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森林生态系统服务多功能性:概念、指标和经营模拟模型 被引量：12
1
作者 雷相东 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-11,共11页
森林生态系统同时提供多种功能和服务的能力,被称为森林生态系统多功能性,可分为生态系统功能多功能性和生态系统服务多功能性。近年来,生态学领域对生物多样性与多功能性关系机理、多功能性驱动因子等进行了大量研究,这些研究持续成为... 森林生态系统同时提供多种功能和服务的能力,被称为森林生态系统多功能性,可分为生态系统功能多功能性和生态系统服务多功能性。近年来,生态学领域对生物多样性与多功能性关系机理、多功能性驱动因子等进行了大量研究,这些研究持续成为热点。然而,这些研究成果在实际应用,尤其是在指导森林经营实践方面,尚显不足。森林经营一直以实现多种功能或服务的最大化为目标,但目前还缺乏与生态学中多功能性理论研究的有机联系,迫切需要将二者结合。本文对国际国内森林生态系统服务多功能性的概念、指标、评价方法、经营模拟和优化模型进行了综述,认为预测森林生态系统服务及多功能性、在森林经营单位层面实现多功能性最大化是将来的研究方向。因此,需要加强森林经营模型模拟研究,寻找减少不同服务间冲突、增加协同(即增加多功能性)的经营策略,回答森林经营和气候变化如何影响生态系统服务间的权衡和协调关系及其时空变化等理论和实际问题。 展开更多
关键词 森林生态系统服务多功能性 森林生长模型 权衡–协调关系 多目标优化
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我国森林经营技术标准现状与发展建议
2
作者 国红 雷相东 王雪军 《林草资源研究》 北大核心 2025年第1期17-25,共9页
森林经营技术标准是精准提升我国森林质量的关键手段。通过回顾我国森林经营技术标准的发展历程,系统总结森林抚育、采伐更新、林分改造、森林经营方案编制和主要树种经营技术等森林经营标准的主要内容、特点及演变趋势。研究表明,当前... 森林经营技术标准是精准提升我国森林质量的关键手段。通过回顾我国森林经营技术标准的发展历程,系统总结森林抚育、采伐更新、林分改造、森林经营方案编制和主要树种经营技术等森林经营标准的主要内容、特点及演变趋势。研究表明,当前我国森林经营技术标准虽体系已初步建立,但仍存在标准制定滞后于实际需求、标准之间协同性不够、执行效果欠佳等问题。因此,亟需强化标准体系建设、提升标准实用性和可操作性、不断优化森林经营技术标准体系,以更好地满足森林经营管理和生态保护的需求。 展开更多
关键词 森林经营技术标准 森林抚育 采伐更新 林分改造 森林经营方案
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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
3
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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基于肢体动作交互的森林经营作业模拟研究 被引量：2
4
作者 朱念福 张怀清 +3 位作者 崔泽宇 杨廷栋 王林龙 刘华 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2021年第5期95-103,共9页
[目的]面向森林经营作业类型复杂多样的特点,针对目前经营作业模拟普遍存在的交互性较差,缺乏自然、真实感的交互体验,以及较难以处理频繁作业能力的问题,研建了一套基于肢体动作的森林经营措施作业的交互方法。[方法]构建一个基于沉浸... [目的]面向森林经营作业类型复杂多样的特点,针对目前经营作业模拟普遍存在的交互性较差,缺乏自然、真实感的交互体验,以及较难以处理频繁作业能力的问题,研建了一套基于肢体动作的森林经营措施作业的交互方法。[方法]构建一个基于沉浸式虚拟现实与可视化模拟系统CAVE2的森林仿真场景为交互对象,选择伐木、整枝和补植等用户侧交互性强的经营措施,分析森林经营措施作业过程中的肢体动作,将仿真场景中的经营工具与使用者的相对距离和角度变化与肢体动作进行映射,构建肢体动作交互模型,实现肢体动作控制经营措施的执行,达到森林经营作业的仿真模拟。[结果]本研究构建的肢体动作交互模型正确地映射到了森林经营措施中,单次作业成功率达到86%,交互评价良好率达到91%。肢体动作与经营工具相结合,便于森林经营模拟交互需求的拓展。[结论]基于肢体动作交互的森林经营作业仿真模拟,形象直观地表现了森林经营措施作业过程,有助于加深使用者对森林经营的理解,提高森林经营辅助决策水平。 展开更多
关键词 森林经营作业模拟 肢体动作 人机交互 CAVE2
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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
5
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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中国南亚热带森林土壤有机碳影响因素及分布特征
6
作者 郭晓雪 刘桂炳 +2 位作者 张会儒 刘宪钊 曾冀 《生态学报》 北大核心 2025年第6期2669-2681,共13页
中国南亚热带森林生态系统的土壤具有巨大的碳封存潜力,对于减缓气候变化做出了巨大的贡献,因此对南亚热带森林土壤有机碳空间分布格局的精准评估与管理对全球气候变化至关重要。为探讨森林土壤有机碳的空间分布及其影响因素,以2017年... 中国南亚热带森林生态系统的土壤具有巨大的碳封存潜力,对于减缓气候变化做出了巨大的贡献,因此对南亚热带森林土壤有机碳空间分布格局的精准评估与管理对全球气候变化至关重要。为探讨森林土壤有机碳的空间分布及其影响因素,以2017年中国林业科学研究院热带林业实验中心的186个固定监测样地为研究对象,利用随机森林模型、随机森林加残差克里格模型和SHAP解释方法,结合实测植被数据、地形因子、遥感指数和气候变量等协变量,对土壤有机碳含量的空间分布进行了分析,并进一步确定了影响其变化的主要因素。研究结果表明:各因素对土壤有机碳含量的影响程度存在差异,并显示出一定的规律性。研究区土壤有机碳含量范围介于4.13—34.80g/kg之间,与气候、海拔、生物量等因子之间均呈现显著相关性(P<0.05)。其中,地形和气候是影响土壤有机碳含量空间分布的主要因素,共同解释了预测结果的74.23%;而植被因素中的地上生物量、地下生物量和草本盖度也对土壤有机碳含量有显著影响,可解释预测结果的25.77%。同时,土壤有机碳含量随海拔、年平均降水量、生物量等因素的升高呈非线性增加趋势,随最暖月平均温度和最冷月平均温度之差、哈格里夫斯参考蒸发量、灌木Simpson指数等因素的增加而呈现出非线性减小趋势。两种方法预测的土壤有机碳含量空间分布的总体变化趋势基本一致,土壤有机碳含量在海拔较高、森林覆盖率较高和降水较多的地区呈现出较高的积累。与随机森林模型相比,随机森林加残差克里格模型在标准差、变异系数上更接近实际值,在考虑空间自相关性和环境相关性时具有更高的预测精度和可解释性。综上所述,本研究为理解林地土壤有机碳含量的空间分布及其影响因素提供了理论依据,对于制定增加土壤碳汇、减少碳排放的林地管理策略具有一定的参考作用。 展开更多
关键词 土壤有机碳 空间分布 环境协变量
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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
7
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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格木生长因子的双目测定研究
8
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
9
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：42
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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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中国森林资源质量现状与提升对策 被引量：1
11
作者 张会儒 雷相东 +3 位作者 符利勇 刘宪钊 张晓红 杨璐 《陆地生态系统与保护学报》 2024年第5期46-54,共9页
分析了我国森林资源质量现状,总结了我国森林可持续经营的重要进展,剖析了我国森林可持续经营存在的问题,提出了加强森林可持续经营、提升森林资源质量的对策建议。主要结论为:近20年来,我国实施了多项林业生态和国土绿化工程,森林资源... 分析了我国森林资源质量现状,总结了我国森林可持续经营的重要进展,剖析了我国森林可持续经营存在的问题,提出了加强森林可持续经营、提升森林资源质量的对策建议。主要结论为:近20年来,我国实施了多项林业生态和国土绿化工程,森林资源得到了恢复性增长。据2021年林草生态综合监测评价结果,我国森林面积2.31亿hm^(2),森林蓄积量194.93亿m^(3),森林覆盖率达到24.02%,但是生产力低、功能不强的局面仍然没有改变。我国乔木林每公顷蓄积量、生物量、生态服务价值分别为95.02m3、91.84t、6.1万元,远低于林业发达国家的水平。我国在森林可持续经营标准指标、管理政策、计划制度和技术研究与应用等方面取得了显著进展,但还存在实践和认识落后、经营制度不完善、人才队伍匮乏、科技投入不足、基础设施落后等亟待解决的问题。未来,应从树立现代森林经营理念、建立以森林经营方案为核心的经营制度体系、完善森林可持续经营政策机制、打造面向基层的森林可持续经营队伍、建立长期稳定的森林可持续经营科技创新支持机制、加强基础设施和装备的现代化等6个方面,采取切实可行的战略部署和举措,促进森林可持续经营,提升森林资源质量,为生态文明和美丽中国建设奠定坚实的绿色基底。 展开更多
关键词 森林资源质量 森林可持续经营 经营现状 对策建议
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基于双目视觉系统的幼龄格木生长因子测定 被引量：1
12
作者 王鹏 王雪峰 赵溪月 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期628-638,共11页
为实现幼木参数的无损、高效测定,以3年生幼龄格木(Erythrophleum fordii)为研究对象,对幼木参数的双目测定方法进行研究。先用RealSense D415双目相机获取52株格木的侧面图像对,并采用伽马校正与限制对比度直方图均衡化(CLAHE)算法对... 为实现幼木参数的无损、高效测定,以3年生幼龄格木(Erythrophleum fordii)为研究对象,对幼木参数的双目测定方法进行研究。先用RealSense D415双目相机获取52株格木的侧面图像对,并采用伽马校正与限制对比度直方图均衡化(CLAHE)算法对图像进行预处理操作;再通过改进半全局块匹配(SGBM)算法对左右视图进行匹配,根据三角测量原理对像素点进行空间映射,生成三维点云数据;最后,通过提取点云中关键点的坐标信息,实现对格木树高、冠幅与地径的测量。结果表明:预处理后图像对比度显著增强,不同灰度区域的过渡更加平滑,视差计算更加准确,匹配精准度得到提升。改进的SGBM算法较传统SGBM算法具有更优的匹配效果,获取的视差图更加平滑,视差连续性更强,得到的点云密度更高且噪点较少,对树高、冠幅、地径的测量误差更小,平均相对误差(Emr)分别为1.981%、2.459%、2.942%,平均绝对误差(Ema)分别为1.492 cm、1.567 cm、0.044 cm,均方根误差(Erms)分别为1.843 cm、1.914 cm、0.060 cm。总体而言,基于改进的SGBM算法的双目测定方法显著提升了幼龄格木参数的测定精度。 展开更多
关键词 格木 生长因子 双目重建 立体匹配 三维点云
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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
13
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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蒙古栎次生林林下红松幼树开敞度优化方法
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作者 刘迪 周超凡 +3 位作者 雷相东 刘宪钊 张会儒 何潇 《林业科学》 北大核心 2025年第9期39-47,共9页
【目的】模拟采伐蒙古栎次生林冠层林木,有针对性地改善林下红松幼树光照条件,促进红松幼树生长发育,为加快次生林向顶级群落恢复提供科学依据。【方法】以蒙古栎次生林1 hm^(2)大样地为研究对象,通过距离控制和长势优劣从核心区筛选出... 【目的】模拟采伐蒙古栎次生林冠层林木,有针对性地改善林下红松幼树光照条件,促进红松幼树生长发育,为加快次生林向顶级群落恢复提供科学依据。【方法】以蒙古栎次生林1 hm^(2)大样地为研究对象,通过距离控制和长势优劣从核心区筛选出满足条件的目标红松幼树。采用不同阈值(K_(T)=1、1.5、2)的个体开敞度优化方案调控林下目标红松幼树的开敞度,开敞度优化方案通过开敞度两水平(包括林木水平和林分水平,林木水平指保证每一株目标红松幼树的开敞度均达到阈值,林分水平指调控某一株目标红松幼树的同时兼顾林分中其他目标红松幼树)迭代优化方法实现。比较不同开敞度阈值下模拟采伐前后林分非空间结构(林分总径级数、总物种数和郁闭度)和空间结构(角尺度、大小比数和混交度)的变化,以及不同处理间红松幼树开敞度和开敞度变化率的差异。【结果】通过距离控制和长势优劣共筛选出145株目标红松幼树,幼树胸径介于1.1~4.9 cm之间、树高介于1.5~4.7 m之间、冠幅半径介于0.6~1.7 m之间。K_(T)为1、1.5和2时,目标红松幼树分别经3、6和8轮以及采伐14、130和262株冠层林木后达到开敞度条件。模拟优化采伐后,红松幼树开敞度得到整体改善:K_(T)为1时,开敞度平均比对照增加5.7%,但无显著差异;K_(T)为1.5时,开敞度平均比对照增加44.7%,差异显著;K_(T)为2时,开敞度平均比对照增加107.7%,差异显著。模拟采伐前后,林分总径级数和总物种数不变,空间结构指标均无显著变化。3种开敞度阈值(K_(T)=1、1.5、2)下,采伐的蓄积强度分别为1.5%、15.6%和37.2%。与未采伐林分(CK)的郁闭度(0.646)相比,3种开敞度阈值(K_(T)=1、1.5、2)下的郁闭度分别降低0.5%、13.3%和33.1%。【结论】红松幼树开敞度两水平迭代优化方法在改善林下红松幼树光照条件的同时可保持大部分林分结构稳定,开敞度阈值1.5优于1或2。本研究提出的优化方法可获得不同开敞度阈值下采伐总轮数、每轮采伐木数量、每株目标红松幼树开敞度调控路线以及采伐木分布情况,对于补植后红松幼树的开敞度调控以及次生林的管理实践具有较大指导价值。 展开更多
关键词 冠层优化 开敞度调控 蒙古栎次生林 红松幼树
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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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中国森林经理学研究进展与展望 被引量：33
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作者 张会儒 雷相东 李凤日 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期130-142,共13页
森林经理学是林学的重要组成部分,是研究如何有效组织森林经营活动的应用基础理论、方法、技术和工艺的一门科学,在林业建设中发挥着重要作用。森林经理学20世纪初从日本引入中国,逐渐形成了一个学科群,包括森林经理学、测树学、遥感和3... 森林经理学是林学的重要组成部分,是研究如何有效组织森林经营活动的应用基础理论、方法、技术和工艺的一门科学,在林业建设中发挥着重要作用。森林经理学20世纪初从日本引入中国,逐渐形成了一个学科群,包括森林经理学、测树学、遥感和3S技术、信息管理和系统科学在森林经理中的应用等。本文从森林经营理论与技术模式、森林资源调查监测与管理、林业统计与森林生长收获模型、森林经营计划与优化决策、林业遥感技术与应用、林业信息技术应用6方面对中国森林经理学60多年来的研究进展进行综述。在森林经营理论与技术模式方面,提出人工林多功能经营和结构化森林经营技术体系,森林经营理论与技术处于森林可持续经营指导下的近自然经营、多功能经营等实践探索和理论验证阶段。在建立和完善中国森林资源连续清查体系过程中,森林经理学科的研究提供重要技术支撑。随着现代统计学方法的应用逐步深入,提出一套完整的建立相容性立木地上生物量模型方法。建立气候敏感的林分生长模型,将碳储量作为经营目标成为森林多目标经营规划研究的一项重要内容,以满足气候变化背景下的生长收获预测和适应性经营需要。遥感技术发展迅速,在森林参数定量反演方面,主要进展集中在激光雷达以及多模式遥感数据的综合反演技术等;无人机在森林调查中也开始得到应用;研制高分林业遥感服务平台和应用系统,促进自主高分遥感数据的应用。研发大量森林资源管理应用系统,实现包含遥感影像、地理信息、小班区划和林地属性信息的全国林地“一张图”管理。尽管中国森林经理学在上述方面均已取得显著进展,但存在尚未形成中国特色的森林经营理论与技术体系、森林经营基础研究薄弱、森林资源监测体系时效性差、缺乏森林经营的计划工具等问题,总体上处于“跟跑”地位。森林的多功能及其实现是森林经理学研究的严峻挑战,也是森林经理学发展的难得机遇,需要发挥多学科综合交叉研究与产学研相结合的优势,开展森林经营的理论研究、应用基础研究以及技术和工艺研究,以适应现代林业发展需求。 展开更多
关键词 森林经理 调查监测 经营规划 生长模型 遥感 信息管理系统
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崇礼冬奥核心区华北落叶松人工林结构特征与优化模拟 被引量：5
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作者 张晓红 周超凡 +4 位作者 张状 冯林艳 王利华 符利勇 谭炳香 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期79-88,共10页
【目的】以崇礼冬奥核心区华北落叶松人工林为研究对象,开展林分结构特征分析和空间结构优化模拟研究,为制定华北落叶松人工林结构调控措施提供科学依据。【方法】设置3块面积0.09 hm2(30 m×30 m)标准地,基于标准地调查数据分析林... 【目的】以崇礼冬奥核心区华北落叶松人工林为研究对象,开展林分结构特征分析和空间结构优化模拟研究,为制定华北落叶松人工林结构调控措施提供科学依据。【方法】设置3块面积0.09 hm2(30 m×30 m)标准地,基于标准地调查数据分析林分结构特征,以空间结构最优为目标,采用乘除法对角尺度W、混交度M、密集度C、交角竞争指数UaCI和林层指数S共5个林分空间结构指标进行多目标规划,构建林分空间结构优化模型,对比模拟采伐前后林分空间结构的变化。【结果】3块标准地华北落叶松断面积比例达70%以上,白桦为伴生种,径阶分布在6~26 cm之间,均呈近似正态分布,树高分布呈非对称型单峰山状,且峰值均出现在14 m树高级。林分平均角尺度W、混交度M、密集度C、交角竞争指数UaCI和林层指数S分别为0.460、0.106、0.918、0.297和0.363,处于林木均匀分布、低度树种混交、高度树冠竞争和垂直结构分化较差的状态。模拟采伐后采伐强度均低于20%,林分空间结构目标函数值提升13.62%。在M、S分别提高21.17%和15.23%的同时,C、UaCI分别下降10.22%和5.19%。【结论】研究区华北落叶松人工林结构简单、树种单一,林木分化程度较弱,树冠竞争明显,整体表现出同龄纯林的特征。模拟采伐后林分树种隔离程度和林层分化提高,林分光照竞争压力得以缓解,采伐能够最大限度地优化林分空间结构,构建的空间结构优化模型可为华北落叶松人工林抚育间伐提供可行的方法参考。 展开更多
关键词 空间结构优化模型 华北落叶松人工林 冬奥核心区 采伐
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长白山北坡云冷杉阔叶混交林的物种多度格局 被引量：4
20
作者 郭跃东 张会儒 +1 位作者 卢军 王卓晖 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期93-107,共15页
【目的】研究长白山北坡云冷杉阔叶混交过伐林乔木层物种多度格局,阐明过伐林群落冠层结构维持的生态过程,探讨生境异质性、密度依赖、种间关联、扩散限制、更新限制和物种分化在针阔混交林群落装配中的作用,为揭示过伐林恢复过程中的... 【目的】研究长白山北坡云冷杉阔叶混交过伐林乔木层物种多度格局,阐明过伐林群落冠层结构维持的生态过程,探讨生境异质性、密度依赖、种间关联、扩散限制、更新限制和物种分化在针阔混交林群落装配中的作用,为揭示过伐林恢复过程中的物种多度分布机制提供理论指导。【方法】采用经验统计模型、生态位模型、群落中性理论模型以及复合生态位模型,对长白山北坡12块云冷杉阔叶混交过伐林样地进行物种多度格局分析。【结果】经验统计模型中对数正态模型和泊松对数正态模型拟合效果最佳,对数级数模型拟合效果较差,对数级数模型参数T和对数正态模型参数λ可作为表征群落多样性的重要参数;生态位模型中断棍模型拟合效果最佳,其次是生态位重叠模型和几何级数模型,再次为Zipf模型和Zipf-Mandelbrot模型,最后为随机分配模型和优势优先模型;复合生态位模型拟合效果较传统生态位模型有较大提高,复合模型可能在群落丰富种和稀有种呈现竞争等级多度分布时拟合效果最佳;以胸高断面积为指标的物种多度分布拟合与以个体数为指标的经验统计模型和生态位模型物种多度分布拟合表现基本一致,而在群落中性理论模型和复合模型拟合表现方面有一定差异,可能与稀有种断面积比重较大有关。【结论】复合模型可能成为连接经验模型、生态位模型和中性理论模型的纽带,为研究物种多度格局提供数学途径和思路。云冷杉阔叶混交过伐林群落物种等级多度分布某种程度上是生态位过程和随机干扰生态过程共同作用的结果。 展开更多
关键词 物种多度关系模型 复合模型 联合中性理论模型 生态位模型 随机分配模型
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