用太阳黑子和自相关因子预测杉木生长

以太阳黑子和自相关因子为预测因子,采用逐步回归分析方法,建立杉木〔Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｌａｍｂ．）Ｈｏｏｋ．〕胸径生长的预测模型,结果表明前３年和８年的太阳黑子相对数及前５年杉木胸径生长的年轮指数值对杉木胸径生长存在正相关,前１年和４年的太阳黑子相对数及前６年和７年杉木胸径生长的年轮指数值对杉木胸径生长存在负相关,该模型的模拟精度和预测精度分别为９８９５％和９８４５％,且可提前５年进行预测,为林木生长预测提供了新的系统分析方法     

厄尔尼诺及南方涛动对杉木生长影响的研究

通过对２０多年来ＥＮＳＯ事件的发生与杉木人工林胸径生长关系的研究,探讨全球气候异常对林生长动态的影响。结果表明：厄尔尼诺及南方涛动杉木人工林胸径生长存在显著影响（α＝０．１０）。以南方涛动为自变量,建立杉木人工林胸径生长模型,模拟精度达９３．６１％,为林木生长预测提供了新途径。     

杉木生长的起伏型时间序列模拟研究

起伏型时间序列法是一种新的时间序列分析法,本文介绍了起伏型时间序列林木模拟与预测方法,以杉木人工林生长为研究对象,对杉木胸径生长进行建模模拟,模拟工达到98．3％,结果令人满意,且比逐步回归法,多维时间序列分析法模拟效果更优,说明起伏型时间序列分析方法可应用于林木生长模拟与预测,从而丰富了林木生长预测与预报方法。     

基于经验模型和机理模型的杉木人工林生物量估测对比研究

为了揭示间伐干扰下杉木人工林生物量的变化规律,研究利用江西省吉水县石阳林场的36块杉木人工林样地的实测数据和研究区气候数据,通过基于经验的引入地位指数(SI)的生物量生长方程组和基于机理的3-PG模型,模拟并预估林分生物量,分析在间伐和非间伐的情况下,不同立地的林分其生物量0-50a的变化。结果表明:(1)构建了生物量生长方程组,并在参数a、b、c中引入地位指数SI,发现改进后的模型对于基础模型拟合精度更高,且对数似然比检验表明,改进效果显著(P<0.05)。(2)通过对3-PG模型预测精度验证发现,预估值和实测值之间有很高的一致性,各因子的决定系数(R²)在0.65-0.96之间,其中,胸径和树高的R²均高于0.92;各因子的平均相对误差(MRE)不超过26%。(3)通过比较经验模型和机理模型的生物量预测发现,经验模型的预测误差MRE为16.50%,机理模型为23.52%,经验模型预估精度更高。进一步对未来预测对比分析表明,机理模型预估值高于经验模型。(4)两个模型模拟的杉木人工林生物量规律一致,即随着林龄的增加,杉木人工林林分总生物量均表现出先快速增加,后逐渐平稳的趋势;并且间伐不会改变这种趋势,但间伐林分在间伐后的生物量生长速率高于无间伐林分。此外,由于SI对经验模型影响显著,改进模型拟合效果更好,更具有生态学意义。参数化后的3-PG模型模预估精度较高,能够为江西杉木人工林生长规律研究提供依据。虽然经验模型和机理模型在对研究区杉木人工林生物量的预估上均具有较好的表现,但各具特点和局限性。经验模型参数较易获得,且经验模型预测生物量、林分胸高断面积和林分平均树高的R²、MRE均优于机理模型;但模型对于建模数据内的评价效果较好,对于建模数据外的应用具有局限性,即经验模型更适合模拟生长期间的某一阶段的林分生物量。机理模型虽然需要的参数较多,但是考虑了生态学原理,弥补了经验模型的不足,可较好解释和模拟环境因子对树木生长的影响,对校正数据之外生长阶段的林分生物量预测更有优势。     

杉木种源胸径生长地理变异规律的研究

“ｋｒｉｇｅ”技术是空间内插稀疏观测资料的随机方法。本文应用该方法,对全国杉木种源试验５５个试验点的４３个共同种源的胸径生长结果进行地理变异分析。结果表明：“ｋｒｉｇｅ”空间内插技术能准确反映杉木种源胸径生长的地理变异规律,拟合优度达到９１．７％。用４３个种源中的３３个杉木种源胸径生长作为已知点预测剩余１０个杉木种源胸径生长,预测精度达９５．８５％,说明用“ｋｒｉｇｅ”技术研究杉木种源地理变异是可行的,也为种源区划提供了有力的新工具。     

基于MaxEnt模型预测气候变化下杉木在中国的潜在地理分布

为研究杉木在中国的分布特征及其对气候变化的响应模式,本研究基于现有分布记录,应用最大熵(MaxEnt)模型和地理信息系统方法,结合气候、地形等环境要素,预测杉木在当前和未来气候变化下的潜在适生区。结果表明: 影响杉木分布的最主要因素是年平均降水量,在当前气候下,杉木适生区合计面积328万km²,占全国陆地总面积的34.5%,低、中和高适生区分别占18.3%、29.7%与52.0%。在未来气候情景下,杉木生长的适宜性在我国总体上呈上升趋势,适生区面积随气候变化增大,且明显向北扩张,南方湿润亚热带地区形成集中连片高适生区。模型经受试者工作特征曲线检验,训练集平均受试者工作特征曲线下面积为0.91,可信度高。     

杉木-观光木人工混交林林木竞争效应研究

将人工混交林中林木竞争影响空间划分为内、外两圈,采用Hegyi提出的单木竞争指数模型对福建省建瓯东安林场杉木（Cunninghamia lanceolata）一观光木（Tsoongi odenodrum）混交林中林木的种内、种间竞争强度进行分析。结果表明,无论是内圈还是外圈,杉木种内、种间竞争强度均随林木径级的增大而减小;竞争强度顺序为：内圈杉木种内竞争〉内圈杉木观光木种间竞争〉外圈杉木种内竞争〉外圈杉木观光木种间竞争。用模型拟合预测杉木种内、种间的竞争强度,认为杉木在胸径达到36cm之前应采取适当的控制措施。     

杉木早期选种初步研究

前言 林木经济成熟期长,往往选种效果的评定需观察15—20年以上。因此,世界各国都加强林木早期选种预测的研究。近十年以来,对林木生长预测的问题,引起了人们的高度重视,做了大量的研究工作。为了加速杉木良种选育工作的进程,摸索其早期遗传优势的规律,从1964年起,我们进行了杉木早期选种的研究,其途径主要是通过苗期和晚期生长相关性的分析,幼树形态指标的测定和分析,来判断杉木早期选种的成效,作为后代测定工作中淘汰筛选的科学依据。     

广西柳杉木材构造、材性研究

南丹大塘山林场所产的柳杉生长良好,年轮平均宽度达0.8cm左右,比生长在南丹的杉木还要宽,在木材构造方面,柳杉管胞(纤维)的长度、直径、胞壁厚度等都稍低于杉木,其中差距较大为早材管胞长度。从木材性质来看,除年轮宽度、弦径干缩比、弦面抗劈力、冲击韧性稍大于杉木外,余均稍低于杉木;柳杉木材质量系数为中质量,强度性质为低的一级,其他强重比如顺压、抗弯等虽稍低于杉木,但在一般用途可以适应的。无论在化工原料、原木利用,交通运输、一般用器都具有一定的经济价值。     

杉木人工林生物量估算模型的选择

采用11种形式的生物量模型,分别对杉木幼龄林（7年生）、中龄林(16年生)、成熟林(28年生)和不分林龄的单木各器官和全株生物量进行拟合,共得到生物量估算模型308个.结果表明: 11种生物量模型均能较好地模拟杉木单木生物量,其中幂函数模型的拟合效果最优,其次为指数模型,然后为多项式模型;共选出估算杉木幼龄林、中龄林和成熟林各器官和全株生物量的最优模型21个（包括18个器官模型、3个全株模型）,不分林龄的杉木单木各生物量的最优模型7个（包括6个器官模型、1个全株模型）,均为幂函数模型;不同林龄的杉木单木生物量最优模型的通用性较差,而不分龄林的杉木单木生物量最优模型具有一定的通用性,精度较高,可用于估算不同林龄的杉木单木生物量.应用福建邵武杉木单木生物量模型对江西28年生的杉木成熟林单木各生物量的预测结果显示,不分林龄的大样本生物量模型精度较高,可在较大范围内应用,而区域小样本模型仅限于在区域小范围内应用.     

Development of a Compatible Taper Function and Stand-Level Merchantable Volume Model for Chinese Fir Plantations

Chinese fir (Cunninghamia lanceolata [Lamb.] Hook) is one of the most important plantation tree species in China with good timber quality and fast growth. It covers an area of 8.54 million hectare, which corresponds to 21% of the total plantation area and 32% of total plantation volume in China. With the increasing market demand, an accurate estimation and prediction of merchantable volume at tree- and stand-level is becoming important for plantation owners. Although there are many studies on the total tree volume estimation from allometric models, these allometric models cannot predict tree- and stand-level merchantable volume at any merchantable height, and the stand-level merchantable volume model was not seen yet in Chinese fir plantations. This study aimed to develop (1) a compatible taper function for tree-level merchantable volume estimation, and (2) a stand-level merchantable volume model for Chinese fir plantations. This “taper function system” consisted in a taper function, a merchantable volume equation and a total tree volume equation. 46 Chinese fir trees were felled to develop the taper function in Shitai County, Anhui province, China. A second-order continuous autoregressive error structure corrected the inherent serial autocorrelation of different observations in one tree. The taper function and volume equations were fitted simultaneously after autocorrelation correction. The compatible taper function fitted well to our data and had very good performances in diameter and total tree volume prediction. The stand-level merchantable volume equation based on the ratio approach was developed using basal area, dominant height, quadratic mean diameter and top diameter (ranging from 0 to 30 cm) as independent variables. At last, a total stand-level volume table using stand basal area and dominant height as variables was proposed for local forest managers to simplify the stand volume estimation.     

增温下土壤资源异质分布对杉木幼苗生长的影响

在福建三明森林生态系统与全球变化研究站陈大观测点开展大气温度控制、土壤温度控制和土壤资源分布3因子试验,探讨土壤资源异质分布和增温对杉木幼苗地下和地上生长的影响,以及增温是否能改变杉木幼苗细根对土壤资源异质分布的识别度,以明确杉木人工林在全球变暖背景下对土壤资源异质分布的响应.结果表明:杉木对土壤资源异质分布的识别度主要体现在吸收根(0~1 mm径级)上,而1~2 mm径级细根则不具有识别度.除了单独大气增温处理对杉木1~2 mm径级细根的避贫系数具有显著影响外,不同增温处理均未对杉木幼树细根的贫富比、趋富系数和避贫系数产生显著影响.与土壤资源均质分布相比,土壤资源异质分布增加了0~1 mm径级细根生物量,降低了树高.与无大气增温相比,大气增温降低了0~1和0~2 mm径级细根生物量,增加了树高.与无土壤增温相比,土壤增温降低了1~2 mm径级细根生物量,但增加了树高和侧枝长度.大气增温控制、土壤增温控制和土壤资源异质分布对杉木地下、地上生长都无显著交互作用.杉木幼苗吸收根本身对土壤资源异质分布具有识别度,但增温并不会改变杉木幼苗细根对土壤资源异质分布的识别度.     

杉木根桩和周围土壤酚含量的变化及其化感效应

研究了杉木根桩在分解过程中酚类物质的释放规律及其化感效应.结果表明,随着分解程度的加深,根桩中酚类物质的含量减少.根桩中酚类物质含量的梯度为根系>心桩>边桩;根桩在分解过程中酚类物质向外释放并会在土壤中积累,根桩周围土壤中酚类物质含量高于非根桩周围土壤.盆栽试验说明酚类物质会影响杉木种子的萌芽率.将田间调查的杉木树高、地径与根桩密度进行相关分析证明杉木根桩保留在造林地上,不利于下一代杉木的生长.建议改革杉木人工林的传统作业方式,造林前将根桩从造林地中清除.     

气候变暖背景下杉木年轮密度对气候因子的响应

为探讨杉木年轮密度与气候因子的响应关系,采用树木年轮学方法,以60年生杉木种源林为研究对象,测定杉木整轮密度、早材密度、晚材密度、晚材最大密度和早材最小密度,分析在气候变暖条件下主要气候因子（温度、降水、相对湿度）对杉木年轮密度及其生长的影响。结果表明：杉木不同年轮密度指标均受到温度、降水和相对湿度的显著影响。早材密度与当年夏季最高温度、当年5月降水量,最大密度与当年10月、当年秋季降水量,最小密度与前一年秋季降水量、最小相对湿度呈显著负相关。滑动相关分析表明气候因子在短时间尺度上对杉木生长影响的稳定性有显著影响,其中杉木年轮最大密度与当年10月、秋季的平均相对湿度和最小相对湿度,最小密度与当年2、3月的平均相对湿度和前一年秋季的平均相对湿度、最小相对湿度、降水量的负相关关系最为稳定。杉木年轮最小密度对前一年气候要素的响应存在滞后效应,且晚材密度对当年春季的气候要素响应也存在滞后效应。研究结果对开展亚热带针叶树种年轮生态学和年轮气候学研究具有重要参考价值,建议选择武夷山的天然林获取更长年表用于重建古气候。     

Tree Biomass Estimation of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) Based on Bayesian Method

Chinese fir (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.) is the most important conifer species for timber production with huge distribution area in southern China. Accurate estimation of biomass is required for accounting and monitoring Chinese forest carbon stocking. In the study, allometric equation was used to analyze tree biomass of Chinese fir. The common methods for estimating allometric model have taken the classical approach based on the frequency interpretation of probability. However, many different biotic and abiotic factors introduce variability in Chinese fir biomass model, suggesting that parameters of biomass model are better represented by probability distributions rather than fixed values as classical method. To deal with the problem, Bayesian method was used for estimating Chinese fir biomass model. In the Bayesian framework, two priors were introduced: non-informative priors and informative priors. For informative priors, 32 biomass equations of Chinese fir were collected from published literature in the paper. The parameter distributions from published literature were regarded as prior distributions in Bayesian model for estimating Chinese fir biomass. Therefore, the Bayesian method with informative priors was better than non-informative priors and classical method, which provides a reasonable method for estimating Chinese fir biomass.     

杉木生长及土壤特性对土壤呼吸速率的影响

在江西大岗山生态站选择不同发育阶段杉木人工林,研究土壤呼吸速率、土壤性质和年凋落物量的变化特征以及它们之间的相互关系。结果表明:杉木人工林随林分发育过程中林龄增加,林分年凋落物量和土壤纤维素酶活性逐渐增加;蔗糖酶活性呈现出先增加后降低的变化趋势,而淀粉酶活性无明显变化规律。土壤理化性质表现为幼龄林阶段较好,中龄林最差、近熟林-过熟林又逐渐恢复的变化特征;但不同指标恢复速度不同。土壤呼吸速率从幼龄林到近熟林呈明显先降低后增加的变化规律;从近熟林到成熟林略有增加,但增加不显著;过熟林时又显著降低,达到中龄林水平。通径分析表明,不同土壤性质对土壤呼吸速率表现出不同程度的影响;在被研究的土壤性质中,年凋落物量、土壤有机碳含量和纤维素酶活性对土壤呼吸速率表现出更强烈的直接影响和间接影响作用。     

垂直方向磷素竞争对杉木根系生长及生物量分配的影响

针对自然环境中有效磷养分主要分布于土壤表层而容易导致植物根系激烈竞争的问题,选择同一杉木(Cunninghamia lanceolata)无性系幼苗为研究对象,采用水平方向空间狭小而垂直方向空间大的室内盆栽模拟装置,以单株种植为对照,构建双株种植的竞争处理,通过设置3个供磷水平:不供磷处理(0 mg/kg KH_2PO_4)、低磷处理(6 mg/kg KH_2PO_4)和正常供磷处理(12 mg/kg KH_2PO_4),采用破坏性试验方式收获,分别在试验的前期(50 d)、中期(100 d)和后期(150 d)测定不同处理条件下杉木幼苗根系生物量与根系形态的变化,研究邻株杉木根系在垂直方向上对有限磷素资源的竞争策略。结果表明:竞争处理和供磷水平对杉木幼苗根系长度、平均直径等形态指标的影响存在交互作用(P0.05),对杉木幼苗生物量分配、比根长等指标的影响均不存在明显的交互作用(P0.05)。竞争处理中杉木根系形态增量均明显高于非竞争处理的单株幼苗,且随着胁迫时间的增加,根系形态增量均呈现显著的上升趋势,其中在胁迫中期和后期的增量明显高于前期,且邻株竞争处理明显提高了杉木的比根长,提升了根系觅磷的能力;随着供磷水平的提高,根表面积和根体积增量大体上呈现先上升后下降的趋势。与非竞争处理相比,竞争条件下杉木地上部生物积累量差异不明显,而根系生物量、根冠比均低于非竞争处理的单株幼苗。     

供磷水平及方式对杉木幼苗根系生长和磷利用效率的影响

为研究杉木幼苗根系生长、形态学指标及养分利用效率对土壤磷素异质分布的响应规律,选择杉木种子园单株采种培育的半同胞家系实生幼苗为研究对象,采用室内沙培控磷盆栽试验,设计低浓度供磷(8 mg/kg KH_2PO_4)、正常供磷(16 mg/kg KH_2PO_4)和高浓度供磷(32 mg/kg KH_2PO_4)3个供磷水平,每个供磷水平分别采用2种供磷方式(局部供磷和均匀供磷)进行根部施磷。结果表明:(1)从供磷水平来看,低浓度供磷下的杉木根长、根系生物量、根冠比、根系及全株的磷素利用效率均显著大于正常供磷和高浓度供磷,而根平均直径相反;随着供磷水平的提高,杉木苗高和地上部生物量无显著差异,而比根长表现出逐渐降低的趋势。(2)从供磷方式来看,局部供磷处理的杉木苗高、根长、根系表面积、比根长、地上部生物量、根系及全株的磷素利用效率均显著大于均匀供磷处理,而根平均直径和根冠比则相反。总体上,低浓度局部供磷处理下杉木可明显增强其根系的形态可塑性,从而优化根系在养分异质土壤里的空间分布,并通过提高根系磷素利用效率以维持地上部的正常生长。     

杉木种子园种子产量及其主导影响因子的分析

 为研究我国杉木种子园产量的主导影响因子及影响效应,调查收集了安徽西田、福建洋口和官庄、广东小坑4个林场杉木（Cunninghamia lanceolata）种子园历年种子产量及与种子生产年份对应的有关气象资料,以开花受粉、幼果发育各个不同时期的20个气象因子与种子产量进行逐步回归分析,探讨我国杉木种子园产量的大小年现象及周期特征。研究结果表明,杉木种子园投产初期大小年现象不显著,投产中、后期大小年现象出现的年度及周期特征完全一致,种子大小年周期一般为2～3年。在同一地区气候条件相似的情况下,即使立地条件、     

杉木人工林土壤有机质研究

土壤有机质在养分循环、土壤理化性质等方面具有重要作用,是陆地生态系统重要的碳库,对全球碳素循环的平衡起着重要作用．本文详细阐述了杉木林地土壤有机质的性质与组成。杉木连栽对土壤有机质含量、腐殖质结合形态的影响以及林分发育过程中土壤有机质的变化,炼山、整地、施肥等经营活动对杉木林地土壤有机质的影响．杉木纯林有机质含量和质量均低于混交林,且随栽植代数的增加有机质含量和质量呈下降趋势,林地土壤肥力下降．最后提出应加强对土壤有机质周转模型、有机质组分,尤其是活性有机质以及有机质与全球碳循环关系的研究．