格木生长因子的双目测定研究

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作者 王鹏 王雪峰 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期63-73,84,共12页

【目的】对格木生长因子的双目测定方法进行研究,为格木等珍贵树种生长数据的无损、高效测定提供参考。【方法】利用MicaSense RedEdge多光谱相机获取格木图像,采用小波包变换与限制对比度自适应直方图均衡算法(contrast limited adapti... 【目的】对格木生长因子的双目测定方法进行研究,为格木等珍贵树种生长数据的无损、高效测定提供参考。【方法】利用MicaSense RedEdge多光谱相机获取格木图像,采用小波包变换与限制对比度自适应直方图均衡算法(contrast limited adaptive histogram equalization,CLAHE)对格木图像进行预处理;应用Matlab平台中的Stereo Camera Calibrator工具箱进行相机标定后,使用Bouguet算法对预处理的格木图像进行立体校正,并通过ADCensus和半全局匹配(SGM)算法进行立体匹配获得视差图像,然后根据三角测量原理计算格木树高、冠幅及地径。【结果】对由MicaSense RedEdge多光谱相机获取的格木图像,小波包变换可以有效去除图像中的强噪声,经小波包去噪后其平均信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)达到了24.9326,去噪效果显著优于小波阈值去噪及其他滤波方法;CLAHE均衡化后格木图像的灰度值分布概率更加均匀且噪声未被过度放大。通过相机标定获取左右相机的内外参数、平移旋转矩阵及畸变系数,得到的重投影误差为0.1698个像素,实现了高精度标定;Bouguet立体校正实现了左右视图的行对准,将图像匹配的搜索维度由二维降至一维;相较于SGM算法,ADCensus算法立体匹配的视差图像更加稠密、平滑,对于格木生长因子的测算精度更高,基于ADCensus算法视差图像测算的树高、冠幅及地径与实际测量值的平均相对误差(MRE)分别为2.108%,2.949%和5.938%,平均绝对误差(MAE)分别为1.429,1.346和0.030 cm,均方根误差(RMSE)分别为1.525,1.390和0.031 cm。【结论】图像预处理可以减少强噪声并增强图像细节,提升重建的准确性。通过高精度标定、立体较正、立体匹配可以获取准确的视差信息,进而实现对格木生长因子的快速、精准测定。 展开更多

关键词 格木 生长因子 双目视觉 图像降噪 立体匹配

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海南热带雨林国家公园马占相思人工林快速转型天然林研究初报

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作者 王少杰 严铭海 +4 位作者 黄清麟 彭文成 廖立国 黄士绮 宋磊 《林业科学研究》 北大核心 2025年第2期23-33,共11页

[目的]探索海南热带雨林国家公园27年生马占相思(Acacia mangium Willd.)人工林快速转型为天然林的技术措施及其实施效果,为国家公园人工林快速转型天然林提供技术支撑。[方法]在海南热带雨林国家公园一般控制区选择有代表性的马占相思... [目的]探索海南热带雨林国家公园27年生马占相思(Acacia mangium Willd.)人工林快速转型为天然林的技术措施及其实施效果,为国家公园人工林快速转型天然林提供技术支撑。[方法]在海南热带雨林国家公园一般控制区选择有代表性的马占相思人工林为研究对象,采取环剥技术对马占相思人工林木(除对照样地外)进行树干环剥,设置3块监测样地,对人工林木致死和天然林木更新状况进行跟踪调查,分析林分树种组成与物种多样性的变化。[结果](1)树干环剥16个月后马占相思人工林木全部枯死并以枯立木方式直立在转型后的天然林乔木层上层,枯立木的密度分别为152、272和288株·hm^(-2);(2)转型后的天然林郁闭度均在0.85以上,平均胸径、平均树高、公顷株数和单位面积蓄积量分别为10.6cm、11.8m、2264株·hm^(-2)、115.1m^(3)·hm^(-2),9.1cm、10.7m、1424株·hm^(-2)、48.5m^(3)·hm^(-2)和11.5cm、13.2m、1344株·hm^(-2)、86.5 m^(3)·hm^(-2),林木径级结构呈异龄林分布特征;(3)转型后的天然林乔木层和灌木层活立木主体均由转型前马占相思人工林中天然更新定居的乡土树种组成,胸径≥5 cm的乔木层进界木密度分别为144、224和152株·hm^(-2),树高≥150 cm的灌木层(含乔木幼树)进界木密度分别为728、1128和960株·hm^(-2);(4)树干环剥作业未造成乔木层天然林木的损伤或枯死,造成灌木层天然林木的损伤或枯死的分别为16、12和160株·hm^(-2)。(5)转型后天然林乔木层树种(包括乔木和灌木树种)丰富度分别为51、41和34,Shannon-Wiener指数分别为4.96、3.95和3.63,均匀度分别为0.87、0.74和0.71;常绿乔木树种均占绝对优势,其重要值分别为78.1%、84.4%和78.9%,林木株数占比分别为80.6%、85.4%和86.9%;灌木层树种(包括乔木和灌木树种)丰富度分别为73、86和93,Shannon-Wiener指数分别为3.59、4.53和3.90,均匀度分别为0.58、0.71和0.60;常绿乔木种均占优势,其重要值分别为49.2%、49.9%和41.2%,株数占比分别为33.4%、42.3%和32.5%。[结论]树干环剥16个月后,27年生马占相思人工林木全部枯死,马占相思人工林已成功转型为地带性植被类型的天然林,其物种多样性丰富,具有特征明显的异龄林结构,且林分中含有相当数量珍贵或高价值树种。树干环剥技术是促进海南热带雨林国家公园内人工林快速转型为天然林的可推广应用的重要技术措施之一。 展开更多

关键词 树干环剥 马占相思人工林 乡土树种 天然林转型 树种组成与物种多样性

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碳中和目标下中国森林碳储量、碳汇变化预估与潜力提升途径 被引量：50

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作者 刘世荣 王晖 +2 位作者 李海奎 余振 栾军伟 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期157-172,共16页

增强森林固碳增汇功能是减缓大气二氧化碳浓度上升和全球气候变暖的重要手段,也是实现碳中和国家战略目标的有效途径。本研究基于文献分析法和模型模拟,系统阐述中国森林碳储量和碳汇现状、动态变化与潜力提升途径。根据国家森林资源连... 增强森林固碳增汇功能是减缓大气二氧化碳浓度上升和全球气候变暖的重要手段,也是实现碳中和国家战略目标的有效途径。本研究基于文献分析法和模型模拟,系统阐述中国森林碳储量和碳汇现状、动态变化与潜力提升途径。根据国家森林资源连续清查数据测算的森林植被碳储量近5年平均年增长0.152 Pg(以C计),2000s—2010s中国陆地生态系统碳汇量约229.7 Tg·a^(-1)(以C计),其中森林植被(指乔木林)碳储量约增加150.6 Tg·a^(-1)(以C计),约占整个陆地生态系统植被碳汇量的65.6%。过去70年,中国森林已从碳源转变为逐渐增强的碳汇。在森林面积保持不变的情景下,相比2000s—2010s时段,2030年后现有乔木林的生物量碳汇将有所下降;如果森林面积未来持续增加,2030—2050年中国新增乔木林的碳汇量仍将呈增加趋势。在全球变化背景下,气候变化及其引发的风险(极端干旱与热浪事件、森林火灾、病虫害等)可能会削弱森林碳汇功能。为维持并提升森林碳储量和碳汇潜力,需要采取森林碳储与碳汇双增以及森林碳汇与木质林产品碳库协同提升的策略,从保碳、增碳、扩碳和碳资源化利用的汇转移4个途径对森林资源实施保护修复、精准绿化、科学经营与合理利用以及多时空尺度的优化布局,同时重视森林土壤碳库增汇的长期效应。在林业减缓和适应气候变化框架下,森林碳汇潜力提升未来研究重点是科学推进国土绿化适宜造林地和树种选择,森林经营增汇技术,森林碳储、碳汇协同提升与木质产品库的碳汇转移与存续的时空配置优化模式,森林土壤固碳增汇机制以及潜力研究,准确评估森林碳汇对实现国家碳中和目标的贡献及其时间表和路线图。 展开更多

关键词 森林 碳储量 碳汇 森林面积 固碳潜力 碳增汇技术

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基于蓄积生长率的蒙古栎天然次生林抚育间伐研究 被引量：8

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作者 全锋 周超凡 +3 位作者 段光爽 胡雪凡 张会儒 雷相东 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2020年第2期61-68,共8页

[目的]探讨蒙古栎各龄组适宜的抚育间伐方案,为吉林省蒙古栎天然次生林的抚育间伐提供依据。[方法]以5期吉林省森林资源连续清查数据为基础,筛选蒙古栎幼龄林、中龄林和近熟林,划分5级蓄积间伐强度:强度1(0~10%)、强度2(10%~20%)、强度3... [目的]探讨蒙古栎各龄组适宜的抚育间伐方案,为吉林省蒙古栎天然次生林的抚育间伐提供依据。[方法]以5期吉林省森林资源连续清查数据为基础,筛选蒙古栎幼龄林、中龄林和近熟林,划分5级蓄积间伐强度:强度1(0~10%)、强度2(10%~20%)、强度3(20%~30%)、强度4(30%~40%)、强度5(40%~50%),对比未间伐林分,研究不同龄组林分对不同间伐强度在各观测间隔(5、10、15和20 a)的蓄积生长率的变化规律。[结果](1)伐后各时间段蓄积生长率随间伐强度增长的趋势:幼龄林先持平,再快速上升,最后快速下降;中龄林先缓慢增长,最后快速下降;近熟林,伐后5 a与10 a,先快速增长,后快速下降直至平缓,而伐后15 a与20 a,先快速增长,后平缓下降。(2)伐后各时间段峰值出现的间伐强度范围:幼龄林都在20%~35%之间,中龄林由伐后5 a和10 a的15%~35%之间至伐后15 a与20 a的20%~40%之间,近熟林由伐后5 a和10 a的15%~25%之间至伐后15 a与20 a的15%~35%之间。(3)各间伐强度级蓄积生长率均值相对于未间伐提升显著的有:幼龄林:强度3与强度4;中龄林:强度2、强度3和强度4;近熟林:强度2和强度3。(4)随着时间的推移,不同间伐强度与未间伐之间的蓄积生长率的差异越来越小。[结论]吉林省蒙古栎天然次生林,各龄组适宜的间伐强度:幼龄林为25%~35%;中龄林为20%~35%;近熟林为15%~30%。 展开更多

关键词 蒙古栎 抚育间伐 蓄积生长率 动态响应 龄组 强度级

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我国尺度兼容和树种分类的材积源森林碳储量模型 被引量：2

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作者 张聪 刘琪 +2 位作者 李海奎 刘鹏举 詹思颖 《林业科学》 北大核心 2025年第1期57-69,共13页

【目的】提出一种简单方便的森林碳储量估算方法,构建考虑林分特征的尺度兼容和树种分类的材积源森林碳储量模型,为估算多尺度和多树种森林碳储量提供方法和技术支持。【方法】基于第6~9次全国森林资源清查数据和异速生长方程,分别利用... 【目的】提出一种简单方便的森林碳储量估算方法,构建考虑林分特征的尺度兼容和树种分类的材积源森林碳储量模型,为估算多尺度和多树种森林碳储量提供方法和技术支持。【方法】基于第6~9次全国森林资源清查数据和异速生长方程,分别利用含哑变量的非线性最小二乘法的独立模型和非线性似然无关回归的联立方程组模型,构建考虑起源、龄组2个主要林分特征的尺度兼容和树种分类的森林碳储量模型,通过加权回归消除异方差,采用决定系数(R^(2))、估计值的标准差(SEE)、平均预估误差(MPE)、总相对误差(TRE)和差异百分比(VP)对模型进行评价;同时利用2021年林草综合监测数据,比较不同尺度模型估算全国森林碳储量的差异。【结果】1)共构建2974类尺度兼容的森林碳储量模型,与独立模型相比,联立方程组模型的R^(2)无明显差异。独立模型和联立方程组模型分别为1383和1591类,模型R^(2)的平均值分别为0.9661和0.9652,MPE分别为0.75%和0.78%,联立方程组模型的R^(2)仅下降0.0009,MPE仅上升0.03%。2)共构建2520类树种分类的森林碳储量模型,与尺度兼容模型结果一样,独立模型和联立方程组模型的R^(2)无明显差异。独立模型和联立方程组模型均为1260类,模型R^(2)的平均值分别为0.9443和0.9424,MPE分别为0.48%和0.49%,联立方程组模型的R^(2)仅下降0.0019,MPE仅上升0.01%。3)构建4种不同建模方式(独立-尺度模型、独立-树种模型、联立-尺度模型、联立-树种模型)的森林碳储量模型。相比独立模型,联立方程组模型的参数变动幅度更小。4种不同建模方式共包含参数a和参数b分别为46157和23935个。独立模型和联立方程组模型参数a的平均值分别为0.5965和0.6200,极差分别为2.3186和2.1922,独立模型的参数极差偏高0.1264;参数b的平均值分别为0.9332和0.9318,极差分别为0.6723和0.5065,独立模型的参数极差偏高0.1667。4)不同尺度模型估算全国森林碳储量时,无论何种尺度,独立模型的估算差异均大于联立方程组模型,但总体上各种尺度模型的估算差异均在3%以内。【结论】1)本研究提出的从森林蓄积量直接到森林碳储量的材积源森林碳储量模型数据有效、方法可靠,可用于直接估算森林碳储量。2)基于含哑变量的非线性似然无关的联立方程组方法,可更好地建立尺度兼容和树种分类的森林碳储量模型。3)本研究构建的森林碳储量模型平均R^(2)在0.95以上,MPE在1%以内,可用于林业实践中快速准确估算森林碳储量。4)根据模型的拟合精度以及参数的稳定性,建议使用以联立-尺度(以尺度为建模总体的联立树种分类模型)为建模方式的森林碳储量模型。5)在5%精度要求下,可使用国家尺度考虑林分起源、龄组的树种分类模型估算全国森林碳储量。 展开更多

关键词 森林碳储量模型 非线性似然无关 哑变量 参数库 尺度兼容 树种分类

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与年龄无关的马尾松优势高生长模型研究 被引量：1

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作者 张可欣 刘宪钊 +2 位作者 国红 刘丹 雷渊才 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2023年第2期178-185,共8页

[目的]通过构建与年龄无关的理论生长方程,用于预测在年龄未知或不是有效影响因子时的马尾松人工林优势高。[方法 ]基于常用的Hossfeld IV、Lundqvist-Kolf、Richards、Schumacher等4个理论生长方程,推导其不含年龄因子的差分形式,构建... [目的]通过构建与年龄无关的理论生长方程,用于预测在年龄未知或不是有效影响因子时的马尾松人工林优势高。[方法 ]基于常用的Hossfeld IV、Lundqvist-Kolf、Richards、Schumacher等4个理论生长方程,推导其不含年龄因子的差分形式,构建与地位指数相关的可变参数、与年龄无关的马尾松优势高模型。[结果 ]在4种基础理论生长模型中,以Richards模型建立的与年龄有关的马尾松人工林优势高生长模型效果最优。与年龄无关模型的拟合精度均高于与年龄有关模型的拟合精度,Richards模型和Korf模型差分形式建立的与年龄无关的马尾松人工林优势高生长模型效果最优。在引入地位指数时,Hossfeld模型的拟合精度提高效果最明显,且以设定k为可变参数时,建立与年龄无关的马尾松人工林优势高生长模型效果最优。[结论 ]在异龄林或年龄难以获得时,与年龄无关的理论生长模型能够预测优势高的生长,将地位指数与可变参数建立函数关系代入模型拟合后,模型精度提高,可以更好地应用于预测林分生长。 展开更多

关键词 差分方程 年龄无关方法 生长模型 优势高

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天然次生林碳储量生长模型与固碳能力驱动力研究 被引量：5

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作者 何潇 李海奎 +1 位作者 张逸如 黄金金 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期1-10,共10页

【目的】针对采伐干扰后天然恢复的次生林,建立其碳储量生长模型及对应的碳汇模型,分析不同因子对固碳能力的驱动作用,为固碳能力量化评价提供科学依据。【方法】基于吉林省第9次森林资源连续清查固定样地数据筛选出的111个采伐后形成... 【目的】针对采伐干扰后天然恢复的次生林,建立其碳储量生长模型及对应的碳汇模型,分析不同因子对固碳能力的驱动作用,为固碳能力量化评价提供科学依据。【方法】基于吉林省第9次森林资源连续清查固定样地数据筛选出的111个采伐后形成的天然次生林样地数据,采用Richards理论生长方程,以样地平均木的碳储量为因变量,以样地平均年龄为自变量,通过对年龄分组和迭代算法建立碳储量分级生长模型,通过对碳储量分级生长模型中的年龄求导得到碳汇分级生长模型。采用决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)评价模型拟合效果。以地理因子、地形因子、气候因子、土壤因子和林分因子为自变量,基于一般线性模型,引入定性和定量因子交互作用,分析固碳能力的驱动力。【结果】(1)天然次生林碳储量分级生长模型的R2为0.9656,RMSE为2.61 kg,具有很好的拟合优度。(2)各个分级碳汇量最大的年龄分别为8、10、13、17和29年,以1000株/hm2的密度计算,5年时间的阈值为1.84 t/hm2,到30年时增加到10.78 t/hm2,各级间的阈值随年龄的增加而增加。(3)一阶定性和一、二阶定量交互的模型对平均木碳储量的解释最高,R2为0.9192,与不含交互项的主效应模型相比,R2提高了0.0885。(4)对于平均木碳储量,地理因子(经度和纬度)、地形因子(海拔、地貌、坡向、坡位和坡度)、枯枝落叶层厚度、气候因子(年均气温、极端最低温度、湿度指数、无霜期天数)、土壤因子(土壤厚度)和林分因子(年龄和优势树种)等因子有显著性影响;对于不同立地分级20年时碳密度,地理因子(纬度)、地形因子(地貌、坡度和坡向)、气候因子(极端最高温度、最热月平均温度和湿度指数)、土壤因子(土壤类型和砾石含量)和林分因子(优势树种)等因子有显著性影响,而海拔和腐殖质厚度等变量存在于交互项中,其主效应并不显著。【结论】天然次生林不同等级的碳密度在不同的时间段,等级间的阈值不同,随着年龄的增加,各级间的阈值不断增加,但不同等级间碳储量的相对差距随着年龄的增加而减小。引入交互作用可以提高模型对森林固碳的解释程度。纬度等地理因子,坡度、坡向等地形因子,湿度指数等气候因子和优势树种等林分因子是影响天然次生林固碳能力因素的关键因子。 展开更多

关键词 天然次生林 生长模型 固碳分级 影响因子

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海南热带雨林国家公园杉木半天然林树干环剥效果 被引量：1

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作者 王少杰 严铭海 +4 位作者 黄清麟 彭文成 廖立国 黄士绮 宋磊 《生态学报》 北大核心 2025年第6期2996-3005,共10页

为研究海南热带雨林国家公园杉木半天然林树干环剥16个月后效果,探索人工林快速转型天然林生态修复技术,在海南热带雨林国家公园一般控制区选择有代表性的3片32年生杉木半天然林为试验林分,环剥林分内所有杉木人工林木(除对照样地外),... 为研究海南热带雨林国家公园杉木半天然林树干环剥16个月后效果,探索人工林快速转型天然林生态修复技术,在海南热带雨林国家公园一般控制区选择有代表性的3片32年生杉木半天然林为试验林分,环剥林分内所有杉木人工林木(除对照样地外),采用主要测树因子、重要值和多样性指标分析树种组成与多样性特征。结果表明:3片半天然林树干环剥16个月后90%杉木人工林木枯死变为枯立木。环剥后的林分乔木层和灌木层活立木主体均由环剥前杉木半天然林中的乡土树种天然更新林木组成,乔木层进界木分别为128株/hm、220株/hm^(2)和85株/hm^(2),灌木层进界木分别为416株/hm^(2)、115株/hm^(2)和115株/hm^(2);树干环剥作业未造成乔木层天然林木损伤或枯死,造成灌木层天然林木损伤或枯死较少。乔木层树种丰富度分别为82、77和56,Shannon-Wiener指数分别为5.68、5.27和5.07,杉木人工林木重要值小于10%,天然更新乡土树种中常绿乔木树种重要值分别为69.0%、67.9%和68.3%;灌木层树种丰富度分别为169、112和99,Shannon-Wiener指数分别为4.84、5.36和5.63,其中常绿乔木树种重要值分别为42.0%、54.8%和62.8%。杉木人工林木树干环剥16个月后,杉木半天然林已成功转型为地带性植被类型的天然林,转型后的天然林树种多样性极其丰富、含有相当数量珍贵或高价值树种,是海南热带雨林人工林转型为天然林的典型案例。树干环剥是海南热带雨林国家公园内将具备条件的人工林快速转型为天然林的重要生态修复技术措施之一。 展开更多

关键词 树干环剥 杉木半天然林 人工林转型天然林 树种组成与多样性 生态修复技术

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森林土壤有机质预测模型阈值优化——以广东省为例

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作者 詹思颖 刘鹏举 +2 位作者 李海奎 张聪 刘琪 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第2期32-39,共8页

【目的】探究优化的地理相似性模型在省级尺度上森林土壤有机质预测研究中的适用性。【方法】以广东省土壤肥力监测系统的1 175个样点数据为基础,选择土壤因子、林分因子、气候因子作为环境协变量,改进个体样点代表性的数字土壤制图(iP... 【目的】探究优化的地理相似性模型在省级尺度上森林土壤有机质预测研究中的适用性。【方法】以广东省土壤肥力监测系统的1 175个样点数据为基础,选择土壤因子、林分因子、气候因子作为环境协变量,改进个体样点代表性的数字土壤制图(iPSM)方法。选用决定系数、平均绝对误差和均方根误差3个指标评价该改进方法在省级尺度森林土壤有机质预测研究中的适用性,并与随机森林预测模型的结果进行比较。【结果】(1)优化后的iPSM方法的预测精度优于随机森林预测模型,模型的决定系数可达0.741 9;(2)土壤因子中土壤全氮含量和速效钾含量是广东省森林土壤有机质预测模型中影响最大的环境协变量。【结论】优化后的iPSM方法在广东省森林土壤有机质预测研究中相较于iPSM方法精度有一定提高,在省级尺度上有较好的适用性。 展开更多

关键词 土壤有机质 数字土壤制图 环境变量 地理相似性 模型优化

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基于混合效应模型及生存分析方法的落叶松云冷杉林单木生存模型研究 被引量：3

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作者 李春明 张会儒 王卓晖 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-8,共8页

【目的】准确预测林木的生存和枯损是森林生长收获模型系统中十分重要的组成部分。构建基于混合效应模型和生存分析方法相结合的林木生存模型,能够提高林木枯损模型的精度。【方法】以吉林省汪清林业局20块落叶松云冷杉林样地数据为例,... 【目的】准确预测林木的生存和枯损是森林生长收获模型系统中十分重要的组成部分。构建基于混合效应模型和生存分析方法相结合的林木生存模型,能够提高林木枯损模型的精度。【方法】以吉林省汪清林业局20块落叶松云冷杉林样地数据为例,基于生存分析方法中常用的6个时间参数分布回归模型(指数分布、Weibull分布、对数正态分布、对数Logistic分布、Gompertz分布及Gamma分布),把林分因子和立地因子作为协变量加入到模型中去,构建林木生存模型。并在此基础上考虑样地的随机效应,并与传统模型的模拟效果进行比较。【结果】研究结果表明,随着单木初始胸径的增加,其枯损的风险降低,生存率提高;随着单木大于对象木断面积值的增加,其枯损的风险增加,生存率降低;随着林分密度的增加,林木枯损的概率增加,生存率降低;立地因子对林木的生存没有显著影响;6个参数分布回归模型中,Weibull分布的模拟精度最高。与固定效应模型相比,Weibull分布模型在考虑样地水平随机效应后,模型的模拟精度获得明显的提高,并且达到极显著程度。【结论】在森林经营中,要提高林木的生存率,需采取科学合理的经营方法和经营时间,避免使林分的密度过大。 展开更多

关键词 混合效应模型 生存分析方法 随机效应 生存时间 落叶松云冷杉林

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融合光谱反射率与时频特征的坡垒叶绿素含量估测模型研究

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作者 袁莹 王雪峰 +1 位作者 石蒙蒙 王鹏 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2023年第11期97-105,共9页

【目的】研究估测坡垒叶绿素含量的高光谱模型,探讨融合光谱反射率与时频特征估测叶绿素含量的可行性,为坡垒叶绿素含量的快速无损检测提供参考。【方法】以2年生坡垒为研究对象,设置N0(0 kg/hm~2)、N1(35 kg/hm~2)、N2(70 kg/hm~2)3个... 【目的】研究估测坡垒叶绿素含量的高光谱模型,探讨融合光谱反射率与时频特征估测叶绿素含量的可行性,为坡垒叶绿素含量的快速无损检测提供参考。【方法】以2年生坡垒为研究对象,设置N0(0 kg/hm~2)、N1(35 kg/hm~2)、N2(70 kg/hm~2)3个氮肥水平,测定不同氮肥水平下坡垒冠层叶绿素含量和光谱曲线,采用离散傅里叶变换(DFT)和短时傅里叶变换(STFT)方法提取光谱时频特征,采用偏最小二乘回归(PLSR)算法,构建基于光谱反射率、时频特征及其二者融合特征的不同氮水平的分区模型以及全氮肥水平下的综合模型,估测不同氮肥水平下坡垒叶绿素含量,并以决定系数(R~2)、平均绝对百分比误差(MAPE)、相对均方根误差(RRMSE)作为评价指标比较各模型精度,确定最优估测模型。【结果】(1)不同叶绿素含量下坡垒冠层光谱反射特征的整体变化趋势相似,在可见光波段(380~750 nm)内,光谱反射率随着叶绿素含量的增加而降低。(2)在构建的分区模型中,基于光谱反射率和时频特征构建的模型均能较好地估测坡垒叶绿素含量,检验R~2分别为0.626~0.816,0.662~0.797,检验MAPE分别为4.966%~9.269%,6.029%~8.181%,检验RRMSE分别为6.827%~11.593%,8.247%~9.792%;基于融合光谱反射率与时频特征(融合特征)构建的分区模型检验R~2为0.913~0.951,检验MAPE和RRMSE均低于10%。(3)在构建的综合模型中,当引入哑变量时,基于融合光谱反射率与时频特征(融合特征)构建模型的检验R~2为0.814,MAPE和RRMSE分别为7.212%和8.578%,二者较基于光谱反射率构建的模型分别降低了37%和36%,较基于时频特征构建的模型分别降低了47%和45%。【结论】基于融合光谱反射率和时频特征(融合特征)构建的模型能够提高坡垒叶绿素含量估测的精度,对于不同氮肥水平下坡垒叶绿素含量有较好的估测效果,可作为估测坡垒叶绿素含量的优选方法。 展开更多

关键词 坡垒 叶绿素含量 高光谱 时频特征 短时傅里叶变换

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长白落叶松人工林优势高广义代数差分生长模型

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作者 罗光成 何潇 +2 位作者 雷相东 吴璧芸 向玮 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1-12,共12页

【目的】以长白落叶松人工林为研究对象,探究不同立地类型的立地质量差异,实现从立地分类到立地分级,精准评价长白落叶松人工林立地质量。【方法】基于吉林省一类调查和二类调查固定样地数据,采用广义代数差分法构建林分优势高生长差分... 【目的】以长白落叶松人工林为研究对象,探究不同立地类型的立地质量差异,实现从立地分类到立地分级,精准评价长白落叶松人工林立地质量。【方法】基于吉林省一类调查和二类调查固定样地数据,采用广义代数差分法构建林分优势高生长差分模型。通过偏相关分析筛选对长白落叶松优势高生长具有显著影响的主导立地因子并形成立地类型(ST),应用K-Means算法对立地类型聚类形成立地类型组(STG),分别以ST、STG作为随机效应构建优势高生长混合效应模型,引入指数函数、幂函数、常数加幂函数消除异方差,采用一阶自回归、复合对称和自回归移动平均3种结构考虑自相关性,选出最优混合效应模型,根据立地类型组30年生的优势高进行立地分级。【结果】最优差分模型M1.1的调整决定系数(R_(a)^(2))为0.865,相对均方根误差(rRMSE)为7.756%。对林分优势高具有显著影响(P<0.01)的立地因子(偏相关系数)为海拔(0.379)、土层厚度(-0.247)、腐殖质层厚度(0.190)、坡位(0.113)、坡度(0.067),前3项为主导立地因子,形成45个立地类型。45个立地类型聚类形成5个立地类型组,考虑立地类型组的混合效应模型M1.7最优,赤池信息准则(AIC)为4402.492、贝叶斯信息准则(BIC)为4451.014,相较M1.1的AIC和BIC分别下降7.42%、7.04%。利用M1.7将5个立地类型组划分为5个立地等级,30年生的优势高依次为18.7、17.6、16.2、14.4和12.8 m。【结论】Richards、Korf、Hossfeld较其他基础模型更适宜推导差分模型;海拔、土层厚度、腐殖质层厚度是影响长白落叶松优势高生长的主导立地因子;获得立地类型与立地等级的对应表。 展开更多

关键词 广义代数差分法 长白落叶松 混合效应模型 立地质量评价

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不同林龄华北落叶松优势木生长与空间结构的关联性

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作者 倪靖峰 吕世琪 +2 位作者 王占印 周超凡 刘宪钊 《陆地生态系统与保护学报》 2024年第1期1-10,共10页

【目的】优势木的生长与其周围的相邻木密切相关,探究不同林龄林分中相邻木构成的空间结构特征对目标林木生长的影响,可以为调整空间结构进而激发林分生长潜力提供理论依据。【方法】选择27 a、37 a和46 a 3种不同林龄的华北落叶松人工... 【目的】优势木的生长与其周围的相邻木密切相关,探究不同林龄林分中相邻木构成的空间结构特征对目标林木生长的影响,可以为调整空间结构进而激发林分生长潜力提供理论依据。【方法】选择27 a、37 a和46 a 3种不同林龄的华北落叶松人工林,分别设置面积为90 m×60 m、120 m×120 m和120 m×120 m的大样地,以优势木和其最近4株邻近木构建空间结构单元,计算每株优势木的角尺度、大小比数、混交度和密集度等指标,分析不同林龄中优势木在不同空间结构间的生长差异。【结果】优势木胸径和树高年均增长量均有显著的林龄差异,年均增长量随林龄增大而降低。在27 a林分的结构单元中,处于随机分布、优势、零度混交和密集状态的优势木占比最高,优势木平均胸径分别在角尺度为0.50、大小比数为0、混交度为0.75和密集度为1时最大,优势木平均树高分别在角尺度为0、大小比数为0、混交度为0.75和密集度为0.75时最大。在37 a的结构单元中,处于随机分布、优势、零度混交和非常密集状态的优势木占比最高,优势木平均胸径分别在角尺度为0.50、大小比数为0、混交度为0.5和密集度为0时最大,优势木平均树高分别在角尺度为0、大小比数为0、混交度为0.25和密集度为1时最大。在46 a的结构单元中,处于随机分布、优势、零度混交和稀疏状态的优势木占比最高,优势木平均胸径分别在角尺度为0.50、大小比数为0和密集度为0时最大,优势木平均树高分别在角尺度为0、大小比数为0和密集度为0时最大。【结论】水平分布格局、树种多样性、自身个体大小和树冠竞争影响优势木生长特征。在演替过程中,优势木朝着减小聚集程度和竞争压力的方向上发展,适当提升优势木的混交程度和保证优势木个体的生长优势利于其胸径和树高生长。在质量选择阶段,宜进一步选择生长好的优势木作为目标树,适当抚育采伐,优化结构单元,以人工促进天然更新等手段提升林分稳定性。在近自然阶段,应及时清理枯立木,通过人工促进天然更新和清除干扰木,继续优化空间结构。 展开更多

关键词 发育阶段 结构单元 空间结构参数 优势木 生长

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基于林分潜在生长量的立地质量评价方法与应用 被引量：43

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作者 雷相东 符利勇 +2 位作者 李海奎 李玉堂 唐守正 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期116-126,共11页

【目的】提出一种基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,为精准提升森林质量提供可靠依据。【方法】首次严格定义潜在立地生产力概念,推导出潜在生产力和现实生产力的模型和计算方法,提出立地元素-林分元素-林分生长类型-现实生产力和... 【目的】提出一种基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,为精准提升森林质量提供可靠依据。【方法】首次严格定义潜在立地生产力概念,推导出潜在生产力和现实生产力的模型和计算方法,提出立地元素-林分元素-林分生长类型-现实生产力和潜在生产力模型-落实到地块的立地质量制图技术流程,并以吉林省针阔混交林为例,利用4期一类清查固定样地数据,基于林分潜在生长量的立地质量评价方法开展案例研究。【结果】影响吉林省林地立地质量的主要立地因子包括地貌、海拔、坡位、坡度、土壤类型和腐殖质层厚度;采用立地类型约束的树高生长分级法,将6个因子组合的立地类型分为5个等级,针阔混交林不同立地等级的林分平均高、断面积和蓄积量生长模型具有较好的生物学意义和统计可靠性,决定系数(R^2)分别为0.991 8、0.986 6和0.984 2; 5个立地等级的潜在蓄积生产力在3.6～5.8 m^3·hm^(-2)a^(-1)间,并给出了立地潜在生长量对应的合理林分密度。【结论】基于林分潜在生长量的立地质量评价方法适用于纯林和混交林,可以回答一定立地的最大生产力及现存林分通过密度调控可以提高多少生产力。 展开更多

关键词 立地质量 潜在生长量 立地分级 林分生长类型 混交林

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目标树抚育间伐对蒙古栎天然次生林生长的初期影响 被引量：26

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作者 张晓红 张会儒 +1 位作者 卢军 雷相东 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期83-92,共10页

【目的】探讨目标树抚育间伐对蒙古栎天然次生林林分和单木生长的影响,为更加合理地开展森林经营活动、促进天然次生林恢复和可持续经营提供科学依据。【方法】2013年8月,在吉林省汪清林业局塔子沟林场选择立地条件和生长情况基本一致... 【目的】探讨目标树抚育间伐对蒙古栎天然次生林林分和单木生长的影响,为更加合理地开展森林经营活动、促进天然次生林恢复和可持续经营提供科学依据。【方法】2013年8月,在吉林省汪清林业局塔子沟林场选择立地条件和生长情况基本一致的蒙古栎天然次生林,设置16块面积0.09 hm2(30 m×30 m)的样地开展目标树抚育间伐试验,根据间伐强度设计弱度(5%)、轻度(10%)、中度(20%)和对照4种处理,每种处理4次重复。基于2016年复测数据,比较分析不同抚育间伐强度对林分和单木生长的初期影响。【结果】经目标树抚育间伐3年后,间伐样地的林分断面积和蓄积定期生长率均显著高于对照样地,不同间伐强度间无显著差异;间伐样地的单木胸径和材积定期生长率均显著高于对照样地,且随间伐强度增加而增大,中度抚育间伐下蒙古栎和红松的单木胸径定期生长率分别是对照的1.51和1.67倍;抚育间伐可显著促进幼树、小树、中龄树的单木胸径和材积生长,对大径木无显著影响;目标树单木胸径和材积定期生长量均显著大于对照,且目标树胸径定期生长量是非目标树的1.28~1.32倍,目标树材积定期生长量是非目标树的2.13~2.69倍;随着目标树自由生长空间增加,目标树胸径和材积定期生长量增大。【结论】基于单株目标树的抚育间伐不仅可促进林分断面积和蓄积生长、降低枯损木平均胸径、增加进界木株数,而且能显著提高单木胸径和材积生长,特别是单株目标树生长。影响单株目标树生长的决定因素是目标树的自由生长空间。在蒙古栎次生林中选择蒙古栎、紫椴、水曲柳作为目标树时,适合开展4个方向的完整树冠释放活动,而选择林下红松作为目标树时,适合开展2~3个方向的不完整树冠释放活动。 展开更多

关键词 目标树抚育间伐 天然次生林 蒙古栎 自由生长空间

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雄安新区国家储备林栽培模型设计 被引量：10

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作者 陈京华 国红 +3 位作者 贺鹏 雷相东 卢军 刘宪钊 《林业资源管理》 北大核心 2021年第3期47-52,共6页

对雄安新区国家储备林栽培模型进行阐述,包括设计原则、树种选择和栽培方案等内容,以期通过国家储备林的科学建设,打造蓝绿交织、环境优美、生物多样、生态宜居的雄安新区森林城市。

关键词 雄安新区 混交复层异龄林 国家储备林 栽培模型

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基于距离相关Hegyi指数的云冷杉天然林单木胸径生长模型 被引量：8

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作者 周泽宇 周超凡 +4 位作者 胡兴国 陈科屹 杜满义 张会儒 符利勇 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期59-69,共11页

【目的】基于与距离有关的Hegyi种内和种间竞争指数,构建以期初胸径及Hegyi竞争指数为预测变量的云冷杉天然林单木胸径生长预测模型。【方法】使用2013年金沟岭云冷杉林3块1 hm2固定样地内实测数据,以非线性Logistic模型为基础模型,逐... 【目的】基于与距离有关的Hegyi种内和种间竞争指数,构建以期初胸径及Hegyi竞争指数为预测变量的云冷杉天然林单木胸径生长预测模型。【方法】使用2013年金沟岭云冷杉林3块1 hm2固定样地内实测数据,以非线性Logistic模型为基础模型,逐步引入期初胸径、种内和种间竞争指数,以探究竞争和生长对于单木胸径变化的影响,并利用非线性混合效应模型进行模型精度的提升。【结果】模型拟合结果显示:以期初胸径、种内Hegyi竞争指数、种间Hegyi竞争指数为预测变量,树种水平下随机效应作用在参数a_(0)、a_(2)、a_(3)上时,模型具有最优的拟合效果,且未出现异方差现象。建模数据的调整决定系数(R^(2)_(adj))、均方根误差(RMSE)、总相对误差(TRE)分别为0.5126、0.6071、3.6519%,利用检验数据对模型进行独立样本检验,检验数据的R^(2)_(adj)为0.5098,检验RMSE均为0.6242,检验TRE均为3.8831%,检验数据的残差分布未出现明显的异方差现象。【结论】云冷杉天然林中影响对象木胸径生长的因素包括单木大小因子与竞争因子。期初胸径对胸径生长的影响较大,为正向作用。竞争因子中,种内竞争和种间竞争均对单木胸径的生长具有明显的调控作用,为负向抑制作用。本文所构建的基于树种水平的非线性混合效应模型能够为研究区天然云冷杉林中对象木的胸径生长预测提供一定的理论基础以及技术参考。 展开更多

关键词 Hegyi竞争指数 期初胸径 混合效应模型 胸径生长

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竞争环境下红松单木树高与胸径的相对生长关系 被引量：7

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作者 段光爽 王秋燕 +2 位作者 宋新宇 张会儒 符利勇 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期105-112,共8页

【目的】基于博弈论研究蒙古栎阔叶混交林下红松单木树高与胸径相对生长关系,探索红松单木生长受自身遗传和外部环境影响的资源分配规律,为阔叶混交林下红松更新和培育提供技术支撑。【方法】选择11块面积1 hm2蒙古栎阔叶混交林样地,以... 【目的】基于博弈论研究蒙古栎阔叶混交林下红松单木树高与胸径相对生长关系,探索红松单木生长受自身遗传和外部环境影响的资源分配规律,为阔叶混交林下红松更新和培育提供技术支撑。【方法】选择11块面积1 hm2蒙古栎阔叶混交林样地,以红松为对象木筛选半径5 m内的红松、蒙古栎、其他阔叶树种以及其他针叶树种4类所有竞争木,统计竞争木断面积加权距离、胸径和树高等,基于博弈论并结合线性联立方程组构建以红松单木为对象的树高与胸径生长竞争模型,采用交叉检验对模型进行评价,研究红松单木树高与胸径生长的相互作用规律。【结果】树高与胸径生长竞争模型拟合效果良好,最小二乘法拟合结果略优于似乎不相关回归法。红松自身斜率项均为正且非常显著,反映红松内部遗传因素是互利共生的,占主导作用;而外部环境影响是次要的,红松、蒙古栎和其他阔叶树种的距离、胸径和树高对红松单木树高和胸径的参数值符号相反且显著,呈现一种寄生关系。其他针叶树种的相关参数不太显著,呈现原始协作关系。【结论】本研究构建的树高与胸径生长竞争模型可客观描述蒙古栎阔叶混交林下红松单木树高与胸径相对生长关系,基于博弈论能有效揭示红松自身遗传和外界环境干扰下树高与胸径生长的资源分配规律,蒙古栎阔叶混交林适合红松生长。 展开更多

关键词 博弈论 线性联立方程组 相对生长关系 红松 阔叶混交林

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广东省森林土壤养分异质性析因 被引量：13

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作者 刘晓彤 李海奎 +1 位作者 曹磊 张逸如 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期90-101,共12页

【目的】分析不同环境因子对森林土壤养分的影响,探讨造成森林土壤养分异质性的原因,为森林经营和森林立地质量评价提供依据。【方法】基于广东省全国森林资源清查土壤调查数据,以有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)为因变... 【目的】分析不同环境因子对森林土壤养分的影响,探讨造成森林土壤养分异质性的原因,为森林经营和森林立地质量评价提供依据。【方法】基于广东省全国森林资源清查土壤调查数据,以有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)为因变量,以地理因子、地形因子、土壤因子和林分因子四大类20个变量(10个定性因子,10个定量因子)为自变量,基于一般线性模型,采用向后剔除法筛选主效应因子,引入定性和定量因子交互,分析森林土壤养分的影响因子及影响程度。定量因子进行多元线性回归分析,定性因子通过多重比较分析水平间的差异。【结果】(1)对土壤养分影响较大的环境因子包括3个地理因子(经度、纬度和流域)、3个地形因子(海拔、坡位和坡度级)、4个林分因子(林下植被盖度、平均胸径、平均年龄、优势树种)。(2)影响因子对不同土壤养分的解释程度不一。AN的解释程度较高,均在0.30以上;OM和AK的解释程度在0.25以上;AP的解释程度较低,在0.20以上。交互作用显著提高了土壤养分的解释程度,平均增加0.141。其中AN提高到接近0.50,OM和AK分别超过0.45和0.40,最低的AP超过0.30。(3)通过多重比较分析,优势树种、流域、坡位不同土壤养分的不同水平间存在显著性差异。【结论】影响广东省森林土壤异质性的因素包括地理因子、地形因子和林分因子。不同土壤养分的影响因子并不完全相同,纬度、流域、海拔、坡位、成土母岩、平均胸径、平均年龄和优势树种8个因子对大多数土壤养分因子有影响。土壤养分中,OM和AN的解释程度较高,AP和AK的解释程度较低。交互作用显著提高了影响因子对土壤养分的解释程度。本研究提出的含定性因子的主效应筛选方法和引入一阶定性因子和定量因子交互,可以显著提高土壤养分的解释程度,对类似问题的解决有参考价值。 展开更多

关键词 土壤养分 异质性 影响因子 向后剔除法 定性定量交互

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海南热带雨林国家公园3种半天然林特征 被引量：6

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作者 王少杰 严铭海 +3 位作者 黄清麟 彭文成 廖立国 黄士绮 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期498-506,共9页

为揭示海南热带雨林国家公园32年生杉木、34年生加勒比松和27年生马占相思3种半天然林特征,采用主要测树因子分析林分生长特征,运用重要值与生物多样性指标分析树种组成与多样性特征。结果表明:3种半天然林整体上均已是充分郁闭林分,乔... 为揭示海南热带雨林国家公园32年生杉木、34年生加勒比松和27年生马占相思3种半天然林特征,采用主要测树因子分析林分生长特征,运用重要值与生物多样性指标分析树种组成与多样性特征。结果表明:3种半天然林整体上均已是充分郁闭林分,乔木层均已经明显分异出2个亚层,直径分布均已表现为异龄林结构,林分密度分别为3600、2472和1540株·hm^(-2);灌木层林分密度分别高达8374、6828和9776株·hm^(-2);2500 m^(2)样地面积的乔木层树种丰富度分别为79、61和49,Shannon-Wiener指数分别为3.12、3.83和3.98;虽然乔木层优势种仍然为人工造林树种,但天然更新乡土树种重要值合计分别高达46.3%、54.0%和65.1%,其中乔木树种重要值占比分别高达87.1%、81.1%和93.1%;灌木层均为乡土树种天然更新林木,树种丰富度分别为137、113和91,Shannon-Wiener指数分别为4.66、5.25和3.89,其中乔木树种重要值占比分别为49.4%、54.8%和70.2%。3种半天然林都已是乔木层分异明显、乡土树种多样性异常丰富、异龄林结构特征明显的复层混交异龄林,天然更新乡土树种(80%以上为乔木树种)重要值合计已接近甚至是人工造林树种的2倍,其树种多样性高于30年生海南山地雨林皆伐伐后林和海南低地雨林残次林,乔木层和灌木层中均有不少珍贵或高价值乡土树种。 展开更多

关键词 国家公园 半天然林 乡土树种天然更新 林分生长 树种组成 多样性 林分特征

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