本文關(guān)鍵詞：基于GreenLab結(jié)構(gòu)—功能模型的油松隨機(jī)形態(tài)結(jié)構(gòu)模擬及個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)研究

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【摘要】：結(jié)構(gòu)-功能模型，是指能明確表達(dá)由生理過程和環(huán)境因子調(diào)控的植物三維結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)和變化的一類模型。它既考慮了林木的形態(tài)結(jié)構(gòu)，又考慮了其生理生態(tài)過程，能描述林木各器官的三維動(dòng)態(tài)的生長(zhǎng)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展，并且可以考慮環(huán)境因素的影響。目前該模型主要應(yīng)用于單木的模擬，缺少在林分層次的應(yīng)用研究及森林經(jīng)營(yíng)的結(jié)合。本研究以我國北方主要針葉樹種油松(Pinus tabulaeformis)為對(duì)象，基于16株實(shí)測(cè)的油松數(shù)據(jù)，在GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型框架內(nèi)，建立了油松形態(tài)結(jié)構(gòu)的隨機(jī)模型，模擬了油松個(gè)體在不同發(fā)育階段的隨機(jī)形態(tài)；建立了異速生長(zhǎng)的混合效應(yīng)模型，更真實(shí)地反映了油松的異速生長(zhǎng)規(guī)律和參數(shù)在樹木之間及內(nèi)部的變異性；建立了包含競(jìng)爭(zhēng)和隨機(jī)形態(tài)參數(shù)的結(jié)構(gòu)-功能模型，獲得了GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型參數(shù)與年齡之間的關(guān)系規(guī)律，定量研究競(jìng)爭(zhēng)對(duì)油松形態(tài)及生物量生產(chǎn)和分配過程的影響，并對(duì)采伐進(jìn)行了模擬。 1）建立了油松葉面積和比葉面積的估計(jì)模型。葉面積和比葉面積是GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型中的重要參數(shù)。本文通過winSEEDLE種子和針葉圖像分析系統(tǒng)獲得油松522個(gè)單個(gè)針葉的表面積LA、針葉長(zhǎng)度L、針葉寬W、針葉周長(zhǎng)P，分別建立了以針葉長(zhǎng)、針葉寬、針葉周長(zhǎng)等形狀屬性為自變量的葉面積估計(jì)模型和以針葉干重為自變量的葉面積估計(jì)模型。通過對(duì)算術(shù)平均法、比估計(jì)法、最小二乘法三種方法的比較，得到油松的比葉面積為0.708m2/kg。 2）建立了包含隨機(jī)效應(yīng)的油松節(jié)間異速生長(zhǎng)模型。異速生長(zhǎng)模型是GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型中的一部分，它可以提供節(jié)間的形狀參數(shù)與比例參數(shù)。本研究考慮樹木之間以及各級(jí)枝枝與枝之間的存在的差異，建立了不同生理年齡的節(jié)間異速生長(zhǎng)的混合效應(yīng)模型。通過AIC與BIC指標(biāo)選出最優(yōu)的混合效應(yīng)模型。與基礎(chǔ)模型相比，混合效應(yīng)模型的決定系數(shù)R2一級(jí)枝節(jié)間提高了27.84%,二級(jí)枝提高了31.59%,三級(jí)枝提高了24.53%，大大提高了節(jié)間異速生長(zhǎng)模型的精度。通過形狀參數(shù)和比例參數(shù)的隨機(jī)效應(yīng)的方差發(fā)現(xiàn),在樹木水平節(jié)間異速生長(zhǎng)的差異性要大于分枝水平，一級(jí)枝水平上的差異要大于二級(jí)枝，說明隨著分枝級(jí)別的增加，節(jié)間的差異性有所下降。因此需要建立單個(gè)分枝和單株木的異速生長(zhǎng)模型，更真實(shí)地反映油松節(jié)間的生長(zhǎng)規(guī)律和隨機(jī)效應(yīng)。 3）建立了油松形態(tài)結(jié)構(gòu)的隨機(jī)模型，模擬了油松個(gè)體在不同發(fā)育階段的隨機(jī)形態(tài)。樹木由于受到環(huán)境的影響，形態(tài)結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，生長(zhǎng)過程會(huì)出現(xiàn)一些隨機(jī)性，如芽的休眠、生長(zhǎng)、死亡等，分枝的出現(xiàn)的時(shí)間以及死亡等。本文主要通過主干及各級(jí)枝節(jié)間的生長(zhǎng)概率、生長(zhǎng)節(jié)律、分枝概率、分枝的死亡概率以及芽的存活概率等參數(shù)來構(gòu)建油松的隨機(jī)形態(tài)結(jié)構(gòu)，參數(shù)的求解主要是通過分枝節(jié)間數(shù)的均值以及之間的方差等統(tǒng)計(jì)量獲得；通過參數(shù)主干及各級(jí)枝節(jié)間的生長(zhǎng)概率、生長(zhǎng)節(jié)律結(jié)合實(shí)測(cè)主干及各級(jí)枝的節(jié)間數(shù)，可以得到主干及各級(jí)枝的節(jié)間數(shù)量，通過分枝概率以及分枝的死亡概率得到油松的分枝情況，從而得到油松的形態(tài)結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示隨著分枝級(jí)別的增加，分枝的生長(zhǎng)概率和分枝概率均有所下降，隨著年齡的增加，除了主干的生長(zhǎng)速度基本不變外，主干及各級(jí)枝的分枝概率以及各級(jí)枝的生長(zhǎng)概率均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，模型可以合理并較為逼真地描述油松的隨機(jī)形態(tài)結(jié)構(gòu)。 4）通過擬合不同年齡不同密度油松的GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型，獲得了相應(yīng)的參數(shù)，擬合結(jié)果表明模型對(duì)于主干節(jié)間生物量、針葉生物量以及主干節(jié)間長(zhǎng)度的擬合效果較好，決定系數(shù)均在0.7以上。主干節(jié)間直徑的模擬值比實(shí)際值要高，這可能是由于模型對(duì)于次生生長(zhǎng)匯強(qiáng)參數(shù)的估計(jì)有所偏差造成的。模型輸出了與森林經(jīng)營(yíng)直接相關(guān)的單木樹高、胸徑、冠幅以及冠長(zhǎng)，其擬合值和實(shí)際值的決定系數(shù)分別為0.85、0.65、0.82和0.91，擬合效果較好。 5）分析了油松GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型參數(shù)隨年齡的變化規(guī)律，建立了油松年齡與結(jié)構(gòu)-功能模型參數(shù)之間的關(guān)系模型。對(duì)油松的結(jié)構(gòu)和生物量生產(chǎn)和分配進(jìn)行了預(yù)測(cè)。通過經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷玫降挠g到成熟油松的總生物量、樹干生物量、枝以及針葉生物量,與由GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型模擬得到相應(yīng)年齡油松各生物量，二者之間的決定系數(shù)分別為0.80、0.56、0.92和0.91,模型的預(yù)估效果較好。 6)分析了不同年齡不同密度的油松林分競(jìng)爭(zhēng)單元內(nèi)對(duì)象木與競(jìng)爭(zhēng)木在形態(tài)上和生物量上的差異，包括主干及各級(jí)枝最后一個(gè)節(jié)間的平均長(zhǎng)度、平均直徑、平均重量、樹木分枝的活枝數(shù)、死枝數(shù)、分枝的總生物量以及其上針葉的總生物量等的；GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型的模擬結(jié)果顯示，對(duì)象木與競(jìng)爭(zhēng)木的植株投影面積、各節(jié)間以及針葉的匯強(qiáng)、次生匯強(qiáng)等參數(shù)有很大差異，從而影響了結(jié)構(gòu)-功能模型中生物量的生產(chǎn)與分配，導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)木與對(duì)象木在形態(tài)和生物量方面有很大差異。根據(jù)模型輸出的形態(tài)信息和生物量信息與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)得到各級(jí)枝最后一個(gè)節(jié)間的平均長(zhǎng)度、平均直徑以及平均重量的決定系數(shù)均大于0.5，分枝的活枝個(gè)數(shù)的模擬的決定系數(shù)為0.93�；钪ι锪颗c針葉生物量的決定系數(shù)分別為0.91和0.89，說明GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型可以很好的模擬樹木之間的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)。 7）建立了經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械母?jìng)爭(zhēng)指數(shù)-生存面積指數(shù)與結(jié)構(gòu)-功能模型中的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)植株投影面積之間的關(guān)系模型，利用GreenLab結(jié)構(gòu)-功能模型模擬了采伐對(duì)形態(tài)結(jié)構(gòu)和生物量生產(chǎn)和分配的影響。模擬結(jié)果表明：采伐2株競(jìng)爭(zhēng)木與1株競(jìng)爭(zhēng)木相比，，對(duì)象木的總生物量、樹高、胸徑、冠幅、冠長(zhǎng)以及活枝個(gè)數(shù)的生長(zhǎng)量均大于采伐1株競(jìng)爭(zhēng)木。采伐改變了對(duì)象木的植株投影面積，對(duì)GreenLab模型中的生物量的生產(chǎn)方程產(chǎn)生影響，增加了樹木的生物量的生產(chǎn)，從而導(dǎo)致導(dǎo)對(duì)象木的總生物量、樹高、胸徑、冠幅、冠長(zhǎng)以及活枝個(gè)數(shù)的增加，研究為基于結(jié)構(gòu)-功能模型的森林經(jīng)營(yíng)決策提供了方法和依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：S791.254

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1 J.C.Bouwkamp;張啟堂;;甘薯單行區(qū)產(chǎn)量試驗(yàn)中的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)[J];雜糧作物;1987年05期

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5 田宏;劉洋;蔡化;張鶴山;王鳳;;草地植物競(jìng)爭(zhēng)的研究進(jìn)展[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年28期

6 吳紀(jì)民,魏燮中,陳兆夏;小麥混作群體中不同基因型間的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)及其產(chǎn)量表現(xiàn)[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);1988年10期

7 邢美軍;楊剛;黃心淵;王忠芝;;植物器官生理年齡劃分方法的研究[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2010年04期

8 彭恒;桂富榮;李正躍;李雋;萬方浩;;白茅對(duì)紫莖澤蘭的競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)[J];生態(tài)學(xué)雜志;2010年10期

9 金文林;農(nóng)作物品種區(qū)域試驗(yàn)中的若干問題商討[J];種子;1998年06期

10 徐高峰;張付斗;李天林;單芹麗;張?jiān)?吳迪;;奇異咺草和小子咺草生物學(xué)特性及其對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響和經(jīng)濟(jì)閾值研究[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年21期

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1 魏義梅;;反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng):污染認(rèn)知加工反應(yīng)時(shí)測(cè)量的因素[A];第十屆全國心理學(xué)學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2005年

2 周慧;;攜號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)對(duì)于加強(qiáng)電信市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)的研究[A];第四屆中國科學(xué)學(xué)與科技政策研究會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（Ⅱ）[C];2008年

3 李勇;;上海工業(yè)企業(yè)外商直接投資技術(shù)溢出效應(yīng)分析[A];2008年度上海市社會(huì)科學(xué)界第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)文集（經(jīng)濟(jì)·管理學(xué)科卷）[C];2008年

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9 崔磊;金];;動(dòng)物生境研究的3S方法[A];野生動(dòng)物生態(tài)與資源保護(hù)第三屆全國學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2006年

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1 記者 李秀中;產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移西部之憂：謹(jǐn)防谷底競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)[N];第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào);2010年

2 ;賽事活動(dòng)“出國” 節(jié)目欄目“上星”[N];長(zhǎng)江日?qǐng)?bào);2007年

3 周長(zhǎng)輝;好好學(xué)習(xí)　天天長(zhǎng)大[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2005年

4 方華;中國平安回歸“恰逢其時(shí)”[N];金融時(shí)報(bào);2007年

5 吳華風(fēng);大朗毛衫業(yè)六大走勢(shì)明晰[N];中國紡織報(bào);2006年

6 臨淵;法國移動(dòng)市場(chǎng)ARPU下降[N];人民郵電;2007年

7 高原 陳來冬;立足“三拼”的李彪[N];中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)報(bào);2004年

8 張英 王保平;2004年我國信息產(chǎn)業(yè)成績(jī)喜人[N];人民郵電;2005年

9 ;帶號(hào)轉(zhuǎn)網(wǎng)加劇全球移動(dòng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)[N];人民郵電;2007年

10 姜斌;聚焦“效應(yīng)”“關(guān)系”與“最低”[N];政府采購信息報(bào);2006年

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1 刁軍;基于GreenLab結(jié)構(gòu)—功能模型的油松隨機(jī)形態(tài)結(jié)構(gòu)模擬及個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2013年

2 謝涓;對(duì)外開放與我國區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整研究[D];湖南大學(xué);2012年

3 婁保鋒;有機(jī)污染物在沉積物上的競(jìng)爭(zhēng)吸附效應(yīng)及影響因素[D];浙江大學(xué);2004年

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5 國紅;基于GreenLab原理的油松結(jié)構(gòu)—功能模型研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2010年

6 張海洋;外資技術(shù)擴(kuò)散與中國經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)[D];華中科技大學(xué);2004年

7 趙強(qiáng);若干鹵鍵相互作用的理論研究[D];山東大學(xué);2011年

8 劉會(huì)玉;物種多樣性對(duì)棲息地毀壞時(shí)空異質(zhì)性的響應(yīng)機(jī)制研究[D];南京師范大學(xué);2006年

9 唐驍鵬;外商直接投資與東道國市場(chǎng)結(jié)構(gòu)研究[D];山東大學(xué);2007年

10 夏玉華;外商直接投資與中國技術(shù)進(jìn)步[D];廈門大學(xué);2007年

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1 崔國卿;清水河縣油松疑似“紅針病”病因分析[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

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6 崔楠楠;FDI對(duì)內(nèi)資企業(yè)技術(shù)效率的影響[D];廣東外語外貿(mào)大學(xué);2007年

7 陳志宏;鄧小平“先富”思想研究[D];南京師范大學(xué);2004年

8 趙文靜;跨國銀行進(jìn)入對(duì)我國銀行業(yè)的影響研究[D];西北大學(xué);2008年

9 霍光順;基于上游企業(yè)的縱向兼并研究[D];電子科技大學(xué);2004年

10 閆振坤;行業(yè)內(nèi)FDI技術(shù)外溢效應(yīng)研究[D];廣東外語外貿(mào)大學(xué);2009年

本文編號(hào)：1150341