生产力的测算上起着不可替代的作用。传统树干解析树木直径的测定方法是测量每个圆盘东西、南北两条直径线上每年(或龄阶)的直径,取两个方向同一年(或龄阶)直径的平均数作为测定结果。由于横断面为绝对圆形的树干很少,且髓心常常偏倚,使用传统方法测量的年轮直径往往小于真实直径,造成树木材积与生物量的低估。本研究对传统树干解析圆盘年轮的测定方法进行了改进,提出了不通过髓心的树木圆盘几何直径测定法,并制定了测定规则,以期减少个体测定差异,使测量值最大限度地接近真实值。使用不同方法对圆盘的年轮直径进行了测定,通过比较圆形度、逼近度指数,证明了本方法较传统方法更为准确。本方法原理简明,易于操作,具有较强的实用性,对于提高森林蓄积量和生物量的估算精度具有重要意义。     

应用照片测量技术提取和自动校正年轮宽度

年轮宽度是进行树轮气候学、树木生长规律及森林生产力测算研究的重要环节,其偏差大小直接影响上述测量结果的准确性和精度。为简单并准确测量年轮宽度,本文介绍了一种借助常用的图象处理软件量测年轮宽度的方法。首先对年轮样品进行扫描,在扫描图像的基础上,利用遥感图像处理软件对样芯的年轮宽度进行提取,并根据三角函数原理对倾斜年轮进行宽度校正,整个过程实现自动化。结果表明:未经校正的年轮宽度与经过校正的年轮宽度存在差异,但校正后精度提高幅度不能确定,主要取决于样芯年轮的倾斜角度,倾角大的年轮校正效果明显。进一步证明图像分析方法在自动提取年轮宽度的适用性。本方法简便、易行,便于普及,在不具备专业年轮测量仪器或软件时,该方法更具有实际意义。     

生命的年轮

众所周知,热带地区以外的树木都有年轮。通常根据树干基部的年轮来计算树木的年龄。方法是伐倒树,锯取圆盘或用生长锥钻取木心来数年轮的数目。最近有报道,国外有人利用电子计算机X光断层摄影技术原理制成一种携带式的CT扫描机来对树木进行断层摄影,取得年轮的照片,计算年轮,而不必伐倒树木或钻取木心,因而不损伤树木。据日本科学家的报告,这一新方法对20—110cm范围的针叶及阔叶树种的年轮进行测定,都获得了满意图象。对多数树木而言,每年只形成一个年轮,故一般有多少个年轮,就表示有多少岁。但有些植物在一年内正常生长中,不止形成一个年轮,如芸香科柑桔属植物的茎,一年中可产生三个年轮,计算它们年龄时,应三个年轮算一岁。最近我国学者发现,树皮中也有年轮,数树皮的年     

一种在直径线方向拟合多项式的树干解析方法

本文介绍了一种操作简便、精度较高的圆盘解析测量方法:先在圆盘上放置刻度尺,利用数码相机拍摄圆盘以获得数字影像,通过计算机软件对数字影像校正,并进行每圈年轮半径的测量;然后,依次点选直径线与每圈年轮的交点,算出交点和髓心之间的坐标距离,并代入拟合方程,即可得到年轮的径向尺寸。分析结果显示,此方法测量半径的最大误差为0.007650 cm,最小误差为0.000040 cm,平均误差为0.002477 cm,而常规的毫米刻度尺测量方法的精度仅达到毫米与亚毫米级,大型专业的树木年轮分析仪器精度一般精度范围在0.0005~0.0010 cm。此方法具有成本低、方便快捷、操作简单、精度较高等优点,是一种有推广价值的树木年轮半径测量方法,对分析树木生长过程具有重要意义。     

基于R软件的树木年轮宽度测量方法

年轮记载了树木生长的历史信息,能否准确提取年轮特征信息影响到相关研究的准确性。本文介绍了一种使用统计分析软件R测量年轮宽度的方法。该方法基于数字化图像与边缘检测算法,通过R自动识别或手动标记年轮线,使用直角坐标系两点间距离公式计算年轮宽度,并依据三角函数校正倾斜年轮造成的宽度误差;此外,该方法还提供了多图像对比标记、样品断裂处理、快速复测功能。结果表明:R软件测量精度与准确性高,对同一样品比较表明R测量结果与Win DENDRO无显著差异。本方法简单、可靠,图像数据可以长期保存;R是开源软件,相比Lin Tab与Win DENDRO等商业工具更易普及,成本低;同时R具有较强的数据统计分析与作图功能,可以直接对测量结果进行数据处理。     

树木年轮—环境气候的档案

本世纪初期,美国有一位天文学家常手执锯斧等工具,穿行在美国西南部干旱区,尤其是土著印第安人集居地的山林之中,风餐露宿;同时还冒着被人误解和危险,仔细观察着树木的年轮。经过十几年奋斗,他揭示出树木年轮生长与降水之间的对应关系,建立起比较完整的树木年轮学原理及方法,创立了从公元700年至1929年连续的年轮宽度年表及世界上最早的树木年轮研究实验室,被后人誉为“树木年轮学之父”,他就是A. E. 道格拉斯。年轮,又称生长轮,指的是树木茎或根次生木质部中的生长层,因为通常每年形成一轮,故称之为年轮。     

怎样鉴定古树的年龄?

答:鉴定树木年龄的通用方法,是计算树干的年轮(或称生长轮)。方法是伐倒树木锯取圆盘或用生长锥钻取木心来数年轮的数目,但这都要损伤树木。最近有人报道(《森林与人类》1987(4)24页,《知识就是力量》1986(5)40页),在国外利用电子计     

山东蒙山森林冠层绿度与树干径向生长的关系

森林冠层绿度和树木年轮宽度是描述森林生长过程的重要指标,它们之间存在怎样的关系以及这种关系的稳定性如何目前还没有清晰的回答。森林冠层绿度通过遥感影像计算,在空间上连续,而树木年轮宽度是树木健康的综合指标,样点上具有代表性。森林冠层绿度和树木年轮宽度的关系的研究能增进对森林生长的多角度理解和森林生长状况的尺度转换。在山东蒙山地区采集了4个赤松(Pinus densiflora)林样点的树木年轮样本,获得了树木年轮宽度数据,分析了增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)与树木年轮宽度的关系。结果显示:1)对于健康森林,4月和6月的冠层绿度与树木年轮宽度存在因果关系;森林不健康时,两者关系较为复杂;2)其他月份冠层绿度与树干径向生长不存在因果关系,而是共同受其他环境因子,如气候因子的驱动;3)弱冠层绿度降低后5年内有显著的径向生长恢复,但是恢复年份少;强冠层绿度降低之前,树干径向生长已经开始降低,之后的5年内有着持续的径向生长降低。这些结果表明森林冠层绿度的降低并不能反映树干径向生长降低的开始,只有健康的森林冠层绿度和年轮宽度有相关关系。冠层绿度的降低对森林健康有强烈的影响,冠层绿度降低导致的径向生长的降低很难恢复。     

树木年轮宽度与气候变化关系研究进展

 树木的生长和立地环境密切相关并受多种气候因子的影响。树木年轮宽度的增加与温度、降水、太阳辐射、CO2浓度等气候因子有着复杂的相关关系。在干旱或半干旱地区,温度是限制树木生长的重要气候因子。生长季开始时最低温度的升高有利于延长生长季,与年轮宽度正相关;但是当生长季温度过高时,即使降水非常充裕,当年也只能形成窄年轮。生长季的温度过高则会加快土壤蒸发失水量并提高蒸汽压差,使土壤水分不足而不利于树木生长,因而生长季的高温多表现为与年轮宽度的负相关。生长期内降水量与树木的径向生长也成正相关,但当生长季的降水量充足或过多时,降水对树木径向生长不相关或负相关。受温度和降水共同调控的土壤湿度是树木径向生长的主要限制因子,良好的水分状况对树木生长起决定性作用。某一地区的太阳辐射能量高常会导致高温少雨,故高强度的太阳辐射使表土的湿度降低而不利于树木的径向生长。而在受季风影响的地区,树木年轮宽度的增加与当年雨季的气候变化关系不大。当年季风到来之前的气候（温度和降水）是树木生长的主要限制因子。有关CO2浓度的升高对树木生长的影响,研究的结果很不一致。一些温室实验及田间控制实验证明,CO2浓度的升高能对短命的一年生草本植物和植物幼苗产生“施肥效应”,并有利于其生长;还有些研究证明CO2浓度的升高能使高海拔地带的树木年轮宽度增加;但也有些研究认为CO2浓度的升高对生长在自然条件下的自然植被影响不大。近年来,有关树木径向生长和气候变化的研究越来越引起人们的关注,相关研究也取得了较大的进展。这些研究在帮助人们了解和研究古气候变化对森林植被的影响,以及预测未来全球变化对陆地生态系统的影响等方面有重要的理论和现实意义。综述了气候变化对树木年轮宽度影响的研究进展和应用,并概述了研究方法和发展前景,希望能加快和拓宽这一领域的发展。     

树木年代学的研究进展

我国树木年代学研究自20世纪90年代以来取得了长足进展,尤其是树木年轮气候学研究已经在国际上有一定影响.然而,我国树木年代学研究发展相对不均衡,其他树木年轮分支学科的发展相对较弱.本文综述国内外树木年代学不同分支学科研究进展,对比我国树木年代学研究现状和国际研究概况,为我国树木年代学不同分支学科的研究提出建议.我国未来树木年轮气候学研究应在开展大量不同区域树木年轮气候学重建基础上,尝试选用不同数理方法和多树木年轮指标(宽度、密度、同位素和木材解剖学指标)进行长时间尺度和大空间范围重建工作,并通过诊断方法和过程模拟方式讨论重建时段的气候机制.     

树木年轮宽度与气候因子的关系研究进展

树木的生长与立地环境密切相关并受气候变化的影响,树木年轮宽度作为反映气候与环境变化的一个重要参数,已被广大生态学家所重视并应用。本文综述了树木年轮宽度与温度(当年初春温度、前一年的夏季高温和冬季低温)、降水(生长季的降水和生长季前的降水)、太阳辐射、CO2浓度等气候因子的关系及其在古气候环境研究、环境预测等领域中的应用,并对该研究的量测方法和数据处理分析方法的进展作了概述。针对我国树木年轮宽度研究的现状,提出了扩大取样范围、拓宽研究领域、改善取样和分析方法、建立完善的树轮年表体系、加强与国外树轮研究工作者的信息交流等建议,为我国树木年轮宽度研究的进一步发展提供了理论参考。     

基于GIS的梭梭年轮测量方法

年轮信息对重建气候和预测环境的动态变化有重要意义。为准确测量梭梭年轮间距等各项参数,研究基于GIS对扫描后的梭梭圆盘PS图像赋予坐标系统,通过ENVI图像分类软件结合GIS测量工具,完成梭梭年轮间距测量;利用WinDENDRO年轮分析系统验证测量结果的准确性。结果表明: 两种方法测量结果差异不显著(P=0.63),配对平均值差值为0.87 μm,测量结果准确可信。研究构建的方法可以用于梭梭年轮间距测量,并为面积、周长等年轮参数的自动化测量奠定了基础。该方法也可替代现有专业树木年轮分析系统用于部分年轮参数测量。研究结果有助于梭梭树轮气候学分析和种群年龄结构调查。     

树木年轮分析在全球变化研究中的应用

树木年轮的宽度、密度、图像分析、同位素含量等都与气候因子温度、湿度以及大气成分的变化成复杂的相关关系。本文总结了树木年轮分析的几种主要研究方法以及在全球气候变化、大气污染以及重建大气CO2浓度中的应用,同时利用树木年轮分析对全球变化研究中存在的问题、争议等作了简要的探讨,并对未来全球变化中的年轮年代学研究的方向作了展望。     

城市环境中树木年轮的变异及其与工业发展的关系

通过对污染敏感树种油松年轮宽度和元素含量的变异与沈阳工业发展的相关分析。追溯和重建沈阳地区的生态环境变迁史,揭示城市环境质量与树木年轮变异之间的相关规律。结果表明,在城市污染条件下,树木年轮宽度和微量元素含量均发生了明显的变异,而且这些变异与沈阳工业发展显著相关．     

火烧伤害对兴安落叶松树干径向生长的影响

在大兴安岭塔河林业局瓦拉干林场22支线截取3个兴安落叶松(Larix gmelinii)火疤圆盘,预处理和交叉定年后,测定垂直年轮(径向)和沿年轮(横向)方向2次火烧间的年轮宽度变化.通过生长趋势拟合、火烧后生长面积与正常(理论)生长面积比较,分析火烧伤害对兴安落叶松树干生长的影响.结果表明:火烧后横向年轮生长呈现出窄—宽—正常的趋势,这种趋势可以用3次曲线来拟合,即y=0.01x3-0.14x2+ 0.85x+ 0.56(DF=3,F=227.7,P＜0.0001,y为平均年轮宽度,x为偏离火烧点距离).在本文分析的3个圆盘中,火烧后的横向生长释放都出现在距火烧部位1/3范围内.火烧后径向上年轮宽度变化规律也较为明显,即在火灾后的几年时间内,年轮宽度值较火灾前都呈增加趋势.火烧后3个圆盘的径向生长释放持续时间分别为14、5a和11a.通过面积计算整体来看,火烧导致圆盘1较正常情况下损失了67.2％,圆盘2比正常情况下增加了6.6％,圆盘3增加了13.7％.上述分析表明,火烧导致的径向生长损失,可以较好地由横向和径向生长释放予以补偿,但是具体补偿多少因烧伤程度不同而有差异.火烧可直接改变树干径向生长变化,同时,这种变化也受其他因素影响,例如像树龄、树种特性、火灾间隔期等因素,这些因素的差异就可能导致补偿程度的不同.     

云南石林地区喀斯特山地萌生团花新木姜子年轮特征与环境因子的关系

树木年轮记录着树木生长过程中气候和环境因子的变化。该文采用树木年轮分析方法研究云南石林地区萌生生长的团花新木姜子树干年轮特征与环境因子之间的相互关系。结果表明：团花新木姜子萌生个体具有显著的差异性;其不同样树之间年轮宽度和年轮指数变化幅度较大,随着基径的增大,年轮指数与年轮宽度也逐渐增大;年轮指数与雨季降水呈正相关,而与干季降水和5、6、11和12月的温度呈负相关,但相关性均未达到显著水平。这表明退化迹地上萌生生长的团花新木姜子个体对降水和温度年间变化有较强适应能力和个体调节能力。     

江西大岗山林区樟树年轮对气候变化的响应

采用ARSTAN软件对江西大岗山林区樟树年轮生长趋势进行去除和指数化后,建立了樟树年表,并研究了樟树年轮宽度对气候变化的响应.结果表明：所建樟树年表包含了丰富的环境气候信息,适于进行树木年轮生态学分析研究;研究区樟树年轮宽度与生长季的月均温度呈正相关,其中,与4、5月的平均温度呈显著相关关系（P<0.05）;樟树年轮宽度与月降水量的相关性较复杂,与当年5月（P<0.01）及上年12月（P<0.05）降水量呈显著负相关,与当年6月和8月降水量呈显著正相关（P<0.05）;樟树年轮宽度与当年5、6、8和9月湿润度指数的相关性较好.温度和降水的综合影响显著作用于大岗山樟树年轮生长.     

缙云山四川大头茶树木年轮生长动态与气候因子关系的研究

应用相关分析、逐步回归、数字滤波以及功率谱方法对四川缙云山四川大头茶年轮生长动态进行了分析研究,通过数学模型滤除树木本身生长的遗传因素及定年后,建立了缙云山青龙寨和香炉峰的树木年轮年表。结果表明,四川大头茶年轮中保存的信息量较大,两地点年轮年表与其生长环境重庆地区的年降水量相关密切,可以用该年表表征重庆地区的降水情况。气象因子与四川大头茶年轮宽度间的统计数学模型为:Y=-2.19+0.00747J₁+0.00612J₂+0.00140J₃+0.00384J₄+0.00371J₅+0.0731T₁+0.0564T₅,年轮的功率谱密度值随波数的分布不均匀,由年轮宽度变异的功率谱周期分析揭示了树木生长环境2、11～12、22年左右的降水波动周期。树木年轮表的建立与分析,是研究森林生态系统动态及环境历史变迁的重要途径.     

基于U-Net卷积神经网络的年轮图像分割算法

树木年轮学的研究需要统计树龄和测量轮宽,由此推算环境变换和树木生长信息,因此准确提取年轮特征信息至关重要。精准识别出年轮图像中的早材、晚材和树皮是实现自动化测量年轮参数的首要工作。树木年轮的生长过程中存在年轮的早材和晚材间边界过渡模糊、节疤和伪年轮等现象,且年轮圆盘在砍伐和采集过程中表面会存在毛刺和噪声点,使用传统的图像分割算法难以得到理想的效果。本文结合深度神经网络的特点,针对年轮图像的分割问题,构建了基于U-Net卷积神经网络的年轮图像语义分割模型。首先,对采集的100张年轮圆盘图像进行标注,并通过旋转、透视和图像变形等方式做数据增强,生成20000张数据集,随机选择其中16000张作为训练数据集,4000张作为测试数据集。其次,根据图像数据集的特征,利用Tensorflow深度学习框架,设计构建基于U-Net卷积神经网络的年轮圆盘图像分割网络。然后,将训练样本输送进网络,设置优化训练参数,对年轮图像分割网络进行迭代训练,直至评价指标和损失函数不再变化。最后,用训练好的模型对测试集样本进行分割,并进行分割指标评估。结果表明:该算法可有效避免毛刺、锯痕和节疤等因素的影响,完整地分割出年轮的晚材和树皮区域,在4000张测试数据集上分割的平均准确率达到96.51%,平均区域重合度达到82.30%。与传统图像处理算法相比,本文所采用的基于U-Net卷积神经网络的年轮图像分割算法,能够达到更好的分割效果,同时具有更强的泛化能力和鲁棒性。