一种基于主成分计算的绿化树种选择方法技术

技术编号:21606895 阅读:24 留言:0更新日期:2019-07-13 18:41
本发明专利技术涉及基于主成分计算的绿化树种选择方法,可有效解决树种的选择,保证绿化质量的问题,方法是,对不同树种的生态适应性与生态功能进行测定,以这些树种生态适应性总指标值,气体调节、土壤保持、水调节、营养积累、生产木材的价值为依据,采用主成份分析法,对各树种以上指标进行主成分测定,计算树种综合指标值,对造林树种进行量化选择,本发明专利技术方法新颖独特,科学合理,易操作,可有效用于绿化造林树种的选择,具有很强的实际应用价值,为实现绿化造林提供了技术支撑,有显著的经济和社会效益。

A Method of Greening Tree Species Selection Based on Principal Component Computing

【技术实现步骤摘要】
一种基于主成分计算的绿化树种选择方法
本专利技术涉及绿化树种,特别是用于土壤气候条件相近的平原区绿化树种的选择,也适用于立地条件相近的丘陵山区绿化树种选择的一种基于主成分计算的绿化树种选择方法。
技术介绍
树种选择关系到造林工作的成败,如何筛选绿化树种值得深入探讨。国外通过制定树种选择手册或树种特性表,对树种进行选择。国内树种选择主要依据“适地适树”原则,比较宏观,在实际造林工作中难以贯彻执行,树种选择的基础研究较少,成果不系统,对树种选择的支撑能力较差。查阅国内外树种选择的相关文献,尚未建立系统的树种量化选择方法。森林是陆地生态系统的主体,在全球范围内发挥着重要的作用。森林生态功能及其价值是衡量森林生态系统质量的一个重要指标。选择生态适应性强、生态服务价值较高的树种造林,可以提高造林成活率及其综合效益。树种的生态适应性主要是指其抗寒、抗旱、抗风、抗病虫害情况,生态适应性较强的树种一般生长迅速,具有较高的生态价值。但是不同树种的生物学特性差别较大,在适应环境之后,生态价值差异也较大。森林中乔木层是影响生态系统功能的最重要层次,其生态价值主要表现在气体调节、土壤保持、水调节、营养积累等方面。本方法以平原区主要绿化树种为研究对象,对不同树种的生态适应性与生态服务功能进行测定,以这些树种生态适应性总指标值,气体调节、土壤保持、水调节、营养积累、生产木材的价值为依据,采用主成份分析法,计算各树种综合指标值,对造林树种进行量化选择,以保证绿化质量,但至今未见有公开报导。
技术实现思路
针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本专利技术之目的就是提供一种基于主成分计算的绿化树种选择方法,可有效解决树种的选择,保证绿化质量的问题。本专利技术解决的技术方案是,一种基于主成分计算的绿化树种选择方法是,对不同树种的生态适应性与生态功能进行测定,以这些树种生态适应性总指标值,气体调节、土壤保持、水调节、营养积累、生产木材的价值为依据,采用主成份分析法,对各树种以上指标进行主成分测定,计算树种综合指标值,对造林树种进行量化选择,具体包括以下步骤:(1)建立树种选择指标体系:根据树种的生态适应性,对树种进行筛选,在树种适应环境条件下,才能够提供较高的生态价值,在构建树种选择指标体系时,选择了生态适应性与生态价值指标;(2)设置标准地:在土壤气候条件相近的苗圃设为标准地,作为树种生态适应性与生态功能测定的场地;(3)生态适应性指标值测定与计算:在标准地中,观测记录不同树种抗寒、抗旱、抗病虫害、抗风情况,对以上4个指标进行测定分级量化,然后合计得出不同树种生态适应性总指标值;(4)气体调节价值测定与计算:在标准地中,用收获法测算林木地上与地下部分生物量,根据每个树种树龄及其生物量,计算出单位面积林木的年平均总生长量;采集不同树种地上与地下部分样品,测定样品的含碳量;根据不同树种生长量、含碳量,计算单位面积林木的总固碳量,采用瑞典的碳税率计算不同树种的固碳价值;根据林木年生长量,计算不同树种释氧量,然后根据释氧量与当年医用氧气的市场价格,计算林木释氧价值;(5)土壤保持价值测定与计算:在有林地与无林地标准地中,随机布设小样方并取样,测定样方内的土壤侵蚀模数,林木保土量为无林地土壤侵蚀模数与有林地土壤侵蚀模数的差值,水土流失使氮、磷、钾和有机质大量流失,从而增加土壤的化肥施用量,因此,把森林保持这些养分元素的价值换算成减少化肥施用的费用,计算林木土壤保持的价值;(6)水调节价值测定与计算:根据水库工程的蓄水成本确定林木涵养水源的价值,水库库容造价采用水库蓄洪工程投资费用,林木净化水质的单价采用当年城市居民用水平均价格;(7)营养积累价值测定与计算:分别在各标准地采集各树种枝、干与根样品,测定植物样品中氮、磷、钾含量,根据林木生长量与氮、磷、钾含量,计算不同林木积累氮、磷、钾量,把树木积累的氮、磷折合化肥,分别按照当年化肥市场价格,计算出林木营养积累的价值;(8)综合指标值计算:用Excel2007与SPSS19.0软件对不同树种的生态适应性指标值与生态服务价值进行主成分分析,采用隶属函数法对备选树种的以上指标进行综合评价,计算各项指标的隶属度指数,求出各公因子负荷量与权重,算出各树种的综合指标值;(9)树种选择:根据不同树种的综合指标值排序,综合指标值高的树种适应环境的能力强,生态服务价值高,采用计算机及其数学模型计算机软件,计算不同树种的综合指标值,确定造林绿化选择的树种。本专利技术方法新颖独特,科学合理,易操作,可有效用于绿化造林树种的选择,具有很强的实际应用价值,为实现绿化造林提供了技术支撑,有显著的经济和社会效益。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。图2为本专利技术树种选择指标体系框示图。图3为本专利技术的计算机软件操作流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作详细说明。以平原区绿化树种选择为例,说明本专利技术的具体实施方式。由图1给出,一种基于主成分计算的绿化树种选择方法,包括以下步骤:(1)树种选择指标体系构建:由图2所示,根据树种选择需要,结合平原区生态环境条件,选择了生态适应性(1个指标类别,4个指标)与生态服务价值(5个指标类别,10个指标)共6个指标类别14个指标,构建了树种选择指标体系;(2)测定林地选择:在平原区选择立地条件相近的纯林地,树龄10—15年生,避免由于立地条件的差异而产生的误差;(3)标准地设置:每个树种设置3个标准地,标准地规格为20×20米,以20×20米的无林地样地作为对照,作为树种生态适应性与生态服务功能测定的场地;(4)生态适应性测定:在设置的标准地中,测定记录不同树种抗寒、抗旱、抗风、抗病虫害情况;(5)生态适应性指标值计算:对不同树种抗寒、抗旱、抗风、抗病虫害情况进行分级量化,具体是:A、不同树种的生态适应性指标值树种抗寒性抗旱性抗风性抗病性总指标值悬铃木444517石楠344415广玉兰343414107杨543416枇杷343414雪松544518紫叶李454316黄山栾544417白蜡554519旱柳543315垂柳543315女贞244414侧柏555520泡桐453315毛白杨453416圆柏545519国槐554519银杏544417B、不同树种的生态服务功能C、不同树种的生态服务价值(元/(公顷·年)类别气体调节水调节土壤保持营养积累木材价值悬铃木621681492827194340617644石楠361252538027670164810226广玉兰30509142742771220568642107杨506392615335317391519900枇杷35614252373347517038662雪松32106343932839818276264紫叶李914628166290786161453黄山栾27281215222895919137743白蜡283302988031865180125241旱柳33621166122819425669247垂柳29540157892796522218125女贞29662168622856416348397侧柏926133567269394933918泡桐346791613734122184517055毛白杨292601582126本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于主成分计算的绿化树种选择方法,其特征在于,对不同树种的生态适应性与生态功能进行测定,以这些树种生态适应性总指标值,气体调节、土壤保持、水调节、营养积累、生产木材的价值为依据,采用主成份分析法,计算树种综合指标值,对造林树种进行量化选择,具体包括以下步骤:(1)建立树种选择指标体系:根据树种的生态适应性,对树种进行筛选,在树种适应环境条件下,才能够提供较高的生态价值,在构建树种选择指标体系时,选择了生态适应性与生态价值指标;(2)设置标准地:在土壤气候条件相近的苗圃设为标准地,作为树种生态适应性与生态功能测定的场地;(3)生态适应性指标值测定与计算:在标准地中,观测记录不同树种抗寒、抗旱、抗病虫害、抗风情况,对以上4个指标进行测定分级量化,然后合计得出不同树种生态适应性总指标值;(4)气体调节价值测定与计算:在标准地中,用收获法测算林木地上与地下部分生物量,根据每个树种树龄及其生物量,计算出单位面积林木的年平均总生长量;采集不同树种地上与地下部分样品,测定样品的含碳量;根据不同树种生长量、含碳量,计算单位面积林木的总固碳量,采用瑞典的碳税率计算不同树种的固碳价值;根据林木年生长量,计算不同树种释氧量,然后根据释氧量与当年医用氧气的市场价格,计算林木释氧价值;(5)土壤保持价值测定与计算:在有林地与无林地标准地中,随机布设小样方并取样,测定样方内的土壤侵蚀模数,林木保土量为无林地土壤侵蚀模数与有林地土壤侵蚀模数的差值,水土流失使氮、磷、钾和有机质大量流失,从而增加土壤的化肥施用量,因此,把森林保持这些养分元素的价值换算成减少化肥施用的费用,计算林木土壤保持的价值;(6)水调节价值测定与计算:根据水库工程的蓄水成本确定林木涵养水源的价值,水库库容造价采用水库蓄洪工程投资费用,林木净化水质的单价采用当年城市居民用水平均价格;(7)营养积累价值测定与计算:分别在各标准地采集各树种枝、干与根样品,测定植物样品中氮、磷、钾含量,根据林木生长量与氮、磷、钾含量,计算不同林木积累氮、磷、钾量,把树木积累的氮、磷折合化肥,分别按照当年化肥市场价格,计算出林木营养积累的价值;(8)综合指标值计算:用Excel 2007与SPSS 19.0软件对不同树种的生态适应性指标值与生态服务价值进行主成分分析,采用隶属函数法对备选树种的以上指标进行综合评价,计算各项指标的隶属度指数,求出各公因子负荷量与权重,算出各树种的综合指标值;(9)树种选择:根据不同树种的综合指标值排序,综合指标值高的树种适应环境的能力强,生态服务价值高,采用计算机及其数学模型计算机软件,计算不同树种的综合指标值,确定造林绿化选择的树种。...

【技术特征摘要】
1.一种基于主成分计算的绿化树种选择方法,其特征在于,对不同树种的生态适应性与生态功能进行测定,以这些树种生态适应性总指标值,气体调节、土壤保持、水调节、营养积累、生产木材的价值为依据,采用主成份分析法,计算树种综合指标值,对造林树种进行量化选择,具体包括以下步骤:(1)建立树种选择指标体系:根据树种的生态适应性,对树种进行筛选,在树种适应环境条件下,才能够提供较高的生态价值,在构建树种选择指标体系时,选择了生态适应性与生态价值指标;(2)设置标准地:在土壤气候条件相近的苗圃设为标准地,作为树种生态适应性与生态功能测定的场地;(3)生态适应性指标值测定与计算:在标准地中,观测记录不同树种抗寒、抗旱、抗病虫害、抗风情况,对以上4个指标进行测定分级量化,然后合计得出不同树种生态适应性总指标值;(4)气体调节价值测定与计算:在标准地中,用收获法测算林木地上与地下部分生物量,根据每个树种树龄及其生物量,计算出单位面积林木的年平均总生长量;采集不同树种地上与地下部分样品,测定样品的含碳量;根据不同树种生长量、含碳量,计算单位面积林木的总固碳量,采用瑞典的碳税率计算不同树种的固碳价值;根据林木年生长量,计算不同树种释氧量,然后根据释氧量与当年医用氧气的市场价格,计算林木释氧价值;(5)土壤保持价值测定与计算:在有林地与无林地标准地中,随机布设小样方并取样,测定样方内的土壤侵蚀模数,林木保土量为无林地土壤侵蚀模数与有林地土壤侵蚀模数的差值,水土流失使氮、磷、钾和有机质大量流失,从而增加土壤的化肥施用量,因此,把森林保持这些养分元素的价值换算成减少化肥施用的费用,计算林木土壤保持的价值;(6)水调节价值测定与计算:根据水库工程的蓄水成本确定林木涵养水源的价值,水库库容造价采用水库蓄洪工程投资费用,林木净化水质的单价采用当年城市居民用水平均价格;(7)营养积累价值测定与计算:分别在各标准地采集各树种枝、干与根样品,测定植物样品中氮、磷、钾含量,根据林木生长量与氮、磷、钾含量,计算不同林木积累氮、磷、钾量,把树木积累的氮、磷折合化肥,分别按照当年化肥市场价格,计算出林木营养积累的价值;(8)综合指标值计算:用Excel2007与SPSS19.0软件对不同树种的生态适应性指标值与生态服务价值进行主成分分析,采用隶属函数法对备选树种的以上指标进行综合评价,计算各项指标的隶属度指数,求出各公因子负荷量与权重,算出各树种的综合指标值;(9)树种选择:根据不同树种的综合指标值排序,综合指标值高的树种适应环境的能力强,生态服务价值高,采用计算机及其数学模型计算机软件,计算不同树种的综合指标值,确定造林绿化选择的树种。2.根据权利要求1所述的基于主成分计算的绿化树种选择方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)树种选择指标体系构建:根据树种选择需要,结合平原区生态环境条件,选择生态适应性指标抗寒性、抗旱性、抗风性、抗病性和生态服务价值的气体调节、水调节、土壤保持、营养积累、木材价值,构建树种选择指标体系;(2)测定林地选择:在平原区选择立地条件相近的纯林地,树龄10—15年生,避免由于立地条件的差异而产生的误差;(3)标准地设置:每个树种设置3个标准地,标准地规格为20×20米,以20×20米的无林地样地作为对照,作为树种生态适应性与生态服务功能测定的场地;(4)生态适应性测定:在设置的标准地中,测定记录不同树种抗寒、抗旱、抗风、抗病虫害情况;(5)生态适应性指标值计算:对不同树种抗寒、抗旱、抗风、抗病虫害情况进行分级量化,具体是:A、不同树种的生态适应性指标值树种抗寒性抗旱性抗风性抗病性总指标值悬铃木444517石楠344415广玉兰343414107杨543416枇杷343414雪松544518紫叶李454316黄山栾544417白蜡554519旱柳543315垂柳543315女贞244414侧柏555520泡桐453315毛白杨453416圆柏545519国槐554519银杏544417B、不同树种的生态服务功能C、不同树种的生态服务价值(元/(公顷·年)类别气体调节水调节土壤保持营养积累木材价值悬铃木621681492827194340617644石楠361252538027670164810226广玉兰30509142742771220568642107杨506392615335317391519900枇杷35614252373347517038662雪松32106343932839818276264紫叶李914628166290786161453黄山栾27281215222895919137743白蜡283302988031865180125241旱柳33621166122819425669247垂柳29540157892796522218125女贞29662168622856416348397侧柏926133567269394933918泡桐346791613734122184517055毛白杨29260158212600615568305圆柏917134599283424883879国槐401141611632994213216430银杏483251749829127257014626D、不同树种的隶属函数值分别按照式(1)计算其指标值:S=(1X1+2X2+3X3+4X4)/∑X式(1)式中,S为抗寒、抗旱、抗风、抗病虫害指标值;X1、X2、X3、X4为各树种各等级株数,抗性越强前面的常数越大;∑X为观测总株数;按照式(2)计算出不同树种的生态适应性总指标值:S总=S抗寒+S抗旱+S抗风+S抗病虫害式(2)式中,S总为各树种生态适应性总指标值,S抗寒为各树种抗寒性指标值,S抗旱为各树种抗旱性指标值,S抗风为各树种抗风指标值,S抗病虫害为各树种抗病虫害指标值;根据生态适应性测定与计算结果,选择的18种主要乔木树种生态适应性总指标值变化范围为14—20:(6)气体调节价值测定与计算:在标准地中,用收获法测定林木地上与地下部分生物量,根据每个树种树龄及其生物量,计算出单位面积林木地上与地下部分的年平均生长量;采集不同树种地上与地下部分样品,并测定样品的含碳量,分别计算地上与地下部分的含碳量,合计得到林木的总含碳量,按照式(3)计算林木固碳释氧价值:U气体调节=(C碳R碳+1.19C氧)×B年式(3)式中,U气体调节为林木固碳...

【专利技术属性】
技术研发人员:白保勋陈东海徐婷婷李本勇陈尚凤朱亚杰
申请(专利权)人:郑州市农林科学研究所
类型:发明
国别省市:河南,41

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