湖南省主要树种单木相容性生物量模型系统研建

目的建立杉木、马尾松和栎类3个树种的单木各组分相容性生物量模型系统,为实现湖南主要树种模型的科学化和标准化以及精准预估森林生物量提供技术支撑。方法基于湖南省3个主要树种468株伐倒木数据（杉木160株、马尾松153株和栎类155株）,分别比较单木6个组分生物量（地上、地下、树干、树皮、树枝和树叶生物量）基础模型并寻求拟合指标最优模型,进一步比较不同起源（天然林和人工林）的生物量模型,并选择引起参数差异显著的起源作为哑变量,构建比例控制的非线性联立方程组预估单木各组分生物量。结果3个树种单木各组分生物量基础模型的拟合结果表明,地上B₁、地下B₂、树干B₃和树皮B₄这4个组分生物量模型的自变量选择胸径和树高,树枝B₅和树叶B₆生物量模型选择胸径、树高和冠幅;以起源为哑变量的模型显示,杉木的地上生物量B₁（平均预估误差MPE较基础模型降低1.16%）、马尾松的地下生物量B₂（MPE降低4.65%）、以及栎类的地上生物量B₁（MPE降低3.24%）和地下生物量B₂（MPE降低29.13%）均表现出天然林的生物量要显著高于人工林的生物量;以起源为哑变量的单木生物量模型系统的拟合效果较佳,3个树种地上生物量模型的决定系数R²均超过0.90,平均预估误差MPE低于4%;而地下生物量模型的R²同样均在0.90以上,其MPE则低于14%。结论以起源为哑变量的单木各组分生物量模型拟合效果最好,其次是非线性联立方程组相容性模型系统,拟合效果最差的是基础模型。虽然模型系统的拟合效果略劣于哑变量模型,但模型系统能解决单木各组分生物量的相容性和可加性,且它们参数之间的差异不大,因此优先推荐采用相容性模型系统来预测湖南省杉木、马尾松和栎类3个树种的单木各组分生物量。     

秦岭火地塘林区3种森林类型乔木层碳密度和碳储量研究

以秦岭火地塘林区锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)、华山松(Pinus armandi)和油松(Pinus tabulaeformis)3种主要森林类型为研究对象,通过标准地调查和生物量回归模型计算其碳储量,并在此基础上估算了碳密度以及不同器官的碳储量。结果表明:不同森林类型碳密度具有显著差异,其中锐齿栎最高(118.724t/hm2),油松次之(106.062t/hm2),华山松最低(94.227t/hm2);3种森林类型的碳储量均随着林分径级的增大呈现出上升、下降和再上升的趋势,而大径级碳储量的上升主要取决于大径级单株林木的出现,具有明显的随机性;碳储量在不同树种各器官的分布表现为:干>枝>根>皮>叶(锐齿栎),干>枝>根>叶>皮(华山松),干>枝>叶>根>皮(油松),且不同树种同一器官及同一树种不同器官之间的碳储量所占比重差异显著。     

黑龙江省主要林分类型林分碳储量预估模型

利用2期黑龙江省森林资源连续清查数据(2005—2010年),根据林分变量和林分碳储量间的关系构建了林分水平的全树碳储量预估模型,并对应不同起源选择不同的模型形式,用加权最小二乘法消除了异方差。由于地域的不同,相同林分类型碳储量可能存在差异,因此在构建的碳储量模型基础上,利用哑变量方法构建考虑不同地域的林分碳储量模型。结果表明:区分起源的林分碳储量模型对于天然林和人工林都具有良好的拟合精度,R~2均大于0.94,模型评价指标中平均相对误差均在±6.00%以内,平均相对误差绝对值基本小于10%,仅黑桦天然林为15.33%。大部分模型的预测精度在95%以上。利用哑变量方法构建的考虑不同地域的林分碳储量通用模型的R~2均大于0.94,平均相对误差均较小,平均相对误差绝对值均在小于8%,预测精度都在95%以上。对于包含区域哑变量的通用模型,在满足相同的林分平均断面积条件及其他变量、参数a、c不变时,不同区域对应的参数b值越大,相应区域碳储量越大;在满足相同的林分平均高(或者林分年龄条件)及其他变量、参数a、b不变时,不同区域对应的参数c值越大,相应区域碳储量越大。     

北京市森林碳储量及其动态变化

利用全国森林资源清查资料,依据建立的不同森林类型生物量和蓄积量之间的回归方程,估算了北京市不同时段的森林生物量和碳储量,并分析其动态变化特点。结果表明:北京市森林碳储量由1988年的532万t增加到2003年的852万t,平均每年以4.00%的速率递增,这说明北京市森林起着碳汇作用。全市森林总碳储量中,阔叶林碳储量的贡献最大,其中,栎类、杨树占主导地位;全市森林碳储量中幼、中龄林所占比重大,而且不同森林类型及不同龄级的碳密度均呈减少趋势。因此,在实施各重点造林工程的同时加强对现有森林的抚育和管理,将会使北京市森林碳汇能力进一步提高。     

莫尔道嘎林区森林碳储量及其变化

基于莫尔道嘎林区森林资源清查资料,依据不同森林类型生物量与蓄积量之间的线性关系,对莫尔道嘎林区不同时段、不同森林类型的森林碳储量进行了推算,并分析其动态变化特征。结果表明：莫尔道嘎林区森林活立木(地上和地下)总碳储量由2008年的18456147 t增加到了2012年的20202875 t,累计增加碳1746728 t,增长率为9.46％。从树种的角度分析,全区总碳储量中落叶松和白桦所占比重最大;从龄组角度看,中龄林和成熟林占总碳储量比重最高。同时,不同森林类型碳密度不同,其中,樟子松林碳密度最大,蒙古栎林碳密度最小;不同龄组的碳密度随着林龄的增加逐渐增大。不同森林类别之间(重点公益林、一般公益林和商品林)森林碳密度也不同,重点公益林碳密度明显高于一般公益林和商品林。     

满归林区森林碳储量及其变化研究

基于森林资源统计数据,利用生物量转换因子法估算内蒙古大兴安岭满归林区森林碳储量、碳密度,并分析其动态变化特征。结果表明,该林区森林地上总碳储量从2010年的974万t增加到2012年的1 005万 t,年均增长率为1.57%,碳储量主要集中在林区的北部和西部。从树种的角度看,林区总碳储量中落叶松和白桦贡献最大,占据主导地位;从龄组的角度分析,中龄林、近熟林和成熟林占总碳储量的比例很大;乔木林碳密度与林龄紧密相关,先随林龄快速增加而后又缓慢减小。研究时段内,尽管林区整体森林碳密度较小,但不同龄组以及不同森林类型的碳密度总体呈上升趋势。     

陕西省森林碳储量、生产力及固碳释氧经济价值的动态变化

【目的】研究陕西省森林碳储量、生产力及固碳释氧经济价值的动态变化,为提高该省森林碳汇的管理和经营提供依据。【方法】利用1994、1999和2004年陕西省森林资源连续清查资料,依据建立的不同森林类型生物量与蓄积量回归方程,估算不同时段森林碳储量和碳密度;并依据不同森林类型生物量与生产力回归关系,推算不同时段森林的生产力和固碳释氧经济价值。【结果】陕西省森林碳储量由1994年的15 140.64万t增加到2004年的16 639.32万t,年增长率为0.99%,特别在1999-2004年,年增长率为1.92%。而平均碳密度在1994、1999和2004年3次调查中依次减小,分别为30.74,29.85和28.73t/hm2。对于不同森林类型,以栎类为主要优势树种的阔叶林对全省森林总碳储量的贡献最大,其碳储量占总碳储量的50%以上。天然林为森林碳储量的主体,占同期碳储量的95%以上,但人工林碳储量以年均9.05%的速度增长,明显大于天然林的增幅(0.79%)。陕西省森林总生产力和固碳释氧经济总价值均不断增加,在1994、1999和2004年的3次调查中,总生产力分别为43.88×106,45.31×106和52.24×106 t/年;固碳释氧经济总价值分别为756.20,780.86和900.25亿元。【结论】陕西省森林表现出了明显的碳汇功能,但碳固定能力还不强,碳密度低于我国平均森林碳密度,未来应加强陕西省各重点造林工程的实施,扩大森林覆盖面积,同时对现有森林应通过科学抚育和管理,挖掘潜力,提高森林碳汇能力,使陕西省的森林生态系统在全球碳循环中发挥更大的作用。     

广州市森林生物量及碳储量评估

基于广州市森林资源二类调查数据和广东主要树种的木材密度和碳密度数据,采用 IPCC 方法对广州市森林生物量和碳储量进行评估,结果表明：广州市林业用地中森林生物量为1610．53×104 t,单位面积生物量为54．82 t／hm2,乔木林生物量为60．94 t／hm2,乔木林生物量占总生物量的84．28％;广州市林业用地中森林碳储量为792．60×104 t,乔木林碳储量占85．63％;单位面积森林碳储量为26．98 t／hm2,乔木林生物量为30．47 t／hm2。森林生物量和碳储量主要依赖于森林蓄积量,因此,选择蓄积量大的树种造林,加强森林经营管理是提高森林生物量和碳储量以及城市森林功能的重要途径。     

秦岭火地塘林区主要森林类型的碳储量和碳密度

【目的】火地塘林区地处我国秦岭南坡中段暖温带向亚热带气候的过渡带,对该林区主要森林类型及其碳储量和碳密度进行研究,可为我国森林生态系统碳平衡提供基础资料。【方法】基于生物量回归方程,计算火地塘林区主要森林类型(包括华山松(Pinus armandii)林、油松(P.tabulaeformis)林、锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrat)林、红桦(Betula albo-sinensis)林和华北落叶松(Larix principisrup prechtii)林)的碳储量和碳密度,并结合GIS软件进行数据的空间分析,将森林碳与空间景观格局有效结合起来。【结果】在空间格局上,大面积的天然次生华山松、红桦林集中分布在海拔2000 m以上地段;油松、锐齿栎林主要分布在海拔1900 m以下;而人工引种的华北落叶松大面积分布于海拔2200 m地势平坦的采伐迹地上。各森林类型中,碳储量以红桦林最高,其值达到19.4766×10-3Tg。碳密度以华北落叶松人工林最高,其值为(30.9097±13.9802)t/hm2,且分别与油松和华山松的碳密度具有显著差异(P<0.05)。各森林类型的平均生物量、碳储量和碳密度均随海拔高度的升高而增加。【结论】火地塘林区主要森林类型碳储量和碳密度的空间分布与森林的空间分布密切相关,具有水平和垂直地带性特征,其碳储量大小排序为红桦林>华山松林>锐齿栎林>华北落叶松林>油松林,碳密度大小排序为华北落叶松林>红桦林>锐齿栎林>华山松林>油松林。     

北京主要森林类型碳储量变化分析

利用全国森林资源清查资料中的北京市部分,基于生物量转换因子法,通过建立不同森林类型蓄积量与生物量间的回归方程,估算出北京市不同时期森林的生物量和碳储量,并对碳储量的变化进行了分析。结果表明:北京市森林碳储量在5 a内由796万t增加到852万t,呈现增长的趋势,各森林类型碳储量的变化与相应森林类型面积变化呈正相关关系。在全市森林总碳储量中,栎类Quercus spp.,阔叶类,杨树Populus spp.在碳汇中起着重要的作用。树种年龄组成上的不合理很大程度上限制了北京的森林碳汇能力,幼龄林与中龄林面积大但是碳储量较低,成熟林碳储量所占比例较大,不同植被类型以及不同龄组的森林碳密度呈现略微下降的趋势,碳密度随着龄级的增长而增加,其他林分要素在碳汇中发挥着较为重要的作用。表4参20     

中国碳中和目标内涵与实现路径综述

构建包含立地等级与气候因子的落叶松生物量模型,分析环境与气候共同作用对生物量估算的影响,为森林经营和决策提供理论依据。

基于吉林省2004、2009及2014年落叶松人工林固定样地数据,结合World Clim提供的1950—2000年平均气候因子,选用Richards模型作为基础模型。通过地形因子合并立地单元划分立地等级,并将立地等级作为哑变量,建立含立地等级和气候因子的落叶松林分生物量模型,分析气候和立地等级对林分生物量的影响。

（1）建立的含立地等级和气候因子的模型的拟合精度可达0.961,与训练集得出的各项评价指标差异均小于5%,表现出较好的泛化能力。（2）林分因子对林分生物量的独立解释率为93.7%,立地等级为2.4%,而气候因子仅为0.3%。（3）温度和降水共同影响林分生物量,最干旱季温度升高会降低林分生物量最大值,而最冷季降水增加则可促进林分生物量的增长。

立地等级对落叶松林分生物量估算的影响大于气候因子。建立的含立地等级和气候因子的落叶松生长收获预估模型,揭示了气候和立地等级对落叶松生物量生长的综合作用,为林分适宜性经营和森林精准增汇提供科学依据。

     

气候和立地等级对落叶松林分生物量估计的影响

目的构建包含立地等级与气候因子的落叶松生物量模型,分析环境与气候共同作用对生物量估算的影响,为森林经营和决策提供理论依据。方法基于吉林省2004、2009及2014年落叶松人工林固定样地数据,结合World Clim提供的1950—2000年平均气候因子,选用Richards模型作为基础模型。通过地形因子合并立地单元划分立地等级,并将立地等级作为哑变量,建立含立地等级和气候因子的落叶松林分生物量模型,分析气候和立地等级对林分生物量的影响。结果（1）建立的含立地等级和气候因子的模型的拟合精度可达0.961,与训练集得出的各项评价指标差异均小于5%,表现出较好的泛化能力。（2）林分因子对林分生物量的独立解释率为93.7%,立地等级为2.4%,而气候因子仅为0.3%。（3）温度和降水共同影响林分生物量,最干旱季温度升高会降低林分生物量最大值,而最冷季降水增加则可促进林分生物量的增长。结论立地等级对落叶松林分生物量估算的影响大于气候因子。建立的含立地等级和气候因子的落叶松生长收获预估模型,揭示了气候和立地等级对落叶松生物量生长的综合作用,为林分适宜性经营和森林精准增汇提供科学依据。     

基于哑变量的云南松蓄积生长模型

为了解云南松林分蓄积生长规律,为更好的经营云南松林分提供理论依据,笔者基于云南省云南松一类清查数据,以Schumacher和Richards模型为基础模型,选取不同的林分密度指标,来拟合云南松林分蓄积生长模型,并在最优基础模型上引入哑变量,将不同林分类型合并,建立同时适用于间伐林分和未间伐林分的蓄积生长模型。结果表明:4个传统生长模型的模拟效果都较好,R~2和预估精度最高分别为0.971 6、96.79%,不同的林分密度指标对模型的预测效果有较大影响,且以选用林分断面积作为林分密度指标的Richards模型的预估效果最好,其预估精度为96.79%。在最优传统生长模型中引入哑变量后,模型的R~2和预估精度都比传统的生长模型稍高,分别达到0.973 0、96.84%。通过对模型的适应性检验,所建的哑变量模型的预估精度超过98%,且对间伐林分的拟合效果更佳,可以用来描述不同措施下云南省云南松林分的蓄积生长规律,也解决了不同类型林分合并建模不相容的问题。     

贵州人工杉木相容性立木材积和地上生物量方程的建立

在国家级森林资源监测中增加森林生物量估计已成为必然趋势,而所需建立的生物量方程应该考虑与立木材积方程的相容性。本文以贵州省人工杉木立木材积和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：在胸径基础上再增加树高因子,对立木材积方程的估计效果有明显改进...     

基于立地因子及其交互作用的柠条生物量模型研究

森林碳汇是实现碳中和目标的重要路径之一,精确计算森林碳储量具有十分重要的意义。生物量模型是估测森林生物量、计算森林碳储量的重要手段。以宁夏白芨滩林场的典型灌木树种柠条为研究对象,通过样地调查及样本采集,利用非参数双因素方差分析坡向、坡度2个立地因子及其交互作用对柠条各类(总、地上、茎、叶、根)生物量的影响,并基于哑变量模型,构建了立地因子及其交互作用的生物量模型。结果表明,除坡向与坡度的交互作用对柠条叶生物量影响不显著外(P=0.399),坡向、坡度及其交互作用对柠条其余各类生物量影响均显著(P<0.01);在柠条各类生物量模型中,以总基径(D)平方和与平均高(H)的乘积(D_t²H)为自变量、以f_i(x)=a+bx_i为基本形式建立的生物量模型拟合精度较高(总、地上、茎、叶、根生物量模型的adj-R²分别为0.645 2、0.671 0、0.623 2、0.600 0、0.502 0);以坡向、坡度及其交互作用作为哑变量能够显著提高模型的预估能力,其中,对于叶生物量,以坡度...     

基于哑变量和因子选择的森林蓄积量估测研究

为提高森林蓄积量遥感估测精度,探讨哑变量技术在蓄积量遥感估测中的作用。以云南省普洱市思茅区为研究区,以Landsat 8 OLI和93块森林资源二类调查角规控制样地数据为基础,使用随机森林（random forest）算法进行遥感变量因子的选择,并以龄组为哑变量分别构建基于哑变量的SVR和PLSR蓄积量估测模型,采用留一交叉验证对结果进行评估。结果表明,使用随机森林算法进行变量的选择有效减少了自变量的维度,提高了计算效率;其次,哑变量引入后,PLSR和SVR 2种回归模型的估测精度都比无哑变量方法有明显的提高,且SVR的估测结果优于PLSR;在引入哑变量后SVR模型的决定系数R²由0.59提高到0.68,相对均方根误差rRMSE由36.76%降低至32.97%,PLSR模型的决定系数R²由0.53提高到0.62,相对均方根误差rRMSE由39.41%降低至35.24%。在森林蓄积量的遥感估测中,哑变量技术的应用可以在一定程度上解决不同蓄积量大小对估测结果造成的影响,进而提高蓄积量的估测精度。     

树木干物质率测算方法的研究

应用３种模型对人工落叶松林各器官（或分量）干物质率进行计算,并用哑变量方法分析各器官干物质率在树木不同部位上和不同龄组中的差异．结果表明：模型（Ⅰ）能较理想地得到各器官干物质率,同时给出较小的误差估计;各器官干物质率在不同状态下存在着不同程度的差异．     

西藏云杉立木生物量与材积相容性模型研建

利用2011年实测的西藏天然云杉立木生物量与材积数据,采用非线性度量误差联立方程组、分段建模方法,构建了云杉立木地上生物量与树干总材积、地下与地上生物量相容性模型,以及生物量与材积换算、根茎比模型,并分析对比建立的立木地上生物量与材积相容性整体模型与分段模型效果。结果表明:1)将胸径<5cm的幼树与>5cm林木一起进行整体建模,建立的一元和二元立木生物量整体模型预估值在12cm以下径阶产生明显偏差;2)选取合适的分段位置(D=10cm),采用分段建模方法建立的一元立木地上生物量分段模型各径阶偏差明显减小,二元分段模型无系统性偏差;3)研究建立的一元、二元立木地上生物量和材积相容性分段模型的总相对偏差均在±2.5%以内、预估精度均>91.2%,地下生物量分段模型预估精度也>92%。建立的分段模型可用于西藏云杉立木生物量和材积的估计。