银杏生物量分配格局及异速生长模型

以苏北地区银杏人工林为研究对象,选取13株进行整株挖掘,分析不同器官生物量的分配格局,以及地上和地下生物量之间的关系;再分别以胸径(D)、树高(H)、D2H、DaHb为自变量建立银杏各器官生物量模型,选择调整决定系数(R_adj2)、残差平方和(SSE)、平均偏差(ME)、平均绝对偏差(MAE)和平均相对误差(MPE)作为选择最优模型的检验指标,根据检验结果筛选出各器官的最优模型。结果表明:13株银杏的整株生物量变化范围为28.50~320.27 kg,树干生物量占总生物量的49.4%~56.6%,树枝生物量占总生物量的12.1%~18.9%,树叶生物量占总生物量的3.8%~5.5%,根生物量占总生物量的26%;地上部分生物量与地下生物量线性方程的斜率为0.35,具有显著的线性相关性(P＜0.01);枝和叶生物量都集中于树冠中部,树冠上层和下层的枝、叶生物量明显低于树冠中层生物量(P＜0.05),上层和下层生物量之间差异不显著(P>0.05),70%根生物量集中0~1.0 m的土层;枝水平上,基于基径和枝长的枝生物量模型解释量超过95%;在各器官生物量最优模型选择上,以D为自变量的W=aDb的叶、枝、地上部分生物量模型要优于其他模型;树干、根和全株生物量则是以W=aDbHc模型最优。银杏各器官生物量表现为干>根>枝>叶,枝和叶生物量垂直分配上,中冠层占最大比例;基于树高和胸径的相对生长模型可以实现对银杏各器官生物量的准确拟合,银杏生物量及碳储量的有效估算。      

紫椴生物量分配格局及异速生长方程

紫椴是东北地区阔叶红松林中重要的阔叶树种,采用整株收获法分析39 株紫椴地上、地下生物量分配格局。 根据胸径(DBH)大小将紫椴划分为3 个等级:小树(1 cmDBH 10 cm)、中树(10 cmDBH 20 cm)和大树 (DBH20 cm)。以不同高度处树干直径作为自变量建立紫椴各器官生物量异速生长模型。结果显示: 1) 随着径 级的增加,紫椴干、根生物量比例先增加后减小而树冠生物量比例先减小后增加,但不同径级间差异不显著; 2) 不 同径级紫椴枝、叶生物量均位于树冠中下层; 3) 紫椴地上、地下生物量之间呈显著线性相关(P 0.001),拟合线 性方程斜率为0.31; 4) 胸径和树高与地上竞争强度均呈显著的指数相关(P 0.001),地上竞争强度并没有影响 树冠比例、茎叶比和根冠比,但与树高胸径比成幂相关(P 0.05); 5) 综合考虑模型的可解释量及回归系数显著 性可知,胸径是预测紫椴不同器官生物量的最可靠变量。更准确地估测紫椴各器官生物量需要针对不同生长阶段 或不同径级建立相应的生物量方程。      

中国东北落叶松立木生物量模型的研建

利用从东北地区采集的150株落叶松(Larix spp.)立木生物量数据,对立木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。结果表明,非线性模型要优于线性模型,仅用胸径作为预估因子的一元模型的预估精度可达95%以上,可用于大尺度森林生物量的估计。建立根茎比模型对地下生物量进行估计是可行的,预估精度接近90%。建立的落叶松地上生物量模型和地下生物量模型可用于东北地区落叶松生物量估计。     

满归地区偃松单木生物量模型1）

为了解偃松单木地上生物量及其分配模式,采用嵌套回归法对偃松伐倒木进行调查,用异速生长方程建立各组分的独立生物量模型,并对模型进行相容性处理。结果表明：偃松单木各组分相容性生物量模型的拟合效果均显著,决定系数均大于0．80。     

金沟岭林场天然云冷杉林冠幅模型和估计方法比较

【目的】对比不同冠幅预测方法对云冷杉幼树不同方向冠幅(东、西、南、北、东西、南北、平均冠幅)的预测精度的差异,为天然云冷杉林经营提供一定的理论依据。【方法】利用2013年金沟岭云冷杉3块1 hm²固定样地中云冷杉幼树各向冠幅实测数据,以逻辑斯蒂模型为基础模型,以非线性最小二乘法为基础方法进行模型初步拟合。以1/D、1/D^0.5、1/D²作为模型的权函数进行模型异方差的消除。以不加权非线性似乎不相关法、加权非线性似乎不相关法、分位数回归法、非线性最小二乘法分别构建了云冷杉幼树冠幅各组分预测模型。【结果】模型拟合结果显示,分位数回归模型的拟合效果在云冷杉幼树冠幅预测模型中拟合精度最低;相较于分位数回归而言,加权非线性似乎不相关回归模型拟合效果与加权最小二乘模型拟合效果相当。模型拟合效果排序为:加权NSUR≈加权OLS> OLS> QR。以1/D²作为模型的权函数时,模型残差图的异方差趋势被消除最明显,该权函数为最优权函数。【结论】本文中非线性分位数回归模型拟合效果不一定比非线性最小二乘法更好...     

天山雪岭云杉生物量分配格局及异速生长模型

  目的  雪岭云杉Picea schrenkiana是新疆山区重要树种。了解雪岭云杉地上地下生物量分配及碳储量,对新疆森林资源调查具有一定意义。  方法  采用整株收获法分析30株雪岭云杉地上地下生物量分配格局,利用胸径(D)、树高(H)和胸径-树高(D2H、D3/H和DbHc)作为变量建立树干、树枝、树叶、树根、地上及整株生物量异速生长模型。  结果  雪岭云杉树干、树枝、树叶及树根生物量存在显著性差异(P＜0.01)。整株生物量为12.04～2 014.34 kg·株?1,地上和地下生物量分别为10.16～1 475.17和1.88～539.18 kg·株?1,树干、树枝、树叶及树根生物量占整株生物量的56.86%、13.03%、5.96%和24.15%,根冠比为0.08～0.55。植株水平上,建立基于胸径及树高变量的各器官生物量模型,其中树根生物量的最优生物量模型为W＝a(D2H)b,其他器官生物量模型均为W=aDbHc。影响云杉生物量的主要环境因素重要性排序依次为坡位、坡度、海拔及土壤厚度。  结论  基于胸径-树高因素的异速生长模型可以较好地实现雪岭云杉各器官生物量的拟合,可对其生物量及碳储量进行有效估算。图4表3参30     

东北云杉相容性立木材积和地上生物量模型研建

以东北云杉为研究对象,利用立木材积和地上生物量实测数据,通过利用总量直接控制和度量误差模型方法,研建相容的立木材积方程、地上生物量方程、生物量转换函数及各分项生物量模型。结果表明:地上生物量模型在引入树高因子后,改善了模型的精度和平均预估误差;所建立的东北云杉一元相容性方程,其立木材积和地上生物量模型的确定系数分别为0.94和0.97,平均预估误差分别为5.36%和3.55%;而二元相容性方程,立木材积和地上生物量模型的确定系数均在0.98以上,平均预估误差控制在3.06%以下。所建立的模型可以用于我国东北云杉林地上生物量的估计。      

柠条生物量分配格局及可加性估测模型研究

灌木生物量的分配反映了植株对周围环境条件的适应,而灌木生物量模型是估算灌木生物量的重要方法。基于对宁夏灵武市柠条灌木各类生物量及因子的测定,分析了立地条件(SI)对灌木生物量分配的影响,建立了各器官(茎、叶、根)及总生物量的估测模型,并用SI改进,在改进基础上,构建可加性生物量模型。结果表明:1)立地条件对灌木生物量的分配影响显著,坡向的影响大于坡度的影响;2)以W=axb为基础,以体积(V、冠幅与株高的乘积)为自变量建立的生物量模型,拟合精度最高,且除叶生物量外,基于SI改进的生物量模型较原模型在精度上有显著提高;3)灌木的可加性生物量模型较改进后的基础模型在拟合效果上表现更优,预测值与实测值拟合率在58.99%~86.23%。     

内蒙古大兴安岭天然白桦生物量估算模型

构建天然白桦预估精度较高的生物量模型,为天然白桦林的生产力估测及生产经营提供科学依据。根据白桦标准木实测数据,选择与生物量分布关系密切且易于人工获取的测树因子(胸径、树高及其组合形式),采用留一交叉验证法,通过比较异速生长模型与相容性生物量模型拟合结果,筛选内蒙古大兴安岭地区天然白桦生物量的最优估算模型。基于异速生长关系建立的2种生物量模型,以胸径和树高组合形式(D²H)为自变量的二元模型优于以胸径(D)为单独预测变量的一元模型,其校正决定系数Adjusted R²介于0.846～0.953。对于相容性生物量模型,以胸径(D)为单独预测变量的一元相容性模型优于以胸径和树高组合形式(D²H)为自变量的二元相容性模型,其校正决定系数Adjusted R²介于0.752～0.961。2种不同方案建立的最优生物量模型的拟合精度均为单株总生物量和树干生物量的模型最好,树枝生物量模型最差,且除树枝外的各项生物量模型的校正决定系数Adjusted R²及其余各项评价指标(ME、RSME、MA...     

野生棱叶蒜个体大小对生物量及繁殖分配的影响

以分布于新疆乌鲁木齐市雅玛里克山的野生棱叶蒜为研究对象,对其开花盛期植株进行采集,计算生物量和繁殖分配。结果表明:植株高度大多分布在60~90 cm之间,其中71.9~86.6 cm高度的植株最具代表性;棱叶蒜在开花盛期花序生物量整体大于鳞茎生物量,棱叶蒜开花盛期植株对花序的资源投入大于鳞茎;生殖生长过程中,随着植株个体的增大,繁殖器官虽然从个体上增大,但植株对其的资源投入减少,存在着异速生长现象。     

龙竹人工林的含水率分析及地上生物量回归模型构建

以沧源县人工丛生龙竹林为研究对象,在前期对151株龙竹地上部分各器官生物量及各项生态指标测定基础上,分析龙竹地上部分各器官的生物量配比及含水率,构建龙竹地上部分各器官生物量幂函数回归模型。结果表明：随着龙竹龄级的增加,Ⅰ到Ⅲ龄级各器官含水率逐渐下降,单株地上部分平均含水率分别为75.01%、49.35%、47.97%,Ⅰ龄级龙竹杆含水率显著最高于Ⅱ和Ⅲ龄级;Ⅰ到Ⅲ龄级龙竹的单株地上生物量平均值依次为16.50、31.36、37.64 kg/株;随着年龄的增长,枝和叶的生物量占比随之增加,杆生物量占比随之下降;各龄级龙竹胸径与杆生物量、枝生物量、叶生物量、地上总生物量有着良好的相关性且达到极显著水平,以胸径为自变量建立的各龄级地上生物量模型决定系数均在0.9以上,其中,Ⅱ和Ⅲ龄级枝和叶生物量模型决定系数相较偏低,均为0.7～0.8,但模型显著性均小于0.01。     

兴安落叶松树干削度和材积相容模型

描述了相容性非线性联立方程组模型在树干削度和材积建模方面的应用及联立方程组模型参数估计的方法。以黑龙江省带岭林业局人工落叶松为研究对象,以Max和Burkhart分段削度模型作为基础模型,构建了3个具有不同拐点的树干削度和材积系统。削度和材积系统拥有一套参数。为了使内生变量（endogenous variables）误...     

基于似乎不相关回归和哑变量的日本落叶松单木生物量模型构建

精确地估算林木生物量对于了解大尺度森林生物量、碳储量及其动态变化具有重要意义。以甘肃省、湖北省、辽宁省3个区域共计161株日本落叶松Larix kaempferi单木各器官组分（树干、树皮、树叶、树枝、树根）生物量数据为例,基于似乎不相关回归和哑变量的方法,建立了适合不同区域、不同器官组分的日本落叶松单木通用性生物量方程。结果表明:与普通模型相比,构建的3个哑变量生物量通用模型不仅解决了不同器官组分的相容性,还提高了生物量估测精度,复相关系数增加了0.28%~0.44%,均方根误差减少了0.40%~6.61%,绝对偏差减少了1.63%~6.61%。单独引入1个哑变量时,区域哑变量构建的生物量通用模型预估精度高于发育阶段作为哑变量构建的生物量通用模型;而同时引入2个哑变量时,预估精度分别高于单独引入1个哑变量的生物量通用模型,表明同时考虑区域和发育阶段构建的日本落叶松生物量模型为最佳模型。因此,考虑将区域和发育阶段同时作为哑变量并应用似乎不相关法来构建单木生物量模型,可以解决大尺度生物量模型的通用性和不同组分的相容性问题。     

海南清澜港杯萼海桑生态系统碳密度及分配特征

采用Komiyama红树林异速生长模型,对海南清澜港杯萼海桑生态系统的植被生物量、碳密度及其空间分布特征进行研究。结果表明:杯萼海桑植被层总生物量为(177.89±14.36)t·hm^-2,碳密度为(80.35±6.92)t·hm^-2,其中,乔木层生物量为(176.52±14.23)t·hm^-2,碳密度为(79.69±6.86)t·hm^-2,占林分植被层总碳密度的99.2%。杯萼海桑生态系统总有机碳库密度为(536.91±54.99)t·hm^-2,其中0~105 cm土壤碳密度为(456.56±48.07)t·hm^-2,占总碳贮量的85.0%,植被有机碳密度占总碳贮量的14.85%,林下植被层和现存凋落物层仅占0.15%。     

入侵比例对互花米草生物量分配及异速生长关系的影响

生物量的分配格局和异速生长关系与植物生存策略密切相关,对研究植物应对周边环境变化的能力,揭示植物的入侵能力有重要的参考意义。本研究以闽东滨海地区禾本科入侵植物互花米草为研究对象,设置CK(互花米草∶秋茄=1∶0)、M1(互花米草∶秋茄=1∶3)、M2(互花米草∶秋茄=1∶1)、M3(互花米草∶秋茄=3∶1)4种入侵面积比例组,研究其营养器官生物量分配格局及异速生长关系的差异性。结果表明：M1组互花米草叶片生物量与CK组间的差异显著;随着入侵比例的增大,互花米草茎、叶生物量和总生物量的差异逐渐加大(P<0.05),竞争效应凸显;根冠比和根叶比随着入侵比例增大呈波动下降的趋势,表明在优势环境下,互花米草将更多的资源转移到地上部分,地上生物量占比随着入侵比例的增大而加大;互花米草根、茎、叶生物量间均存在极显著的异速生长关系。上述结果表明了互花米草通过调整根、茎、叶之间的相关生长关系验证了最优分配理论,体现了资源分配策略的变化,这可能是其入侵能力较强的内在原因。     

差分生长模型预测误差的分析

差分模型是一种特殊随机参数模型,仅有一个参数为随机参数。对于未参与抽样建模的林分,差分模型首先对应变量在林龄Aij0时的期望函数求解关于随机参数的表达式,然后用非随机参数的估计值和应变量在Aij0时的观测值Yij0分别取代对应参数和数学期望E(Yij0)来估计随机参数。显而易见,Yij0相当于E(Yij0)的估计值。由于这种特有的统计特征,经典非线性回归模型不能准确地估计差分模型预测误差的方差。针对这一不足,依据非线性回归模型预测误差的方差估计量的推导过程,导出了一个适用于差分模型的预测误差的方差估计量,并给出一个应用示例。所提出的估计量充分地考虑了重复观测数据的自相关性和Yij0对预测的影响作用。结果表明,该估计量能够描述未抽样林分预测误差的方差及其构成分量的变化趋势,而对于抽样建模的林分应该使用非线性回归模型的估计量进行预测误差分析。      

落叶松人工林直径分布动态预估模型1）

基于小兴安岭地区和长白山地区102块落叶松人工纯林固定标准地复测数据（10 a间隔期）,采用参数预测模型（PPM）系统,建立了前期Weibull分布参数（b1）与前期林分调查因子模型、前期参数c1与b1之间的回归模型、两期参数b2与b1的回归模型、以及两期参数c2与b2之间的回归模型,并采用似乎不相关回归（ SUR）理论,估计了模型的参数;利用“刀切法”选择平均相对误差（ ME ）、平均相对误差绝对值（ MAE ）、预测精度（ P）、相对误差（ B）、误差指数（ IE ）等指标,分别对所建立的参数动态预测方程及直径分布动态预测结果进行了检验。结果表明：所有模型的R2a较好（0．428～0．897）,RMSE均较小（0．37～0．94）,所建立的直径分布动态预测模型具有较好的拟合效果。通过检验,所建立的参数动态模型预估能力较好（－10％＜ME＜－2％,P＞95％）,并能较好地预测落叶松人工林未来直径分布（B0＝4．38％,B1＝12．38％,IE＝524）。     

不同径级广西红锥人工林生物量及分配特征

通过对广西红锥(Castanopsis hystrix) 5～7 a生人工林进行调查,采用生物量模型估算法对广西红锥人工林生物量和生产力及其分配特征进行研究。结果表明:红锥人工林林分及各部位器官生物量与测树因子D2H间存在密切关系,拟合的回归模型预测精确高,可用于红锥人工林生长分析和预测。不同径阶各部位器官生物量的分配规律存在差异,各径阶生物量均以树干最大(32. 37%～42. 43%),其次为树枝;红锥5～7 a生人工林林分平均净生产力为8. 88 t·hm~(-2)·a~(-1),表现出较高的生产力水平,生产力分配规律为树干(37. 39%)树枝(26. 80%)树叶(14. 63%)根系(14. 41%)根桩(6. 77%)。     

基于非线性混合效应模型的柠条株高生长过程研究

【目的】建立宁夏盐池地区柠条林株高生长量与种植年限关系模型,为精确掌握柠条林的生长过程提供依据。【方法】以盐池县北部、中部、南部的柠条林为研究对象,考虑不同地区立地条件的差异性及种植密度对株高生长的影响,对原有生长方程进行改进,并在改进的基础上利用非线性混合效应(NLME)模型方法建立其株高生长量与种植年限的关系模型,用幂函数、指数函数、常数加幂函数考虑数据间的异方差性,最后对NLME模型与传统模型、改进后的模型、不含随机效应的NLME模型的精度进行对比分析。【结果】相较其余3种模型,含有随机参数且考虑异方差结构的NLME模型精度有显著提高,其调整后的决定系数可达到0.986 5,平均绝对误差和剩余均方根误差分别为0.073 2和0.094 2。【结论】基于改进后Korf方程建立的柠条株高生长量与种植年限关系的NLME模型,考虑了种植密度对株高生长的影响,消除了数据间的异方差性,可准确描述盐池县不同地区柠条株高的生长过程。     

福建杉木树冠外轮廓和树冠体积相容性模型

  目的  树冠外轮廓模型不仅能够描述任意位置处树冠半径,而且能够推导预测树冠体积与树木地上部分生物量。根据福建地区98块杉木Cunninghamia lanceolata人工林样地的413株杉木调查数据,构建了具有同一套模型参数的树冠外轮廓模型和树冠体积预测联立方程组系统。  方法  选取4种常用的可积分树冠外轮廓备选模型,利用积分法对备选模型进行推导,得到树冠体积预测模型;将模型方程分别两两联立建立树冠外轮廓与体积相容性联立方程组,并利用SAS软件模块中的似乎不相关回归过程估计联立方程组模型系统的参数。为了消除模型异方差,采用加权回归方法拟合模型,并对不同模型系统的拟合精度、预测精度进行对比分析。  结果  基于模型4的联立方程组拟合精度高、预测性能好,其树冠外轮廓和体积拟合精度分别达到0.829 5和0.861 0,预测结果精度分别为0.803 9和0.856 0;通过似乎不相关回归法解决了联立方程组共线性问题,加权回归方法一定程度上消除了模型中存在的异方差性。  结论  所构建的树冠外轮廓-体积一致性模型方程实现了树冠外轮廓与体积模型之间互相推导,为进一步估测树木地上部分生物量提供了理论依据。