基于运五飞机飞播造林的油松落种分布模型的建立.doc

基于运五飞机飞播造林的油松落种分布模型的建立摘 要：利用运五飞机油松播种试验数据,对油松种子的落种规律进行了研究，证明油松种子分布与飞机航高（）、航速()、风向与航向夹角()、风速()、落种流量()、种子千粒重()等因素相关性。建立了基于运五飞机油松播造林种子落区模型，播带横向各点11m2落种量为：关键词：飞播造林；运五飞机；油松；落种分布模型油松（Pinus tabuliformis）是东北地区的主要造林树种之一，采用飞播造林是油松造林的一项主要方法。要想合理利用飞播种子,提高飞播效果，就必须掌握飞机播种造林落种分布规律。本文利用吴钦孝等1在19761978年做的油松飞播造林最适播带宽带的试验研究部分数据，建立了基于运五飞机的油松飞播造林落种分布模型。1 材料与方法1.1 飞机机型及播种器主要技术参数运五飞机为小型多用途飞机。上翼展18.2m，下翼 11.2m，机长12.7m，机高6.1m；最大起飞重量5250kg，空重3367kg，最大平飞速度256km/h，最大巡航速度220km/h；载种量1000kg，作业速度160km/h。飞机的播种器可以通过定量盘随时调节播撒量。播撒物经过分配，按照一定的比例进入吹种风洞的各个通道，在重力、飞机气流和空气的共同作用下，形成具有一定宽度的种子带，使播撒物均匀的撒在地面上。1.2 飞播种子 种子质量达到二级质量标准，油松种子单粒重为0.036g；设计播种量7.5kg/ha，11m2平均落种量为0.75g 或20.8粒。1.3 试验方法吴钦孝等1采用的试验方法是：在播区内设计一完整航标线（通常以中航为宜），设计播带宽度40m，在播带的横向上，与飞行方向相垂直，每隔5m设接种布一块，面积11m2。于此同时，在作业航带两侧分别用测高仪测量飞机飞行高度，用风速仪测量飞播时的风速风向。种子落种后，当即统计各接种布上的落种数。对吴钦孝等1试验数据处理，得到表1。 表1 油松落种种子分布统计表组号设计落种流量(g/s)风速(m/s)风向与航向夹角航高(m)各偏移距离（m）的1m2样方内落种粒数合计-45-40-35-30-25-20-15-10-50510152025303540451133330154141319232925221152213335016613812172427222115104231333701611338121522252319167421413339015212458182021251710863211513331101441114121218142023101264114626676530824915183441455434201685201713330.15-45861571361114161820171818652011813331.6-459814321455202021181675451521920000.16062188414222228293024551221020001.7607122221661012162235273231151512 结果与分析2.1 参数处理2.1.1 风速、风向及种子坠落时间风对种子散落分布影响是侧风速度和风作用于种子的时间，侧风速度与风速及风向与航向夹角关系为：飞播油松种子落种的时间与航高、种子形状及空气阻力相关，油松种子在空气中降落存在收尾速度，通过试验，油松种子的收尾速度10.6m/s。种子坠落时间与航高关系公式：2.1.2 1m长播带内落种粒数1m长播带内落种粒数，与落种流量（g/s）、航速（m/s）、种子千粒重（g/1000粒）关系公式为： （1）吴钦孝等1的试验中，没有对航速进行实时采集，按其设计推算出1m长播带内落种粒数的设计值，结果见表2从抽样角度，1m长播带内落种粒数可以视为样本总体，各样方收集落种粒数之和/抽样比例理论上是样本总体的无偏估计。利用抽样估计总体，结果见表2之调查值。 通过对设计值和调查值进行方差分析，F=0.667，两组数据没有显著差异。因此，在模型拟合时采用调查值是可信的。2.2 飞播种子落种规律应用Excel 2010统计函数及迭代算法寻优，对种子散落分布进行正态分布拟合，结果见表2。表2 油松落种种子分布规律的拟合结果组号样方落种合计落种中心偏移(m)模型参数模型相关性检验调查值设计值NLyyUQFF0.05结论11547708320.437700.435.471125.71099.326.341.75.1*21668308320.838300.837.071150.41133.816.668.44.8*31618058321.098051.098.361157.01139.517.565.24.8*4152760832-3.21760-3.219.481108.21056.851.420.54.5*5144720832-0.25720-0.2510.48972.0850.2121.87.04.5*630815401664-4.061540-4.068.065659.55486.2173.431.64.5*7157785832-0.13785-0.139.271231.91174.057.920.34.4*8133665832-6.36665-8.649.89922.4703.7218.73.24.4*91989901248-0.68990-0.687.872789.82568.9220.911.64.4*10222111012487.6911107.698.423050.42748.5301.99.14.4*2.2.1 航高与种子散落分布规律从表2中可以看出：在各种状态下，种子自飞机散落，在播带的横向上出现连续分布态势，中间密，两侧渐稀，基本符合正态分布；播幅随作业航高增加而逐渐增大，在分布规律上体现为随着航高H的增加分布模型的参数增大。应用Excel 2010 插入散点图功能对模型拟合，结果见图1。 图1 航高与线性拟合结果（2）模型R2=0.7383，模型具有很好的相关性。2.2.2 风与种子散落分布规律从表2中可以看出：风与分布模型的参数的影响不大，与存在线性相关性。拟合模型为：（3）模型 R2=0.9754，模型具有很好的相关性。2.2.3 种子落区模型 将拟合好的参数模型(1)、(2)、(3)式带入下式，得到基于运五飞机油松播造林种子落区模型：式中：在点的单位面积落种粒数（粒/m2）2.3 验证取7、8、9、10共4组数据，利用种子落区模型进行验证，模型估测效果见图2；通过方差分析，估测结果显著，见表3。图2 模型估测效果表3 方差检验分析表组号模型相关性检验总平方和回归方差剩余方差FF0.05结论71231.901161.7770.1316.574.38*8922.40679.03243.362.794.38*92789.802236.70553.104.044.38*103050.402646.93403.476.564.38*3 讨论3.1在生产工作中，通过确定飞机航高（H）、航速(V航)、风向与航向夹角()、风速(V风)、落种流量(L)、种子千粒重(W)等因素，利用模型，获得油松飞播造林最适播带的宽带