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.
     

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。     

辽东山区典型森林生态系统碳密度

以辽东山区典型森林生态系统为研究对象,通过系统的样地调查并结合辽宁省2009年森林资源二类调查资料,利用异速生长方程和植被类型法对典型森林生态系统不同组分碳密度及碳储量进行估算.结果显示,辽东山区森林生态系统碳密度为300.050Mg· hm-2,各层碳密度的大小顺序为:土壤层(232.452 Mg·hm-2)＞乔木层( 63.237Mg · hm-2)＞凋落物层(3.529 Mg·hm-2)＞灌木层(0.558 Mg · hm-2)＞草本层(0.274Mg·hm-2).乔木层碳密度随着林龄的增加而增大,灌木层碳密度随着林龄的增加而减小,土壤、草本和凋落物层碳密度在不同龄组间的变化没有明显的规律性.辽东山区305.852×104 hm2的生态系统碳储量为917.709 Tg C,其中生物量碳储量为206.751Tg C,土壤碳储量为710.959 Tg C,土壤碳储量是生物量碳储量的3.44倍.通过比较本次调查结果与以往研究结果发现,利用森林清查资料,由于低估了幼龄林的乔木碳密度,导致辽东山区的乔木碳储量低估,且以往研究中用简单的换算系数高估了林下植被碳密度,但远低估了土壤碳密度.     

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)。     

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.     

山西吕梁山南段森林乔木层碳密度

森林在区域和全球碳循环中起着关键作用,不同森林类型生物量和碳密度的精确估算是区域森林碳储量研究的重要基础。以2005和2010年吕梁山南段2期森林资源清查资料为基础,采用加权生物量回归模型法和转换因子连续函数法对森林乔木层的生物量进行估算,发现前者估算结果显著高于后者(P0.01),加权生物量回归模型法更适宜于中小尺度生物量估算。依据回归模型法获得的28×112(物种×样方)碳密度矩阵,对森林群落进行TWINSPAN分类和DCA、CCA排序;采用单因素方差分析和相关分析对不同生境条件下乔木层的碳密度进行研究。结果表明:吕梁山南段森林群落可分为8个群系,不同群系间碳密度差异显著(P0.01),其中辽东栎+色木槭群系和辽东栎+油松群系显著高于其他群系,白皮松+侧柏群系最低。2010年乔木层碳密度显著高于2005年,平均每年以1.54 t·hm-2的速度增加。乔木层碳密度与海拔或坡度呈显著相关,随海拔或坡度的增加碳密度呈先增后降的趋势。阴坡和半阴坡(北坡和东坡)碳密度大于阳坡和半阳坡(南坡与东南坡),山脊碳密度最小。因地制宜进行物种选择和抚育管理,可显著提高森林碳密度。     

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。     

Estimates of subtropical forest biomass based on airborne LiDAR and Landsat 8 OLI data

 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(LiDAR)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LiDAR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)。     

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%。     

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。     

林分结构对湖南栎类天然次生林林下植被生物量的影响

对湖南栎类天然次生林不同林分类型的林下植被生物量特征及其影响因素进行研究。结果表明: 将50块样地划分为甜槠-鹿角杜鹃混交林、亮叶水青冈-箭竹混交林、石栎-虎刺+山茶混交林、甜储+枹栎-鹿角杜鹃混交林、青冈栎-油茶+杜鹃混交林5种林分类型。5种林分的林下植被生物量均较低,不超过2.3 t·hm^-2。5种林分类型的林下灌木生物量没有显著差异,甜槠-鹿角杜鹃混交林草本层生物量显著低于其他4种林分类型。影响不同林分林下植被生物量的因素不同。在甜槠-鹿角杜鹃混交林,草本层生物量与郁闭度、角尺度呈显著负相关,林下植被总体生物量与开敞度呈显著正相关;在亮叶水青冈-箭竹混交林,灌木层生物量与林分的角尺度、郁闭度呈显著负相关,草本层生物量与林下植被总体生物量与混交度呈显著正相关;在石栎-虎刺+山茶混交林,草本层生物量与林分的聚集指数呈显著正相关;在甜储+枹栎-鹿角杜鹃混交林,灌木层生物量与林分的混交度呈显著负相关,草本层生物量与林分的株数密度呈显著正相关;而在青冈栎-油茶+杜鹃混交林,林分结构与林下生物量没有显著相关关系。对林下植被生物量进行调整,应该以调整林分水平分布格局为主,综合考虑林分遮盖程度与树种结构。     

长白山高山冻原植被生物量的分布规律

从物种生物量、优势种器官生物量和植被生物量角度,探讨了长白山高山冻原生态系统生物量的空间变化规律．结果表明,在调查的43种长白山高山冻原植物中,单物种生物量排序前5种植物分别是牛皮杜鹃(Rhododendron chrysanthum)(159．01kg·hm^-2)、笃斯越桔(Vaccinium jiliginosum var．alpinum)(137．52kg·hm^-2)、高山笃斯(Vaccinium uliginosum)(134．7kg·hm^-2)、宽叶仙女木(Dryas octopetala var．asiatica)(131．5kg·hm^-2)圆叶柳(Salix rotundifolia)(128．4kg·hm^-2)．它们是长白山高山冻原生态系统的优势种．地下与地上生物量和地下与总生物量之比随海拔升高逐渐增加．植被生物量随海拔升高。总体呈逐渐减小的趋势。植被生物量与海拔高度呈显著负相关．长白山高山冻原生态系统平均生物量为2．21t·hm^-2,对调节长白山小气候、涵养水源、水土保持等生态服务功能的发挥有着重要的作用。同时对固定大气CO2起着汇的作用。     

种植密度对夏玉米产量和源库特性的影响

以高产玉米品种郑单958(ZD958)和登海661(DH661)为试验材料,在4个不同区域(山东农业大学、汶口、兖州和莱州)设置22500、45000、67500、90000和112500株.hm-25个种植密度,研究了种植密度对夏玉米产量及源库特性的影响.结果表明:两品种在112500株.hm-2密度条件下玉米籽粒产量和生物产量最高,分别为19132和36965kg.hm-2,与22500和67500株.hm-2密度相比,籽粒产量分别增加了72%和48%,生物产量分别增加了152%和112%.两品种单株叶面积、最大花丝数、穗粒数和千粒重随密度增大而减小,但叶面积指数随密度增大而显著提高.收获指数与粒叶比随密度增大而显著减小,当密度超过67500株.hm-2时差异不显著,表明高密度条件下玉米通过增加群体库来提高产量.     

施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉铃生物量和氮素累积的影响

以辽棉19号和美棉33B为材料,研究了不同施氮量(0、240、480 kg ·hm-2)和不同种植密度(75000、97500、120000 plants·hm-2)对东北特早熟棉区棉花棉铃生物量和氮素累积特征的影响.结果表明： 棉花单铃、棉籽和纤维的生物量及其氮素累积随棉花生育进程的动态变化均符合“S”型曲线,种植密度和施氮量可以显著影响棉铃各部分生物量和氮素累积的动态特征,以及棉花产量与品质;在施氮量240 kg·hm-2和种植密度97500 plants·hm-2处理下,单铃、棉籽和纤维的生物量均达到最大,生物量和氮素累积的快速累积起始时间和终止时间较早但持续时间较短,生物量快速累积速率最大,生物量和氮素在铃壳中的分配系数最低,在棉籽和纤维中分配系数最高.     

中亚热带米槠天然林土壤甲烷吸收速率季节变化

以福建省建瓯市万木林自然保护区米槠天然林为对象,定位观测了土壤甲烷吸收速率(V_CH4)的季节变化.结果表明：米槠天然林土壤V_CH4的季节变化表现出夏秋季高于冬春季的趋势,最大值(95.13 μg·m^-2·h^-1)出现在初秋(9月),最小值(9.13 μg·mμg·m^-2·h^-1)出现在初春(3月).土壤全年均为甲烷汇.随土壤温度和含水量的增加, V_CH4分别呈增加和降低趋势,但V_CH4与土壤温度和土壤含水量的相关性均不显著.米槠天然林土壤甲烷年通量为3.93 kg·hm^-2·a^-1,高于全球天然林土壤甲烷年通量的平均水平(2.4 kg·hm^-2·a^-1)和亚洲地区热带天然林土壤甲烷年通量(2.07 kg·hm^-2·a^-1),低于亚洲地区温带天然林的土壤甲烷年通量(8.12 kg·hm^-2·a^-1).     

长白山暗针叶林苔藓植物在养分循环中的作用

测定了长白山暗针叶林5种主要苔藓植物养分含量,并结合生物量的测定结果,推算单位面积的苔藓植物养分含量.结果表明,单位面积苔藓植物氮含量为5.371 kg·hm^-2,是乔、灌、草总氮量的12.22%;钾含量为12.02 kg·hm^-2,是乔、灌、草总钾量的5.63%;磷含量为31.679 kg·hm^-2,是乔、灌、草总磷量的70.57%,超过了乔木磷含量,是草本植物磷含量的2.倍、灌木磷含量的792倍,苔藓植物是暗针叶林重要的磷库.同时测定不同苔藓盖度下土壤中的养分含量.方差分析结果显示,不同苔藓盖度下土壤中氮、钾含量差别不大,磷含量差异显著,没有苔藓覆盖的土壤中磷含量最高,为0.19±0.023 g·kg^-1;苔藓盖度为第6级(80%～100%),土壤中磷含量最低,为0.36±0.017 g·kg^-1,随苔藓盖度的增加土壤中磷含量有减少的趋势.     

贵州省森林生物量及其空间格局

利用1996—2000年贵州省森林资源连续清查5500个样地的资料,依据主要森林类型蓄积量-生物量的转换函数估算贵州省各种林地的生物量,分析其空间分布格局,以及喀斯特和非喀斯特地貌上森林生物量的差异.结果表明:贵州省林地和非林地乔灌木的总生物量为3.51×108 t,其中非喀斯特林木占82%,喀斯特林木占18%.不同林地类型的生物量存在差异,林分生物量最高,占总林地生物量的71.4%.喀斯特林地总生物量明显低于非喀斯特林地.不同优势种(组)中,杉木林总生物量最高,达5.38×107 t,硬阔类为4.99×107 t,马尾松、云南松及栎类在2.87×107～3.54×107 t,柏木和软阔叶类分别为1.52×107 t和1.43×107 t,其他优势种(组)均低于1.0×107 t.行政区划上,黔东南州的林地总生物量(9.83×107 t)和林分生物量(5.88×107 t)为遵义、铜仁和黔南地区的2～3倍,且远高于黔西南、毕节、贵阳、安顺和六盘水地区(总生物量为0.53×107～1.85×107 t,林分生物量为0.16×107～0.86×107t).高生物量(>400 t·hm-2)和中高生物量密度(100...     

施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉花生物量和氮素累积的影响

以辽棉19号和美棉33B为材料,于2008年在东北特早熟棉区设置不同的棉花种植密度(每公顷75000、97500、120000株)和施氮量(0、240、480 kg·hm^-2),研究了施氮量和种植密度对东北特早熟棉区棉花生物量、氮素累积特征和氮素累积利用率的影响.结果表明： 两个品种的棉花生物量和氮素累积量随棉花生育进程的动态变化均符合Logistic模型;种植密度和施氮量显著影响棉花氮素累积动态特征以及棉花产量和品质;氮素的快速累积起始日较生物量早13 d左右.在种植密度为每公顷97500株、240 kg·hm^-2施氮量处理下,两个品种棉花的生物量和氮素动态累积模型的特征参数最为协调,皮棉产量最高,纤维品质最优,氮素利用效率最高.在东北特早熟棉区,较早的生物量和氮素快速累积及较高的累积速率有利于棉花较高产量的形成.     

秦岭火地塘林区油松林下主要灌木碳吸存

林下灌木是森林生态系统的重要组成部分,在维持森林碳平衡中发挥着重要作用.为估算林下灌木的固碳功能,采用TOC-VT H-2000A型TOC/TON分析仪,测定了油松林下主要灌木不同器官的含碳率;根据野外实测资料,建立了油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型;计算了2006年和2007年,灌木层CO2年吸存量.结果表明:5种灌木叶、茎、根和皮的平均含碳率为:41.80%～46.25%,39.24%～49.22%,39.56%～46.71%和36.65%～48.23%;刚毛忍冬(Lonicera Hispida pall)各器官的含碳率最高,栓翅卫矛(Euonymus alatus)的叶和茎,白檀 (Symplocos paniculata)的根和皮含碳率最低;不同灌木同一器官和同一灌木不同器官的含碳率均存在显著差异;不同灌木同一器官平均含碳率差值最高达10.58%,同一灌木不同器官平均含碳率差值最高达6.47%;模拟显示:灌木器官的生物量和测树因子间的关系可用复合式、幂、二次方程、三次方程、对数方程、指数方程和倒数方程来描述;残差和误差分析表明,均方差根不大于1.70,模型有效性指数均接近于1,残差系数均接近于0,灌木根、茎、叶和皮的生物量模型估计值与实测值间相对误差的绝对值分别为3.89%～8.58%,0.57%～6.84%,4.69%～9.09%和4.50%～7.03%.回归模型的决定系数(R2)都在0.90以上,估计精度在95%以上,建立的油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型,具有较高的估计精度和较好的适用性;研究区2006～2007年,主要灌木CO2年吸存量为10.138 Mghm-2.     

准噶尔盆地东南缘不同生境条件下梭梭群落结构特征研究

在新疆准噶尔盆地东南缘,以平缓低洼地、平缓沙地、半流动沙丘等3种不同生境类型上的天然梭梭群落为研究对象,从物种结构、物种多样性、生物量以及梭梭天然更新幼苗幼树种群分布格局等方面,研究不同生境条件下梭梭群落的结构特征.结果表明,以平缓低洼地上梭梭群落的植物种类最丰富,其次是平缓沙地,半流动沙丘上的植物种类最少.3种生境类型上群落中的植物种类分别为1种、15种和12种;梭梭天然更新幼苗幼树以半流动沙丘上的梭梭群落为最多,达 87株·hm^-2,但幼苗幼树在梭梭群落内分布不均匀,平缓低洼地上梭梭群落内的幼苗幼树比半流动沙丘上的略少,为5 799株·hm^-2,但幼苗幼树在梭梭群落内分布均匀,总体评价以平缓低洼地上梭梭群落的天然更新最好;平缓低洼地上梭梭群落的总生物量为19.39 t·hm^-2,平缓沙地上为9.32 t·hm^-2,半流动沙丘上为.9 t·hm^-2;不同生境类型上梭梭群落天然更新幼苗幼树的分布格局均为聚集分布.平缓低洼地地面固定,土壤水分和肥力较好,比较适宜梭梭林木生长和梭梭群落的发育,平缓沙地和半流动沙丘的地面容易产生风蚀,土壤水分和肥力较差,生境条件比较严酷.