森林生物量模型综述

根据研究对象尺度不同将生物量模型分为单木生物量模型和大尺度森林生物量模 型。分 别介绍了这两类生物量模型的历史和现状,简要概括了生物量模型特点和存在的一些问 题, 并且 对未来的发展趋势做了预测     

林分密度对云顶山柏木人工林林下物种多样性和生物量的影响

【目的】为探究林分密度对林下植被物种多样性和生物量的影响及二者之间的相关性。【方法】采用典型样地法对四川省金堂县云顶山5种不同林分密度(500、650、800、950、1 100株/hm²)的柏木(Cupressus funebris)人工林进行植被调查,统计林下物种多样性和生物量。【结果】共记录植物172种,隶属于78科137属。随着林分密度增大,灌木层多样性指数均呈先增后减的单峰变化,基本在密度650株/hm²达到最大,草本层多样性指数则多呈先增后减再增再减的双峰变化,在密度650株/hm²和950株/hm²出现峰值。灌木、草本层生物量均在密度650株/hm²达到最大且均有地上生物量大于地下生物量。灌木层物种重要值与其各层生物量和草本层地上、全株生物量均呈极显著正相关,草本层物种重要值与其地上、全株生物量均呈极显著正相关。【结论】研究认为该地柏木人工林可在650株/hm²的密度下维持较高的林下植被物种多样性和生物量,利于其林下植被的健康发展。     

我国森林生物量估测方法研究进展

在分析和研究大量国内外有关文献的基础上,介绍了森林生物量估算方法、各种估算方法的综合比较,以及各种估测方法在乔木及灌草层的实际应用,并对我国森林生物量研究中存在的不足进行了探讨,最后展望了我国森林生物量估测方法的发展趋势。     

森林生物量研究进展

通过总结国内外森林生物量的研究方法、生物量模型应用的进展,分析森林生物量的影响因子及其研究难点和趋势,指出生物量模型的研究及结合不同技术研究不同尺度的森林生物量将是今后研究的趋势。     

全极化合成孔径雷达高维小样本数据在森林地上生物量估算中的应用

以河北省承德市塞罕坝机械林场为试验区域,设置37块实测样地;以随机森林模型、自适应遗传算法为基础,构建随机森林模型与自适应遗传算法的混合算法(RF-LOOCV-AGA),对高维小样本合成孔径雷达(SAR)数据特征集同时进行特征选择和回归估计;利用试验地大地2号(ALOS-2)全极化数据提取121个高共线性特征,结合实测样地数据,构建高共线性高维小样本数据集,并应用随机森林模型与自适应遗传算法的混合算法、随机森林算法、逐步回归法,分析全极化合成孔径雷达数据估算森林地上生物量时,因样地较少、影响因素维数多存在的高共线性;探索在算法层面各极化分解参数之间存在的高共线性及小样本林业数据回归估计泛化能力。结果表明：随机森林模型与自适应遗传算法的混合算法从121个高共线性特征集中筛选出含19个影响因素的特征子集,交叉留一法验证泛化精度决定系数为0.906 9、均方根误差为14.184 0 t/hm²、相对均方根误差为11.70%;逐步回归法从121个高共线性特征集中筛选出含7个影响因素的特征子集,交叉留一法验证泛化精度决定系数为0.777 0、均方根误差为23.075 9 t...     

杨梅人工林相容性单株生物量模型构建

  目的  构建杨梅Myrica rubra一元相容性单株生物量模型,为杨梅人工林可持续经营及生物量精确估测提供理论依据。   方法  基于48株杨梅标准木实测数据,在以地径、树高、冠幅为自变量建立独立单株生物量模型基础上,运用非线性误差变量模型法,对浙江仙居县杨梅人工林相容性单株生物量模型进行研究。   结果  拟合出的独立单株生物量模型中,以地径(x₁)为自变量的幂函数模型决定系数为最大,叶片生物量(y₁)、枝干生物量(y₂)、根系生物量(y₃)及总生物量(y₀)模型分别为y₁=0.004x₁2.795、y₂=0.003x₁3.048、y₃=0.002x₁3.141和y₀=0.010x₁2.995。以地径、树高、冠幅构建的3个相容性单株生物量模型拟合效果均较好,其中又以地径为自变量的模型决定系数和预估精度最大,模型最优,相关参数c₀、b₀、r₁、r₂、r₃和r₄分别为0.084 0、2.162 7、0.780 0、0.779 9、0.224 3和0.204 5。随地径、树高和冠幅增大,叶片、枝干、根系生物量的分配规律基本相似,枝干、根系生物量占总生物量的比例呈上升趋势,叶片生物量则逐渐下降。各组分生物量随杨梅林龄增大从大到小快速演变为枝干、根系、叶片。   结论  在运用杨梅一元相容性单株生物量模型进行估算时,以地径为自变量的幂函数模型决定系数最大,且模型决定系数和预估精度最大。地径是最适合用于估算杨梅生物量的变量。 图1表4参31     

麻竹单株生物量模型研究

在对麻竹标准竹调查的基础上,应用相关分析方法,找出麻竹各器官生物量与竹高、胸径之间的相关关系．应用Ｙ＝ａＤｂ和Ｙ＝ａＤｂＨｃ数学模型建立了麻竹各器官生物量估测数学模型．其中以Ｙ＝ａＤｂＨｃ数学模型为最佳,可作为麻竹生物产量估测模型．     

贺兰山天然油松林单株生物量回归模型的研究

通过对贺兰山天然油松林分进行每木调查,应用相关分析方法,采用幂指数模型对贺兰山天然油松林单株生物量模型进行了模拟。结果表明:贺兰山天然油松林各器官生物量分配比率为树干>树枝>树根>树皮>树叶。分别以树高、胸径、1/2树高处直径和胸径平方乘树高为自变量,与各器官生物量拟合的预测模型中,树干、树枝和树根的生物量预测模型拟合效果较好,具有一定的实用价值;树叶的生物量预测模型拟合效果中等,树皮的生物量预测模型拟合效果较差;任一自变量与单株生物量拟合的预测方程适用性均较好。     

高精度保证下的浙江省森林植被生物量评估

为准确评估浙江省森林植被生物量,以2009年浙江省森林资源连续清查第一手野外调查数据为数据源,以样地为评估基本单元,采用单株生物量模型法(乔木,毛竹Phyllostachys edulis,杂竹,下木和灌木),单位面积生物量模型法(草本)和单位面积生物量法(矮化乔木林、灌木经济林),测算了样地水平的森林植被生物量.在此基础上,运用系统抽样统计方法,将样地水平微观数据转换到全省宏观尺度,评估了全省总体的森林植被生物量,提供了主要评估结果的估计精度和估计区间.结果显示:2009年,浙江省森林植被总生物量为37 010.732×104t.主要森林植被类型中,乔木林群落为29 096.269×104t,竹林群落3 762.964×104t,灌木林群落1 747.953×104t.在P＜0.05的可靠性保证下,森林植被总生物量估计精度为96.64％,估计区间为35 767.171×104～38 254.293×104t;乔木林群落9558％,估计区间为27 810.214×104～30 382324×1 04t;竹林群落89.13％,估计区间为3 353.930×104～4 171.998×104t;灌木林群落90.00％,估计区间为1 573.158×104～1 922.748×104t.可见,采用以上方法测算的浙江省各类森林植被生物量评估结果,均有很高的精度保证和较好可信度.     

中国西南地区森林生物量及生产力研究综述

在参考前人大量的研究结果基础上,按不同林分类型和林分起源对中国西南地区(云南省、贵州省、四川省、重庆市)的森林生物量和净生产力进行了总结概述.结果显示,西南地区的森林生物量为162.15 t/hm2;若按不同的林分类型来划分,则阔叶林的森林生物量(178.08 t/hm2)大于针叶阔叶混交林( 164.63 t/hm2)和针叶林(145.18 t/hm2)的;若按不同的林分起源进行划分,则天然林的森林生物量(210.58 t/hm2)大于人工林(110.65 t/hm2)的.西南地区的森林净生产力为11.98 t/(hm2·a),若按不同的林分类型来划分,则阔叶林的森林净生产力12.75 t/(hm2·a)大于针叶林的12.13 t/(hm2·a)和针叶阔叶混交林的9.61 t/(hm2·a);若按不同的林分起源进行划分,则天然林的森林净生产力13.38t/(hm2·a)大于人工林的10.56 t/(hm2·a).同时对研究中发现的一些问题及以后的研究方向进行了讨论与展望.     

刺槐萌生林生物量预测模型的研究

如何迅速而准确的预测林分的生物量是森林生长研究的重要内容。对于萌生的刺槐林,林分生物量的测定更加困难。通过采用标准地、标准木和树体分层分段抽取标准样品的方法,采伐取样刺槐的样品, 测定并计算刺槐萌条各部位的生物量和单位生物量,通过回归分析,建立了以刺槐萌生林树高（H）和冠幅（C）为测定因子的数学预测模型,得出回归方程W=0.168×(CH)1.434,其相关指数（R²）达到0.971,模型可用于刺槐萌生林的生物量预测。     

兴安落叶松林不同生长阶段林下植被生物量分配

在内蒙古大兴安岭地区,以杜香—兴安落叶松林为研究对象,通过计算不同龄组林下植被各层次及各器官生物量分配,为准确估算森林的固碳能力提供依据。结果表明:杜香—兴安落叶松林从幼龄林到成熟林,林下植被生物量变化范围为19.80~43.96 t·hm^-2,其中,枯落物层（69.64%~92.98%）>灌木层（5.01%~20.82%）>草本层（1.46%~9.54%）>苔藓层（0~1.15%）。林分年龄影响着林下植被各层次生物量及其比例,随龄组增加,枯落物量逐渐增加,灌木层生物量呈“U”型;草本层生物量所占比例呈降低趋势。相关分析表明,灌木层生物量与乔木层生物量及林分郁闭度呈负相关关系,凋落物现存量与乔木层和植被总生物量呈极显著正相关。     

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...     

云南红豆杉单木生物量模型选择与树冠调控

拟合并选择云南红豆杉单木生物量模型,明确树冠结构调控技术。以3年生福建省明溪县云南红豆杉原料林为对象,采用4种自变量类型模型,并导入树冠结构特征变量拟合生物量模型;经配对t检验、偏差检验与估算预测精度,优选系列单木生物量模型。比较导入树冠结构特征前后模型的拟合与预测效果,明确并验证树冠结构调控技术。结果表明,采用D²H变量拟合的模型效果最优,其次为DH变量,然后是D²变量,最后是D、H变量。采用D²H变量较D、H变量明显提高模型的拟合与预测效果。导入树冠结构特征后明显提高模型拟合与预测效果。冠幅、冠形率显著影响红豆杉系列单株生物量,促进系列生物量的树冠结构调控重点与方向是促进冠幅宽大;经验证,树冠结构调控技术显著提高系列单木生物量是可行的。自变量类型显著影响模型的拟合与预测效果,选择自变量类型以优化红豆杉单木生物量模型是必要和可行的。导入树冠结构特征因子明显提高单木生物量模型的拟合效果与预测精度。选出4个最优红豆杉单木生物量模型,其决定系数不小于0.862,预测精度均不小于95.18%,M_APE均不大于16.95%,可以用于生产中的生物量预测。     

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。     

桉树人工林单木地上生物量空间效应分析

以桉树人工林皆伐样地调查数据为研究对象,记录样地内林木的空间位置坐标,并实测每株林木的木材、树皮、树枝、树叶的生物量,采用Ripley's K函数描述林木地上部分各维度生物量的空间分布模式,通过全局和局部Moran's I描述其空间自相关特征,基于组内方差定量描述各维度生物量的空间异质性变化。结果表明：桉树人工林单木地上生物量变化具有尺度效应,即在不同的距离尺度下表现出不同的聚集或离散特征,除树叶生物量在18.5～21.5 m范围内呈现显著聚集分布外,其余均未表现出显著的聚集分布特征;桉树人工林地上各维度生物量的最佳距离带宽均为12.5 m,且各维度均存在一定的空间自相关,全局Moran's I范围在0.0160～0.0289;各维度局部空间自相关变化趋势相对一致,各维度均有近15%的林木有显著空间自相关;随着距离尺度的增加,桉树人工林各维度生物量空间异质性均逐渐增大,且在距离大于5 m后逐渐平稳,所有生物量维度中树叶生物量的空间变异程度最大。因此,桉树人工林各维度单木生物量存在一定程度的空间自相关和空间异质性,且各维度间差异不大。     

针阔混交林华北落叶松生物量模型及碳储量研究

以木兰林管局北沟林场内典型针阔混交林为对象,对标准地进行详细的调查研究,利用分层切割法和分层挖掘法对华北落叶松生物量进行测定,建立相应的生长模型,并推算林分中华北落叶松的生物量和碳储量。结果表明:针阔混交林中单株华北落叶松单株总生物量的变化范围是2.50~527.20 kg;Logistic方程是华北落叶松生物量主要的最优模型;华北落叶松总生物量为39 478.90 kg/hm²,碳储量为20 252.68 kg/hm²,各器官碳储量分别占总碳储量的57.89%（树干）、16.88%（树枝）、7.66%（树叶）、17.56%（树根）。林分碳储量分配情况为干>根>枝>叶。     

基于FVS的华北落叶松人工林树高生长量模型研究

基于大量华北落叶松人工林临时样地和解析木数据,选用林木大小和立地条件为自变量,构建起单木树高生长量回归模型,模型相关系数R²为0.516。结果表明,影响华北落叶松单木树高生长量的因素从大到小依次为:林木生长、立地条件。利用检验数据对所建立的树高生长量模型进行检验,预测值2.77 m要略高于实测值2.74 m,t-检验差异不显著,模型预测效果良好。     

广东主要乡土阔叶树种单木生物量生长模型

【目的】选择广东主要乡土阔叶树种樟树Cinnamomum camphora、木荷Schima superba和枫香Liquidambarformosana为研究对象,建立3个树种的单木生物量生长模型,快速精确计量和监测森林碳汇造林项目的碳储量变化。【方法】每个树种按10个径阶均匀分配伐倒90株样木(共270株),以样木的生物量数据为单木生物量,以立木年龄为自变量,分别建立不同起源(天然林和人工林) 3个树种的地上和地下4种方程生物量生长模型,并选择最优模型通过联立方程组总量控制法解决地上各组分(干材、树皮、树枝、树叶)的生长模型相容性问题。【结果】天然林和人工林起源条件下,相同树种在同一生物量生长模型形式下生物量增长的上限值和最大增速年龄均有差异。各方程在相同起源和树种条件下所得的生物量上限和拐点年龄差异明显。估计地上生物量时,各树种最优方程形式不同。选择Logistic方程对3个树种地上各组分生物量联立方程组建立相容性生长模型,3个树种干材生物量方程的R_(adj)~2为0.560～0.768,平均预估误差(MPE)为3.05%～6.73%;树皮生物量方程的R_(adj)~2为0.552～0.866,MPE为2.02%～6.27%;树枝生物量方程的R_(adj)~2为0.309～0.706,MPE为3.01%～14.33%;树叶生物量方程的R_(adj)~2为0.495～0.767,MPE为4.16%～7.14%。【结论】比较4种模型的参数及评价指标可知,地上生物量生长最优模型为Logistic方程,地下生物量生长最优模型为Schumacher方程。地上各组分生物量在立木生长的周期中占地上总生物量的比例随着年龄的增长而不断变化。选择Logistic方程对3个树种地上各组分生物量联立方程组建立相容性生长模型,干材和树皮的生物量方程拟合效果相对于树枝和树叶更好。该模型主要适用于在已知年龄的人工碳汇造林的生物量估计;结合含碳系数,可预估未来一定时期内的碳储量及碳汇量。