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。     

水杉人工林树冠结构及生物生产力的研究

研究了水杉人工林的树冠结构和林分生物生产力。结果表明,不同密度及林龄的林分树冠结构存在较大差异,随着树冠部位上升和林分密度增大,分枝角度逐渐减小;径阶大小与枝叶率成反比,与树冠重量成正比,径阶增大,树冠最大叶量层的集团上移,有效光合面积相对减少,树冠结构的变化直接影响到林分的生物量生产、分配分配和经济生物量,林分干、枝、叶的干物质累积趋势可用Ｒｉｃｈａｒｄ方程描述;林龄增大,分配到主干的生物量比例     

红松人工林树冠大小与果实产量关系的研究

以黑龙江省佳木斯市孟家岗林场红松人工林为研究对象,基于12块样地70株枝解析数据及21块固定样地2008~2010年的结实量数据,利用异速生长方程建立立木树冠体积和表面积预估模型,同时对树冠大小与欠年、平年、丰年的红松结实量进行了相关分析。结果表明:树冠体积和表面积与冠长、胸径、冠幅和树高均显著相关,其中与胸径相关系数最大,与树高相关系数最小。本文所建立的模型确定系数R2都在0.55以上,预测精度大多数在85%以上。利用所建立的树冠体积与表面积模型,我们分析了其对结实量的影响。结果显示,红松人工林结实量与其树冠体积大小以及与树冠表面积大小呈线性关系,其中,结实丰年的结实量与树冠体积以及与树冠表面的线性关系最明显(r=0.726 7-0.733 8),平年次之(r=0.688 8-0.667 5),欠年最差(r<0.5)。总的来说,本文所建立的红松人工林立木树冠体积和表面积单变量和多变量模型能对红松立木树冠大小进行很好的估计,为进一步研究红松人工林结实规律及果材兼用林优化经营提供基础。     

山东泰山地区景观结构变化及其分形分析

将泰山风景区划分为 8个区域 11个基本景观类型 ,包括松林、栎林、刺槐林、侧柏林、针阔叶混交林、经济林、灌丛、裸岩、荒地、水体、建筑。在此基础上 ,利用 3S技术和分形理论对各个景观要素进行了分析 ,并讨论了景观特性及其变化的分形性质。结果表明 :(1)分维值的大小反映了景观斑块面积、斑块数量和平均斑块面积等因素的相互作用 ,在一定尺度下分维的大小反映了区域内景观斑块的不规则程度和复杂程度 ,斑块越不规则、越复杂 ,其分维越大 ,反之亦然。在泰山地区 ,自 1986年至 2 0 0 1年 ,刺槐林一直保持着较高的分维值 ,其它景观类型的分维值则差别不大 ,而针阔叶混交林的分维值变化较大 ;(2 )森林景观受多种因子的影响 ,在高海拔区域主要受垂直地带性规律影响为主 ,在旅游区主要受人类活动的影响为主 ,15 a来各个区域分形维数的总体变化趋势相似 ;(3)大部分区域在 2 0 0 1年的景观多样性、破碎度高于 1986年的 ,而景观优势度则略为下降     

分形及其在植物研究中的应用

本文着重介绍了非线性科学热点之一的分形理论,并综述了分形理论在植物结构模拟、植物群落研究、景观格局研究、树木冠层特征研究、木材学研究、作物根系研究等方面的应用进展以及分维数求算方法研究进展,最后,对非线性理论在植物研究领域应用前景进行了展望。     

分形及其在植物研究中的应用

本文着重介绍了非线性科学热点之一的分形理论,并综述了分形理论在植物结构模拟、植物群落研究、景观格局研究、树木冠层特征研究、木材学研究、作物根系研究等方面的应用进展以及分维数求算方法研究进展,最后,对非线性理论在植物研究领域应用前景进行了展望。     

思茅松天然林树冠结构模型

以云南省普洱市思茅区思茅松天然林为研究对象,采用枝解析调查了34株思茅松样木的树冠数据,分析了一级枝枝长、枝径、着枝角度、弦长和树冠半径5个树冠形状变量的变化规律,分别构建其预估模型;分析了树冠结构变化,分别构建了一级枝轮枝高度预估模型、一级枝枝条数量预估模型和一级枝枝条数量累积预估模型,并采用独立样本进行模型统计精度检验。结果表明:8个预估模型的预测效果良好,精度达到91%以上,尤其是一级枝着枝角度模型和一级枝轮枝高度模型预测精度达到97%以上。研究结果合理准确描述思茅松树冠结构的变化,为思茅松天然林的经营管理提供科学依据。     

红树植物木榄种群高度结构的分形特征

 采用计测等值线分形维数的方法,探讨山口国家级红树林自然保护区内的木榄(Bruguiera gymnorrhiza)种群高度结构的特征。结果表明,木榄种群的高度结构具有分形的特征,其计盒维数介于1.61～1.90之间,信息维数介于1.63～1.84之间,分形维数的高低主要与幼树个体的数量、个体的集聚程度和高度层次结构的复杂程度等密切相关。计盒维数定量描述种群占据垂直空间的能力和程度,而信息维数揭示种群高度层次细节的尺度变化强度和个体高度分布的非均匀性程度。分析表明,等值线法能够有效地表征木榄种群高度结构的分     

高寒草地甘肃臭草根系分形结构的坡向差异性

根系分形结构是植物根系构型应对环境异质性的表型可塑性结果, 可反映植物对生长环境的适应策略。利用ArcGIS建立研究区域的数字高程模型, 并提取坡向数据, 采用全根挖掘和Win-RHIZO根系分析仪相结合的方法, 研究了祁连山北坡高寒退化草地不同坡向甘肃臭草(Melica przewalskyi)的根系分形结构。结果表明: 随着坡向由北坡向东坡、西坡、南坡转变, 草地群落的密度、高度和土壤含水量逐渐减小, 甘肃臭草种群的密度、高度以及根系分形丰度呈逐渐增大的趋势、分形维数逐渐减小; 不同坡向甘肃臭草根系分形维数和分形丰度间的相关性存在差异(p < 0.05), 南坡和北坡甘肃臭草根系分形维数分形丰度之间存在极显著负相关关系(p < 0.01), 东坡和西坡之间存在显著负相关关系(p < 0.05), 甘肃臭草根系分形维数和分形丰度存在着“此消彼长”的权衡关系; 随着坡向由北坡向东坡、西坡、南坡转变, 甘肃臭草根系分形维数和分形丰度回归方程的标准化主轴(SMA)斜率逐渐增大(p < 0.05), 说明在干旱的南坡, 根系所开发利用的相同体积的土壤内, 根系分支更少、更稀疏。不同坡向甘肃臭草合理权衡根系分形维数和分形丰度的资源配置模式, 体现了植物根系构型构建的资源投资权衡机制。     

樟子松人工林分枝结构的分析

基于对6块樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林固定标准地中的30株样木枝解析调查数据,通过分析不同林分、不同大小林木1级枝和2级枝的分枝概率、分枝格局和分枝角度,揭示了樟子松人工林树冠的分枝结构特点。研究结果表明：樟子松人工林1级枝和2级枝的平均分枝数量分别为3.84个和2.80个,两者分枝概率均呈正态分布;1级和2级枝条在光照条件好的几个区间（方位角46°～225°）分布较多,1级枝条的水平分布遵从均匀分布,而2级枝条则不遵从均匀分布;树冠上层枝条的分枝角度略小于树冠中、下层,上层平均分枝角度为45.6°,而中下层平均分枝角度都为49.4°。不同大小林木的1级枝分枝结构规律表明：Ⅰ级木和Ⅴ级木的每轮平均分枝数非常接近,分别为3.89和3.94个,比Ⅲ级木每轮分枝数大0.5个左右;1级枝水平分布在各区间内(45°间隔)相差在0.24%～2.81%之间,方差分析结果表明枝条水平分布与林木大小无关;不同大小林木的分枝角度有所差别,Ⅰ级木、Ⅲ级木和Ⅴ级木的平均分枝角度分别为48.5°、42.2°和50.7°。     

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.     

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。     

Fractal analysis and its applications in human palaentology

Fractal analysis was applied in human palaentology by Gibert and Palmqvist to estimate the value of the fractal dimension obtained from the cranial sutures preserved in the fragment of occipital bone (VM-0) found at the Venta Micena site. This paper also estimated the values of fractal dimension for different specimens in order to establish a taxonomy. Although that initial study demonstrated that the technique could be useful in human palaentology, the large variability of sutures observed in the VM-0 sample requires a mechanism that makes it possible to automatically obtain an objective plot of the suture to be analyzed.     

呼伦贝尔沙地樟子松径向生长特征的VS模型模拟分析

利用Vaganov-Shashkin模型对呼伦贝尔地区4个样点的沙地樟子松标准化宽度年表进行模拟研究,在2000年以前时段拟合度较好,而2000年以后时段拟合度较差。进而选取2000年以前的模拟结果进行径向生长过程分析。结果表明: 呼伦贝尔沙地樟子松主要的生长季为每年的5—9月,温度对每年樟子松生长初期与末期具有显著影响,而在树木生长季旺盛期,土壤湿度的不足是制约树木生长的主要因素。极端窄年树木径向生长速率受土壤湿度的影响较极端宽年明显,生长季中期7—8月树木径向生长速率在宽窄年份均呈降低趋势,表明该时期沙地樟子松生长均受到不同程度的干旱胁迫。研究结果与我国半干旱地区树木年轮生理模型分析特征相符,模型对呼伦贝尔沙地樟子松径向生长模拟具有一定的适用性。     

大兴安岭北部樟子松树木生长与气候因子的关系

 在大兴安岭北部漠河(MH I、MH II 2个样点)、塔河蒙克山(MKS)、满归(MG)地区共采集樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)年轮样芯139个, 成功地建立了MH I、MH II、MKS和MG 4个样点的樟子松差值年表, 最长达377年(1631–2007年, 有效年表为1743–2007年)。樟子松年轮指数与气候因子的响应函数分析表明, 气温是这4个样点樟子松径向生长的主要限制因子。但4个样点限制其生长的月份有所差异, 漠河的2个样点樟子松年轮指数与6月气温负相关, 满归和塔河蒙克山樟子松年轮指数与前一年10月气温正相关。樟子松年表与区域气候的冗余分析(redundancy analysis, RDA)基本与响应函数分析的结果一致, 进一步验证了气温对大兴安岭北部樟子松生长的限制作用。该研究为全球变暖下大兴安岭北部樟子松林的经营管理及区域气候重建提供了基础数据。     

樟子松和落叶松径向生长对气候变化的响应

在全球变暖的背景下,升温可能会影响树木的生长,导致森林生态系统的平衡受到干扰。本研究利用树轮年代学方法中的生长-气候响应函数、滑动相关分析,探讨大兴安岭漠河地区樟子松和落叶松径向生长的限制因子,以及二者径向生长对快速升温的响应。结果表明: 樟子松和落叶松的径向生长受温度和降水的共同作用,樟子松对气候变化的响应比落叶松更为敏感,对气候因子的敏感性比落叶松更稳定。樟子松径向生长与当年生长季月均温及月均最低温呈显著正相关,而落叶松与冬季月均温及月均最高温呈显著正相关。冬季降水促进樟子松生长,前一年生长季后期降水抑制落叶松的径向生长。1990年快速升温后,降水对樟子松的限制作用由升温前的负相关转变为升温后的显著正相关,高温对樟子松的抑制作用大于促进作用;高温对落叶松的抑制作用增强,降水对落叶松的限制作用也在升温后增强,生长速率显著下降,二者生长速率与温度和降水的相关性变化存在明显差异。本研究可为大兴安岭森林生态系统管理与保护提供科学依据。     

褐环乳牛肝菌对樟子松和油松根际土壤真菌多样性的影响

为了解褐环乳牛肝菌Suillus luteus对樟子松Pinus sylvestris var. mongolica和油松Pinus tabulaeformis根际土壤真菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序,对两种松树接种S. luteus与对照组的根际土壤真菌群落结构进行研究。结果显示,4个样品共获得原始序列347 681条,归为5个真菌门。综合各土壤样品真菌Alpha多样性指数及OTUs-Venn图,发现接种S. luteus后樟子松和油松根际土壤真菌相对丰度与对照存在一定差异。群落结构分析表明,接种S. luteus提高了樟子松和油松根际土壤担子菌和壶菌的相对丰度,抑制了子囊菌门真菌。优势属由原来的Geopora转变为Suillus。通过PCA分析与NMDS分析发现接种S. luteus后樟子松和油松根际土壤真菌群落差异性增加,且接种S. luteus后樟子松根际土壤真菌群落结构相似性显著高于油松根际土壤真菌群落结构相似性。接种S. luteus的樟子松和油松土壤真菌丰富度降低、多样性增加,接种S. luteus改变了樟子松和油松根际土壤真菌群落结构和优势真菌种群。试验结果为樟子松和油松促生真菌菌种筛选和育苗工作提供了依据。     

嫩江沙地不同年龄樟子松人工林种群结构与林下物种多样性动态

以嫩江沙地樟子松防风固沙人工林为对象,调查不同发育阶段(24、29、39和43年生)林分的种群结构、林下物种组成以及多样性的变化.结果表明:研究期间,所有樟子松人工固沙林中均未见更新幼苗.不同发育阶段的樟子松人工林在胸径和高度上有显著差异,随着林龄的增加,小径级个体的比例明显降低,大径级个体增多,种群趋于成熟,径级结构除43年生外均呈正态分布.林下物种共计33种,隶属于15科28属,禾本科的狗尾草为林下草本植被的优势种,但其优势程度随林龄增加而逐渐减小;随着林龄的增加,1年生植物的比例减少,多年生植物比例增加;Simpson多样性指数与Pielou均匀度指数差异不显著,39年生樟子松的丰富度指数、Shannon多样性指数和Alatalo均匀度指数均显著高于24年生樟子松,群落的物种多样性有所改善.     

基于树轮火疤塔河蒙克山樟子松林火灾的频度分析

大兴安岭地区是我国重要林区,又是林火的多发区,林火是森林生态系统中的重要干扰因子,对整个森林生态系统结构、功能和动态都有重要影响。樟子松为欧洲赤松的一个变种,在我国主要分布于大兴安岭地区。近年来,频繁的森林火灾造成樟子松林大面积减少。因此,重建大兴安岭樟子松林火历史,掌握樟子松林火灾规律已显得十分迫切。在大兴安岭北部塔河县蒙克山林场采集了11棵樟子松火疤圆盘,利用树木年轮年代学方法重建了大兴安岭北部塔河县蒙克山樟子松林的火灾历史,获得1个以树轮年代学为基础的樟子松火疤年表。利用火历史分析软件得到蒙克山樟子松林火灾间隔期和轮回期分别为24.8a和33a。由火疤年表得到的蒙克山樟子松林火灾历史大致可分为3个历史时期:满清中期(1723-1859年)、清末民国时期(1860-1949年)和建国后(1950年至今)。41个火疤记录中早早材火(E)所占比例最大,占全部火疤数目的61%,晚材火(A)、未确定火(U)和休眠季节火(D)则相对较少。大区域性火灾事件平均间隔期为32.5a,最大火灾间隔期为61a。本研究为进一步探究大兴安岭地区寒温带针叶林火灾历史的时间和空间格局及其之间的联系提供了基础数据。