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广林九桉单木结构—功能模型的研究

作　者: 刁军
导　师: 雷相东
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 森林经理学
关键词: 桉树异速生长 GreenLab结构-功能模型随机形态模型
分类号: S792.39
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
引　用: 1次
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内容摘要

本研究以我国南方重要的速生丰产树种广林九桉(Eucalyptus grandis×Eucalyptus urophylla)为对象,运用GreenLab模型方法,基于16株桉树形态和生物量调查数据,建立了桉树的结构-功能模型和随机形态模型。主要内容包括:(1)建立了桉树单叶面积异速生长模型,为桉树结构-功能模型中的叶面积估计提供了简便的方法。发现桉树单叶面积与叶鲜重存在着很强的线性关系,且桉树成熟叶与嫩叶的鲜重有很大的差异,因此研究中将成熟叶与嫩叶分开建模。用平均相对误差、总相对误差、平均相对误差的绝对值、均方根误差以及预估精度五个统计量对模型进行检验和校正,最终确定成熟叶和嫩叶叶面积与叶鲜重的异速生长关系模型分别为y=53.299x0.891、y=-0.004+48.632x,y为单叶面积,x为单叶鲜重,预估精度分别为97.2%和98.6%。(2)基于一年生桉树的数据,建立了桉树的确定性GreenLab结构-功能模型。模型的直接参数是通过实测数据获得的,隐含参数是利用非线性最小二乘法通过Digiplante软件拟合反求获得的。对模型中的部分假设进行了验证,并对模型的模拟效果进行了评估。结果表明:各级枝总鲜生物量及各级枝上叶的总鲜生物量的模拟效果较好,枝的生物量在生理年龄1(PA1)、生理年龄2(PA2)、生理年龄3(PA3)的相对误差分别为1.49%、-13.41%和-18.80%;叶的生物量的相对误差分别为1.25%、8.24%和2.40%。相对于生物量,节间直径与长度的模拟效果稍差,主干上各节间直径与长度平均相对误差分别为19.71%和48.74%。桉树次生生长主要遵循全局分配模式。(3)建立了桉树的随机形态模型。分析桉树的形态特征,发现桉树在生长过程中会出现随机性生长延迟现象,这一现象可用随机模型来表示。建立了包括主干和侧枝芽的生长概率、生长节律、分枝概率及芽的存活概率等随机概率方程,得到了一年生和二年生桉树的随机形态参数。在生长节律为1的假设下,一年生、二年生桉树主干平均生长概率分别为0.82和0.78,一级枝的平均生长概率分别为0.41和0.68,主干上的分枝概率均接近于1。利用这些参数以及随机模型可以随机模拟桉树的树冠形态结构。研究结果为理解桉树的结构变化和生长过程及生物学驱动的三维可视化提供了方法和依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第一章绪论  12-25
  1.1 引言  12-13
    1.1.1 研究背景  12
    1.1.2 研究目的与意义  12-13
    1.1.3 项目来源与经费支持  13
  1.2 国内外研究现状及评述  13-23
    1.2.1 结构-功能模型  13-20
    1.2.2 GreenLab 模型概述  20-22
    1.2.3 问题与发展趋势  22-23
  1.3 研究目标和主要研究内容  23-24
    1.3.1 研究目标  23
    1.3.2 主要研究内容  23-24
  1.4 研究技术路线  24-25
第二章桉树单叶面积估计模型  25-33
  2.1 试验材料与研究方法  25-28
    2.1.1 试验区概况  25-26
    2.1.2 数据采集  26
    2.1.3 方法  26-28
  2.2 结果与分析  28-31
    2.2.1 模型的检验  28-30
    2.2.2 模型的验证  30-31
  2.3 小结  31-33
第三章桉树GreenLab 结构-功能模型  33-57
  3.1 Greenlab 模型原理  33-43
    3.1.1 有关植物学概念  33-35
    3.1.2 GreenLab 模型特征和假设  35-36
    3.1.3 GreenLab 中的结构模型  36-39
    3.1.4 GreenLab 中的功能模型  39-42
    3.1.5 模型参数及其估计方法  42-43
    3.1.6 参数求解软件- Digiplante 软件  43
  3.2 试验材料与方法  43-49
    3.2.1 试验区的概况  43-44
    3.2.2 数据采集  44-46
    3.2.3 桉树目标文件的建立  46-49
  3.3 结果与分析  49-55
    3.3.1 GreenLab 模型参数的确定  49-51
    3.3.2 GreenLab 模型结果分析  51-55
  3.4 小结  55-57
第四章桉树随机形态模型  57-69
  4.1 桉树形态特征  57-59
  4.2 形态模型基本参数及概念  59
  4.3 模型参数求解  59-63
  4.4 桉树随机形态模型模拟  63-68
  4.5 小结  68-69
第五章结论与讨论  69-71
  5.1 结论  69
  5.2 讨论  69-71
参考文献  71-77
附录  77-79
在读期间的学术研究  79-80
致谢  80

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