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森林是陆地生态系统的重要的一部分,不同经营方式下的森林植被结构参数能够有效的体现陆地生态系统的物质和能源的循环状态,也可以反映陆地生产力水平,对全球碳汇和碳循环中起着难以替代的作用。因而正确、精准地评估林木碳储量对全球生态系统研究意义重大。传统的植被碳储量统计以大量的地面实测数据为基础,耗费人力、物力和时间。地面激光扫描(TLS)技术能够使森林场景重现,可以得到研究区毫米级的三维信息,能够高效、自动、周期性测量林木结构信息。在研究内容上,以中国南方用材林树种为研究对象(主要为杉木、马褂木),对比4种复合经营的杉木人工林和3种密度经营的马褂木人工林生长情况,进行了3个时期的马褂木人工林样地动态监测,旨在为人工用材林高效经营与管理提供研究基础。首先,基于单木点云提取了胸径、树高、材积等测树因子及高度累计百分比等点云特征参数,为后续研究提供精准的数据保障。其次,分析不同复合经营类型和多密度经营人工林的测树因子、高度累计百分比差异,并建立削度方程以实现干形和材种出材分析,同时采用生物量转换因子法估算各经营类型的森林生物量和森林碳储量,探寻各种经营方式下人工用材林的生态效益与经济效益。最后,基于点云提取的测树因子实现了2014到2019年马褂木人工林变化分析,并用点云特征参数建立了材积动态预测模型,以期找到更便捷的立木材积估测方法,为森林碳储量估算提供更高效的途径。在方法探索上,本文以地面激光点云数据为基础,采用最小二乘法拟合树干直径,利用fusion软件提取林木树高,并设计提取特征参数(高度累计百分比)。为评价多种经营类型(包括不同复合类型杉木和不同密度马褂木)的经营效果,利用点云提取的胸径、树高和高度累计百分比分析其生长结构差异,基于提取的上部直径分别建立削度方程模型并编制材种出材率表,对比和分析多种经营类型树干干形差异和材种出材情况,同时采用生物量转换因子法估算了它们的生物量与碳储量,综合评价其生态效益与经济效益。研究还基于点云提取的测树因子和特征参数,分析了马褂木人工林2014、2018和2019年的生长变化,此外以特征参数为自变量采用多元逐步回归模型建立了马褂木的材积预测模型,并将建立的预测模型用于材积动态变化分析,研究结果表明:1、相较于杉木纯林,在复合经营方式下(杉木-草珊瑚、杉木-华盖木、杉木-闽楠)杉木的平均胸径、平均树高和平均材积都有所下降,杉木-华盖木复合经营对杉木胸径、树高和材积影响较小(分别为22.8cm、18.65m、0.3995m3),与杉木纯林值相近(分别为23.5cm、19.13m、0.3991m3);以改进四参数Schumacher模型建立了4种经营类型的削度方程模型,并绘制了树干干曲线,结果表明杉木-华盖木与纯林树干干形较为接近,杉木-草珊瑚和杉木-闽楠树干干形较为接近且干曲线位于纯林下方;杉木-华盖木的大径材出材量最大,杉木-草珊瑚和杉木-闽楠相较于纯林各径级材种均有所下降;杉木-华盖木的蓄积量、生物量和碳储量略高于杉木纯林,均最大。综合以上结果表明,杉木-华盖木复合经营相较于纯林,不仅有利于大径材的培育,更能促进蓄积量、生物量和碳储量增长,同时还能达到增加经济和生态效益目的。2、研究区马褂木的胸径、树高和材积随着造林密度增加而降低,呈反“J”型曲线。高密度下马褂木的平均胸径、树高和材积明显小于中密度和低密度,低密度略大于中密度;高度累计百分比(Hz)在多密度经营类型中表现出差异,且与测树因子差异存在一致性;以改进四参数Schumacher模型建立了3种造林密度的马褂木削度方程模型,并绘制树干干曲线,结果表明中密度与低密度的马褂木干形较为接近,且位于高密度干曲线上方;高密度马褂木的大径材累计材长和材积均最小,中密度次之且与低密度较为接近,高密度材种出材率中小径材(72.14%)占主要部分,而大径材出材率最高的为中密度林(24.73%);马褂木的蓄积量、生物量和碳储量随着林分密度的增加而增加,高密度马褂木的蓄积量、生物量和碳储量均最大,中密度次之。综合以上结果表明,在兼顾大径材、中径材、生态效益和经济效益,中密度造林的马褂木人工林综合效益最高。3、2014年、2018年和2019年监测期间,马褂木人工林平均胸径增长1.91cm,平均树高增长1.82m,平均材积增长0.11m~3。径阶分布的峰值从25cm转移到了30cm;高度累计百分比(Hz)对材积的变化敏感,与材积相关性高;以H25和胸径(DBH)作为变量建立的3期材积预测模型可用于木材积预估,其R~2均大于0.9,RMSE均较小,模型预测值与点云实测值无明显差距;建立的材积模型可用于马褂木材积变化的预测,通过模型预测3个时期各个径阶材积变化,其预测值与点云实测材积变化值之间存在明显的线性关系,其R~2为0.9891;高度累计百分比(Hz)可以反应上部直径随树高增加的变化状态。研究选择的2棵解析木Hz曲线均在H25时出现拐点,在H50时出现再次出现第二个拐点,且两个出现拐点对应的高度均与2棵解析木拐点范围基本一致。