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林业
毛竹林竹鞭生长特征和空间结构的探地雷达无损探测
【目的】发展毛竹林地下竹鞭空间结构的探地雷达无损探测方法,解决因毛竹竹鞭深入地下和观测不便而使空间结构及地下生物量无法准确预测的难题,为毛竹林地下竹鞭研究提供新思路。【方法】设置毛竹林样地并采用探地雷达进行探测,在雷达数据预处理后提取竹鞭信息,同时基于双曲线模型估计竹鞭直径,并利用直径(D)与长度(L)拟合竹鞭生物量,再用实测值进行模型检验,最后分析竹鞭的垂直与水平空间结构。【结果】探地雷达能有效探测毛竹林地下竹鞭的位置信息,双曲线模型对竹鞭直径和长度估计误差分别为-14.45%~20.66%和0.53%~8.51%,对空间位置3个方向(X,Y,Z)的估计误差分别为0.13%~6.65%、1.23%~6.55%和2.42%~7.41%;对于生物量,以DL为变量的多项式模型和以D2L为变量的指数模型拟合结果较好,确定系数R2为0.93~0.95,均方根误差RMSE为18.3~22.4 kg·hm-2;从模型检验结果来看,以D2L为变量的指数和多项式模型模拟效果显著好于以D、D2和DL为变量的指数和多项式模型;以D2L为变量的指数模型是竹鞭生物量(BR)的最佳拟合模型,具体形式为BR=65.17 e0.002D2L;对竹鞭空间结构分析表明,竹鞭主要垂直分布在0~40 cm土层,该土层竹鞭条数占竹鞭条数总量的91%,竹鞭鞭长和生物量分别占总量的95%和93%,且竹鞭直径在下层(>20 cm)土壤显著大于表层(0~20 cm)土壤;竹鞭在地下的走势较为曲折,空间分布相对均匀,同一竹鞭的直径差异不大,但不同竹鞭的直径差异显著(P<0.01),样地内单位面积竹鞭的长度和生物量分别为54 080 m·hm-2和1 001.17 kg·hm-2。【结论】利用探地雷达能成功探测地下竹鞭的位置信息,可得到竹鞭垂直和水平方向的空间结构,同时竹鞭直径模型与生物量模型的预测结果也较好,表明探地雷达技术可为研究毛竹林竹鞭结构及其动态与地上立竹的相互关系等提供技术支撑。
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林业科学
2020年12期
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