井冈山自然保护区12种常见灌木生物量的估测模型

灌木生物量模型是估测灌木生物量的重要方法之一。以井冈山自然保护区林下12种常见灌木为研究对象,根据树高（H）和地径（D）两个形态因子作为变量,进行回归分析构建模型。通过对比判别系数R 2的大小,筛选最佳生物量估测模型。方程W=a＋b X12 X2、W=a＋b X＋c X 2和W=a X b在模拟生物量时相关指数均较高,为0.904-0.991,达到极显著水平,可用于实际生物量估测,而方程W=a＋b X、W=a＋b X1＋c X2和W=a＋b ln X在模拟灌木生物量时结果较差。利用此类方法建立的生物量模型,精度高,简便易行,对以后估算井冈山自然保护区灌木生物量和碳储量具有十分重要的意义。     

四川柏木人工林林下植被生物量与林分结构的关系

森林结构与林下植被生物量的关系是森林持续经营与森林碳计量监测的科学基础,但一直缺乏必要的研究。以四川柏木(Cupressus funebris)人工林为研究对象,揭示林下植被生物量(Wu)、灌木生物量(Ws)和草本生物量(Wh)与林分结构的关系,并试图构建区域性林下植被生物量估测的混合模型。结果表明:(1)乔、灌、草群体共12个结构因子中,灌木群体的平均基径(Ds)、盖度(Cs)、高度(Hs)、体积(Vs)与林下植被生物量关系更紧密,在林下植被生物量模型构建中更有效;(2)多模型拟合与比较表明,柏木林Ws最佳估算模型为Ws=0.0005V1.0411s(R2a=0.762,P0.001,n=40),而Wu的最佳估算模型为ln Wu=0.0158Hs+0.0111Cs-0.5358(R2a=0.695,P0.001,n=40),但对于Wh未能获得较为理想的估算模型(R2a0.410,P0.01,n=40);(3)林分密度(Du)整合进入多元线性模型提高了林下植被生物量的估测精度,ln Wu=a+b Du+c Hs+d Cs(R2a=0.721,P0.001,n=40)。研究为区域性林下生物量估测模型构建提供了新论据。     

桂林岩溶石山檵木群落不同恢复阶段地上生物量模型构建及分配格局

通过AIC、BIC准则结合R2选择不同恢复阶段的最佳模型,用校正系数估计值的标准误差、平均系统误差和总相对误差值评价所建立模型的精确性,并用所构建的生物量模型对檵木群落不同恢复阶段群落地上生物量和檵木地上生物量的分配格局进行分析。结果表明:(1)运用5种模型进行回归分析,不同恢复阶段树干和地上生物量估测效果极佳,叶和枝生物量次之。选用模型Ⅳ:W=a+b (D2H)建立乔灌阶段地上生物量的最优模型,选用模型Ⅲ:W=a×Db×Hc建立灌木阶段和小乔林阶段地上生物量的最优模型。(2)利用建立的檵木群落不同恢复阶段立木生物量生长模型对檵木群落的植被生物量进行估算,不同恢复阶段干生物量和地上生物量大小排列顺序为小乔林阶段乔灌阶段灌木阶段;叶生物量和枝生物量大小排列顺序为乔灌阶段小乔林阶段灌木阶段。(3)檵木群落中作为建群种的檵木,其地上生物量大小排列顺序为乔灌阶段小乔林阶段灌木阶段,檵木生物量在檵木群落不同恢复阶段的群落生物量中所占比例在持续下降。这说明随着桂林岩溶石山檵木群落自然恢复演替的进行,生态系统运行的能量基础和营养物质来源随着群落向更高级的演替阶段发展,而檵木的建群种地位可能会被逐步替代而退居亚乔木层。     

亚热带常绿阔叶林9个常见树种的生物量相对生长模型

生物量相对生长模型作为一种简便且有效的生物量估算方法,已得到广泛应用.国内偏重于针叶林或阔叶纯林的生物量相对生长模型研究,而在估算多树种阔叶林的生物量时,一般选用混合物种的生物量相对生长模型,这会导致估算结果产生较大误差.本文在亚热带常绿阔叶林典型分布区随机设置了33块样地,针对栲树、鹿角锥、钩锥、石栎、猴欢喜、虎皮楠、赤杨叶、乳源木莲和少叶黄杞9个常见的树种,构建了单物种及混合物种的生物量相对生长模型,并探讨了单物种模型及混合物种模型间估算误差的差异.结果表明:以D(胸径)和D2H(胸径的平方乘以树高)为自变量,分别构建混合物种模型,其中树枝、树叶、树根、地上和整株生物量是以D为自变量的模型为优,但树干生物量是以D2H为自变量的模型为优.将树高引入以D为自变量的单物种模型后,6个树种单物种模型的解释能力呈不同程度的下降趋势,最高下降5.6%(猴欢喜).与以D和D2H为自变量的混合物种模型相比,8个树种单物种模型的SEE(估计值的标准差)出现下降;对不同器官而言,其单物种模型的SEE不同程度地下降,最高达13.0%和20.3%(树枝).不考虑种间和模型形式间的差异,将会严重影响生物量碳库及其动态评估的准确性.因此,为提高生物量估算的准确性,应综合考虑种间和模型形式间的差异.     

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。     

天山林区6种优势种灌木林生物量比较及估测模型

采用平均标准木收获法测定了天山东、中、西部林区6种优势种灌木,多刺蔷薇(Rosa spinosissima L.)、黑果小檗(Berberis heteropoda Schrenk.)、刚毛忍冬(Lonicera hispida Pall.)、天山绣线菊(Spiraea.tianschanica Pojark.)、新疆方枝柏(Juniperus pseudosabina Fisch.et Mey.)和黑果栒子(Cotoneaster melanocarpus Lodd.)的地上和地下生物量并构建基于D~2H变量的个体生物量模型。结果表明:(1)天山西部林区灌木林的总生物量大于中部和东部的;(2)6种灌木的平均生物量大小排序为刚毛忍冬黑果栒子黑果小檗新疆方枝柏天山绣线菊多刺蔷薇;(3)6种灌木的生物量贡献主要源于根和枝生物量,不同器官生物量的大小排序根枝叶;6种灌木叶生物量的大小与枝的生物量之间呈极显著相关(P0.01);(4)以D2H为自变量建立6种灌木不同器官及个体生物量估测模型24个,除黑果小檗和新疆方枝柏叶生物量模型达到显著水平(P0.05),其他各组成生物量模型均达到极显著水平(P0.01),模型模拟结果达到了较高的准确度,可用于推算灌木生物量。研究结果可为定量评估天山森林生态系统的固碳功能提供数据支撑,也可为深入开展森林生态系统服务功能评价提供依据。     

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HJ1B和ALOS/PALSAR数据的森林地上生物量遥感估算

森林地上生物量的精确估算能够减小碳储量估算的不确定性。为了探寻一种有效地提高森林生物量估算精度的方法,探讨了基于遥感物理模型和经验统计模型估算山地森林地上生物量的方法。首先,基于Li-Strahler几何光学模型和多元前向模式(MFM)进行模型模拟,结合查找表算法(LUT)从多光谱图像HJ1B估算贺兰山研究区的森林地上生物量。其次,采用统计方法建立了2种回归模型:(1)多光谱图像HJ1B进行混合像元分解(SMA),并与雷达图像ALOS/PALSAR进行图像融合建立生物量回归模型;(2)雷达图像ALOS/PALSAR后向散射系数和实测生物量建立了生物量回归模型。用实测数据对3种算法估算结果进行精度验证。研究结果表明:采用几何光学模型和MFM算法估算的森林地上生物量精度最好(决定系数R2=0.61,均方根误差RMSE=8.33 t/hm2,P0.001),其估算地上生物量与实测值一致性较好,估算生物量精度略优于SMA估算的精度(R2=0.60,RMSE=9.417 t/hm2);ALOS/PALSAR多元回归估算的精度最差(R2=0.39,RMSE=14.89 t/hm2)。由此可见,采用几何光学模型和混合像元分解SMA适合估算森林地上生物量,利用这2种方法进行森林地上生物量遥感监测研究具有一定的应用潜力。     

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.
     

基于机载激光雷达与Landsat 8 OLI数据的亚热带森林生物量估算

快速、定量、精确地估算区域森林生物量一直是森林生态功能评价以及碳储量研究的重要问题。该研究基于机载激光雷达(Li DAR)点云与Landsat 8 OLI多光谱数据,借助江苏省常熟市虞山地区55块调查样地数据,首先提取并分析了87个特征变量(53个OLI特征变量,34个LiDAR特征变量)与森林地上、地下生物量的Pearson’s相关系数以进行变量优选,然后利用多元逐步回归法建立森林生物量估算模型(OLI生物量估算模型和LiDAR生物量估算模型),并与基于两种数据建立的综合生物量估算模型的结果进行比较,讨论预测结果及其精确性。结果表明:3种模型(OLI模型、LiDAR模型和综合模型)在所有样地无区分分析时,地上和地下生物量的估算精度均达到0.4以上,基于不同森林类型(针叶林、阔叶林、混交林)分析时地上和地下生物量的估算精度均有明显提高,达到0.67及以上。利用分森林类型模型估算生物量,综合生物量估算模型精度(地上生物量:R2为0.88;地下生物量:R2为0.92)优于OLI生物量估算模型(地上生物量:R2为0.73;地下生物量:R2为0.81)和Li DAR生物量估算模型(地上生物量:R2为0.86;地下生物量:R2为0.83)。     

Allometric biomass,nutrient and carbon stock models for <Emphasis Type="Italic">Kandelia candel</Emphasis> of the Sundarbans,Bangladesh

Key message

Present study recommends DBH as independent variable of the derived allometric models and Biomass = a + b DBH ² has been selected for total above-ground biomass, nutrients and carbon stock.

Abstract

Kandelia candel (L.) Druce is a shrub to small tree of the Sundarbans mangrove forest of Bangladesh. The aim of the study was to derive the allometric models for estimating above-ground biomass, nutrient and carbon stock in K. candel. A total of eight linear models with 64 regression equations were tested to derive the allometric models for biomass of each part of plant; and nutrients and carbon stock in total above-ground biomass. The best fitted allometric models were selected by considering the values of R ², CV, R _mse, MS_error, S _a, S _b, F value, AICc and Furnival Index. The selected allometric models were Biomass = 0.014 DBH² + 0.03; √Biomass = 0.29 DBH ? 0.21; √Biomass = 0.66 √DBH ? 0.57; √Biomass = 1.19 √DBH ? 1.02; Biomass = 0.21 DBH² + 0.12 for leaves, branches, bark, stem without bark and total above-ground biomass, respectively. The selected allometric models for Nitrogen, Phosphorous, Potassium and Carbon stock in total above-ground biomass were N = 0.39 DBH² + 0.49, P = 0.77 DBH² + 0.14, K = 0.87 DBH² + 0.07 and C = 0.09 DBH² + 0.05, respectively. The derived allometric models have included DBH as a single independent variable, which may give quick and accurate estimation of the above-ground biomass, nutrient and carbon stock in this species. This information may also contribute to a broader study of nutrient cycling, nutrient budgeting and carbon sequestration of the studied forest.

     

冰雪灾害对中亚热带人工针叶林净初级生产力的影响

结合中亚热带江西千烟洲人工针叶林2005、2008和2011年3次树木清查数据以及树木相对生长方程,比较了2008年1月南方冰雪灾害前后的NPP,评价了森林生态系统灾后的恢复能力。结果表明:乡土树种马尾松(Pinus massoniana)与杉木(Cunninghamia lanceolata)比外来树种湿地松(Pinus elliottii)抗灾害能力强;在个体水平上,胸径(D)较大的树木抗灾害能力较差。灾后马尾松与杉木的D增长率降低,而湿地松增大。冰雪灾害导致大量碳(10.44 t C/hm2)从乔木层碳库转移到死生物量碳库,占乔木层碳储量的18.28%。灾前NPP和碳利用效率(CUE)分别为736.23 g C m-2a-1和0.41;灾后经过近4年的恢复,NPP和CUE分别为683.08 g C m-2a-1和0.38。     

甘肃南部7种高寒杜鹃生物量模拟

精确测定与模拟高山-亚高山灌丛生物量是了解陆地生态系统碳功能的重要基础工作。以甘肃南部高山-亚高山地区常见的7种高寒杜鹃（Rhododendron spp.）灌木为对象,通过标准植株收获法,建立易测因子与各器官生物量及总生物量的方程并检验拟合精度,筛选最优拟合方程。结果表明：（1）自变量和函数的类型对杜鹃生物量的模拟效果影响较大,700组方程中以D和D²H为自变量和以幂函数为模型拟合的R²相对集中、中位数都较高。（2）遴选出的35组单物种最优生物量模型的R²介于0.66-0.99之间、中位数为0.92,除山光杜鹃（Rh.oreodoxa）的茎、叶生物量和地上生物量模型为线性函数、麻花杜鹃（Rh.maculiferum）的所有模型为指数函数外,其余的生物量模型均为幂函数;D和D²H是单物种生物量模型的最佳预测变量,H仅是黄毛杜鹃（Rh.rufum）除根外、美容杜鹃（Rh.calophytum）叶生物量的最佳预测变量。（3）混合物种最优模型是以D²H为自变量的幂函数,除对叶生物量的模拟精度相对较低外,对其它生物量的模拟均较好。甘肃南部7种高寒杜鹃灌木生物量模型的建立为高寒地区灌丛生态系统碳汇功能的研究提供了支撑。     

Crown exposure to light and tree allometry of 11 tree species in a snowy cool-temperate forest in Japan

Crown exposure to light (CE) and tree allometry were investigated for 11 species in a snowy cool-temperate secondary forest dominated by Fagus crenata and Betula ermanii in Japan. The 11 species differentiated horizontal and vertical light gradients for regeneration. CE was highly variable across species in small trees, but variation in CE decreased with increasing height. The 11 species were classified into three patterns of height-dependent change in CE in comparison to community-level trends, and rank reversal of CE with increasing height was not apparent. Allometric relationships between trunk diameter (D) and height (H) and between D and trunk length (L) differed little between trees of high and low CE within species. In contrast, slopes of the allometric relationships between D and H differed across species; species with larger maximum height (H _max) were taller at a given D, as was noted in previous studies of warm-temperate and tropical forest trees. Differences in trunk angle among the species of different H _max were the main factor generating the differences in allometric relationships between D and H in this forest. Trunk angle increased with increasing height in the species of large H _max but decreased in those of small H _max. Hence, allometric relationships between D and L were not related to H _max. Since the species of small H _max grow laterally and are easily covered in snow during winter while those of large H _max grow vertically above snow cover, differences in trunk angle may reflect species mechanical properties.     

Cover as a simple predictor of biomass for two shrubs in Tibet

Knowledge of the quantitative relationship between plant cover and its corresponding biomass for shrubs is not well known, especially for those on the Tibetan Plateau. Based on investigations of 35 sites, 90 plots and 95 standard individuals for two typical shrub species (Rhododendron nivale Hook. f. and Sophora moorcroftiana (Benth.) Baker) across Tibet, we developed allometric models for biomass estimation from measurements of crown diameter and/or height. We found that the parameters of crown projection area (CPA), height and their product (volume) were all significantly (p < 0.01) correlated with dry mass of different organs for both species at individual level. The CPA rather than volume best predicted aboveground dry mass. This is because that the bulk density declined significantly with increasing plant height, leading to the inappropriateness for plant height itself being employed as a parameter in biomass estimation, especially for shrubs in smaller size groups. At community level, cover was tightly correlated with the aboveground, belowground and total biomass (R² = 0.97–0.99). Therefore, biomass for the two shrubs can be simply estimated by measuring plant cover, which enables rapid estimation of shrubland carbon stock at large scales by using satellite data and repeated experiments over time. This non-destructive method using cover to estimate shrub biomass can be applied not only in arid ecosystems but also in alpine or subalpine environment.     

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。     

Local Control Model of Excitation–Contraction Coupling in Skeletal Muscle

The voltage-activated H⁺ selective conductance of rat alveolar epithelial cells was studied using whole-cell and excised-patch voltage-clamp techniques. The effects of substituting deuterium oxide, D₂O, for water, H₂O, on both the conductance and the pH dependence of gating were explored. D⁺ was able to permeate proton channels, but with a conductance only about 50% that of H⁺. The conductance in D₂O was reduced more than could be accounted for by bulk solvent isotope effects (i.e., the lower mobility of D⁺ than H⁺), suggesting that D⁺ interacts specifically with the channel during permeation. Evidently the H⁺ or D⁺ current is not diffusion limited, and the H⁺ channel does not behave like a water-filled pore. This result indirectly strengthens the hypothesis that H⁺ (or D⁺) and not OH⁻ is the ionic species carrying current. The voltage dependence of H⁺ channel gating characteristically is sensitive to pH_o and pH_i and was regulated by pD_o and pD_i in an analogous manner, shifting 40 mV/U change in the pD gradient. The time constant of H⁺ current activation was about three times slower (τ_act was larger) in D₂O than in H₂O. The size of the isotope effect is consistent with deuterium isotope effects for proton abstraction reactions, suggesting that H⁺ channel activation requires deprotonation of the channel. In contrast, deactivation (τ_tail) was slowed only by a factor ≤1.5 in D₂O. The results are interpreted within the context of a model for the regulation of H⁺ channel gating by mutually exclusive protonation at internal and external sites (Cherny, V.V., V.S. Markin, and T.E. DeCoursey. 1995. J. Gen. Physiol. 105:861–896). Most of the kinetic effects of D₂O can be explained if the pK _a of the external regulatory site is ∼0.5 pH U higher in D₂O.     

天山林区六种灌木生物量的建模及其器官分配的适应性

灌木全株生物量估算模型的构建仍存在一定困难,对灌木生物量在器官分配上所体现的适应性研究也不够充分。以天山林区6种常见灌木为研究对象,在天山的东段、中段、西段林区分别设置样地进行群落调查,由此以全株收获法取得6种常见灌木若干标准株的全株、根、枝、叶及各径级根的生物量,将D~2H(地径平方与高度的乘积)与V(冠幅面积与高度的乘积)分别选为估测模型的自变量,通过回归分析法建立了各种灌木全株生物量的最优估算模型,然后比较了此6种灌木全株生物量在营养器官上分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异。结果表明:(1)天山林区6种常见灌木中,小檗(Berberis heteropoda Schrenk)、忍冬(Lonicera hispida Pall.ex Roem.et Schuet.)、栒子(Cotoneaster melanocarpus Lodd.)的全株生物量约为8.48—9.01 kg,蔷薇(Rosa spinosissima L.)、绣线菊(Spiraea hypericifolia L.)、方枝柏(Juniperus pseudosabina Fisch.et Mey.)的全株生物量约为2.71—3.20 kg;(2)蔷薇、绣线菊、栒子的全株生物量最优估测模型是以V为自变量的函数,小檗、忍冬、方枝柏的全株生物量最优估测模型是以D~2H为自变量的函数,各模型R~2值均在0.850以上,且在P0.05水平上达到显著,模型模拟结果达到了较高的准确度;(3)6种灌木全株生物量在根、枝上的分配比重差异不显著,仅在叶上的分配比重有差异(P0.05);根系生物量在径级上的分配均呈现随根系径级下降而减少的规律,6种灌木在径级大于2 mm根上的分配比重存在差异(P0.05,径级大于20 mm根为P0.01水平);(4)6种灌木全株生物量在营养器官上的分配差异以及根系生物量在径级上的分配差异均体现了各物种对其生境选择的适应策略。