黄龙山林区白皮松天然次生林生长规律研究

doi:10.3969/j.issn.1000-2006.201908018

国家林草科技领军期刊
中国精品科技期刊
中国高校百佳科技期刊
江苏省新闻出版政府奖期刊奖
RCCSE林学权威期刊（A+）
CSCD核心期刊
Scopus数据库收录期刊
中文核心期刊
SCD核心期刊

作者加群：102861116

微信公众号：南京林业大学学报

高级检索

南京林业大学学报（自然科学版） ›› 2020, Vol. 44 ›› Issue (6): 125-130.doi: 10.3969/j.issn.1000-2006.201908018

黄龙山林区白皮松天然次生林生长规律研究

陈晨(), 刘光武^*()

河南林业职业学院, 河南洛阳 471002

收稿日期:2019-08-10 修回日期:2019-12-16 出版日期:2020-11-30 发布日期:2020-12-07
通讯作者: 刘光武
基金资助:
河南省2017年科技攻关计划项目(172102110239)

The growth law for natural secondary forests of Pinus bungeana in the Huanglong Mountain forest region

CHEN Chen(), LIU Guangwu^*()

Henan Forestry Vocational College, Luoyang 471002, China

Received:2019-08-10 Revised:2019-12-16 Online:2020-11-30 Published:2020-12-07
Contact: LIU Guangwu

摘要/Abstract

摘要：

【目的】为实现陕西省白皮松天然次生林的合理经营,建立符合其生长规律的模型,为科学抚育较大树龄的天然次生林提供决策依据。【方法】以陕西省黄龙山林区白皮松天然次生林为研究对象,选择标准木进行树干解析,采用人工神经网络(ANN)和3种常见的理论函数建立了胸径、树高、材积生长模型,并绘制生长曲线图对林区内白皮松天然次生林生长规律进行分析。【结果】①采用人工神经网络建模技术构建的胸径生长量模型、树高生长量模型、材积生长量模型优于3种传统模型。②所建神经网络模型在拟合生长缓慢的白皮松生长过程方面具有较好的应用推广能力。③白皮松胸径速生期为30~60 a,胸径连年生长量在120 a达到最大值;20~30 a为树高生长的速生期,树高连年生长量在30 a达到最大值;白皮松材积生长速生期为110~130 a,材积连年生长量在130 a达到最大值。在135 a时,黄龙山林区白皮松还未达到数量成熟龄。【结论】所建神经网络模型能为黄龙山林区白皮松古树研究奠定基础,生长规律的研究可以为不同阶段白皮松经营提供参考。

关键词: 白皮松, 天然次生林, 树干解析, 人工神经网络, 生长规律, 黄龙山林区

Abstract:

【Objective】In order to realize the reasonable management of Pinus bungeana natural secondary forests in Shaanxi Province,the growth model which accords with the growth law of P. bungeana was established to provide bases for management decisions and achieve a reasonable management of oak natural secondary forests of P. bungeana with the older tree age.【Method】This study was conducted in a natural secondary forest of P. bungeana in the Huanglong Mountain forest region, Shaanxi Province. Standard trees were chosen for a trunk analysis, and diameter at breast height (DBH), tree height, and volume growth models were established based on data from the analysis of tree trunks with artificial neural network(ANN)and three common models. Growth curves were drawn to study the growth law of natural secondary forests of P. bungeana. 【Result】The DBH ANN growth model, tree height ANN growth model, and volume ANN growth model were better than the three commonly used models. The ANN model showed a good application and promotion ability in fitting the growth process of P. bungeana, which grows slowly. The rapid DBH, tree height and volume growth periods were 30-60, 20-30 and 110-130 a, respectively. The maximum current annual increment for DBH, tree height and volume was 120, 90 and 130 a, respectively. P. bungeana has not reached the age of quantitative maturity in 135 a. 【Conclusion】The ANN models could lay the foundation for ancient tree research in the Huanglong Mountain forest region. The growth law research can provide a reference and support for the management of different stages of P. bungeana forest.

Key words: Pinus bungeana, natural secondary forest, analysis of tree trunks, artificial neural network(ANN), growth law, Huanglong Mountain forest region

中图分类号:

S757.2

陈晨,刘光武. 黄龙山林区白皮松天然次生林生长规律研究[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2020, 44(6): 125-130.

CHEN Chen, LIU Guangwu. The growth law for natural secondary forests of Pinus bungeana in the Huanglong Mountain forest region[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2020, 44(6): 125-130.DOI: 10.3969/j.issn.1000-2006.201908018.

图/表 6

表1

表2

图1

表3

表4

图2

参考文献 15

[1]	彭重华, 薄楠林. 白皮松研究进展[J]. 中国农学通报, 2007,23(11):174-178.
	PENG C H, BO N L. Research progress in Pinus bungeana[J]. Chin Agric Sci Bull, 2007,23(11):174-178.
[2]	王九龄 . 中国北方森林技术大全[M]. 北京: 北京科学技术出版社, 1992.
[3]	许绍惠, 边立琪, 郭泳, 等. 白皮松抗寒性及抗寒育苗技术的研究[J]. 林业科学, 1994,30(6):497-505.
	XU S H, BIAN L Q, GUO Y, et al. Nursery techniques for the enhancement of cold resistance of Pinus bungeana seedlings[J]. Sci Silvae Sin, 1994,30(6):497-505.
[4]	李敏, 赵鹏祥, 郝红科, 等. 陕北黄龙山林区景观格局动态[J]. 林业科学, 2012,48(12):109-115.
	LI M, ZHAO P X, HAO H K, et al. Dynamics of landscape pattern in Huanglong Mountains forest region of northern Shaanxi Province[J]. Scientia Silvae Sinicae, 2012,48(12):109-115.
[5]	毕润成, 魏学智, 尉文龙 , 等. 山西省五鹿山自然保护区科学考察报告[M]. 北京: 中国科学技术出版社, 2004.
[6]	赵罕, 郑勇奇, 李斌, 等. 白皮松天然群体遗传结构的地理变异分析[J]. 植物遗传资源学报, 2013,14(3):395-401.
	ZHAO H, ZHENG Y Q, LI B, et al. Genetic structure analysis of natural populations of Pinus bungeana in different geographical regions[J]. J Plant Genet Resour, 2013,14(3):395-401.DOI: 10.13430/j.cnki.jpgr.2013.03.029.
[7]	郭聪聪, 沈永宝, 史锋厚. 白皮松种子休眠研究进展[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2019,43(2):175-183.
	GUO C C, SHEN Y B, SHI F H. Review on seed dormancy of Pinus bungeana Zucc.[J]. J Nanjing Fore Univ (Nat Sci Ed), 2019,43(2):175-183. DOI: 10.3969/j.issn.1000-2006.201710045.
[8]	俞方洪, 游晓庆, 李晓辉, 等. 不同种源白皮松在赣东北的育种试验[J]. 南方林业科学, 2019,47(1):19-22.
	YU F H, YOU X Q, LI X H, et al. Breeding experiments of different species of Pinus bungeana in northeastern Jiangxi Province[J]. South China For Sci, 2019,47(1):19-22.DOI: 10.16259/j.cnki.36-1342/s.2019.01.005.
[9]	毕润成, 成亚丽, 尹大泽, 等. 吕梁山南端白皮松的群落特征及其多样性的研究[J]. 植物研究, 2002,22(3):366-372.
	BI R C, CHENG Y L, YIN D Z, et al. The study on Pinus bungeana community characteristics and species diversity in the south of Mt.Lüliang[J]. Bull Bot Res, 2002,22(3):366-372.
[10]	李谭宝, 李淑静, 王彩云. 黄龙山白皮松林林隙物种多样性动态[J]. 西北林学院学报, 2015,30(4):66-72.
	LI T B, LI S J, WANG C Y. Gap dynamics of species diversity in Pinus bungeana forest in Huanglong Mountain[J]. J Northwest For Univ, 2015,30(4):66-72.
[11]	秦廷松, 李登武, 吕振江, 等. 黄土高原地区黄龙山白皮松林地土壤种子库研究[J]. 浙江农林大学学报, 2011,28(5):694-700.
	QIN T S, LI D W, LV Z J, et al. Soil seed banks in the Pinus bungeana forestland of the Huanglong Mountains on the Loess Plateau[J]. J Zhejiang A & F Univ, 2011,28(5):694-700.
[12]	张首军, 何斌. 五鹿山自然保护区白皮松群落物种组成和群落结构[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2012,36(4):157-160.
	ZHANG S J, HE B. The species composition and structural characteristics of Pinus bungeana community of Wulu Mountain nature reserve[J]. J Nanjing For Univ (Nat Sci Ed), 2012,36(4):157-160. DOI: 10.3969/j.issn.1000-2006.2012.04.033.
[13]	李春义, 姚光刚, 陈文婧, 等. 甘肃小陇山白皮松生长模型研究[J]. 中南林业科技大学学报, 2018,38(2):70-75.
	LI C Y, YAO G G, CHEN W J, et al. Growth estimation model of Pinus bungeana in Xiaolongshan of Gansu Province[J]. J Central South Univ For Technol, 2018,38(2):70-75.DOI: 10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.011.
[14]	张首军, 杨志芳, 刘任涛. 五鹿山国家级自然保护区白皮松生长规律研究[J]. 河南大学学报(自然科学版), 2007,37(3):285-288.
	ZHANG S J, YANG Z F, LIU R T. Study on the growth regulations of Pinus bungeana Zucc. in Wulu Mountain National Nature Reserve[J]. J Henan Univ (Nat Sci), 2007,37(3):285-288.DOI: 10.15991/j.cnki.411100.2007.03.014.
[15]	孟宪宇 . 测树学[M]. 北京: 中国林业出版社, 2006.

相关文章 15

[1]	郭聪聪, 沈永宝, 史锋厚. 温度对白皮松种子萌发过程中储藏物质代谢及酶活性的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2023, 47(6): 25-34.
[2]	杨宇萍, 胡文敏, 贾冠宇, 李果, 李毅. 基于InVEST与ANN-CA模型的环洞庭湖区土地利用碳储量情景模拟[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2023, 47(4): 175-184.
[3]	王麒淞, 国庆喜. 吉林东部天然次生林下光强衰减的空间分布特征[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2023, 47(1): 101-108.
[4]	董一桥, 刘倩倩, 彭孝楠, 翁泽宇, 刘鑫, 徐海兵, 戴康龙, 董丽娜, 张金池. 人为践踏对南京紫金山天然次生林土壤渗透性的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2022, 46(1): 163-170.
[5]	赵颖慧, 郭新龙, 甄贞. 基于光学-ALS变量组合和非参数模型的天然次生林地上生物量估算[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2021, 45(4): 49-57.
[6]	赵颖慧, 杨海城, 甄贞. 基于ULS、TLS和超声测高仪的天然次生林中不同林冠层树高估测[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2021, 45(4): 23-32.
[7]	郭聪聪,沈永宝2,3,4*,史锋厚2,3,4. 白皮松种子休眠研究进展[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2019, 43(02): 175-183.
[8]	管惠文,董希斌,张甜,曲杭峰,王智勇,阮加甫. 间伐强度对大兴安岭落叶松天然次生林水文性能的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2018, 42(06): 68-76.
[9]	段光爽,李学东,冯岩,符利勇. 基于广义非线性混合效应的华北落叶松天然次生林枝下高模型[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2018, 42(02): 170-176.
[10]	钱国平,赵志霞,李正才,周君刚,程彩芳,赵睿宇,孙娇娇. 火烧对北亚热带天然次生林土壤有机碳的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2017, 41(06): 115-119.
[11]	高艳平,丁访军,潘明亮,周凤娇,吴鹏. 贵州西部光皮桦天然次生林碳素积累及分配特征[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2014, 38(04): 51-56.
[12]	王小明, 卢军, 李凤日. 北方天然次生林主要阔叶树种树冠建模及应用[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2012, 36(04): 7-12.
[13]	张首军,何斌. 五鹿山自然保护区白皮松群落物种组成与群落结构[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2012, 36(04): 157-160.
[14]	王小明，周本智，钟绍柱，孔维健，王刚,徐升华. 不同降雨条件下天然次生林水文过程动态分析[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2010, 34(06): 57-60.
[15]	李亚青,,张钢*,董胜豪,卻书鹏,祝良,靳秀梅. 抗寒锻炼期间影响白皮松针叶电阻抗图谱参数的生理指标[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2010, 34(02): 24-30.

因子 factor	函数表达式function expression	P_c/%	R/%	MSE
胸径 DBH	D=purelin(1.430 2D₁+4.901 4D₂+0.852 87D₃-4.494 8)	98.875	99.96	0.470 7
	D₁=log sig(3.002 4A-2.717 7)
	D₂=log sig(1.189 1A+1.853 7)
	D₃=log sig(-8.607 9A-9.468 7)
树高 height	H=purelin(-0.533 1H₁+1.674 3H₂-1.068 2H₃-0.002 945)	99.29	99.95	0.000 3
	H₁=log sig(9.275 4A-4.969 1)
	H₂=log sig(4.159 1A-1.805 8)
	H₃=log sig(-8.187 9A-5.484 3)
材积 volume	V=purelin(0.891 97V₁+1.394 1V₂-1.012 8)	97.09	99.93	0.037 8
	V₁=log sig(13.806 4A-10.568 1)
	V₂=log sig(2.993 6A-1.372 7)

年龄/a age	胸径/cm DBH		树高/m tree height		材积/m³ volume		年龄/a age	胸径/cm DBH				树高/m tree height				材积/m³ volume
年龄/a age	测定值 measured	拟合值 fitting	测定值 measured	拟合值 fitting	测定值 measured	拟合值 fitting	年龄/a age	测定值 measured		拟合值 fitting		测定值 measured		拟合值 fitting		测定值 measured		拟合值 fitting
10	0.740 7	0.736 1	0.864 2	0.865 3	0.001 547 99	0.002 6	80		13.703 7		14.407 8		9.104 9		9.049 4		0.065 015 48		0.078 9
20	1.477 8	1.228 4	1.944 4	1.777 2	0.003 125 00	0.004 8	90		15.926 0		16.686 5		10.500 0		10.194 7		0.100 619 20		0.110 2
30	2.963 0	3.142 5	4.166 7	3.652 2	0.004 963 56	0.008 4	100		18.222 2		19.180 4		11.358 0		11.171 9		0.148 437 50		0.147 2
40	5.185 2	5.486 9	5.740 7	5.660 7	0.010 835 91	0.014 0	110		21.538 5		21.959 0		11.913 6		11.6566		0.187 306 50		0.198 4
50	7.407 4	7.827 6	7.037 0	6.833 4	0.018 575 85	0.022 7	120		24.613 0		24.998 1		12.191 4		12.1812		0.286 377 71		0.305 5
60	9.851 9	10.068 9	7.592 6	7.492 2	0.032 507 74	0.035 6	130		28.762 9		28.146 1		12.795 9		12.8086		0.407 120 74		0.411 4
70	11.538 4	12.236 6	8.209 9	8.145 3	0.044 891 64	0.054 0	135		29.690 7		29.685 7		13.071 4		13.0715		0.433 187 50		0.435 2

因子 factor	函数名称 function	参数 parameter			P_c/%	R²	MSE
因子 factor	函数名称 function	a	b	c	P_c/%	R²	MSE
胸径DBH	Logistic函数	36.097 0	-0.031 9	3.099 2	94.14	0.997	0.683 0
	负指数函数	170.490 0	-349.670 0	58.493 0	96.61	0.990	1.120 0
	对数函数	-3 005.700 0	403.230 0	1 710.400 0	93.98	0.987	1.220 0
树高height	Logistic函数	14.917 0	-0.026 1	1.567 3	94.43	0.993	0.491 0
	负指数函数	21.967 0	-79.179 0	15.632 0	96.90	0.994	0.042 0
	对数函数	-36.720 0	9.679 0	37.914 0	97.38	0.995	0.340 0
材积volume	Logistic函数	2.195 6	-0.038 9	6.524 1	93.96	0.998	0.008 4
	负指数函数	2 992.100 0	-2 677.000 0	178.710 0	69.59	0.995	0.012 1
	对数函数	-70.450 0	8.930 5	2 631.800 0	56.35	0.806	0.080 2

年龄/a age	胸径/cm DBH		树高/m height		材积/m³ volume
年龄/a age	测定值 measured	拟合值 fitting	测定值 measured	拟合值 fitting	测定值 measured	拟合值 fitting
10	1.037 0	0.739 4	1.384 6	0.924 3	0.003 125	0.002 6
20	2.444 0	1.203 9	3.907 7	1.836 7	0.006 250	0.004 9
30	4.000 0	3.013 8	4.923 1	3.712 8	0.007 813	0.008 4
40	6.148 1	5.231 1	6.769 2	5.722 2	0.023 438	0.014 1
50	8.148 1	7.445 0	7.076 9	6.895 5	0.034 375	0.022 7
60	10.740 7	9.564 9	8.461 5	7.554 7	0.056 250	0.035 6
70	12.222 2	11.615 2	9.630 8	8.208 2	0.062 525	0.054 0
79	13.185 2	13.460 7	10.153 8	9.008 6	0.087 500	0.076 2

黄龙山林区白皮松天然次生林生长规律研究

The growth law for natural secondary forests of Pinus bungeana in the Huanglong Mountain forest region

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 6

参考文献 15

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

作者

读者

审稿