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。     

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。     

中国南方马尾松立木生物量模型研建

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。以中国南方马尾松Pinus massoniana立木生物量为对象,对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。首先,对线性和非线性立木生物量模型进行了对比分析,结果表明非线性模型要优于线性模型;然后,对一元、二元与多元非线性模型的拟合效果进行了对比,结果表明在模型中增加树高、冠幅等因子对预估精度的提高相当有限,仅用胸径作为预估因子的一元模型已经解释了生物量变动的95%以上,可以用于大尺度森林生物量的估计;最后,对地下生物量的估计途径进行了研究,结果表明,在地下生物量实测样本只是地上生物量实测样本的子样本时,合适的做法是利用子样本建立根茎比模型,再结合利用大样本建立的地上生物量模型来联合估计地下生物量。本研究建立的中国南方9省区马尾松地上生物量模型的预估精度达到95%以上,地下生物量模型的预估精度也接近90%,可以用于该区域的马尾松生物量估计。     

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。     

含地域和起源因子的马尾松立木生物量与材积方程系统

【目的】建立含地域和起源因子的相容性立木生物量与材积方程系统,为准确估计森林生物量提供依据。【方法】以我国南方主要针叶树种马尾松为研究对象,基于301和104株样木的实测地上生物量、树干材积和地下生物量数据,综合利用哑变量建模方法和误差变量联立方程组方法,建立集地上生物量、树干材积和地下生物量为一体、确保与生物量转换因子和根茎比等变量相容的一元和二元方程系统,并分析立木生物量和材积估计是否受地域和起源的影响。【结果】所建立的马尾松一元和二元相容性立木生物量方程与材积方程,确定系数(R~2)均在0.92以上,其中地上生物量方程的平均预估误差在4%以内,地下生物量方程的平均预估误差在8%以内。对马尾松地上生物量和树干材积的估计,二元模型均显著优于一元模型,其F统计量远大于临界值;但对地下生物量的估计,二元模型反而不如一元模型效果好。不论是一元模型还是二元模型,地域和起源对马尾松地上生物量估计均无显著影响,地上生物量模型具有很好的通用性,同时也进一步印证了曾伟生等(2012)提出的通用性地上生物量模型M=0.3ρD~(7/3)的广泛适用性。对马尾松地下生物量的估计,不同地域的模型存在显著差异;相同直径的林木,总体1地域范围内(长江流域东南部)的地下生物量要大于总体2(长江流域中西部)。对马尾松树干材积的估计,二元模型不受地域和起源影响,但一元模型受起源影响;相同直径的林木,人工林的材积估计值大于天然林。【结论】将哑变量引入误差变量联立方程组,可同时解决多个变量之间的相容性及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,是切实可行的生物量建模方法;研究所建立的马尾松立木生物量方程、材积方程及其相容的生物量转换因子和根茎比方程,达到相关技术规定预估精度要求,可推广应用。     

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。     

桂林岩溶石山阴香幼苗生长动态的初步研究

探讨了广西桂林岩溶石山阴香幼苗的形态因子和生物量的生长动态,并运用数理统计学理论建立了它们与苗龄之间的回归方程。结果表明,随着苗龄的增加,阴香幼苗的形态因子和器官生物量均不断增大,但在不同时期它们的增长速率不同;幼苗的株高与苗龄之间符合二次曲线模型,基径与苗龄之间符合三次曲线模型,而叶面积以及器官生物量与苗龄之间符合线性模型。     

浙江天童国家森林公园常绿阔叶林主要组成树种材积与生物量相关关系探讨

以天童国家森林公园常绿阔叶林主要组成树种为研究对象,通过测定其各组分生物量,建立了实测生物量与材积之间的回归模型,结果表明:主要组成树种各组分生物量与其材积之间存在着密切的相关关系,各主要树种材积与生物量的回归模型存在差异;回归方程精度较高,用于根据地区常绿阔叶林主要树种材积推算其生物量是可行的。     

与材积兼容的生物量模型的建立及其估计方法研究

建立生物量模型是生物量估测的主要手段,而建立与材积兼容的生物量模型是实现生物量调查与森林蓄积量调查相结合的基础。因此,采用变量逐步筛选法建立了落叶松和椴树与材积兼容的生物量模型。模型的参数估计采用了加权最小二乘法,以消除异方差现象。同时,提出了５个指标用于模型评价,即参数变动参数Ｃｖｉ、总相对误差Ｅｒ、平均相对误差Ｅｍ,平均相对误差绝对值Ｅａ和预估精度Ｐ。研究结果表明,所建的生物量模型不仅实现了与     

森林生物量的估算方法及其研究进展

总结分析生物量模型(包括相对生长关系和生物量-蓄积量模型)和生物量估算参数这2类常用的生物量估算方法,提出今后我国在森林生物量估算领域的研究重点:1)整合经验相对生长方程;2)系统研究生物量估算参数的规律性及其不确定性;3)构建以传统估算方法和3S技术相结合的生物量估算系统.     

Applicability of semi-destructive method to derive allometric model for estimating aboveground biomass and carbon stock in the Hill zone of Bangladesh

Biomass estimation using allometric models is a nondestructive and popular method.Selection of an allometric model can influence the accuracy of biomass estimation.Bangladesh Forest Department initiated a nationwide forest inventory to assess biomass and carbon stocks in trees and forests.The relationship between carbon storage and sequestration in a forest has implications for climate change mitigation in terms of the carbon sink in Bangladesh.As part of the national forest inventory,we aimed to derive multi-species biomass models for the hill zone of Bangladesh and to determine the carbon concentration in tree components(leaves,branches,bark and stem).In total,175 trees of 14 species were sampled and a semi-destructive method was used to develop a biomass model,which included development of smaller branch(base dia 7 cm) biomass allometry and volume estimation of bigger branches and stems.The best model of leaf,branches,and bark showed lower values for adjusted R2(0.3152-0.8043) and model efficiency(0.436-0.643),hence these models were not recommended to estimate biomass.The best fit model of stem and total aboveground biomass(TAGB) showed higher model efficiency 0.948 and 0.837,respectively,and this model was recommended for estimation of tree biomass for the hill zone of Bangladesh.The best fit allometric biomass model for stem was Ln(Stem)=-10.7248+1.6094*Ln(D)+1.323*Ln(H)+1.1469*Ln(W);the best fit model for TAGB was Ln(TAGB)=-6.6937+0.809*Ln(D^2*H*W),where DBH=Diameter at Breast Height,H=Total Height,W=Wood density.The two most frequently used pan-tropical biomass models showed lower model efficiency(0.667 to 0.697) compared to our derived TAGB model.The best fit TAGB model proved applicable for accurate estimation of TAGB for the hill zone of Bangladesh.Carbon concentration varied significantly(p 0.05) by species and tree components.Higher concentration(48-49%) of carbon was recorded in the tree stem.     

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。     

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。     

Uncertainties in above ground tree biomass estimation

Models of above-ground tree biomass have been widely used to estimate forest biomass using national forest inventory data.However,many sources of uncertainty affect above-ground biomass estimation and are challenging to assess.In this study,the uncertainties associated with the measurement error in independent variables(diameter at breast height,tree height),residual variability,variances of the parameter estimates,and the sampling variability of national inventory data are estimated for five above-ground biomass models.The results show sampling variability is the most significant source of uncertainty.The measurement error and residual variability have negligible effects on forests above-ground biomass estimations.Thus,a reduction in the uncertainty of the sampling variability has the greatest potential to decrease the overall uncertainty.The power model containing only the diameter at breast height has the smallest uncertainty.The findings of this study provide suggestions to achieve a trade-off between accuracy and cost for above-ground biomass estimation using field work.     

Species-specific allometric equations for improving aboveground biomass estimates of dry deciduous woodland ecosystems

Allometric equations are important for quantifying biomass and carbon storage in terrestrial forest ecosystems.However,equations for dry deciduous woodland ecosystems,an important carbon sink in the lowland areas of Ethiopia have not as yet been developed.This study attempts to develop and evaluate species-specific allometric equations for predicting aboveground biomass(AGB)of dominant woody species based on data from destructive sampling for Combretum collinum,Combretum molle,Combretum harotomannianum,Terminalia laxiflora and mixed-species.Diameter at breast height ranged from 5 to 30 cm.Two empirical equations were developed using DBH(Eq.1)and height(Eq.2).Equation 2 gave better AGB estimations than Eq.1.The inclusion of both DBH and H were the best estimate biometric variables for AGB.Further,the equations were evaluated and compared with common generic allometric equations.The result showed that our allometric equations are appropriate for estimating AGB.The development and application of empirical species-specific allometric equations is crucial to improve biomass and carbon stock estimation for dry woodland ecosystems.     

异速模型评估森林植被生物量有机碳储量

在孟加拉的吉大港南部森林地区,利用异速模型评估森林植被的有机碳的储量.异速模型被分别应用测试树木(被划分两个胸高直径级)、灌木和草本植物.采用基部面积估算胸高直径级为从> 5 cm 到 ≤ 15 cm 和> 15 cm树木的生物量有机碳储量模型最好,分别有很高的决定系数(胸高直径级> 5 cm 到 ≤ 15 cm 的r2 为0.73697,胸高直径级> 15 cm 的r2为0.87703),且回归系数(P = 0.000)显著.其它模型(包括采用树高,胸高直径,树高和胸高直径,以及综合树高、胸高直径和木材密度)的线性和对数关系都表现出很低的决定系数.分别建立了20种优势树种的异速模型,采用树木基部面积的模型都得到很高的决定系数值.单独采用灌木和草本植物总生物量的异速模型有较高的决定系数(灌木的r2 为0.87948,草本植物的r2 为0.87325),且回归(系数)性显著(P = 0.000).生物量有机碳的评估是复杂的和耗时的研究,本研究所建立的异速模型可以应用于孟加拉和其它热带(地区)国家的森林植被的有机碳储量的测算.     

Allometric equations for accurate estimation of above-ground biomass in logged-over tropical rainforests in Sarawak, Malaysia

Although allometric equations can be used to accurately estimate biomass and/or carbon stock in forest ecosystems, few have been developed for logged-over tropical rainforests in Southeast Asia. We developed allometric relationships between tree size variables (stem diameter at breast height (dbh) and tree height) and leaf, branch, stem and total above-ground biomass in two logged-over tropical rainforests with different soil conditions in Sarawak, Malaysia. The study sites were originally classified as mainly lowland dipterocarp forest and have been selectively logged in the past 20 years. In total, 30 individuals from 27 species were harvested to measure above-ground parts. The correlation coefficients for the allometric relationships obtained for total above-ground biomass as a function of dbh had high values (0.99), although the relationships for leaf biomass had a relatively low coefficient (0.83). We also found relatively high coefficients for allometric relationships between tree height and plant-part biomass, ranging from 0.82 to 0.97. Moreover, there were no differences for allometric equations of total above-ground biomass between study sites. A comparison of equations of above-ground biomass in various previously reported tropical rainforests and pan-tropic general equations imply that our allometric equations differ largely from the equations for tropical primary forests, early successional secondary forest, and even for the general models. Therefore, choosing the biomass estimation models for above-ground biomass in the logged-over forests of Southeast Asia requires careful consideration of their suitability.     

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。