海南沿海木麻黄可加性生物量模型1）

利用幂函数和指数函数中6种数学模型,共得到木麻黄单木各器官生物量估算模型24个。结果表明：以幂函数为基础的模型拟合效果较好,综合模型拟合精度以模型W3＝aDb Hc 的拟合效果最好。以选择的最优模型为基础,建立木麻黄生物量可加性模型,该可加性模型的拟合精度较高,R2值基本大于0．9。由于各部分生物量之间存在着一定的相关性,利用联立估计法,建立的木麻黄可加性生物量模型,能够减少系统误差所带来的估计偏差,提高参数估计的有效性和一致性,为海南木麻黄可加性生物量估计提供了一种方法。     

黑龙江西部地区人工小黑杨立木可加性生物量模型

目的森林生物量和碳储量是研究许多林业问题与生态问题的基础。因此,准确测定生物量和碳储量十分重要。建立生物量模型是生物量和碳储量估测的重要手段。以人工小黑杨为研究对象,进行各分项生物量最优模型的选取,构建3种小黑杨可加性生物量模型系统,即基于胸径变量的一元可加性生物量模型系统、基于胸径和树高变量的二元可加性生物量模型系统以及基于最优变量的多元可加性生物量模型系统,为全国性生物量监测提供可靠的理论与技术支持。方法采用聚合型可加性模型来建立生物量模型;模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法;采用“刀切法”评价所建立的3种立木可加性生物量模型。结果仅含有胸径的异速生长方程是一种最为简单的模型形式,且具有较高的预测精度。包含树高和树冠属性因子(冠幅和冠长)的生物量模型能提高模型的预测能力,尤其能显著提高树枝、树叶和树冠生物量模型的预测能力。所建立的3种小黑杨可加性生物量模型拟合效果较好,其调整后确定系数(R_a2)均大于0.81,平均相对误差(ME)为-1.0%~10.0%,平均相对误差绝对值(MAE)均小于25%,所有模型的平均预测精度在85%以上。多元可加性生物量模型优于一元可加性生物量模型和二元可加性生物量模型。结论为了使模型参数估计更有效,所建立的生物量模型需要考虑立木总生物量及各分项生物量的可加性。虽然获取树冠属性因子需要花费大量人力和财力,但随着林地环境的变化,多元可加性生物量模型在结合生长模型精确估计小黑杨生物量方面具有一定的优势。总的来看,所建立的立木生物量模型均可对小黑杨生物量进行很好的估算。      

混合模型在福建省粗叶榕生物量模型中的应用

为建立粗叶榕灌木生物量的混合模型,精确估算灌木生物量,以福建省将乐县4种林分类型(杉木纯林、杉木马尾松混交林、马尾松纯林、毛竹林)的114组粗叶榕灌木生物量数据为基础,以粗叶榕各部分生物量(地上、地下、总生物量)为因变量,以地径、株高、冠幅等为自变量,从6种常用的灌木生物量模型中选择拟合精度最高的线性及非线性模型作为基础模型。以林分类型为随机效应,采用混合效应模型方法,建立粗叶榕的线性及非线性混合模型。利用幂函数、指数函数、常数加幂函数3种结构消除数据异方差对模型精度的影响。采用AIC、BIC和负2倍的对数似然值对模型进行精度比较,并用绝对平均误差、均方根误差和调整后的决定系数对模型进行检验。结果表明,考虑冠幅建立的非线性生物量模型拟合精度较高;以幂函数作为异方差结构建立的非线性混合模型在精度上有显著提高,检验数据显示地上、地下、总生物量模型的决定系数分别提高12.17%、21.01%、20.24%。利用混合模型,并考虑异方差结构建立的灌木生物量模型可以精确地预估粗叶榕的生物量。     

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%。     

黑龙江省红松人工林立木生物量估算模型的研建

基于红松人工林生物量调查数据,选出了红松人工林总量与各分量最优基础模型,在此基础上利用非线性度量误差联立方程组估计的方法,分别以总生物量和树干生物量为基础分级控制的方案建立了总量及各分量（地上、根、干、枝、叶和树冠）之间相容性生物量模型,并采用加权回归的方法进行异方差的消除。结果表明:最优基础模型和相容性生物量模型的相关指数R2为0.80~0.99,模型拟合率EF为0.82~0.98;在模型的预测精度方面,总生物量和各分量生物量模型的预测精度绝大多数在82%以上,其中树干生物量的预测精度最高,树叶生物量的预测精度最低。总体来看,采用以总生物量为基础分级控制方法建立的相容性模型效果稍好,总量与各分量生物量最优基础模型与相容性模型的各项拟合和检验指标差异不大,这2种形式的生物量模型均能很好地预估红松人工林立木生物量。      

基于非线性混合效应的高山松林生物量模型研究

以云南省香格里拉县的高山松林为研究对象,选取遥感因子与地形因子作为模型中的固定效应,并以幂函数模型为基础进行林分生物量基本模型的构建;采用混合效应模型技术,根据海拔高低把样地划分为6个区域,将区域效应作为随机效应,并在基础混合效应模型基础上考虑方差和协方差结构,构建林分生物量混合效应模型,以此估测高山松林分生物量。利用AIC、BIC和Log Lik 3个拟合指标评价模型的拟合效果,利用SRE、MRE和AMRE进行最终林分生物量混合效应模型的独立性检验。结果表明:从模型拟合结果看,考虑区域效应的混合效应模型的拟合效果明显高于基础模型,其AIC和BIC值最低,Log Lik达到最大;从模型独立性检验看,考虑区域效应的混合效应模型的绝对平均误差最小(AMRE=31.52%),精度达到77.83%。综合分析,混合效应模型可有效提高高山松林分生物量估测精度。     

海南东北部无性木麻黄根生物量及其估测模型1）

基于全挖法测定了海南省国营岛东林场的无性木麻黄的根的生物量,分别采用胸径和树高、地径和树高、地径和胸径及树高、材积作为自变量构建海南木麻黄根生物量生长方程。结果表明,单独以胸径、地径、材积等作自变量都能以较高的精度估算出木麻黄根的生物量,以树高为自变量的根系生物量预测精度不是很理想;采用地径与树高等复合变量的根生物量预测精度有所提高,但不明显;基于胸径、地径、材积等的根生物量估计中,以胸径为自变量的估计精度最高,在无性木麻黄根系生物量估计中,可以根据精度与外业工作量选择合适的估计方法。     

广东省木荷单木生物量模型的建立

单木生物量模型是森林生物量估算的基础。实测广东境内90株木荷的数据,伐倒前测量胸径、树高等测树因子;伐倒后,树干分为3段测定树干和树皮的鲜重;树冠分为3层,每层选取3～5个标准枝,并分别称枝、叶的鲜质量,取样后带回实验室;在85℃恒温下烘干至恒质量,根据样品鲜质量和干质量计算含水率,然后利用各部分的含水率推算样木树干、树皮、树枝及树叶等各部分干质量,最后汇总得到地上部分干质量。利用获得的生物量数据,以相对生长模型为基础,采用加权回归估计消除异方差,建立可加性生物量模型,拟合地上部分及各个分量的生物量。结果表明,可加性生物量模型系统中,树干生物量模型精度最高,确定系数达0.90以上,树叶生物量模型的精度最低,但确定系数也达0.74,树枝和树皮生物量模型确定系数均大于0.80;木荷树干生物量占地上生物量的比重最大,其次是树枝和树皮生物量,树叶生物量所占比重最低,随着径阶的增加,树干生物量不断增加,树枝生物量略有增加,树皮所占比重变化不大,树叶生物量所占比例持续降低。模型的建立有助于精确估算广东省木荷生物量,为碳汇计量提供基础数据和模型支撑。     

基于遥感的平潭木麻黄生物量快速估算

福建省平潭综合试验区是海峡两岸交流合作的试验区,木麻黄（Casuarina equisetifolia）作为平潭主要的沿海防护乔木,在平潭主岛广泛分布。采用归一化比值植被指数（Normalized difference vegetation index,NDVI）对木麻黄生物量快速估算,可为区域尺度的单一乔木生物量快速、无破坏估算提供参考,同时为评价主岛生态系统生产潜力和经营管理提供数据支撑。采用RS和GIS技术,对平潭主岛2017年4月的Landsat 8 OLI影像进行处理,以实地调查数据为基础,利用专家分类知识库（Knowledge base system,KBS）提取木麻黄信息,以NDVI为自变量,引用木麻黄公式获取的木麻黄生物量为因变量,建立NDVI与生物量的反演模型,对主岛木麻黄生物量进行估算,采用K-均值聚类法对各乡镇木麻黄进行分区统计。结果表明：（1）基于专家分类知识库的木麻黄提取,总体精度达81.3%。（2）建立的5种常用模型,通过显著性检验,R值均在0.67以上,NDVI与木麻黄生物量之间存在相关性,采用NDVI估算区域生物量可行,多项式的拟合效果最佳（R=0.72,MRE=23.00%,RMSE=21.62 t·hm^-2,rRMSE=24.94%）。（3）根据二项式模型估算出平潭主岛木麻黄生物量为738 235.98 t,单位面积生物量为161.34 t·hm^-2,以较高水平生物量分布占主导地位。（4）主岛木麻黄总体分布趋势表现为：西北多、东南少,分布主要集中于农田和沿海尤其是五大风口,其中以平原镇、芦洋乡和中楼乡所处的长江澳风口分布最密集,防护面积最大;流水镇、北厝镇和苏澳镇木麻黄生物量水平最高;芦洋乡、中楼乡、岚城乡、平原镇和敖东镇较高;白青乡、澳前镇位于中等水平;潭城镇最低。     

含度量误差的毛竹相容性生物量模型

相容性生物量模型能解决一套数据估算一套生物量分配结果,避免因采用各最优独立模型导致各分量估计值相加与总量不相等。以毛竹(Phyllostachys edulis)生物量估算为例,建立生物量方程和生物量比值因子方程为基础模型,利用度量误差模型模拟相容性生物量模型系统,比较以生物量方程为基础的总量分级控制法与以生物量比值因子方程为基础的总量直接控制法间的差异,通过联合估计法解决相容性问题。结果表明:改进异速生长方程拟合的毛竹独立生物量模型精度高(R2值达0.83以上),胸径是独立生物量模型的最佳解释变量,竹度对竹杆、地上、地下生物量影响较大,而冠长对树冠(枝、叶)生物量影响较大;以分级联合控制法和直接控制法拟合的相容性生物量模型检验基本一致,综合而言,总量生物量比值因子方程为基础的直接控制法较优。所建立的最佳相容性生物量模型系统,地上、竹杆的平均预测相对误差达到25%以内,模型拟合精度R2均达0.83以上。     

基于非线性度量误差的杉木相容性生物量模型

以福建将乐国有林场人工杉木生物量实测数据为基础,利用非线性度量误差模型,建立了地上生物量与干材、干皮、树枝和树叶的相容性方程,并对模型的精度和适用性进行了检验。结果表明：非线性度量误差模型方法有效解决了生物量总量与分量之间的相容性问题,建立的相容性方程拟合效果好,预估精度高,可以较全面、客观地反映各分量之间生物量的分配关系。     

基于岭回归的思茅松单木生物量复合模型构建

为进一步提高思茅松单木生物量模型的估计精度,采用与材积兼容的生物量模型构造各分量模型,再筛选出最优模型形式构造了线性和非线性复合模型,通过模型4个评价指标对拟合的简单非线性模型,线性和非线性复合模型进行评价。结果表明:思茅松总生物量线性复合模型系统偏差较小,与数据拟合程度更好,预测精度更高,具有可解释性,并且以该方法构造的生物量模型能进一步提高估计精度。     

古尔班通古特沙漠不同生态类型梭梭地上生物量估算模型

以古尔班通古特沙漠梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,采用基径(D)和株高(H)的组合D2H为变量,建立了沙质、盐土和石砾质3个生态类型梭梭地上生物量、基径≥3 cm的粗枝生物量及基径<3 cm细枝生物量的预测模型。结果表明:梭梭地上生物量、粗枝生物量及细枝生物量与基径平方乘高(D2H)之间存在极为显著的相关关系;地上生物量在3种生态类型上均表现出与乔木树种类似的相对生长规律,其估测模型以幂函数方程最优;粗枝和细枝生物量在沙质生态类型上以幂函数方程最好,而在盐土和石砾质生态类型上则以二次多项式方程最佳;各模型回检的拟合精度都在85%以上,预测精度较可靠。     

新疆雪岭杉生物量模型对比研究

基于80株样木的实测数据,运用相关分析和回归分析方法构建了雪岭杉的地上部组织、地下部和各组分器官的生物量估测模型,并根据评价指标对比分析各种模型。结果表明:地上各部分生物量一元模型精度除树叶为77%,其他均在90%以上,可以满足大尺度森林生物量估计;地上各生物量二元模型拟合效果要优于一元模型,但是不同组分生物量模型适合的因子组合不同,地上生物量和树干生物量模型W=aD^bH^c相对最优,预估精度97.38%和97.26%,树枝、树叶生物量模型W=a(D³/H)^b最优,预估精度93.96%和90.37%;地下生物量模型以根茎比方程建立的一元模型最优,预估精度89.01%。建立的地上及各组分生物量模型和地下生物量模型可用于新疆天山山区雪岭杉生物量估计。     

基于分层贝叶斯方法的高山松单木生物量模型

以香格里拉市典型森林生态系统高山松林为对象,在前期进行Ⅰ区和Ⅱ区共115株高山松单木地上生物量实测基础上,以异速生长方程为单木生物量基础模型,并采用分层贝叶斯方法、非线性混合模型法、贝叶斯方法和非线性最小二乘法进行异速生长参数拟合,运用决定系数(R²)、估测精度(E)、均方根误差(RMSE)等指标对模型参数拟合效果进行评价。结果表明:1)从拟合精度看,4种方法的模型拟合效果均较好,R²均达到了0.98以上。但分层贝叶斯方法估计结果更优,其R²=0.985 6,E=84.76%和R_MSE=39.75 kg;2)通过对比不同方法的差异发现,加入了区域随机效应的分层贝叶斯方法和非线性混合模型法的拟合效果均优于未加入区域随机效应的贝叶斯方法和非线性最小二乘法。分层贝叶斯方法在拟合高山松单木生物量模型中具有更大优势,模型拟合效果最好。加入了随机效应的分层贝叶斯方法和非线性混合模型法可以提高单木生物量模型的估计精度,采用分层贝叶斯方法进行高山松单木生物量模型参数估测,为大尺度样本数据模型参数估测方法提供新思路。     

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。     

不同模型在土壤剖面有机碳垂直分布中的应用

利用指数模型、幂函数模型、对数模型和S函数模型,以农安县50个土壤剖面有机碳数据为基础,拟合了土壤有机碳剖面垂直分布。研究结果表明:S函数模型对土壤有机碳剖面分布的拟合效果最好,R2约达到0.9。拟合效果最差的是幂函数,R2稳定在0.77。在4种拟合模型的基础上,计算了各点1 m深土壤剖面的有机碳密度,幂函数模型、指数模型和对数模型估算的有机碳密度偏高,S函数模型偏低。描述某地区土壤剖面有机碳垂直分布需要选择适当的模型,依据一定代表性土壤剖面数据进行分析后方能确定。     

云南松不同区域相容性生物量模型的构建

【目的】探索云南松不同区域相容性生物量模型的构建方法,为云南松生物量建模工作提供技术支撑。【方法】以四川、西藏和云南150株云南松地上生物量实测数据为基础,选取基础生物量模型(一元、二元模型),引入以地理区域为特征的哑变量模型,建立不同省(自治区)云南松的地上总生物量及树干、干材、干皮、树冠、树枝和树叶各项生物量的通用模型;然后采用非线性度量误差联立方程组法,建立地上总生物量与各分项生物量的相容性生物量模型,根据方程构成的不同,该方法又分为比例总量直接控制及代数和控制2种方案;对上述模型的拟合效果进行评价。【结果】基础模型中,各项生物量的二元模型的拟合效果较一元模型明显提高。比例总量直接控制及代数和控制2种方案都能有效解决地上总生物量与各分项生物量间不相容的问题,其中二元模型优于一元模型,比例总量直接控制方案及代数和控制方案的拟合效果基本相当;引入哑变量可以有效地将不同地域的生物量模型融为一体。【结论】引入哑变量可减少工作量、增强模型稳定性;综合考虑模型精度和建模工作量,建议采用非线性度量误差联立方程组代数和控制方案构建相容性生物量模型。     

北亚热带高山区日本落叶松林相容性生物量模型研究

研究在北亚热带高山区日本落叶松林内均匀设置51块标准地,对单木、灌草和林分的生物量进行测定并建模,再通过独立检测样地验证模型的精度.结果表明,日本落叶松单木生物量模型以D2H为参数的拟合精度高于仅以D为参数的模型,其中幂函数B=4.6×(D2H)0.827对预测北亚热带高山区日本落叶松单木生物量效果最佳,γ值和F值分别...     

广东省含参数分级的阔叶林分生物量生长模型

  目的  建立区域尺度林分生物量生长模型,为预测未来某一时段广东省天然阔叶林生物量和碳储量提供方法学支持。  方法  基于广东省1997—2017年5期森林清查数据,选择栎类、木荷和其他软阔类等6个阔叶树种为优势树种的203个天然林样地,以参数分级反映立地质量差异,以竞争指数表示密度影响,以分步建模（一元非线性回归法）和联合建模（非线性联立方程组法）区别建模方式,采用理论生长方程构建胸径生长模型估计林龄进而构建多种林分生物量生长模型,以决定系数和平均预估误差等4个指标评价模型拟合优度;对拟合优度较高的模型,以2002—2017年4期连清的183块样地为检验样本,用总相对误差来验证其应用效果。  结果  对比模型拟合效果和区域尺度及样地水平上的估计精度,以探究林分密度、不同参数分级、分级方法和建模方法共4项影响因素对生物量生长模型的效果,结果表明:非线性联立方程组法优于分步建模法;与生长速度有关的参数b分级模型优于与生长潜力有关的参数a分级模型;考虑林木竞争和分级方程中加入竞争指数对优化模型性能影响不大。参数b分级、自变量和分级方程皆不含竞争指数的联合模型（模型10）为最优模型,其生物量生长模型确定系数R2为0.970 1;预测4期生物量时,估计效果较好,后期估计误差明显低于前期,如采用模型10预估栎类2002—2017年区域尺度生物量时,4期的估计误差分别为6.22%、15.27%、4.80%、?1.84%。  结论  以Richards理论生长方程为基础构建林分生物量生长模型来估测区域尺度生物量是一种可行的方法,为评估未来某一时段区域尺度森林生态系统的固碳能力提供依据,也为其他区域的林分生物量生长模型研建提供参考。