昌邑海洋保护区柽柳灌丛枝干生物量估算方法

柽柳属植物(Tamarix spp.)是我国沙漠干旱地区和滨海盐渍化地区的重要树种,具有较高的生态价值。在滨海地区,柽柳是一种典型灌木,分枝多、可塑性高,以往对柽柳生物量模型的研究,多以直立枝基径和长度作为自变量,此方法虽有较高精度,但工作繁琐。因此,研究以昌邑海洋生态保护区的柽柳林为对象,分别以株高冠幅组合、冠幅为自变量,以一元线性、幂函数、二次多项式等形式建立柽柳枝干鲜重的回归方程,并进行验证比较,目的是建立准确高效且适合滨海地区的柽柳生物量估测方法。结果表明:(1)对滨海地区柽柳林,冠幅和株高是较好的测树因子,以此建立回归方程,简便易行、准确可靠,应用前景较好;(2)综合方程的准确性和稳定性,无论以冠幅株高组合,还是单以冠幅作为自变量,均确定幂函数形式的回归方程为最优,经验证与实测值的偏差分别为-2.22%和2.92%;(3)基于冠幅的方程虽预测精度稍差,但由于冠幅面积可从高分辨遥感影像上直接提取,因而有极好应用前景;(4)R2~是评价模型优劣的重要标准,但仅以此为标准并不严谨,还需结合其他验证方法;(5)测区柽柳的株高、冠幅、鲜重的均值分别为(215.2±41.4)cm,(2.49±2.21)m~2,(4.15±5.80)kg,建议通过人工管理的方式提高林分质量。     

几种荒漠植物地上生物量估算的初步研究

在调查植物样方的基础上,利用植株冠幅特征如冠幅长与宽、株高、基径、新生枝条数、总枝条数等作为变量建立了估算典型荒漠植物地上生物量的模型,利用植株冠幅长与宽所建拟合方程对估算琵琶柴灌丛生物量的精确度较高,经验证,预测值与实测值的相关系数为O．9989,相对误差在4．79％～10．12％之间利用植株株高、基径所建拟合方程对估算梭梭、多枝柽柳生物量计算值与实测值的相关系数在0.9418以上,显著性检验表明相关系数均为极显著经验证,预测值与实测值的相关系数分别为0．9902和0．9875．相对误差分别为6．87％～19．22％和7．49％～18．47％。研究表明,在大面积荒漠植物生物量研究中,利用植株冠幅特征作为变量来估算琵琶柴灌丛地上生物量方法简便可行,用来估算梭梭、多枝柽柳等灌木地上生物量时存在一定误差     

塔里木河下游林地树冠QuickBird影像信息提取与分析

基于QuickBird影像,采用人机交互方法提取了塔里木河下游不同离河距离胡杨、柽柳树冠信息,以实测数据为真值检验遥感提取冠幅、郁闭度及混交比精度;并建立了胡杨冠幅、胸径、树高关系模型,为塔里木河流域植被调查、生物量估测及生态恢复评价提供依据和方法借鉴.结果表明:胡杨、柽柳冠幅提取精度分别为84.00%、76.24%;林分郁闭度、混交比提取精度分别为69.45%、66.96%.基于实测数据建立的冠幅与胸径、胸径与树高模型相关显著(R2>0.8,P<0.01);根据遥感解译因子反演胡杨胸径、树高的平均精度分别为80.33%、89.25%.     

黄土高原典型草原地上生物量估测模型

为了寻求有效的草地地上生物量估测方法和精确估测黄土高原典型草原草原地上生物量。于2014年8月中旬,在黄土高原典型草原草原地上生物量达到最大值,分别从单株水平和种群水平进行野外调查。以株高(H)和盖度(C)的复合因子(C×H)为自变量,通过回归分析,建立地上生物量估测模型,采用留一法对其精确性进行评估;并通过校正系数以及群落总生物量估测值和实测值比较单株水平和种群水平所建模型的精确性。结果表明:黄土高原典型草原草地,无论在单株水平还是种群水平,线性和幂函数对该区域生物量的拟合效果更好。估测模型检验结果表明,在单株水平各个物种的生物量估测值与实测值相关性较好,均达到了显著水平(P0.05),其r值均大于0.6,总相对误差RS均小于10%,平均相对误差绝对值RMA(average absolute value of relative error)均小于30%,总生物量的实测值与估测值比较接近,校正系数均接近1;而在种群水平上,虽然各物种的生物量估测值与实测值相关性均达到了显著水平(P0.05),但多数物种平均相对误差绝对值RMA大于30%,总相对误差RS(total relative error)均大于10%,总生物量的估测值均大于实测值,校正系数均偏离了1,说明在黄土高原典型草原通过单株水平建立的物种生物量估测模型的精度优于种群水平建立的物种生物量估测模型的精度。     

山西芦芽山14种常见灌木生物量模型及生物量分配

灌木生物量模型是估算灌木生物量的重要方法,而灌木生物量在各器官间的分配是其适应周围环境的重要体现。基于对山西芦芽山地区14种常见灌木的各器官(根、茎和叶)、地上和总生物量,以及基径、树高、冠幅的测定,建立了各器官、地上及总生物量的最优估算模型,探究了各器官生物量与总生物量(如叶质比、茎质比及根质比)及地上-地下生物量(根冠比)的关系。结果表明:(1)总体而言,幂函数和线性函数对这些灌木生物量的估测效果较好。(2)生长低矮、分枝数多的灌木种采用冠幅面积估测生物量效果较好;生长直立或分枝数少的灌木种采用总基径的平方与茎干高度乘积估测生物量效果较好;其他介于两者之间的灌木种采用冠幅体积估测生物量效果较好。(3)14种灌木的平均根冠比是0.61,叶质比0.17,茎质比0.48,根质比0.35;此外,带刺灌木种除叶质比显著大于不带刺灌木种外,茎质比、根质比和根冠比都显著小于不带刺灌木种。     

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。     

塔里木盆地北缘绿洲-荒漠过渡带典型植物地上生物量估测

以塔里木盆地北缘绿洲-荒漠过渡带中的典型植物柽柳(Tamarix ramosissima)、盐节木(Halocnemum strobilaceum)、盐穗木(Halostachys caspica)和芦苇(Phragmites australis)为研究对象,依据野外调查数据,采用典型植物的冠幅和株高等单一因子及其派生因子为自变量,构建典型植物地上生物量的估测模型,并对模型的拟合效果进行精度验证。结果表明:柽柳、盐节木和盐穗木的冠幅与株高相比,对其地上生物量的影响更大,芦苇则相反;复合变量相对于单一变量而言,其地上生物量具有更高的相关性(P0.01);柽柳、盐节木和盐穗木的地上生物量最优模型均为S型曲线模型,芦苇的地上生物量最优模型为三次曲线模型,拟合指数(R2)分别为0.591、0.623、0.754和0.640;估测模型的回归效果均达到极显著(P0.001)。构建典型植物的地上生物量估测模型,对准确估算塔里木盆地北缘荒漠生态系统的地上生物量具有重要的现实意义,同时可为其他荒漠植物生物量的估算以及塔里木盆地北缘土地荒漠化的治理和碳储量研究提供理论参考。     

中国亚热带山地杜鹃灌丛生物量分配及其碳密度估算

灌丛生态系统作为一个巨大的潜在碳汇,在全球碳平衡和气候调节中发挥着重要的作用。杜鹃(Rhododendron simsii)灌丛是我国亚热带山地最为常见的灌丛类型。该文采用群落调查和数学模拟方法,研究了亚热带山地杜鹃灌丛的生物量和碳密度。结果表明:1)灌木各器官最佳生物量估测模型的函数类型为幂函数和线性函数,自变量为D和D2H(D为基径,H为株高),所有模型均达到极显著水平;生长方程对茎生物量的拟合效果优于其对叶和当年枝生物量的拟合效果。2)灌木层平均生物量为20.78 Mg·hm~(–2),其中优势树种杜鹃和白檀(Symplocos paniculata)占93.63%;灌木层各器官生物量排序为茎根叶当年枝,根冠比为0.32,说明生物量更多地分配到地上光合器官,体现了灌木层植物对该区域温暖湿润的环境条件的适应。3)杜鹃灌丛群落平均总生物量为26.26 Mg·hm~(–2),灌木层、草本层和凋落物层生物量分别占79.14%、7.62%和13.25%,凋落物层生物量较高表明该研究群落具有较大的养分归还量。4)灌木层和草本层的地上生物量与地下生物量和总生物量之间存在极显著相关关系,这种关系可用于相互间的预测。5)杜鹃灌丛群落平均总生物量碳密度为11.70 Mg·hm~(–2),群落平均含碳率为44.55%,以往通过乘以转换系数0.5得到的灌丛碳密度比实际碳密度高出12.22%,导致对灌丛植被碳储量和碳汇能力的估测产生严重偏差。     

长白落叶松林生物量的模拟估测

利用样木收获法收集了34个样地中长白落叶松林分地上部分生物量信息,选取其中29个样地生物量信息分别与样地林分因子信息和TM遥感影像信息拟合建立生物量模型,利用其余5个样地的生物量信息进行模型精度检验和误差分析.结果表明：长白落叶松地上部分生物量均可用林分因子和遥感因子进行线性拟合;林分因子线性模型对长白落叶松中幼林地上生物量的估测精度较高（林分P=94.33%,遥感P=92.32%）,且检验误差较小（林分MRE=6%,遥感MRE=31%）,模型模拟效果较好;若只考虑长白落叶松中龄林,这2种模型的估测效果相当（林分模型和遥感模型的误差分别为329.9和313.6 t）.整体而言,林分因子模型估测长白落叶松树皮、干材和总生物量的效果优于遥感因子模型,对于中龄林来说,遥感模型估测叶花果、树枝和树冠生物量的效果较好.     

卧龙巴郎山川滇高山栎灌丛地上生物量及其模型

川滇高山栎广泛分布于横断山地区,属于亚高山硬叶栎林,是中国植被非常特殊的类型。采用标准地法和样方收获法,对卧龙自然保护区5个海拔梯度的川滇高山栎灌丛生物量进行调查。结果表明,用地径(D)、树高(H)估测单株林木器官生物量的适合模型均为指数模型和幂函数模型,且以指数模型为最佳,相关系数为0.941~0.988;而用D2H估测单株林木器官生物量的适合模型均为直线和指数模型,以直线模型为最佳,相关系数为0.982~0.996;川滇高山栎灌丛总生物量为3.3891×104kg.hm-2,各层生物量排序为川滇高山栎层>枯枝落叶层>伴生灌木层>苔藓层>草本层,其生物量占总生物量百分率分别为77.92%、17.64%、2.14%、1.23%和1.07%;川滇高山栎种群平均总生物量为2.6408×104kg.hm-2,各器官生物量大小排序为根>干>枝>叶>皮,其生物量占种群总生物量的百分率分别为31.03%、29.85%、18.54%、18.54%和6.91%。     

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.
     

黑河下游柽柳种群地上生物量及耗水量的空间分布

以黑河下游柽柳(Tamarixramosissima)种群为研究对象,通过野外观测,建立柽柳地上生物量与简便易测因子间的关系;利用研究区的高分辨率影像(QuickBird)进行决策树分类,提取出柽柳易测因子的空间分布,估算研究区柽柳生物量的空间分布;在此基础上,借助于柽柳的蒸腾系数(300)计算出整个研究区内柽柳的耗水量.结果表明:研究区柽柳地上生物量为69644.7 t,单位面积生物量为0.78 kg.m-2;河岸边柽柳生境适宜,生物量较大;研究区柽柳蒸散的总水量为2.1×107m3,多年平均耗水量的空间分布范围在30～386 mm.     

不同林分起源的相容性生物量模型构建

目前为止已有不同方法构建生物量相容性模型,但不同林分起源的生物量相容性模型很少报道。针对此问题,以150株南方马尾松(Pinus masson iana)地上生物量数据为例,利用比例平差法和非线性联立方程组法建立不同起源地上生物量以及干材、干皮、树枝和树叶各分项生物量相容的通用性模型。根据分配层次不同,两种方法又各自考虑总量直接控制和分级联合控制两种方案。从直径、树高、地径、枝下高和冠幅5个林分变量中选取不同的变量构建一元、二元和三元生物量模型,并利用加权最小二乘回归法消除生物量模型中存在的异方差性。结果为:比例平差法和非线性联立方程组法都能有效保证各分项生物量总和等于总生物量,模型预测精度满足要求。总体而言,非线性联立方程组方法比比例平差方法精度高,同时两种方法中总量直接控制法比分级联合控制法预测效果好;各分项生物量模型本身作为权函数能有效消除异方差;各分项对应的三元生物量模型预测精度最高,其次是二元生物量模型,最低是一元生物量模型,但这些差异不是很大。总之,为权衡考虑模型预测精度和调查成本,建议把直径和树高作为协变量利用总量直接控制非线性联立方程组法对不同起源生物量建模。     

Impacts of predictor variables and species models on simulating Tamarix ramosissima distribution in Tarim Basin,northwestern China

Aims Preserving and restoring Tamarix ramosissima is urgently required in the Tarim Basin, Northwest China. Using species distribution models to predict the biogeographical distribution of species is regularly used in conservation and other management activities. However, the uncertainty in the data and models inevitably reduces their prediction power. The major purpose of this study is to assess the impacts of predictor variables and species distribution models on simulating T. ramosissima distribution, to explore the relationships between predictor variables and species distribution models and to model the potential distribution of T. ramosissima in this basin.Methods Three models—the generalized linear model (GLM), classification and regression tree (CART) and Random Forests—were selected and were processed on the BIOMOD platform. The presence/absence data of T. ramosissima in the Tarim Basin, which were calculated from vegetation maps, were used as response variables. Climate, soil and digital elevation model (DEM) data variables were divided into four datasets and then used as predictors. The four datasets were (i) climate variables, (ii) soil, climate and DEM variables, (iii) principal component analysis (PCA)-based climate variables and (iv) PCA-based soil, climate and DEM variables.Important findings The results indicate that predictive variables for species distribution models should be chosen carefully, because too many predictors can reduce the prediction power. The effectiveness of using PCA to reduce the correlation among predictors and enhance the modelling power depends on the chosen predictor variables and models. Our results implied that it is better to reduce the correlating predictors before model processing. The Random Forests model was more precise than the GLM and CART models. The best model for T. ramosissima was the Random Forests model with climate predictors alone. Soil variables considered in this study could not significantly improve the model's prediction accuracy for T. ramosissima. The potential distribution area of T. ramosissima in the Tarim Basin is ~3.57 × 10 4 km 2, which has the potential to mitigate global warming and produce bioenergy through restoring T. ramosissima in the Tarim Basin.     

基于森林调查数据的长白山天然林森林生物量相容性模型

森林生物量估算是进行陆地生态系统碳循环和碳动态分析的基础,但现有估测模型存在着总量与分量不相容的问题.本文以吉林省汪清天然林区为例,提出了基于森林调查的相容性森林生物量模型设计思想,并采用联立方程组为不同森林群落构造了一系列引入林分蓄积因子的相容性生物量模型,得到的预估精度较高.其中,针叶林、阔叶林和针阔混交林群落的森林生物量模型预估精度均在95%以上,基本上解决了森林生物量模型的相容性问题.     

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。     

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。     

辽东栎林内不同小生境下幼树植冠构型分析

以黄土高原黄龙山林区辽东栎林内3个小生境（林下、林隙、林缘）下辽东栎天然更新幼树为研究对象,采用典型抽样法对辽东栎幼树侧枝、叶片和树冠的空间分布状况以及生物量分配状况进行调查分析,探讨微生境与幼树植冠构型特征的关系,明确辽东栎幼树对不同小生境的适应策略,为栎林经营和林分结构优化提供理论依据。结果显示：（1）3种生境下辽东栎幼树构型发生了可塑性变化,林下幼树树冠层次比较单一,林隙与林缘的幼树树冠层次更加丰富。（2）由林下至林缘,幼树的树高、枝下高呈逐渐减小的趋势,而地径变化趋势与之相反;幼树的冠幅、树冠面积、树冠率呈先增加后减小的趋势,并且林下与林隙、林缘的差异显著;幼树的总体分枝率、逐步分枝率、枝径比呈先增加后减小的趋势。（3）3种生境下,幼树的一级枝的枝长、直径与倾角随着树高的增加而呈减小的趋势,但3种生境的差异不显著;林下一级枝主要分布在冠层中上部,而林隙与林缘一级枝主要分布在冠层中下、中上部。（4）由林下至林缘幼树叶长、叶宽、单叶面积和比叶面积逐渐降低,而单株叶数、叶总面积、叶面积指数呈先增大后减小趋势;与其他2种生境相比林下叶片分布趋于冠层上部。（5）幼树地上部分生物量中林下主干生物量占83%,枝和叶生物量只占17%;而林隙与林缘虽然各部位生物量有所差异但比例基本一致,其中主干占66%左右,枝和叶生物量占34%左右。研究表明,林隙生境下幼树的构型优于林缘和林下生境,在今后栎林的经营中,可以通过适当间伐来增加林隙数量,为森林更新和结构的优化提供有利条件。     

干旱胁迫对欧李幼苗表型可塑性的影响

该研究以欧李为材料,探讨了干旱胁迫对欧李表型可塑性的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫的加剧,欧李根生物量、枝叶生物量、植株总生物量积累、根冠比和根冠比胁迫指数均呈现先升高后降低的趋势,在T1处理下达到最大值,并显著高于其他处理(α=0.05)。(2)随土壤含水量的降低,欧李根的生物量分配指数呈现先增加后降低的趋势,叶生物量与之相反,在T1处理下根的生物量分配指数最大,枝叶的最小(α=0.05)。(3)在水分供应为60%～80%时,欧李的株高、冠幅、基径、二级分枝数、主根长、主根直径及侧根数量均达到最大值(α=0.05),对一级分枝数的生长没有显著影响。(4)随着水分胁迫的加剧,叶片长从T2处理开始下降,叶片宽、单片叶面积及比叶面积均呈现先增加后减少的趋势(α=0.05)。综上可得,欧李通过调整形态特性和各器官生物量积累及其分配对不同干旱胁迫条件产生了较强的可塑性。