南岭小坑藜蒴栲群落地上部分生物量分配规律

采用皆伐法对南岭小坑750m2天然藜蒴栲群落的生物量进行了实测,该群落有43个树种,其中藜蒴栲为优势种,获得了胸径2.0 cm以上的267株树的树干、枝、叶烘干重数据以及实测的胸径（D）、树高（H）数据。揭示了该森林群落地上部分总生物量(AGB)在森林各层次、各树种及乔木层各器官中的分配规律,并建立了该群落的生物量模型。结果表明,南岭小坑流域藜蒴栲群落地上部分总生物量是131.149 t.hm-2,其中乔木层是129.895 t.hm-2,下木层是1.563 t.hm-2,层间植物是0.267 t.hm-2,凋落物层是2.424 t.hm-2。树干、树枝、树叶生物量分别是乔木层地上部分总生物量的85.0%、10.6%和4.4%。优势树种藜蒴栲和小红栲生物量是乔木层地上部分总生物量的46.3%和9.8%,这说明在早期演替的森林群落中生物量主要集中分布在少数的几个优势种。乔木各径阶（DBH<5,5~10,10~15,15~20,20~25,≥25cm）的生物量占乔木层地上部分总生物量的百分比分别是1.0%, 13.1%,52.2%,26.4%,4.6%和2.7%。天然次生藜蒴栲群落以D为自变量的模型是Wtagb=0.116D2.384,R2=0.934,模型估算值比皆伐实测值低5.0%;以D2H为自变量的总生物量模型是Wtagb=184.274(D2H)0.881,R2=0.952,模型估算值比皆伐实测值低6.9%;这说明针对天然藜蒴栲群落,采用以D为自变量的总生物量模型更为实用。     

东北地区两个主要树种地上生物量通用方程构建

目前,东北落叶松地上生物量方程主要采用分树种或把不同树种归为一体的方法,但是,既能反映落叶松生物量与自变量的平均关系,又能反映不同树种间生物量差异程度的通用性落叶松生物量方程迄今尚未构建。因此,以东北地区兴安落叶松和长白落叶松地上生物量数据为研究对象,构建一元(自变量为胸径)、二元(自变量为胸径和树高)和三元(自变量为胸径、树高和冠幅)的不同树种生物量通用方程。由于起源和地域的不同,生物量可能会存在一定程度差异,进而,在所构建的不同树种生物量通用方程的基础上,考虑起源和地域的差异,利用哑变量方法构建既能考虑不同树种又能考虑林分起源和不同地域的东北落叶松地上生物量通用方程,并利用加权最小二乘法剔除方程异方差。结果表明:通过哑变量方法构建不同树种生物量模型方法可行;不论是传统的生物量方程,还是只考虑树种或同时考虑树种、起源和地域的通用生物量方程,增加自变量能提高方程预测效果,即,三元生物量方程预测精度最高,二元生物量方程次之,一元生物量方程最低;当同时考虑树种、起源和地域时,方程预测精度最高,只考虑树种的生物量通用方程次之,传统生物量方程最低。因此,如果数据允许,建议构建考虑不同树种、起源和地域的三元生物量方程估计东北地区长白落叶松和兴安落叶松地上生物量。     

暖温带森林生态系统林下灌木生物量相对生长模型

灌木层作为暖温带森林生态系统的重要组成部分,其生物量估算的精确性及便捷性,成为森林生态系统能量流动、物质循环研究的重要环节。目前可用于暖温带森林生态系统灌木层生物量估算的相对生长模型较少。以河北雾灵山国家级自然保护区暖温带森林生态系统为研究对象,建立了该区域15种常见灌木的相对生长模型。研究发现:15种灌木全株和单一器官的最优相对生长方程均以D2H为自变量,分别以幂函数W=a(D2H)b或二项式函数W=a+b D2H+c(D2H)2为最优化回归方程。统计分析结果显示:判断系数R2值介于0.7331—0.9992之间,显著性检验各参数P0.01,满足回归模型的适用性要求。对研究区域常见灌木全株生物量(WTU)的普适性研究发现:以D2H为自变量的二项式函数回归模型WTU=0.0362+297.03D2H-127.1(D2H)2,R2=0.9434,P0.01,普遍适用于除去六道木(Zabelia biflora)和照山白(Rhododendron micranthum)之外的13种灌木植物的生物量估算。此模型对以上2种植物不适用的原因有待进一步研究。     

阔叶红松林下6种早夏草本不同生长期生物量分配及模型构建

早夏草本植物作为阔叶红松林林下的一类优势物种,对整个生长季林下草本物种多样性和生物量具有重要影响,对其不同生长阶段生物量分配特征及生物量模型的研究有助于了解该类植物生存策略和碳汇储量。以吉林省蛟河地区阔叶红松林林下的白花碎米荠(Cardamine leucantha)、北重楼(Paris verticillata)、鹿药(Smilacina japonica)、美汉草(Meehania fargesii)、山茄子(Anisodus acutangulus)和紫花变豆菜(Sanicula rubriflora)6种早夏草本植物为研究对象,从4月初到8月底对其物候期进行观察记录,定期取样,从而对6种植物不同生长时期各组分生物量分配特征,地上与地下生物量相对生长关系进行分析研究,并以株高级为自变量建立5种形式(一元线性模型、一元二次模型、指数模型、幂函数模型、对数模型)的单种和混种生物量模型,选取最优模型进行验证。结果表明,6种早夏草本植物花期一般开始于4月底结束于6月中旬,果期开始于5月底结束于8月中旬,不同植物的花、果期持续时间差异较大。生长期内,随着植物生长,株高、生物量和根冠比(R/S)变化明显,但变化趋势不一致。不同物种各组分生物量分配存在差异,用于繁殖的生物量分配比例较小,通常不超过5%。所有物种AGB和BGB间均具有明显的相对生长关系(P0.0001),且均表现为异速生长(相关生长指数a≠1)。根据R~2和SEE选取最优生物量模型,其中幂函数模型形式最常用,其次是一元二次和指数模型。所有最优模型的R~2均较高且SEE较低,拟合效果较好,其中AGB和TB的最优模型要优于BGB,单种模型优于混种模型;通过验证,除混合模型BGB的RMA(30.679%)稍大于30%外,所有模型的RS、EE和RMA均小于30%,P值均大于80%,说明所建立的最优模型能够用来对该地区阔叶红松林林下早夏草本植物生物量进行估算。     

西安市4种城市绿化灌木单株生物量估算模型

以西安市常见的4种绿化灌木(小叶女贞、雀舌黄杨、紫叶小檗、大叶黄杨)为研究对象,利用不同函数和自变量构建单一物种的器官及个体生物量估算模型,筛选出相关性最高、拟合度最好的模型作为生物量最佳估算模型.结果表明： 4种灌木各器官及个体生物量最优估算模型除大叶黄杨叶生物量模型为对数函数(VAR)模型外,其余无论是器官生物量模型还是个体生物量模型均为幂函数(CAR)模型.模型包含的自变量有基径、植株冠幅直径、植株冠幅直径与株高乘积、植冠面积和植冠体积.大叶黄杨和其他3种灌木在自变量选取上有着明显不同.大叶黄杨生物量模型主要以基径为自变量,其他3种灌木生物量模型主要以与冠幅相关的因子为自变量.
     

西双版纳橡胶林的生物量及其模型

利用30株不同年龄和径阶的橡胶树样木数据,建立了以胸径(D)和胸径的平方乘以树高(D2H)为自变量的生物量回归模型.根据所建立的生物量回归模型,推算了15个1000 m2不同林龄橡胶林的生物量,并分析了其组成和分配特征及不同林龄生物量的变化趋势.林分的总生物量随林龄而增加,7、13、19、25和47年生橡胶林生物量分别为23.98、66.90、150.37、171.12和250.21 t·hm-2.生物量的器官分配以干材所占的比例最大,占50%以上,并随林龄而递增;枝生物量所占比例也随着林龄的增加而增大;叶和根的生物量所占比例则随林龄呈下降趋势.橡胶林生物量远低于本地区的热带季节雨林和石灰山季雨林,但高于本地区的热带次生林及其他热带地区年龄相近的人工林.     

长白山主要针叶树种胸径和树高变异系数与竞争因子的关系

选取长白山地区8个皆伐标准地的1139株标准木,利用变异系数(CV)分析了云杉、冷杉和红松3个主要针叶树种的胸径和树高随龄阶、树高随径阶的变化.结果表明：在研究地区,3个主要针叶树种树高随径阶的变异相对较小,胸径和树高随龄阶的变异较大,胸径随龄阶的变异系数最大.在天然林中,传统的以径阶为自变量的树高曲线能较好地反映实际生长,以龄阶为自变量的胸径和树高生长模型对实际生长程度的反映较差.竞争是引起树高和胸径变动的主要因子.若将竞争因子添加到传统的生长方程和树高曲线中,可以大幅度提高模型的精度.     

基于贝叶斯似乎不相关回归方法的天然蒙古栎生物量模型构建

以胸径和树高作为自变量,基于多元似然分析、似乎不相关回归等方法研建了黑龙江省天然蒙古栎可加性生物量模型系统。结果表明: 树高显著提高了树干生物量模型的效果,决定系数(R²)从0.953提高到0.988,均方根误差(RMSE)减小14 kg,对树枝、树叶和树根生物量的影响并不显著。单变量(仅含胸径)和双变量(胸径、树高)幂函数形式的生物量模型系统的误差结构均为相乘型,表明对数转换后的线性模型形式更合适。树干、树枝、树叶、树根生物量模型的R²分别为0.953～0.988、0.982～0.983、0.916～0.917、0.951～0.952,RMSE分别为13.42～27.03、6.84～7.00、1.95～1.97、9.71～9.84 kg。与广义最小二乘法(FGLS)相比,贝叶斯估计产生了相似的模型拟合效果,却提供了不同变异大小的参数估计值。FGLS各参数标准误为0.054～0.211,而使用Jeffreys不变先验的两种贝叶斯估计方法(DMC和Gibbs1)产生相似的参数变异(标准差为0.055～0.221);使用均值向量为0、方差为1000且协方差为0的多元正态先验(Gibbs2)和使用来自栎属树种生物量模型历史研究汇总的先验(Gibbs3)产生了更大的变异(标准差为0.080～0.278),使用自身数据获取的先验(Gibbs4)估计得到的各参数变异小于其他方法(标准差为0.004～0.013)。当使用Gibbs4法建立模型时,两类模型不仅能提供最窄的95%预测区间,还能产生更小的预估偏差,树干、树枝、树叶、树根和总生物量在单变量模型中的平均绝对偏差百分比(MAPE)分别为19.8%、24.7%、24.6%、29.0%和13.1%,树干和总生物量在双变量模型中的MAPE分别减小到10.5%和9.8%,其他组织MAPE未改变,表明Gibbs4法能提供更准确的生物量预测值。与传统回归方法相比,准确的先验信息使贝叶斯统计在估计稳定性和不确定性减小方面具有优势。     

浙江次生青冈林林木层的生物量模型及其分析

笔者用收获法对浙江建德山区的天然次生青冈常绿阔叶林群落的第一性生产力进行了研究,本文报告了林木层样木的生物量优化回归模型,并对模型进行了分析,检验和估算,结果表明,立木各器官变量之间存在着很好的相对生长关系,进行分层次,种类（组分）和自变量的模型选优是十分必要的,各种模型都有较高的精度,可以对该群落的生物量作出有效的估计;种间模型的有效组合适用于亚乔木层的种类和乔木层的伴生种类,种类（组分）间的模型差异与它们在群落中所处的地位或所起作用密切相关,净第一性生产力在各器官中的分配比例是植物群落结构与功能在种间关系,生态位分化和种群动态特征上的综合反映。     

基于机载激光雷达的小兴安岭温带森林组分生物量反演

使用小兴安岭温带森林机载遥感-地面观测同步试验获取的机载激光雷达(light detection and ranging, Lidar)点云数据和地面实测样地数据, 估测了典型森林类型的树叶、树枝、树干、地上、树根和总生物量等组分的生物量。从激光雷达数据中提取了两组变量(树冠高度变量组和植被密度变量组)作为自变量, 并采用逐步回归方法进行自变量选择。结果表明: 激光雷达数据得到的变量与森林各组分生物量有很强的相关性; 对于针叶林、阔叶林和针阔叶混交林三种不同森林类型生物量的估测结果是: 针叶林优于阔叶林, 阔叶林优于针阔叶混交林; 不区分森林类型的各组分生物量估测与地面实测值显著相关, 模型决定系数在0.6以上; 区分森林类型进行建模可以进一步提高生物量的估测精度。     

青藏高原典型人工林幼树生物量模型构建

森林生物量计算是全球碳储量估算的基础,现已纳入全球国家森林清单项目。普遍的森林碳汇计量采用的材积源生物量法针对胸径5 cm以上的树木,幼树(胸径<6 cm,树高>0.3 m)的碳汇量并未被完整计入其中,导致生态系统碳汇能力被低估。基于青藏高原137株5种典型人工林幼树的实测生物量数据,以地径代替胸径作为预测变量,采用加权广义最小二乘法建立独立生物量模型,选择比例总量直接控制及代数和控制2种结构形式的相容性生物量模型,并通过加权非线性似乎不相关回归进行方程组估算,建立了整株及各组分的相容性生物量方程。结果表明: 二元相容性模型优于一元以及独立模型,对整株生物量来说,R²达到0.90～0.99,两种相容性模型对于不同树种来说各有优势但精度差距可以忽略,从林业生产实践角度考虑,比例总量直接控制生物量模型更有实践意义,从遥感技术的变量提取角度考虑,本研究构建了更适于遥感估算的幼树生物量模型,其整体上拟合精度高,可以准确地进行类似气候环境中的幼树整株和各组分生物量的估算。     

林木分化对兴安落叶松异速生长方程和生物量分配的影响

林木因对资源竞争而产生分化,从而影响林木的异速生长方程和生物量分配,但其影响程度还不清楚。采用林木相对直径法将38株兴安落叶松(Larix gmelinii)样木在林分中的分化等级分为优势木、中等木和被压木,量化林木分化对林木异速生长方程和生物量分配的影响。结果显示:生物量组分异速生长方程多以胸径(DBH)为自变量为好,但以枝下高处的树干直径为自变量估测其枝、叶生物量时更精确。在一定的胸径范围内,同一胸径下不同林木分化等级的地下部分各组分生物量没有显著差异(P0.05),但优势木分配更多的生物量给枝和叶,中等木比优势木分配更多的生物量给树干,中等木比被压木分配更多的生物量给地上部分,而且被压木和中等木的树高显著高于优势木。除根茎生物量之外,不同林木分化等级的生物量组分(包括枝、叶、树干和根系)的相对分配比例无显著差异(P0.05),根冠比保持相对稳定。这些结果表明,主要由竞争而引起的林木分化改变了兴安落叶松地上生物量组分的异速生长和分配,但其相对分配格局较为保守。     

北京山区主要林下木本植物生物量估测模型

以北京林业大学妙峰山实验林场 10 种分布较广泛的木本植物为研究对象, 其中木本植物按形态分为乔木型灌木(主干明显)和典型灌木(分枝多主干不明显), 分别调查各物种高度、基径、冠幅及其干湿比, 并对各物种测量因子与生物量之间的关系进行研究分析, 构建了各物种以植冠面积(A)、植株体积(V)、基径和株高乘积(DH)、基径平方与株高乘积(D2H)等为自变量的器官和全株生物量最优模型, 同时采用总相对误差(RS<30%)和平均相对误差绝对值(RM,A<20%)2 种检验方法对模型进行检验。结果表明 : 木本植物器官及全株最优模型方程形式多为二次、三次方程及幂函数方程; 叶、枝、根和整株的生物量最优模型采用的自变量多为 V或 D2H,有个别种木本植物采用 A 或 DH 做为自变量; 干的生物量最优模型采用的自变量为 V 或 D2H, 且模型预测精度较好, 可以用于相同或相似立地条件木本植物生物量的估算。     

基于不同预测变量的天然椴树可加性地上生物量模型构建

森林生物量是森林生态系统的最基本数量特征,生物量数据是研究许多林业问题和生态问题的基础,因此,准确测定生物量对于计算碳储量以及研究气候变化、森林健康、森林生产力、养分循环等十分重要.目前,测算森林生物量常用的方法为生物量模型估算法.本研究基于小兴安岭地区和张广才岭地区97株实测生物量数据,建立了3个天然椴树立木可加性生物量模型系统(基于胸径的一元可加性生物量模型系统、基于胸径和树高的二元可加性生物量模型系统、基于最优变量的最优可加性生物量模型系统),采用非线性似乎不相关回归法进行参数估计,用加权方法解决模型的异方差问题,并采用“刀切法”进行模型检验.结果表明: 3种可加性生物量模型系统均能较好地对椴树各部分生物量进行拟合和预测(调整后确定系数R_a²>0.84,平均预测误差百分比MPE<8.5%,平均绝对误差MAE<16.3 kg,平均百分标准误差MPSE<28.5%),其中,树干和地上生物量的拟合效果优于树叶、树枝和树冠;在引入树高和树冠因子后,提高了模型的拟合效果和预测能力(R_a²提高0.01～0.04,MAE降低0.01～4.55 kg),缩小了预测值置信区间的范围,树干、树叶和地上生物量提高较多,树枝和树冠提高较少.总体来看,最优生物量模型系统效果最好,其次为二元生物量模型系统,再次是一元生物量模型系统,添加树高和树冠因子进行生物量模型的构建十分必要.     

北京山区的侧柏林（Platycladus orientalis）及其生物量研究

 天然侧柏林的种类组成以菊科、禾本科植物最多,豆科、百合科、蔷薇科植物次之。组成天然侧柏林植物生活型,以地面芽和高位芽植物所占比例较大,地下芽植物次之,一年生植物的比例略高于地上芽植物。31年生人工侧柏林以胸径4—5cm、树高3—4m的植株数量最多。侧柏的胸径、树高与茎重、枝条重,叶重、根系重之间具显著相关。以胸径为自变量。树木各部分干重为应变量所获得的优化模型为：茎重(Ws)=169.82D1.92(P<0.001),枝条重(WBr)=28.64D2.41,(P<0.01),叶重(WL)=10D2.82(P<0.001),根系重(WR)=e4.99+0.387D(P<0.001)。由此估算得侧柏林的各器官干重：茎15.56,枝条为6.57,叶5.16,根5.29吨／公顷。乔木层的总生物量为32.58吨／公顷。林下灌木和草本层在生长季中变化明显,9月的总生物量为7.17吨／公顷。人工侧柏林总生物量为39.75吨／公顷,年平均净生产力为1.28吨／公顷。     

浙江次生青冈林林木层的生物量模型及其分析

 笔者用收获法对浙江建德山区的天然次生青冈常绿阔叶林群落的第一性生产力进行了研究。本文报道了林木层样木的生物量优化回归模型,并对模型进行了分析、检验和估算。结果表明,立木各器官变量之间存在着很好的相对生长关系;进行分层次、种类(组分)和自变量的模型选优是十分必要的;各种模型都有较高的精度,可以对该群落的生物量作出有效的估计;种间模型的有效组合适用于亚乔木层的种类和乔木层的伴生种类;种类(组分)间的模型差异与它们在群落中所处的地位或所起作用密切相关;净第一性生产力在各器宫中的分配比例是植物群落结构与功能在种间关系、生态位分化和种群动态特征上的综合反映。     

基于树种分类的帽儿山阔叶混交林树高-胸径模型

天然林的林分结构复杂、物种多样性丰富,为分析林分生长与制定合理的森林经营决策方案带来了巨大的挑战。树高-胸径关系对于预测林分生长、制定森林管理经营措施具有重要意义。本文基于48块帽儿山阔叶混交林样地的调查数据,根据树种结构、生长特征及生态学特性将23个树种分为4个树种组,通过再参数化方法建立包含林分、林木竞争、树种混交情况及物种多样性变量的广义模型,并建立样地、树种组两水平混合效应模型,利用留一交叉验证法检验模型的预测能力。结果表明：Ratkowsky(1990)模型为最优基础模型,引入优势木平均高、大于对象木断面积之和、树种占比和Shannon指数能更好地解释帽儿山阔叶混交林树高-胸径关系;引入样地、树种组混合效应模型可显著提高模型的预测精度,R_a²为0.83。此外,在相同梯度的环境因素下,喜光树种比耐荫树种表现出更高的树高。本研究利用所构建的树高-胸径模型分析了树种混交及树木功能性状对树高生长的影响,为精准预测阔叶混交林不同树种的树高以及进一步分析阔叶混交林分生长关系提供理论基础。     

天然更新的檫木林的生物量和生产力

通过对标准木的测定,建立相对生长方程,了福建省建阳书坊林场天然更新的檫木（Sassafras tzumu）林分的生物量和生产力,结果表明：20年生檫木林分平均现存生物量为58693kghm^-2,平均年生产力为4259kghm^-2,檫木生物量与胸径间存在极显著回归关系,大部分生物量集中于树体中下部,生物量的径级分布以20cm径级积累值最大。这些结果对阔叶林的营造及其生态系统结构与功能的研究具有现实意义。     

广西主要树种(组)异速生长模型及森林生物量特征

基于广西11类主要树种(组)5个龄组(245株样木、345块样地)的生物量实测调查,建立了各树种(组)的生物量优化异速生长模型,探讨广西森林生态系统总生物量及不同森林类型、不同龄组、不同层次的生物量组成与分配。结果表明:(1)广西11类树种(组)叶、枝、干、根、全株生物量(除了杉树叶、桉树叶生物量)、地上-地下、胸径-树高的优化回归模型均为幂函数,经t检验均达到显著水平(P0.05),其中11类树种(组)以全株生物量的模拟效果最好;(2)广西森林总生物量为1425.37 Tg,平均生物量为105.36 Mg/hm2,各森林类型总生物量为松树林(366.14 Tg)硬阔(291.08 Tg)软阔(239.75 Tg)石山林(165.51 Tg)杉木林(164.01 Tg)桉树林(99.55 Tg)栎类(46.34 Tg)八角林(20.21 Tg)油茶林(19.59 Tg)竹林(13.19 Tg),均随年龄的增加而增加,各层次生物量均以乔木层占绝对优势,所占比例为78.30%—97.47%,各龄组地上生物量均大于地下生物量;(3)考虑统计学与实际应用之间的平衡及异速生长模型的可解释量、回归系数的显著性,以胸径为变量的生物量模型能有效估算广西主要树种(组)各器官及总生物量;(4)优化筛选的广西各树种(组)的地上-地下优化异速生长模型及推算的地上-地下生物量比,对于估计广西森林地下生物量具有重要参考价值。     

臭冷杉生物量分配格局及异速生长模型

摘 要：臭冷杉是长白山阔叶红松林中重要针叶树种,采用整株收获法分析21株臭冷杉地上地下生物量分配格局。在枝条水平上采用样枝直径（BD）、样枝长度（BL）、样枝所在轮生枝位置（WP）建立活枝、针叶生物量异速生长模型,在植株水平上采用胸径（DBH）、树高（H）、年龄（Age）、树冠长度（CL）、树冠比率（CR）、南北向冠幅（CW1）、东西向冠幅（CW2）等变量建立树干木质、树皮、活枝、针叶、粗根及整株生物量模型。并利用逐步线性回归法获得不同器官生物量最优模型。结果表明：（1）活枝生物量主要集中在树冠中下层,针叶生物量集中在树冠中层。树冠中层和下层枝叶生物量无显著差异（p>0.05）;（2）21株臭冷杉地上生物量和地下生物量变动范围分别为1.026–506.047 kg/株和0.241–112.000 kg/株。粗根、活枝、针叶、树干木质、树皮及枯枝生物量占整株生物量的相对比例分别为18.68%、18.39%、12.02%、39.29%、8.70%和2.92%;（3）地上生物量与地下生物量呈显著线性相关（p<0.001）,拟合线性方程斜率为0.23;（4）枝条水平上,活枝生物量模型解释量超过95%,平均预测误差小于30%。与单变量（BD）活枝生物量模型相比,2变量（BD、BL）和3变量（BD、BL、WP）模型解释量分别提高1.2%和2.0%,平均预测误差分别下降6.26%和9.27%。针叶生物量相对较难预测,模型解释量仅为82.7%,平均预测误差接近50%,模型中增加BL 和WP变量并未提高针叶生物量的预测精度。活枝生物量与BD、BL、WP正相关,针叶生物量与BD正相关,与BL、WP负相关;（5）植株水平上,基于胸径的单变量模型可解释量大于90%,增加树高变量未能显著提高生物量模型的预测精度。年龄决定了臭冷杉的树干生物量,忽视年龄变量将会产生生物量预测误差。树冠特征是影响枝叶生物量预测精度的重要变量。综合考虑模型的可解释量及回归系数显著性可知,胸径是预测臭冷杉不同器官生物量的可靠变量。