新疆云杉一体化立木生物量模型系统研建

[目的]研究建立地上生物量与地下生物量、立木材积之间相容,以及地上生物量与各分量之间可加的一体化生物量模型系统,为准确估计森林生物量提供定量依据。[方法]以新疆自治区的云杉(Picea spp.)为研究对象,基于230株和78株样木的实测地上生物量、树干材积和地下生物量数据,综合利用误差变量联立方程组方法和哑变量建模方法,研究建立集地上生物量、树干材积和地下生物量为一体,兼具相容性和可加性的二元和一元生物量模型系统,并分析一元模型是否受地域的影响。[结果]所建云杉一元和二元一体化生物量模型系统,地上生物量方程的平均预估误差在7%以下,干、皮、枝、叶各分项生物量方程的平均预估误差在10%左右,地下生物量方程的平均预估误差在15%以下,均达到了相关技术规定的预估精度要求。除了干材和树皮生物量的估计效果不如二元模型外,一元模型对其它各项生物量的估计均要优于二元模型。比例控制法和代数控制法均能解决地上生物量与干、皮、枝、叶各分项生物量之间的可加性问题,且两种方法得出的模型预估结果无显著差异。[结论]将哑变量引入误差变量联立方程组,不仅能解决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,还能同时解决地上生物量与地下生物量和立木材积之间的相容性问题及地上生物量与各分量之间的可加性问题,方法切实可行;对地上生物量、地下生物量及立木材积的估计,含区域因子的哑变量模型均要优于总体平均模型。     

桉树相容性可加性立木生物量模型系统研建

桉树是我国南方重要的速生树种,在保障国家木材安全和增强森林碳汇能力方面发挥着重要作用,但目前尚无可靠的立木生物量模型。从我国桉树林的主要分布区广西分别采集了183株和124株代表性样木的地上生物量(含干、皮、枝、叶各个分量)和地下生物量数据,采用最新的综合哑变量方法和误差变量联立方程组方法的联合估计技术,建立了相容性可加性一元和二元立木生物量模型系统。结果表明,地上、地下生物量模型的确定系数R²均在0.95以上,平均预估误差MPE分别在3%和6%以下。通过对3组已发表的桉树地上、地下生物量模型的估计结果进行对比分析,发现仅1组模型能达到相关技术规程的精度要求,另外2组模型的估计结果明显有偏差,其中偏差最大的地下生物量模型其相对误差甚至超出了100%。此次研建的桉树相容性可加性立木生物量模型系统,为准确估计广西乃至全国桉树林的生物量及碳储量提供了计量依据。     

海南地区菠萝蜜和荔枝单木相容性生物量模型的构建

【目的】准确评估区域森林生物量,构建不同形式的单木生物量模型,为单木模型区域尺度扩展提供准确、科学的方法。【方法】以海口市羊山地区常见的2种经济林树种菠萝蜜和荔枝作为研究对象,采用非线性度量误差联立方程组方法,引入树种效应哑变量,构建基于哑变量的非线性误差变量单木生物量模型。【结果】不同树种各组分生物量模型确定系数为0.91～0.99,均方根误差为1.45～26.10 kg/株,绝对误差为-2.04～0.21 kg/株,预估精度均在90%以上,各组分生物量模型均能满足精度要求;引入树种效应后构建的含哑变量非线性生物量模型确定系数为0.94～0.99,方根误差为1.66～26.68 kg/株,绝对误差为-5.49～2.06 kg/株。2组模型评价指标与预估精度值相差不大。含哑变量的相容性生物量模型各组分生物量分配规律基本一致,随着胸径增大,树干生物量占比逐渐增大,最高占比约至63.8%,树枝生物量占比逐渐减小,最低约至8.7%,当胸径达到30 cm后,占比增幅减缓并趋向稳定。【结论】采用度量误差联立方程组方法可以有效解决基于树高和胸径因子的单木各组分生物量相容问题,并且预估精度达到92%...     

福建省杉木人工林立木相容性生物量模型的研究

在福建省不同年龄、立地、密度并且生长正常的杉木人工林中采集生物量样木218株,利用SPSS统计分析软件,采用胸径与树高或者二者的组合作为生物量模型的自变量,考虑材积因子的影响,选定W=f(D,H)·V作为生物量模型的一般结构形式。采用二级非线形模型联合估计的方法解决总量与分量模型不相容的问题,构建杉木人工林立木相容性生物量模型,为福建省杉木人工林碳汇能力的计算提供参考。     

北京市主要森林类型蓄积量生物量碳储量模型研建

林分水平的蓄积量、生物量和碳储量模型,是开展森林资源规划设计调查的计量基础。基于北京市2016年森林资源连续清查的1 425个乔木林样地数据,分别利用非线性独立回归估计、误差变量联立方程组和含哑变量的误差变量联立方程组方法,建立了油松林、侧柏林、栎树林、桦木林、榆树林、刺槐林、杨树林、其他硬阔林、其他软阔林、乔木经济林等10种主要森林类型的林分蓄积量、生物量和碳储量模型。结果显示:10种主要森林类型的蓄积量、生物量和碳储量模型的确定系数(R~2)都在0.93以上,总体相对误差(TRE)和平均系统误差(ASE)都在±3%以内且多数趋近于0,平均预估误差(MPE)都在5%以内,平均百分标准误差(MPSE)都在15%以内。结果表明:不同森林类型的蓄积量主要取决于林分断面积和平均高,生物量主要取决于蓄积量和林分平均高;含哑变量的非线性误差变量联立方程组方法,是建立林分水平三储量(森林蓄积量、生物量和碳储量)模型系统的可行方法;所建北京市10种主要森林类型的蓄积量、生物量和碳储量模型,其预估精度达到相关技术规定要求,可以在实践中推广试用;为进一步提高模型的准确度,可采用基于二元模型计算的蓄积量和生物量样地数据对所建模型进行修正。     

林分起源对立木生物量模型的影响分析

以杉木和马尾松604株样木的地上生物量和212株样木的地下生物量实测数据为基础,利用非线性混合模型和哑变量模型方法,建立了包含林分起源的立木地上生物量和地下生物量模型,分析了林分起源对模型参数的影响。结果表明:不同起源的立木地上生物量模型没有明显差异,而地下生物量模型则存在显著差异,相同直径和树高天然林木的地下生物量明显高于人工林木;杉木天然林木的地下生物量比人工林木大近30%,而马尾松天然林木的地下生物量比人工林木要大约45%。     

杉木相容性立木材积表系列模型研建

以我国南方地区最重要的针叶树种杉木（Cunninghamia lanceolata）为研究对象,采用误差变量联立方程组方法,建立了相容性二元立木材积方程、胸径和地径一元立木材积方程、树高胸径回归模型及地径胸径回归模型。利用3种树高模型和2种地径模型组合了4个相容性立木材积表系列模型联立方程组,通过6项指标进行综合评价,结果表明由最简单的树高模型和地径模型构成的相容性系列材积模型就能取得良好效果,其二元材积表、胸径一元材积表和地径一元材积表的平均预估误差分别为1.31%、3.66%和7.39%,可用于不同目的的杉木林蓄积量估计。     

利用线性混合模型和哑变量模型方法建立贵州省通用性生物量方程

以贵州省人工杉木和马尾松地上生物量数据为例,通过利用线性混合模型和哑变量模型方法,建立了适合不同树种和区域(中心区和一般区)的通用性立木生物量方程,为简化生物量建模工作提供了有效途径。结果表明,相同直径林木的地上生物量估计值随树种、区域的不同存在一定程度的差异,带随机参数的线性混合模型和带特定参数的哑变量模型比总体平均模型的精度高;线性混合模型和哑变量模型方法均同等有效,可推广应用于其它通用性模型(如材积方程)的建立。     

杉木相容性立木材积表系列模型研建

以我国南方地区最重要的针叶树种杉木(Cunninghamia lanceolata)为研究对象,采用误差变量联立方程组方法,建立了相容性二元立木材积方程、胸径和地径一元立木材积方程、树高胸径回归模型及地径胸径回归模型。利用3种树高模型和2种地径模型组合了4个相容性立木材积表系列模型联立方程组,通过6项指标进行综合评价,结果表明由最简单的树高模型和地径模型构成的相容性系列材积模型就能取得良好效果,其二元材积表、胸径一元材积表和地径一元材积表的平均预估误差分别为1.31%、3.66%和7.39%,可用于不同目的的杉木林蓄积量估计。     

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。     

Integrated individual tree biomass simultaneous equations for two larch species in northeastern and northern China

Forest biomass estimation at large scale has become an important topic in the background of facing global climate change, and it is fundamental to develop individual tree biomass equations suitable for large-scale estimation. Based on the measured data of biomass components and stem volume from 100 sample trees of two larch species (Larix gmelinii and L. principis-rupprechtii) in northeastern and northern China, an integrated equation system including individual tree biomass equations, stem volume equation and height–diameter regression model were constructed using the dummy variable model and error-in-variable simultaneous equations. In the system, all the parameters of equations were estimated simultaneously, so that the aboveground biomass equation was compatible to stem volume equation and biomass conversion factor (B_CF) function; the belowground biomass equation was compatible to root-to-shoot ratio (R_SR) function; and stem wood, stem bark, branch and foliage biomass equations were additive to aboveground biomass equation. In addition, the system also ensured the compatibility between one- and two-variable models. The results showed that: (1) whether aboveground biomass equations or belowground biomass equations and stem volume equations, the estimates for larch in northeastern China were greater than those in northern China; (2) B_CF of a larch tree decreased with the growing diameter while R_SR increased with the growing diameter; (3) the proportion of stem wood biomass to aboveground biomass increased with the growing diameter while those of stem bark, branch, and foliage biomass decreased.     

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％.     

北京杨树相容性立木材积系列模型研建

以北京市最重要的阔叶树种杨树(Populus)为研究对象,利用1 678株样木的材积测量数据,通过采用哑变量模型和误差变量联立方程组方法,建立了毛白杨(P.tomentosa)、速生杨(P.×euramericana)和加拿大杨(P.×canadensis)3个树种(组)的相容性二元立木材积方程、胸径和地径一元立木材积方程、树高胸径回归模型及地径胸径回归模型,并分析了不同树种之间的差异。结果表明:二元立木材积方程的平均预估误差均在2%以内,胸径一元材积方程和地径一元材积方程的平均预估误差也大都在3%以内,达到了立木材积表的编制精度要求。所建模型可为北京市杨树林的蓄积量估计提供准确的计量依据。     

贵州省人工马尾松立木材积和地上生物量方程研建

以贵州省人工马尾松样木的立木材积和地上生物量数据为基础,建立省级总体平均模型和以区域作为特定参数的哑变量模型及线性混合模型,并对中心区和一般区2类区域性模型与省级总体平均模型之间的差异进行对比分析和预估效果检验。结果表明:对立木材积和地上生物量估计而言,区域特定的模型与总体平均模型之间以及哑变量模型和线性混合模型之间并没有显著差异。本文所建模型为贵州省马尾松人工林的蓄积量和生物量监测评估提供计量依据,所用方法为建立其他含特定参数的通用性模型提供可行途径。     

东北落叶松相容性立木材积和地上生物量方程研建

以东北落叶松立木材积和地上生物量数据为例,通过改进模型的结构形式,采用误差变量联立方程组的方法,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:与常用的非线性模型相比,在材积方程和生物量方程中增加截距常数,能显著改进模型的拟合效果;建立的一元相容性方程,地上生物量和立木材积的预估误差均不超过5%;二元相容性方程,地上生物量的预估误差约为4%,立木材积的预估误差则小于3%。     

橡胶树生物量估测的数学模型*

依据生物体各部分器官与测树因子之间存在着相对生长规律，以树围（Ｇ）和Ｄ２Ｈ为自变量建立橡胶树树叶、树干、小枝、树根、树头、地上、地下部分及全株生物量估测模型，经综合检验，确认以树围为自变量的模型优于以Ｄ２Ｈ为自变量的模型。并利用此模型对更新橡胶林的生物量进行了估测，同时建立了橡胶树生物量表。     

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。