基于頻譜分析用針刺儀測定樹木年齡的算法

潘 虹，盧 軍，郭旭展，唐守正，高瑞東，徐建軍

(1.中國林業(yè)科學研究院資源信息研究所，北京 100091；2.信陽師范學院數學與統計學院，河南 信陽 464000；3.管涔山國有林管理局，山西 寧武 036700；4.管涔山國有林管理局羊圈溝林場，山西 五寨 036200)

活立木年齡微損測定是目前林業(yè)生產研究中最重要和最基礎的共性難題，對森林管護、森林經營以及古樹保護等都具有重要的理論和實踐意義[1-4]。傳統的測定樹木年齡的方法具有破壞性[5-6]，并增加樹木致病感染的風險[7-10]；無損測定樹木年齡的方法如建立數學模型和查數輪生枝法等[11-15]，準確性較低。目前，在我國實行天然林保護的環(huán)境中，亟需一種微損的測定樹木年齡的方法。

針刺儀是估計樹木年齡的微損工具，將針刺儀應用于活立木，可以獲得相對阻力剖面[16]。針刺儀的基本工作原理是基于抗鉆阻力與木材密度之間的線性關系，根據剖面曲線波峰波谷的趨勢能反映年輪內部早材和晚材的界限[17]，峰值和谷值分別代表早材和晚材，可以用相對阻力剖面圖來估計樹木年齡以及樹木生長率[18-20]，由于針葉樹和闊葉樹的樹干材質不同，導致針刺儀鉆入阻力變化不同，針葉樹種的阻力變化比闊葉樹種的阻力變化更明顯，峰谷的區(qū)分度更好，能更準確地表示樹木生長的變化，所以本研究選取針葉樹中的華北落葉松（Larix principis-rupprechtiiMayr）作為研究對象。雖然使用針刺儀自帶DECOM 軟件對抗鉆阻力剖面圖進行分析，可以自動檢測年輪邊界，估計樹木年齡，但是誤差很大，不能應用于林業(yè)實際生產，基于抗鉆阻力值序列來估算樹木年齡的方法鮮見報道。……