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。     

利用度量误差模型方法建立相容性立木生物量方程系统

本文以马尾松(Pinus massoniana)地上生物量数据为例,通过利用度量误差模型方法,研究建立了地上生物量与干、皮、枝、叶4个分量的相容性方程系统。首先,从各个分量所占比例变化特点分析入手,采用比值函数分级联合控制和比例函数总量直接控制2种方案构建了以地上总生物量为基础的相容性方程系统,其中对地上总生物量模型的估计,又采取了独立估计和联合估计2种处理方法。结果表明,分级联合控制方案和总量直接控制方案效果基本相当,而独立估计方法和联合估计方法也几乎没有差异。然后,还对一元、二元和三元模型的拟合效果进行了对比分析,结果显示随着解释变量的增加,估计值的标准误差和平均预估误差会有所下降,但对模型效果的改善幅度并不大。最后,对各个分量占地上总生物量的比例随直径的变化特点进行了分析,结果表明干材生物量所占比例随林木直径的增大而提高,干皮和树叶生物量所占比例则随林木直径的增大而下降,而树枝生物量所占比例相对比较稳定。本文所建立的相容性生物量方程系统,地上总生物量的预估精度达到95%以上,树叶生物量的预估精度最低,但也达到了85%以上。     

利用混合模型方法建立全国和区域相容性立木生物量方程

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,而如何保证不同尺度范围森林生物量估计值的相容性,是必须面临的一个问题。以南方马尾松(Pinus massoniana)地上生物量数据为例,通过利用混合模型方法,同时建立全国和区域性立木生物量方程,为解决不同区域尺度范围内森林生物量估计的相容性问题提供有效途径。从模型反映的结果看,相同直径林木的地上生物量估计值随起源、地域的不同存在一定程度的差异,其差异大小可以通过混合模型中的随机效应来估计。该方法可推广应用于其它通用性模型(如材积方程)的建立。     

森林生物量相对生长方程的比较选择

本文以杉木人工林为例，通过8种相对生长方程的比较分析，论证了森林生物量调查中选择相对生长方程（曲线）自变量因子的依据。并指出在大范围的调查中可用二元生物量表导算出一元生物量表。     

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。     

国内外灌木生物量模型研究综述

灌木林是自然界中广泛存在的一种陆地生态系统类型, 是森林资源的重要组成部分。文中对国内外灌木生物量模型的研究现状进行了综述, 从数据采集、建模方法和模型评价3个方面系统总结了灌木生物量模型研建的技术要点。数据采集主要包括样本单元数的确定、测定因子的选定和样本数据采集3部分, 其中样本数据采集又包括野外鲜质量测定和实验室干质量测定2部分。建模方法的重点是确定灌木生物量模型的结构和选择参数估计方法, 而模型评价的核心是选定合适的评价指标。文中从开展国家级森林植被生物量监测的角度提出建立灌木生物量模型的有关建议, 即首先要确定合理的建模样本单元数, 再选择合适的灌木生物量建模技术方法, 还要重视对所建模型的评价, 给出模型的预估精度指标。     

区域尺度杉木生物量通用相对生长方程整合分析

对已发表的我国南方不同地点的杉木林生物量数据和方程进行整合分析(Meta-analysis),建立适合大尺度的杉木生物量估算通用相对生长方程。结果表明:通用相对生长方程拟合杉木树干、地上部分和全株生物量数据程度最高(相关系数R20.92),根生物量的拟合较好(R20.87),叶和枝的拟合较差(R20.78)。仅用胸径(D)作为自变量与引入胸径、树高因子(D2、H)相比,拟合的相对生长方程的相关系数相差不大。估算的各组份生物量叠加后,与地上部分和全株树木生物量方程估算值的相容性较好,其相关系数在0.99以上。方程检验结果与发表的全株生物量方程比较表明,整合分析数据拟合的通用相对生长方程能满足估算大尺度杉木地上部分和全株生物量的精度要求,可以用来估算区域杉木林的生物量和碳贮量。     

3种异速生长方程对生物量建模的对比分析

利用5个树种的1 055株样木的生物量实测数据,对3种常用的异速生长方程的建模效果进行比较分析。结果表明,二元生物量模型M=aDbHc的拟合效果通常要好于一元生物量模型M=aDb;基于组合变量的常用二元模型M=a(D2H)b并不适合于各类生物量的估计,仅对树干生物量和干材生物量的估计是有效的,对其它生物量的估计其效果还不如一元模型;建立树冠、树枝和树叶生物量模型时,采用组合变量D3/H可能是合适的。     

东北天然次生林下木树种生物量的相对生长

以东北天然次生林下木层主要树种为研究对象,将各树种按照植株形态分为乔木型植物和典型灌木2类,利用不同函数和自变量构建单物种及混合物种2类器官生物量方程,挑选出标准误较小、拟合性较好的方程作为最佳生物量模型,比较基于不同自变量的生物量模型的优劣,分析植物生物量与个体大小的相对生长关系。结果表明:1)筛选出的各树种器官最佳生物量模型大多显著(P0.05),且R2值大多超过0.800,方程形式以幂函数为主,少数为二次多项式、线性方程和指数方程,乔木型植物生物量均以离地面10cm处树干直径(D10)解释较理想,典型灌木的最佳生物量模型多以冠幅(CA)和冠幅乘以高度(CAH)为自变量;单物种模型与混合物种模型相比,并非所有的单物种模型都优于混合物种模型。2)引入高度变量H和主干长变量L对各树种器官生物量模型的R2值的贡献相似,但包含主干长变量的生物量模型的R2值增加较小。与单变量生物量模型相比,大多典型灌木生物量模型的R2值增加,多数乔木型植物生物量模型的R2值减小;与H相比,L并不是一个较好的预测变量。3)下木树种器官生物量与植物大小的相对生长研究再次表明相对生长关系并不唯一,乔木型植物器官生物量与D10的相对生长关系的变化范围是1.712～2.555,其中多年枝、总枝、地上部分、粗根、地下部分和个体生物量与D10的幂指数接近理论值8/3。典型灌木各器官生物量与CA和CAH的相对生长关系的范围分别是0.688～1.293和0.436～1.017,其中叶、新枝、粗根、地下部分和个体的生物量与CA接近等速生长,多年枝、总枝和地上部分与CAH接近等速生长。     

两种生物量模型的比较(英文)

CAR模型和VAR模型是生物量模型研究与应用中最为常用的基本形式 .该文用再抽样的方法 ,从模型参数的稳定性、模型的预估能力上较全面地分析与比较了两类模型 .通过对CAR和VAR模型比较得出 :CAR模型相对VAR模型 ,不仅参数估计值稳定 ,而且预估能力强 .     

立木生物量建模样本数据采集方法研究

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。从建立全国立木生物量模型的实际需求出发,对建模样本数据的采集方法进行专题研究。首先,在文献调研的基础上,对国内外相关研究和应用现状进行了综述。然后,结合大范围应用的实际情况,提出立木生物量建模样本的数据采集方法,其中:树干按上、中、下3个部分测量鲜重,再分别在1/10、3.5/10、7/10树高处各取2个圆盘样品测含水率;树冠分上、中、下3层测量鲜重,并分层各抽取3个标准枝测定枝、叶比例,再在各层标准枝(不含叶)和全部标准枝的树叶中抽取含水率测定样品;树根按全挖法测定鲜重,再分树蔸(树桩)、粗根(≥10 mm)、细根(10 mm)抽取含水率测定样品。最后,提出样本数据处理和计算的有关方法。研究成果为全国立木生物量建模样本采集提供技术依据。     

我国杉木通用性立木生物量模型研究

以我国南方地区的最重要针叶树种杉木为研究对象,综合利用非线性混合模型、哑变量模型和误差变量联立方程组方法,建立了适合杉木不同生长区域（总体）应用的一体化一元和二元地上生物量方程及根茎比函数.结果表明：不同总体的地上生物量模型之间存在显著差异,总体（一）的估计值要大于总体（二）,而地下生物量则差异不明显;地上和地下生物量方程的平均预估误差分别在5％和10％以内,可应用于不同区域的杉木林生物量估计.     

安徽岭南优势树种(组)生物量特征

森林是陆地生态系统的主体,在全球陆地生态系统碳循环和碳储量中占有十分重要的地位(Dixon et al.,1994;Watsonetal.,2000;史军等,2004;徐新良等,2007)。测定森林群落生物量,可以反映群落利用自然的潜力,衡量群落生产力的高低,也是研究森林生态系统物质循环的基础(薛立等,2004)。森林乔木层生物量研究是开展森林群落生物量碳库研究的基础,国内外已有不少该方面的研究,分别从不同角度分析了树种生物量的组成与分配特征,并进行了相关因子分析(Chidumayo,1990;林开敏等,1996;Arashkevich et al.,2002;樊后保等,2006;陈美高,2006)。冯宗炜等(1999)总结了全国不同森     

用分段建模方法建立东北落叶松立木材积和生物量方程

以东北落叶松(Larix spp.)立木材积和地上生物量数据为例,通过采用误差变量联立方程组和分段建模方法,研究建立了相容的立木材积方程、地上生物量方程及生物量转换函数.结果表明:采用误差变量联立方程组能确保立木材积与地上生物量之间估计结果的相容性,而分段建模方法能有效解决常用模型在小径阶存在的系统偏估问题;本文所建立的分段一元模型,地上生物量和立木材积的总体预估误差均不超过5％;分段二元模型,地上生物量的预估误差基本在4％以内,立木材积的预估误差则小于3％.     

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。