扬州3种常见绿化树种的生物量分配格局及异速生长模型

以扬州城市绿化林带的3种常见树种——刺槐(Robinia pseudoacacia)、枫香(Liquidambar formosana)和银杏(Ginkgo biloba)为研究对象,研究了它们的林木生物量分配格局,并构建了器官及整株生物量异速生长模型。研究表明,随着林木的增大,这3种常见绿化树种的器官及整株生物量均呈增加之势。刺槐的树干生物量比例显著高于枫香和银杏,树枝和树叶比例显著小于枫香和银杏,但它们的树根比例之间并无显著差异。树种的地上生物量与地下生物量之间具有显著的数量关系,而且器官及整株生物量异速生长模型均达到显著性水平。与树干和树根相比,树枝和树叶的模型相对较差。考虑到基于胸径和胸径—树高的器官生物量模型之间的微小差异,利用胸径预测器官及整株生物量完全能够满足实际估测的需求,同时还能避免引入树高产生的预测误差。     

桉树生物量估算模型及与IPCC法的对比分析

为构建适用于区域桉树人工林生物量异速生长方程,收集整理桉树林的生物量文献数据,拟合测树因子(胸径和树高)与地上、地下和单株生物量间的回归关系。结果表明:单自变量模型中,基于胸径因子的方程拟合优度高于树高因子。双自变量模型中,树高因子的添加仅对单株生物量拟合优度提高了0.7%～1.5%。模型的预测值与实测值的比较及相容性分析表明,方程lnW=-2.833+2.301ln D+0.352 1lnH对地上生物量预测效果最优,精度达94.6%;方程lnW=-5.175+0.939ln D~2H对地下生物量预测效果最优,精度达66.8%;方程lnW=-2.960+0.896ln DH~2对单株生物量预估效果最优,精度达95.5%。分量模型与单株模型相容性较好。桉树人工林BCEF和R的平均值分别为0.634 1(n=65,SD=0.132)和0.205 6(n=76,SD=0.089)。IPCC法对林分生物量估算精度高于异速生长方程,达到95.3%。因此,建议采用IPCC生物量估算参数法进行区域尺度桉树人工林生物量估算。     

秃杉人工林树冠轮廓及冠幅模型研究

根据秃杉人工林标准地调查数据,分析因变量与自变量的相关性,筛选最优因子,分别采用异速生长方程、多元线性回归方程构建秃杉树冠轮廓模型和冠幅模型。研究结果表明,最大冠幅深度与胸径、树高、枝下高、冠幅、冠长均显著相关。通过多元线性逐步回归,以胸径、树高拟合的最大冠幅深度模型较优。树冠轮廓模型以三参数幂函数的异速生长方程拟合效果较好。冠幅呈正态分布,以胸径、树高、优势树高、单位面积胸高断面积为模型最佳变量组合,模型残差上下分布比较均匀,不存在明显偏差,且材积随着冠幅的增大而增大,以二次方程模拟效果最佳。经检验,所构建的模型拟合效果较好,精度较高。     

天然麻栎单木地上生物量模型研究

通过对铜陵叶山林场麻栎样木地上生物量调查,以胸径、树高为自变量,地上总生物量、树干、树枝、树叶生物量为因变量,选择相对生长式、幂函数式和多项式为生物量回归模型,拟合各模型参数、相关指数、回归剩余离差,并计算生物量估测误差。结果表明:麻栎树干、树枝、树叶和地上总生物量与胸径、树高存在显著幂函数关系,其方程分别为:树干W=6.571×10-4D1.8473H2.411、树枝W=1.163×10-4D2.9497H1.3223、树叶W=0.0032D1.5148H0.8821、总生物量W=9.354×10-4D2.0825H2.1154。树干与总生物量的预估精度均达90%以上。     

东北林区天然白桦相容性生物量模型

基于东北林区天然白桦实测生物量数据,通过2种方案(以总生物量为基础分级控制和以总生物量为基础直接控制)建立天然白桦一元和二元相容性生物量模型,模型参数估计采用非线性度量误差联立方程组估计方法,并采用加权回归的方法进行异方差的消除。结果表明:2种方案所建立的天然白桦一元、二元相容性生物量模型的确定系数R2=0.800～0.988,模拟效率(EF)=0.80～0.97;2种方案所建立的相容性生物量模型的预测精度大多数在80%以上,树枝和树叶生物量模型的预测精度较差,但也在69%以上;所建立的相容性生物量模型中,总生物量和树干生物量模型效果较好,树根、树叶和树枝生物量模型效果较差。总的来说,2种方案所建立的相容性生物量模型都具有一定的精度,都能对天然白桦生物量进行很好的预估,以总生物量为基础直接控制方案所建立的一元和二元相容性生物量模型好于以总生物量为基础分级控制方案所建立的一元和二元相容性生物量模型,所以在进行天然白桦生物量预估时,建议采用以总生物量为基础直接控制所建立的相容性生物量模型。     

海南岛马占相思生物量模型构建方法研究

基于84株马占相思伐倒木实测生物量数据,构建了马占相思总量及各组分生物量估测模型,然后利用非线性度量误差方法,建立总量生物量与各组分(地上、树干、树根、树枝、树叶、树冠)的相容性生物量模型,拟采用可加性总量直接控制和分级联合控制2种方案对上述模型进行拟合和评价。结果表明:1)由胸径、树高变量构建的总量及各组分二元生物量独立模型预估效果较好,其确定系数均在0.85以上,最高达0.97;2)就可加性总量直接控制法而言,拟合的对数模型进一步提高了生物量模型的稳定性;3)这2种方案所建的二元模型拟合效果以分级联合控制方案略优,这2种模型在准确性上没有明显的差别;4)可认为利用度量误差法构建的马占相思生物量模型拟合精度高,实用性好。     

基于异速生长和理论生长方程的广东省木荷生物量动态预测

【目的】将异速生长方程与理论生长方程相结合,预测广东省木荷生物量动态,为广东省木荷林碳汇计量提供模型和方法,为其他树种碳汇计量提供可借鉴的方法学支持。【方法】基于实测样木生物量调查数据,包括40株树干解析资料,构建由胸径和年龄的理论生长方程以及地上生物量和胸径的异速生长方程组成的模型系,利用非线性度量误差联立方程组,在胸径生长速度分级情况下拟合模型参数;基于3期森林资源连续清查固定样地样木数据,对广东省木荷生物量动态进行预测。采用决定系数( R 2)和均方根误差(RMSE)评价模型拟合效果,通过生物量存量估计误差和增量估计误差判断模型预测效果。【结果】在胸径生长速度分级情况下,理论生长方程中年龄对胸径的解释率达0.95以上,比不分级提高0.166 3,均方根误差下降到1.97 cm,降低2.16 cm以上,预测胸径对地上生物量的解释率提高到近0.82;接近独立异速生物量模型中实测胸径对地上生物量的解释率达0.88以上,比不分级提高近0.30,均方根误差下降到51 kg左右,下降30 kg以上。在胸径生长速度不分级情况下,各期生物量存量估计误差变动幅度在-46.31%~77.45%之间,而分级情况下下降到-16.13%~7.06%;在尺度上,分级与不分级均呈相同规律,即单木误差小于林分误差、林分误差小于区域误差。不分级时,单木水平和区域尺度间的误差不大于10%,而分级时小于8%。不同间隔期生物量增量估计误差,不分级时估计值普遍偏大,在32.57%~115.45%之间,而分级时下降到-6.57%~15.77%之间,在单木尺度上不超过±10%;随着尺度增大,增量估计误差不断增加,不分级时单木水平和区域尺度间的误差介于10%~15%之间,分级时稳定在8%左右。【结论】对于理论生长方程和异速生长方程组成的模型系,分级可极大提高模型精度,减小预测估计误差;生长速度不分级时,仅利用胸径或年龄数据,分级时,则可利用2期胸径数据或1期胸径和年龄数据,就可预测未来生物量动态,简单方便,在森林资源连续清查和碳汇造林的碳汇量计量中具有极大应用价值,区域尺度上的估计误差也可基本满足精度要求。     

柏木无性系和家系含碳量的早期评价与优良品系选择

【目的】探究柏木无性系和家系的早期生长和固碳潜力，为速生高固碳柏木优良品系选择及其推广应用奠定理论基础。【方法】以营建在浙江省开化县林场9年生无性系和家系试验测定林为研究对象，分析其生长性状变异规律，解析各器官生物量和含碳量的分配差异，构建含碳量异速生长方程，并对其固碳潜力进行分析和估测。【结果】柏木无性系的平均树高、胸径和单株材积分别高出家系水平47.81%、28.39%和120.83%；树高、胸径和单株材积在无性系间和家系间均存在极显著差异(P<0.01)，无论家系还是无性系水平，胸径和树高均与生物量、含碳量呈显著正相关，与含碳率无显著线性关系。柏木树干生物量的分配比例最高，含碳量占比最大，而叶的含碳率最高；无性系主要是以牺牲粗根的生物量分配(较家系低3.45%)、增加树枝生物量(较家系高5.55%)和细根生物量(较家系高1.34%)来维持生长优势。以树高、胸径和枝下高为自变量，拟合的含碳量移速生长方程(lnTBS=k₀+k₁lnD+k₂lnH+k₃lnUBH)预测效果最好(除无性系树根含...     

刺槐树冠生物量估测模型的研究

利用３５株刺槐生物量资料，运用灰色关联分析法，对其不同部位直径及各立木因子对树冠生物量的影响进行分析，筛选出影响树冠生物量的主导因子。通过对一系列估测树冠生物量模型的比较，得出以胸径和冠幅为自变量的回归估测模型比单用胸径因子为自变量的估测模型明显地提高了估测精度。     

沿海沙质岸黑松人工林生物量的估测数学模型

利用沿海沙质岸黑松人工林生物量调查材料，探讨黑松各器官的生物量与胸径、树高之间的相关关系，运用回归分析的方法，选择不同的回归方程来拟合黑松生物量估测数学模型。经实用性检验，以胸径、树高拟合的黑松生物量估测数学模型均有较高的精度，但以胸径和树高两个因子建立的各器官生物量模型较以胸径单个因子的估测结果更为理想，各地区应根据实际应用情况，合理选择一元或二元估测数学模型。     

基于无人机影像的森林生物量估测与制图

【目的】森林生物量的精确测定,对于全球气候变化和碳循环研究具有重要的意义。【方法】以东北林业大学城市林业示范基地为研究区域,首先利用无人机平台获取整个研究区域的高分辨率无人机影像;然后在研究区域四种人工林样地中分别选取20 m×20 m的4块建模样方和4块测试样方,通过每木检尺法实测建模样方内林木的树高和胸径数据,建立H-DBH(树高-胸径)估算模型,并结合已有的DBH-SB(胸径-树干生物量)模型得到测试样方的森林生物量数据;在处理后的数字冠层高度模型(DCHM)基础上利用局部最大值法提取树高与树冠中心点位置,建立一种结合无人机影像提取树高与H-SB(树高-树干生物量)经验模型的森林生物量制图方法。【结果】不同样方的H-DBH模型R2均大于0.70,测试样方的总地上生物量平均值为6915.85 kg,总的估测精度为87%。通过ArcGIS软件结合本研究提出的方法快速得到了整个研究区域的地上生物量分布图,估测总地上生物量为4396.18 t。【结论】研究结果可为快速准确的进行森林生物量的估测提供基础数据和技术参考。     

广东天井山27 a生杉木人工林地上生物量研究

采用标准木法对广东省天井山林场27 a生杉木人工林的地上生物量进行实测,采用胸径(D)、树高(H)参数建立了生物量回归模型,研究该人工林地上总生物量(AGB)在森林各层次及各器官中的分配规律。结果表明:(1)与以单一胸径为自变量相比,树高的引入并没有显著提高方程的预测精度;乔木层地上总生物量(Wa)、树干生物量(Ws)可选用二次方程、三次方程或幂函数来拟合,而树皮生物量(Wbark)、枝叶生物量(Wb+l)以多项式模型效果好;(2)地上平均总生物量为141.02 t/hm2,乔木、灌木、草本和凋落物层分别占95.20%,0.27%,0.33%和4.20%,乔木层生物量(134.25 t/hm2)中树干、枝叶、树皮分别占81.77%,10.79%和7.43%;(3)乔木层的立木密度在各径阶的分布为高斯正态分布,但生物量为偏态分布,大径阶比小径阶分配更多的生物量。     

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。     

思茅松树干生物量、树皮率与基本密度研究

建立思茅松树干生物量估测最优模型,分析思茅松木材基本密度、树皮率及其与胸径、树高、树龄等的关系.结果表明,在3种常用的生物量模型中,幂函数效果最好,且引入材积因子后,模型的估测精度有较明显提高;思茅松底部与中部木材基本密度无显著性差异,上部明显低于中部和底部;思茅松木材基本密度与树龄呈显著正相关,与胸径、树高等无显著相关;树干各部分树皮率底部最大,中部次之,上部最小.     

西藏自治区云杉林生物量密度模型研建

生物量密度模型是估算生物量和碳储量的依据。以西藏主要针叶树种云杉为研究对象,利用森林资源连续清查实测样地和样木数据,建立了云杉林生物量密度模型。结果表明:生物量密度随树高、郁闭度、胸径及林龄的增加而增加,随海拔的升高和经度的增加而减少。以海拔、郁闭度、平均胸径、经度作为解释变量构建的生物量密度非线性模型,其决定系数为0.716,总相对误差和平均系统误差控制在±1%以内,预估精度达到91.9%,可应用于实测或目测样地/小班生物量估算;以海拔、郁闭度、林龄、经度作为解释变量构建的生物量密度非线性模型,其决定系数为0.626,总相对误差和平均系统误差控制在±2%以内,预估精度达到90.6%,可应用于遥感样地/小班生物量估算;以海拔、郁闭度、胸径、林龄作为解释变量的生物量密度模型,其决定系数为0.717,总相对误差和平均系统误差控制在±2%以内,预估精度达到91.9%,可用于估算某个时间段内云杉林生物量变化或碳汇量。结合西藏森林资源连续清查或森林资源规划设计调查数据,可用于全区尺度上云杉林生物量的估算;利用林龄等因子建立的生物量模型,可掌握生物量、碳汇在空间上的分布规律及某一时期内的碳汇估算。     

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。     

闽南湿地松生物量估算模型研究

应用分层切割法测定湿地松人工林地上部分各器官的生物量。分析湿地松各器官生物量与胸径、树高等各因子的相关关系，建立湿地松生物量估测模型。通过对估测模型的比较，选出精度较高的数学模型，对闽南湿地松生物量的估测具一定参考意义。     

内蒙古苏木山华北落叶松人工林生长模型研究

在苏木山不同林龄华北落叶松人工林设置27块标准地,应用2种生物量模型W=a（D²H）^b和W=aD^b对各器官生物量和总生物量进行拟合,经比较分析发现,W=aD^b模型不仅方便而且拟合更好。运用对数模型、考尔夫方程、豪斯费尔德、理查德模型、坎派资和逻辑斯蒂方程6个常用的生长模型对胸径、树高进行回归分析,结果表明:胸径生长模型用考尔夫方程拟合最好,方程为Y=6.261×Exp(0.061/x^-0.865)、树高生长模型用考尔夫方程拟合最好,方程为Y=5.453×Exp(0.043/x^-0.828)。对上述模型的预估值与实测值做配对样本t检验,sig>0.05差异不显著,预测模型的标准误差、平均绝对百分误差、平均百分误差、平均相对误差都很小,进一步证明预估计值与实测值没有显著差异,研究结果可为苏木山华北落叶松人工林生长预测提供依据,为林区的科学管理提供参考。     

基于胸高处边材面积、胸径和冠基部直径的杉木单木叶生物量预测模型

【目的】基于多个变量分别构建杉木单木叶生物量预测模型，并选择出预测效果最佳的模型，为杉木叶生物量的精准预测提供参考。【方法】以21块不同林龄样地共63株解析木为例，分别基于胸高处边材面积、胸径和冠基部直径3个变量，考虑其他与叶生物量相关的单木和林分因子，以样地为随机效应因子构建非线性混合模型，采用指数函数、幂函数和常数加幂函数消除数据间的异方差性。根据模型评价指标赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)和对数似然值(Log Likelihood)选择最佳模型，并对不同参数的混合模型进行似然比检验。采用留一交叉验证法，计算模型决定系数(R²)、总相对误差(TRE)和平均绝对误差(MAE)，对模型预测效果进行检验。【结果】基于3个变量以幂函数为异方差结构构建的混合模型效果最好，混合模型均优于基础模型，且基于冠基部直径构建的模型预测效果最佳。【结论】以基于冠基部直径构建的非线性混合效应模型(模型16)作为预测杉木单木叶生物量的最佳模型，符合管道模型理论。各变量均具有一定生物学和统计学意义，野外调查较易获取(非破坏性)。模型具有一定实用性，且预测精度较高(R     

环洞庭湖防护林主要建群种生物量模型构建

根据环洞庭湖防护林的森林群落和树种分布特点,在研究区域共设置122个典型样地,样地根据气候区、立地条件、林分类型、群落结构、林龄等因素综合布设,实测样株生物量,利用树木各部分生物量之间存在相关关系,以树高、胸径为变量构建各分量生物量模型通式,共构建了马尾松、白栎、杨树、枫香、刺槐5个主要建群种生物量模型,模型结构为W=a(D2H)b。模型测算因子简单易得,各模型均具有较好的拟合精度和预估水平。