基于抚育间伐效应的落叶松人工林直径分布动态模拟

基于黑龙江省孟家岗林场长白落叶松人工林5块固定样地(其中1块为对照样地,4块为抚育间伐样地,断面积强度为3.7%~49.7%)1974—2014年(林龄为19～59 a)复测的31次胸径数据,采用三参数Weibull分布函数拟合5块样地各年份直径分布,研究了直径分布曲线随林龄的动态变化规律,并分析了抚育间伐对林分直径分布曲线及Weibull分布参数的动态影响.构建了基于抚育间伐效应的Weibull分布参数预测的联立方程组模型,分别采用三阶段最小二乘法及度量误差法估计了模型的参数.结果表明: 未间伐林分(对照)直径分布曲线随林龄增加由“高峰狭窄”(林木直径分布集中)状态逐渐向“低峰宽广”(林木直径分布分散)状态过渡;抚育间伐后,林木直径分布曲线均较抚育间伐前右偏加剧,峰度变高,径阶变窄,对称性下降;间伐强度越大,伐除的中小径阶树木越多,直径分布曲线较间伐前左侧截尾明显,峰度增高,径阶分布范围变小.低强度抚育间伐使得参数a值变大,b值变小,对参数c的影响不明显;高强度抚育间伐使得参数a的增量变大,b值变小,参数c值变小.参数预测联立方程组模型的拟合结果表明,参数b的预测模型拟合效果最好,R²>0.98;参数c预测模型拟合效果稍差,但R²>0.91;三阶段最小二乘法拟合结果与度量误差联立方程组方法区别不大,两种方法检验结果均较好,模型精度都>97%,拟合效率均>0.92.所建立的模型能够较好地模拟抚育间伐效应下落叶松人工林直径分布动态变化,为科学合理经营森林提供了依据.     

长白落叶松成片枯死原因的研究

对长白落叶松成片枯死的原因进行了多学科综合研究．结果表明,长白落叶松的成片枯死与病虫害没有直接关系,由于林地高位沼泽的形成,导致根部缺氧呼吸受阻,是落叶松大片枯死的直接诱因．     

长白落叶松含碳率分析及含碳量异速生长模型

森林碳储量约占陆地碳储量的45%,准确评估森林碳储量对于森林的科学经营管理及规划具有重要意义。基于2015—2018年黑龙江省佳木斯市孟家岗、尚志帽儿山、小九林场以及东京、林口林业局的77棵人工长白落叶松的解析木数据,分析5种树木成分(即干材、树皮、树枝、树叶和树根)的含碳量分配及含碳率变化,构建了长白落叶松总量及各分项的一元及二元可加性含碳量模型,模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法,并采用“刀切法”对模型进行检验,评价其预测能力。结果表明:各分项加权平均含碳率差异显著,树枝(49.3%)>树皮(48.7%)>树叶(48.5%)>干材(48.2%)>树根(47.1%)。地上含碳量约占总含碳量的80%,地下含碳量约占20%。可加性含碳量模型的调整后确定系数R_a²大于0.89,平均绝对误差(MAE)小于4.1 kg,绝大多数模型的平均绝对误差百分比(MAE%)小于30%。引入树高变量,可以有效地提高大部分含碳量模型的拟合效果和预测能力。其中,总量、地上、干材和树皮含碳量模型拟合效果较好,树枝、树叶、树根和树冠含碳量模型拟合效果相对较差。     

长白落叶松激素含量与生长的关系及在早期选择中的应用

用间接酶联免疫吸附法测定了不同季节不同种源长白落叶松激素含量。结果表明：不同季节长白落叶松的激素含量不同,速生期长白落叶松赤霉素、生长素和细胞分裂素含量高,脱落酸含量低,赤霉素／脱落酸比值大,生长缓慢期测定结果恰好相反。各类激素含量在不同种源长白落叶松间的变异显著,且与生长性状的差异密切相关。生长快的种源赤霉素,细胞分裂素含量高,脱落酸含量低,赤霉素／脱落酸之比大。生长慢的种源则相反。回归分析表明     

与物种多样性有关的长白落叶松人工林生物量

对不同龄组长白落叶松(Larix olgensis)人工林群落的物种多样性和生物量及二者关系研究分析。结果表明:1)随林龄增大,群落物种组成结构和多样性特征发生了很大变化。物种更迭现象明显,春榆等阔叶树重要值上升,长白落叶松优势地位逐渐下降,植被类型向针阔混交林演替。群落Sorensen相似性指数降低,Shannon-Winner多样性指数呈"S"型曲线增长,Pielou均匀度指数呈反"S"型曲线下降,Margalef丰富度指数呈单峰曲线增长趋势;2)随林龄增大,群落生物量"S"型曲线增长趋势明显,分配序列为:乔木层木质物残体层灌木层草本层,占群落生物量比例分别为82.41%、15.10%、1.69%和0.81%。长白落叶松生物量占据主导地位,但所占比例持续下降,属于衰退型种群,而春榆等阔叶树比例上升。林下植被层中,草本的主导地位逐渐丧失,灌木取而代之,生物量所占比例明显升高。地表木质物残体生物量比例缓慢下降;3)群落中物种多样性测度指标与生物量之间单调线性增长的关系明显,Shannon多样性指数较之Pielou均匀度指数更适合作群落生物量度量指标,生物量与Margalef丰富度指数无明显相关性。     

长白落叶松幼苗在受控条件下干物质积累的模拟

本文通过建立长白落叶松(Larix olgensis)幼苗在受控环境条件下的净光合速率与温度和CO2 等因子之间的关系,模拟了在受控条件下长白落叶松幼苗的日净光合速率进程与生长季中日干物质积累过程,并预测了在温度与CO2 浓度改变后干物质积累的变化。     

长白落叶松幼苗在受控条件下干物质积累的模拟

本文通过建立长白落叶松（Ｌａｒｉｘ ｏｌｇｅｎｓｉｓ）幼苗在受控环境条件下的净光合速率与温度和ＣＯ２等因子之间的关系,模拟了在受控条件下开白落叶松幼苗的日净光合速率进程与生长季中日干物质积累过程,并预测了在温度与ＣＯ２浓度改变后干物质积累的变化。     

基于抚育间伐效应的长白落叶松人工林两阶段枯死模型

1972和1974年分别在黑龙江省江山娇林场及孟家岗林场设置10块长白落叶松人工林固定样地(8块抚育间伐样地、2块对照样地),采用连年复测数据,分析抚育间伐对人工长白落叶松样地枯死与单木枯死的影响.基于二分类变量Logistic回归,建立了样地枯死及样地内单木枯死概率的两阶段模型(Ⅰ:抚育间伐后样地水平枯死概率模型;Ⅱ:枯死样地中单木水平枯死概率模型),采用广义估计方程(GEE)方法对模型参数进行估计.根据敏感度和特异度曲线相交点确定枯死概率最优临界点.结果表明: 样地数据按照抚育间伐次数分为4组分别建模(模型1～模型4).在模型1中,地位指数、林分年龄的自然对数、抚育间伐年龄及强度为显著自变量;模型2～模型4采用主成分分析法建模,主成分包含林分年龄、每公顷株数、平均胸径及抚育间伐因子,说明抚育间伐因子对样地枯死概率有显著影响.抚育间伐对枯死样地中单木枯死概率无显著影响,单木枯死概率模型中显著性自变量为林分初植密度、年龄、林木胸径的倒数及林分中大于对象木的所有林木断面积之和.样地枯死概率模型及单木枯死概率模型Hosmer和Lemeshow拟合优度检验均不显著,模型AUC均在0.91以上,估计正确率均超过80%,说明模型拟合效果较好.     

长白落叶松插穗内的营养物质及其对扦插生根的影响

除了内源激素外,插条的营养水平是影响长白落叶松扦插生根的另外一个重要因子。经研究发现,可溶性糖和氮素含量在不同母树年龄的插穗中存在着差异,在幼龄母树的插穗中,它们的含量较高。说明营养水平、特别是可溶性糖及氮素对于扦插生根是很重要的。它们的含量丰富,有利于生根。但用碳水化合物与氮素的比值来表示生根力并不理想。     

长白落叶松插穗的内源激素水平及其与扦插生根的关系

长白落叶松 (Larixolgensis)扦插繁殖的试验结果表明 ,嫩枝扦插效果好于硬枝扦插 ,并且母树年龄是影响其扦插生根的重要因子。母树年龄为 2年生时 ,生根率达 95 %以上。本文在此试验的基础上 ,对嫩枝和硬枝插穗中内源植物激素水平进行了测定。结果发现嫩枝插穗中IAA、CTKs的含量要高于硬枝插穗中IAA、CTKs的含量 ,并且随母树年龄的增加而降低 ;相反 ,嫩枝插穗中ABA含量要低于硬枝插穗中ABA的含量 ,并且随着母树年龄的增加而增加。实验结果表明 :IAA、ABA的含量和扦插生根有密切关系。IAA促进生根 ,ABA抑制生根。IAA/ABA比值可以用来衡量长白落叶松的生根能力     

落叶松人工林生物量模型研究

以不同年龄、不同密度的落叶松（Larix olgensis）人工林为研究对象,基于19块标准地95株标准木的树干解析、枝解析的生物量数据,研究不同大小树木因子（胸径、树高、冠幅等）与单木各分量（树干、枝、叶）生物量之间的关系,应用统计分析软件建立落叶松单木各部分生物量的回归模型。利用单木各部分生物量回归模型方程估测落叶松人工林各林分的总生物量,并分析了不同年龄及林分密度下林分生物量的变化规律：林分的生物量随年龄的增加而不断增长,树干的生物量的比例是最大的,同时也是随着年龄的增长而不断的增加,而树枝和树叶的生物量的比例比较小,林分的生物量随林分密度的增加而不断增加。最后建立林分生物量模型,为落叶松人工林的研究提供基础资料,为了解落叶松人工林的生产力,对其进行合理经营提供科学依据。     

落叶松播种苗木双目标营养施肥优化模型

本文对落叶松播种苗木的双目标营养施肥问题进行了分析,运用数学规划理论建立了该苗木双目标营养施肥的优化模型,给出了该模型的具体计算方法．应用实例对所建模型方法进行检验,取得了良好效果．     

长白落叶松人工林天然更新幼苗分布格局及其研究方法的比较

长白落叶松是东北东部地区主要造林树种之一．该文研究了55a生长白落叶松人工林天然更新幼苗的空间分布格局．测定了样地内（30m×18m）所有天然更新幼苗的坐标、地径和苗高．在幼苗坐标点图的基础上,进行了23个取样尺度（离散尺度）下的相邻格子法的空间格局分析：采用Poisson分布、负二项分布和正二项分布拟合幼苗的离散分布,方差均值比、Morisita指数和最近邻体法确定了空间分布格局,C-指数、Green指数和负二项参数K值度量了它们的聚集强度．利用更新幼苗的坐标点图,采用地统计学中自々半方差分析方法和空间点格局方法（采用Ripley二次分析法）研究了尺度连续变化条件下更新幼苗空间分布格局和聚集强度的变化并确定了其聚集规模,利用最近邻体法的计算方法分析了更新幼苗的自然定植特点．结果表明：1）更新幼苗所有离散尺度下（样方面积从1m^2到18m^2）均呈聚集分布．连续尺度下,在0—10．5m的半径区间内呈聚集分布,在10．5—12．3m的半径区间内呈随机分布．2）离散尺度下（样方面积从1m^2到18m^2）,聚集强度随尺度的增加而增加．连续尺度下,在0．10．5m的半径区间内,聚集强度随尺度的增加表现出先增加后降低的趋势,在半径（尺度）为4．2m处聚集强度最大．3）此次调查的样地范围内天然更新幼苗呈现聚集状态生长的平均最大聚集斑块（聚集规模）的半径为4．79m．4）天然更新幼苗之间的平均距离为0．30-0．42m,更新幼苗生长在与母树相距2．99—3．26m之外的空间．5）相邻格子法（传统的样方方法）和空间点格局分析法对格局的判别和格局强度的确定基本一致,但是空间点格局分析法能够反映出尺度连续变化条件下格局和格局强度的变化．它与最近邻体法和地统计学方法等以种群分布的坐标点图为数据源的     

长白落叶松种群地理变异研究

根据17年生长白落叶松种源试验资料,从生态遗传学的观点出发,采用典型相关分析等方法,揭示了长白落叶松地理变异规律可以认为,以海拔垂直梯度为主、纬向渐变为辅的连续型变异;低海拔、低等效纬度的小北湖种源是长白落叶松优良基因资源中心,生长较快、生长期较长;水热因子的综合选择作用是长白落叶松地理变异的重要因素,其中温度是主导因子;在地理种群的遗传分化中,生长性状的分化最为明显,可以作为种源区区划的主要性状;从长白落叶松分布的低等效纬度地区向高等效纬度地区调种(一般不超过2个等效纬度),可望获得较大的遗传增益.     

长白落叶松、日本落叶松和兴安落叶松幼苗光合作用特性比较研究

研究长白落叶松(Larix olgensis Herry.),日本落叶松(Larix kaempferi Carr.) 和兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)当年生和一年生幼苗的光合作用日变化、季节变化和光响应曲线,结果表明：①三种植物中,长白落叶松、日本落叶松当年生和一年生幼苗和兴安落叶松当年生幼苗光合速率日变化都呈双峰曲线,具有明显的“午休”特征。兴安落叶松一年生幼苗的光合速率日变化呈单峰曲线。②日本落叶松的光饱和点 (LSP) 最高,兴安落叶松光补偿点（LCP）最低。③三种落叶松的一年生幼苗都是在生长中期表现出最大的光合能力。从年龄来看,落叶松当年生幼苗在生长初期和生长中期的光合能力要低于一年生幼苗,但在生长后期高于一年生幼苗。④从种来看,生长初期,当年生和一年生幼苗的最大净光合速率(P_max)均为日本落叶松＞兴安落叶松＞长白落叶松;生长中期,当年生幼苗的P_max规律与生长初期相似,一年生幼苗的P_max为长白落叶松＞日本落叶松＞兴安落叶松;生长后期,当年生幼苗的P_max为长白落叶松＞兴安落叶松＞日本落叶松,一年生幼苗的P_max与生长中期一年生幼苗的规律正好相反。通过分析我们得到结论：三个树种在生长季节相同阶段具有不同的光合特性;每个种不同年龄和生长季节不同阶段也表现出不同的光合特性;三个树种中,长白落叶松幼苗对光抑制引起的光合器官损伤的修复能力最强,日本落叶松次之,兴安落叶松最弱;日本落叶松幼苗较喜光,光合作用能力较强,不易发生光抑制,而兴安落叶松幼苗较耐阴。因此在育苗和造林时应考虑不同树种的光合特性调节最佳的光照条件。     

小叶杨Δ~1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)基因克隆及在杂种落叶松中的转化

以小叶杨为材料构建了干旱胁迫和正常生长条件下的cDNA文库,以特异性引物从中扩增出一条1 850bp大小的DNA片段,经序列分析证实该片段编码Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)。将该片段构建入植物表达载体pBI121中,在落叶松杂交育种中利用花粉管通道法将带有该P5CS基因的植物表达质粒转化入杂种落叶松,收获球果取出种子,提取转化种子发芽长出幼芽的DNA,特异性PCR扩增和Southern,Western Blotting检测证实落叶松中已导入P5CS基因。     

不同种源长白落叶松(Larix olgensis)生长的比较研究

通过对柴河林业局头道林场一块8年生的落叶松人工林优势种群的当年生的生长节律与生物量的研究发现:优势林分的当年生枝及顶枝的生长较常规林分高峰期多、高峰期持续时间长和生长量大的优点和不同;生物量的分配的研究结果也说明优势林分的树干生物量积累的比重较常规林分高,证明了该罕见优势林分速生原因的内质性,是一个难得的优良种源。     

地统计学方法在长白落叶松人工林凋落物现存量估测中的应用

采用地统计学的变异函数分析方法定量研究了15年生落叶松(Larix olgensis)人工纯林凋落物层重量的空间异质性特征,利用地统计学的克里格内插法结合定积分,对凋落物层的重量进行了估测.结果表明1)不同分解层次的凋落物重量的变异函数曲线理论模型均为球状模型,空间变异主要是由结构性因素引起,且空间自相关程度均属中等以上(空间结构比＞25%).2)非参数统计的成对样本符号检验结果表明,变异函数分析结果基础上的克里格内插法适用于凋落物重量的估计.利用此估计值,拟合其与位置坐标值之间的多元回归关系均为二元十次余弦级数多项式.利用此多项式,通过定积分的方法(积分区间为整块样地的大小),估计出15年生落叶松人工纯林中凋落物层的未分解、半分解、完全分解和腐殖质层的重量分别为4.7753、5.4129、8.0742、10.9269t hm-2.3)采用地统计学的克里格空间插值,结合多元回归和定积分的方法,可以实现落叶松人工林凋落物层重量的准确估计.     

长白落叶松林生物量的模拟估测

利用样木收获法收集了34个样地中长白落叶松林分地上部分生物量信息,选取其中29个样地生物量信息分别与样地林分因子信息和TM遥感影像信息拟合建立生物量模型,利用其余5个样地的生物量信息进行模型精度检验和误差分析.结果表明：长白落叶松地上部分生物量均可用林分因子和遥感因子进行线性拟合;林分因子线性模型对长白落叶松中幼林地上生物量的估测精度较高（林分P=94.33%,遥感P=92.32%）,且检验误差较小（林分MRE=6%,遥感MRE=31%）,模型模拟效果较好;若只考虑长白落叶松中龄林,这2种模型的估测效果相当（林分模型和遥感模型的误差分别为329.9和313.6 t）.整体而言,林分因子模型估测长白落叶松树皮、干材和总生物量的效果优于遥感因子模型,对于中龄林来说,遥感模型估测叶花果、树枝和树冠生物量的效果较好.     

长白落叶松人工林心材变化规律

依据黑龙江省孟家岗林场49株人工落叶松1179个圆盘和轮盘数据,分析了心材半径的纵向变化规律.结果表明: 心材半径随树高增高而逐渐减小,与树干外形基本一致,其中去皮半径(XR)、胸径(DBH)及形成层年龄(CA)与心材半径之间关系较显著,利用逐步回归分析建立落叶松心材半径(HR)和面积(HA)模型:HR=b₁+b₂XR²+b₃CA+b₄XR, HA=b₁+b₂DBH·XR+b₃CA+b₄DBH·XR².应用AIC、BIC、对数似然值以及似然比检验等模型评价指标,对利用样地、样木效应拟合的心材半径和面积模型进行比较.当考虑样木效应拟合心材半径和面积模型时,将b₁、b₂、b₃作为混合参数得出的模型最好.混合模型的预测精度高于基本模型.在应用上,总体心材半径和面积可以通过混合模型来预测.采用Beta回归模型模拟了心材比例,模型中各参数均显著,决定系数较高,模型模拟效果较好.