栓皮栎次生林林分结构与生长模型研究

论文摘要

栎类次生林作为我国中亚热带地区一种典型的次生林群落类型,它具有多种功能。在保护和恢复次生林中,如何优化空间结构,恢复次生林的功能已经成为当前最为迫切需要解决的问题之一。本研究以河北省青崖寨省级自然保护区栓皮栎次生林为研究对象,从栓皮栎次生林的林分结构特征和生长规律入手,旨在为如何更好地高效经营利用该林分提出建议。主要研究内容和研究结论如下：（1）栓皮栎次生林直径结构和树高结构规律研究。运用Weibull分布函数、幂函数、指数函数和Richards函数等四个分布模型对该林分的胸径、树高进行拟合,并对拟合结果进行卡方检验。结果表明栓皮栎次生林林分直径分布规律用Weibull分布函数拟合效果最好,F值为1170.61,相关系数为0.998。其最优方程N=130.6404×（1-EXP（-（（D-2.2329）/5.9979）^-1.9721））。树高结构规律用二次曲线方程拟合效果最好,最优方程为：h=-3.022+2.091×（d）-0.065（d2）。符合栎类次生林的演替趋势。（2）栓皮栎次生林林分空间结构研究。在林分中,分类和选择空间特征中主要影响生态系统经营目标的空间因子,从混交、竞争、空间分布格局、树种优势状态和林木生长状况等方面进行分析。通过分析可知：①该林分树种组成简单,多样性较低,整体表现为中庸向优势树种过渡的状态。②分布格局整体呈随机分布偏向不均匀分布（团状分布）；③林分整体竞争强度差异不明显,且随着林木径级的增大而减小。（3）基于支持向量机的栓皮栎林木生长模型研究。根据第三、四章的分析结果,利用支持向量机对于栓皮栎的单木直径、树高的生长模型进行学习、训练,并用测试数据进行检验,得到了很好的预测效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 次生林研究概述
• 1.2.1 次生林的概念
• 1.2.2 次生林的特点
• 1.3 森林结构研究进展概述
• 1.4 支持向量机研究概述
• 1.5 支持向量机的应用研究现状
• 1.6 课题来源
• 1.7 研究内容
• 1.8 研究的技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 研究区自然条件
• 2.1.1 地理位置及地质地貌
• 2.1.2 气候、水文条件
• 2.1.3 土壤现状
• 2.1.4 自然资源概况
• 2.2 资料来源
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 林分空间结构研究方法
• 2.3.2 分类统计
• 2.3.3 直径分布规律研究方法
• 2.3.4 基于支持向量机的栓皮栎生长模型的研究方法
• 3 栓皮栎次生林直径、树高结构
• 3.1 林分直径结构规律
• 3.1.1 径阶株数分布
• 3.1.2 直径分布模型拟合
• 3.1.3 林分直径分布拟合及卡方检验
• 3.2 栓皮栎次生林树高结构规律研究
• 3.2.1 高度级株数分布
• 3.2.2 树高曲线方程
• 3.3 小结
• 4 栓皮栎空间结构规律研究
• 4.1 栓皮栎次生林林分空间结构混交分析
• 4.1.1 林分空间结构混交分析方法
• 4.1.2 树种隔离程度分析
• 4.1.3 林木大小分化程度分析
• 4.2 栓皮栎林分空间结构的竞争分析
• 4.2.1 林分空间结构竞争分析方法
• 4.2.2 不同区域竞争格局分析
• 4.2.3 大树小树竞争格局分析
• 4.2.4 种内和种间竞争
• 4.3 栓皮栎林分空间结构分布格局分析
• 4.3.1 栓皮栎林分空间结构分布格局研究方法
• 4.3.2 林木个体水平空间分布格局分析
• 4.3.3 林木大小树空间分布格局分析
• 4.3.4 林分空间密度指数分布格局分析
• 4.4 本章结论
• 5 基于支持向量机的栓皮栎林木生长模型研究
• 5.1 基于支持向量机的林木生长模型研究基本原理
• 5.1.1 支持向量机线性与非线性回归
• 5.2 基于支持向量机的栓皮栎林木生长模型的回归算法及其实现
• 5.2.1 栓皮栎生长影响因子的确定
• 5.2.2 栓皮栎样本数据集的构建
• 5.2.3 支持向量机的学习训练、预测
• 5.2.4 结果分析
• 5.3 基于支持向量机的栓皮栎单木生长模型模拟
• 5.3.1 基于支持向量机的栓皮栎单木直径生长模型
• 5.3.2 基于支持向量机的栓皮栎单木树高曲线模型
• 5.4 本章结论
• 6 结论与讨论
• 参考文献
• 附录A:攻读学位期间的主要学术成果
• 致谢