全国立木生物量建模总体划分与样本构成研究

结合全国生态地理区域和行政区域,并兼顾立木材积表的建模总体划分,提出了全国立木生物量建模总体划分方案,将全部树种分为34个树种组,全国分为6大地理区域,共划分70个建模总体;通过对已有立木生物量数据进行建模分析,将立木生物量模型的预估精度确定为95%以上,同时根据变动系数分析结果提出合适的建模样本单元数应该在150以上,且要按划定的10个径阶均匀分配,保证每个径阶的样本单元数不少于15个;以第七次全国森林资源清查数据为基础,确定了每一个建模总体的样本结构,将样本单元数全部落实到了各省和各级径阶。研究成果可为推进全国森林生物量调查建模工作提供参考依据。     

基于木材密度的34个树种组一元立木生物量模型建立

森林是陆地上最大的碳库,其固碳能力的评估必须以生物量模型作为计量基础。基于2012年研究提出的通用性生物量模型M=0.3pD7/3,利用公开发表的各树种木材基本密度数据,建立了我国全部34个树种(组)的一元地上生物量模型,再利用全国森林生物量调查建模项目的实测数据,对其中14个树种(组)的地上生物量模型进行了验证;还分别针叶树和阔叶树2个树种组建立了相容性地下生物量模型和根茎比模型,并检验了其预估效果。结果表明:所建一元立木生物量模型对各个树种(组)地上生物量和地下生物量估计的相对误差绝对值平均数均未超过其相应的允许误差10%和15%,可用于宏观层面的森林生物量估计,是近年颁布实施的生物量模型系列行业标准的重要补充。     

中国南方马尾松立木生物量模型研建

开展全国森林生物量监测和评估,建立适合较大区域范围的通用性立木生物量模型将成为必然趋势。以中国南方马尾松Pinus massoniana立木生物量为对象,对地上生物量和地下生物量通用性模型的建立方法进行了研究。首先,对线性和非线性立木生物量模型进行了对比分析,结果表明非线性模型要优于线性模型;然后,对一元、二元与多元非线性模型的拟合效果进行了对比,结果表明在模型中增加树高、冠幅等因子对预估精度的提高相当有限,仅用胸径作为预估因子的一元模型已经解释了生物量变动的95%以上,可以用于大尺度森林生物量的估计;最后,对地下生物量的估计途径进行了研究,结果表明,在地下生物量实测样本只是地上生物量实测样本的子样本时,合适的做法是利用子样本建立根茎比模型,再结合利用大样本建立的地上生物量模型来联合估计地下生物量。本研究建立的中国南方9省区马尾松地上生物量模型的预估精度达到95%以上,地下生物量模型的预估精度也接近90%,可以用于该区域的马尾松生物量估计。     

国外立木生物量模型研究现状与展望

对国外立木生物量模型的研究现状进行了综述, 从样本采集、建模方法、模型评价和模型应用等方面系统总结了立木生物量模型研建的技术要点, 并从开展国家级森林生物量监测的角度提出了建立通用性立木生物量模型的研究重点。     

北京市树高胸径回归模型研建及一元立木材积表检验

利用北京市14 074株测高样木数据,以二元立木材积估计值为基础,研建北京市13个树种组的树高胸径回归模型,建立新的一元立木材积表,并对新老2套一元材积表的估计误差进行检验和评价。结果显示:现行13个树种组的一元立木材积表对总体蓄积量的估计误差为-1.14%,对各个树种组的蓄积量估计误差在-36.59%～47.76%之间,有11个树种组的一元材积表已超出±5%的允许误差范围;新建13个树种组的一元立木材积表,其平均预估误差(MPE)都在5%以内,总体相对误差(TRE)和平均系统误差(ASE)都在±1%以内。研究表明:北京市13个树种组的老一元立木材积表仅有2个尚能继续使用,其他11个需要修正或更新;新建13个树种组的一元立木材积表,能满足林业行业标准的精度要求。     

广西主要树种立木生物量模型的研建

在广西境内收集杉木、马尾松、桉树、硬阔类、软阔类等树种333株,按收获法进行生物量测定,分别树种采用W=c1×Dc2,W=c1×(D2H)c2,W=c1×Dc2×Hc3模型进行地上部分生物量拟合,并采用加权回归估计消除模型的异方差,利用部分有根部生物量测定的样本,分别树种建立地下与地上生物量回归模型,获得平均根茎比参数。结果表明:1)采用W=c1×Dc2×Hc3结构建立地上生物量模型,具有较高的精度;2)通过加权回归后,地上生物量模型精度略有降低,但模型稳定性增强;3)主要树种地上生物量模型的决定系数R2均达到0.93以上,总相对误差(TRE)和平均系统误差(MSE)均控制在±1%以内,平均预估精度基本在94%以上,结合平均根茎比参数,可在一定径级范围内用于广西主要树种生物量估测。     

基于TM影像的华安县桉树林生物量遥感估测

以华安县桉树林为研究对象,基于最近的2008年20块桉树林固定样地和同期Landsat5 TM影像,选用20个自变量,建立多元线性生物量遥感信息模型,并采用8个检验样本对模型进行检验,总体预估精度达到83.58%,均方误差为1.42t/hm~2,利用建立的多元线性模型反演生成华安县桉树林生物量分布图,估测华安县桉树林总生物量为404 765.316t,公顷生物量为32.344t/hm~2。     

黑龙江人工落叶松林分蓄积量生物量和碳储量建模

林分水平的计量数表是开展森林资源二类调查必不可少的度量衡。利用黑龙江省国家森林资源清查的53个人工落叶松(Larix spp.)样地实测数据,结合已经颁布实施的《落叶松立木生物量模型及碳计量参数》行业标准,建立了林分水平的基于断面积和平均高的蓄积量、生物量和碳储量模型。结果表明:所建模型的确定系数(R2)在0.91以上,平均预估误差(MPE)在4%左右,可以满足森林资源二类调查的精度要求;提出的建模方法,也适用于建立其它地区或其它树种的林分蓄积量、生物量和碳储量模型。     

含地域和起源因子的马尾松立木生物量与材积方程系统

【目的】建立含地域和起源因子的相容性立木生物量与材积方程系统,为准确估计森林生物量提供依据。【方法】以我国南方主要针叶树种马尾松为研究对象,基于301和104株样木的实测地上生物量、树干材积和地下生物量数据,综合利用哑变量建模方法和误差变量联立方程组方法,建立集地上生物量、树干材积和地下生物量为一体、确保与生物量转换因子和根茎比等变量相容的一元和二元方程系统,并分析立木生物量和材积估计是否受地域和起源的影响。【结果】所建立的马尾松一元和二元相容性立木生物量方程与材积方程,确定系数(R~2)均在0.92以上,其中地上生物量方程的平均预估误差在4%以内,地下生物量方程的平均预估误差在8%以内。对马尾松地上生物量和树干材积的估计,二元模型均显著优于一元模型,其F统计量远大于临界值;但对地下生物量的估计,二元模型反而不如一元模型效果好。不论是一元模型还是二元模型,地域和起源对马尾松地上生物量估计均无显著影响,地上生物量模型具有很好的通用性,同时也进一步印证了曾伟生等(2012)提出的通用性地上生物量模型M=0.3ρD~(7/3)的广泛适用性。对马尾松地下生物量的估计,不同地域的模型存在显著差异;相同直径的林木,总体1地域范围内(长江流域东南部)的地下生物量要大于总体2(长江流域中西部)。对马尾松树干材积的估计,二元模型不受地域和起源影响,但一元模型受起源影响;相同直径的林木,人工林的材积估计值大于天然林。【结论】将哑变量引入误差变量联立方程组,可同时解决多个变量之间的相容性及地上生物量和地下生物量样本单元数不相等时如何联合建模的问题,是切实可行的生物量建模方法;研究所建立的马尾松立木生物量方程、材积方程及其相容的生物量转换因子和根茎比方程,达到相关技术规定预估精度要求,可推广应用。     

辽东山区日本落叶松生物量相容性模型的研究

基于60株辽东山区日本落叶松样木生物量的实测数据,分析不同林龄条件下立木各部分生物量的变化情况,并应用度量误差方法建立立木相容性生物量模型。结果表明:树叶、树枝、树皮生物量占总生物量的比值随林龄增长呈下降趋势,干材占总生物量的比值随林龄增长呈上升趋势。在筛选出总生物量与各分量最优独立模型的基础上,应用三级控制的方法建立生物量相容性模型,并采用加权回归方法消除总量和各分量模型的异方差。建立的总量、地上部分、树干、干材、树皮生物量模型,其R2均大于0.9;树根、树冠、树叶和树枝生物量的R2略低,介于0.7 0.9之间。通过独立样本对模型的相容性和预测精度进行检验,各分量预测值所占总生物量的百分比之和为1,模型完全相容;根、冠、叶和枝的模型预测精度略低于90%,其他部位模型的预测精度都在95%以上,模型的预测精度较高。     

大兴安岭地区落叶松生物量模型研究

以不同年龄、不同密度的落叶松(Larix gmelini)人工林为研究对象,基于标准地37株标准木的树干解析、枝解析的生物量数据,研究胸径、树高、冠幅等指标与单木各分量(树干、枝、叶)生物量之间的关系,通过统计分析建立了落叶松单木各部分生物量的回归模型,为了解落叶松人工林生产力,并对其进行合理经营提供了科学依据。     

Does biomass production depend on plant community diversity?

In order to ensure the sustainability of agroecosystems, biodiversity must be a priority. Agroforestry, which includes trees, is an example of such diverse systems. We evaluated plant diversity and aboveground biomass production to assess whether areas under fallow following traditional cultivation return to their initial condition. Also, plant diversity and aboveground biomass production were assessed in agroforestry systems (AFS) to determine if these were similar to unmanaged ecosystems. Another objective of the study was to observe the influence of plant diversity on aboveground biomass production in plant communities and also in the population of the dominant species, Cordia oncocalyx. Plant diversity was evaluated by assessing species richness, as well as using Shannon’s (H′) and Pielou’s (J′) indices. Aboveground plant biomass was evaluated in two AFS: agrosilvopastoral (ASP) and silvopastoral (SP), and also in a traditionally managed agricultural system (AG), areas that had been under fallow for six years (F6) and nine years (F9) and an area of unmanaged caatinga (CAT) vegetation. We observed that the ASP system had a lower diversity and number of species, especially tree species. However, it sustained the same total biomass production as CAT and fallow areas. The SP system, despite having lower H′ and J′ indices as well as lower total biomass production, had a similar number of species to CAT and cropped and fallow systems AG, F6 and F9. Plant biomass in F6 and F9 had recovered to productivity levels of unmanaged CAT vegetation; however the diversity indices were not restored to the same level. Plant diversity did not have an effect on the productivity of the agroecosystems. Likewise, annual biomass production by C. oncocalyx is not dependent upon diversity, but it is influenced by the growth stage of individuals.     

与材积兼容的生物量模型的建立及其估计方法研究

建立生物量模型是生物量估测的主要手段,而建立与材积兼容的生物量模型是实现生物量调查与森林蓄积量调查相结合的基础。因此,采用变量逐步筛选法建立了落叶松和椴树与材积兼容的生物量模型。模型的参数估计采用了加权最小二乘法,以消除异方差现象。同时,提出了５个指标用于模型评价,即参数变动参数Ｃｖｉ、总相对误差Ｅｒ、平均相对误差Ｅｍ,平均相对误差绝对值Ｅａ和预估精度Ｐ。研究结果表明,所建的生物量模型不仅实现了与     

我国桉树生物质能源林研究与利用综述

开发利用林业生物质能源是改善能源结构、保障能源安全和保护生态环境的重要途径之一.桉树不仅是工业原料林生产的重要树种,也是林业生物质能利用的良好原材料.本文从品种研究、评价指标(热值、灰分、生物量、能量现存量)、造林技术(立地条件、整地方式、造林密度、混交造林、收获周期、效益分析)和利用方式等方面阐述了我国桉树生物质能源林研究与利用现状,简要总结了我国发展桉树生物质能源存在的不足并提出今后加强研究的重点,以期为我国合理开发和利用桉树生物质能源提供参考.     

抚育间伐对红松人工林生物量的影响

对草河口地区不同林龄阶段红松人工林抚育间伐后生物量进行了对比试验研究。结果表明,在适宜的间伐强度范围内,平均单株木生物量随间伐强度的减小而减少;林分生物量随间伐强度的减小而增大。     

Estimating above-ground biomass by fusion of LiDAR and multispectral data in subtropical woody plant communities in topographically complex terrain in North-eastern Australia

We investigated a strategy to improve predicting capacity of plot-scale above-ground biomass （AGB） by fusion of LiDAR and Land- sat5 TM derived biophysical variables for subtropical rainforest and eucalypts dominated forest in topographically complex landscapes in North-eastern Australia. Investigation was carried out in two study areas separately and in combination. From each plot of both study areas, LiDAR derived structural parameters of vegetation and reflectance of all Landsat bands, vegetation indices were employed. The regression analysis was carded out separately for LiDAR and Landsat derived variables indi- vidually and in combination. Strong relationships were found with LiDAR alone for eucalypts dominated forest and combined sites compared to the accuracy of AGB estimates by Landsat data. Fusing LiDAR with Landsat5 TM derived variables increased overall performance for the eucalypt forest and combined sites data by describing extra variation （3% for eucalypt forest and 2% combined sites） of field estimated plot-scale above-ground biomass. In contrast, separate LiDAR and imagery data, andfusion of LiDAR and Landsat data performed poorly across structurally complex closed canopy subtropical minforest. These findings reinforced that obtaining accurate estimates of above ground biomass using remotely sensed data is a function of the complexity of horizontal and vertical structural diversity of vegetation.     

浙江舟山地区马尾松地上生物量模型研究

基于浙江舟山地区马尾松标准地的调查和几种常用的树木单株生物量估测模型,选择单个因子和多因子组合,分别对马尾松地上总生物量、树干生物量、树枝生物量和树叶生物量进行建模,并对各种模型进行误差分析,从中挑选最优的估测模型,可以在一定精度保证下,用于该地区马尾松生物量估测。     

Mapping tree aboveground biomass and carbon in Omo Forest Reserve Nigeria using Landsat 8 OLI data

Protected areas in Nigeria are important ecosystems for carbon storage. The aim of this study was to estimate and map tree aboveground biomass (TAGB) and carbon (TAGC) within a tropical forest in Nigeria. Stepwise regression analysis was implemented to develop models for predicting TAGB in the forest stand, by integrating field TAGB data with Landsat 8 OLI data. Spectral variables used in the analysis include spectral bands, vegetation indices, tasseled cap indices and principal components. Model validation was performed using independent sample plots. The results showed that incorporating more than one category of spectral variables improved the prediction of TAGB. The best-fit model was applied to map the spatial distribution of TAGB and TAGC. The TAGC was estimated as 52.3% of TAGB, based on the average carbon content of tree species derived in this study. Average TAGB and TAGC estimates for the forest stand were 373.1 ± 165.4 t ha^?1 and 194 ± 82.7 t ha^?1, respectively. Reliable estimates of TAGB and TAGC for the forest reserve were obtained. This study provides important information required to manage the forest stand for optimal carbon sequestration.     

Estimating canopy closure density and above-ground tree biomass using partial least square methods in Chinese boreal forests

Boreal forests play an important role in global environment systems. Understanding boreal forest ecosystem structure and function requires accurate monitoring and estimating of forest canopy and biomass. We used partial least square regression (PLSR) models to relate forest parameters, i.e. canopy closure density and above ground tree biomass, to Landsat ETM+ data. The established models were optimized according to the variable importance for projection (VIP) criterion and the bootstrap method, and their performance was compared using several statistical indices. All variables selected by the VIP criterion passed the bootstrap test (p<0.05). The simplified models without insignificant variables (VIP <1) performed as well as the full model but with less computation time. The relative root mean square error (RMSE%) was 29% for canopy closure density, and 58% for above-ground tree biomass. We conclude that PLSR can be an effective method for estimating canopy closure density and above-ground biomass.     

西气东输工程江西段沿线植物群落物种多样性及生物量特征

采用遥感图解译、样地调查与定性描述相结合的方法,对西气东输工程江西段沿线植物群落进行了分类,并对主要群落生物多样性、生物量等基本特征进行测量与分析。结果表明：①天然植被主要有4个植被型组14个群系,人工群落有6个植被型组17个群系;②群落间物种多样性变异较大,枫香群落最高,草丛群落最低。同时还表现出天然林群落比人工林群落高的特点;③不同群落间的生物量差异也较明显,杉木林最大为110.15 t/hm（2单位下同）,其次是马尾松人工林（97.28）、马尾松天然林（81.01）、枫香林（70.23）、木荷林（64.05）、毛竹林（64.00）、湿地松林（63.21）、苦槠林（32.00）、灌丛（5.15）、油茶林（3.57）,最小的是草丛群落,仅为0.45t/hm2。