东北林区4个天然针叶树种单木生物量模型误差结构及可加性模型

基于276株实测生物量数据,构建了东北林区红松、臭冷杉、红皮云杉和兴安落叶松4个天然针叶树种总量及各分项生物量一元、二元可加性生物量模型.采用似然分析法判断总量及各分项生物量异速生长模型的误差结构(可加型或相乘型),而模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法.结果表明: 经似然分析法判断,4个天然树种总量及各分项生物量异速生长模型的误差结构都是相乘型的,对数转换的可加性生物量可以被选用.各树种可加性生物量模型的调整后确定系数R_a²为0.85～0.99,平均相对误差为-7.7%～5.5%,平均相对误差绝对值<30.5%.增加树高可以显著提高各树种可加性生物量模型的拟合效果和预测能力,而且总量、地上和树干生物量模型效果较好,树根、树枝、树叶和树冠生物量模型效果较差.所建立的可加性生物量模型的预测精度为77.0%～99.7%(平均92.3%),可以很好地预估东北林区天然红松、臭冷杉、红皮云杉和兴安落叶松的生物量.
     

基于不同可加性方法的黑龙江省红松人工林林分生物量模型

大尺度估算森林生物量一直是人们关注的焦点,而构建林分水平的生物量模型是一种估算森林乔木层生物量的方法。本研究基于聚合法1、聚合法2、平差法、分解法构建红松人工林林分生物量模型,并对比分析4种可加性方法的预测精度,为黑龙江省红松人工林的生物量预测提供科学依据。各模型均使用权函数来消除各模型的异方差,并以留一交叉验证法(LOOCV)作为各模型的检验方法。结果表明: 平差法的整体预测能力略优于聚合法1、聚合法2和分解法,预测精度排序为平差法>聚合法1>聚合法2>分解法;分别对比不同林分断面积的预测能力时,4种可加性方法的预测精度不一致。当红松人工林的林分断面积分布于0～10或50～60 m²·hm^-2区间时,建议采用分解法的参数估计值,而林分断面积分布于其他区间时,建议采用平差法的参数估计值。     

嵌套式回归建立树木生物量模型

 该文介绍了一种建立树木生物量模型的简单快速方法——嵌套式回归。基本原理是以枝轴为基本单位, 逐级拟合。过程是把枝条分解成枝轴, 从枝轴到枝条, 再到单株, 拟合不同层次或尺度的生物量模型。建立枝轴生物量方程, 估计各级枝轴生物量, 将枝轴生物量(实测值或模拟值)总和起来便得到枝条生物量。由于样本单元之间有包含关系, 实际测定的样本很小, 具有快速实用的特点。检验结果显示, 模型预测值和实测值具有较高的一致性。     

基于可加性生物量模型的大兴安岭东部主要林型森林植被碳储量及其分配

基于大兴安岭东部地区主要林型的生物量调查数据,建立了3个主要树种的一元可加性生物量模型,探讨了不同林型森林群落和乔木层、灌木层、草本层、凋落物层的碳储量及其分配规律.结果表明: 杜鹃-兴安落叶松林乔、灌、草、凋落物层碳储量分别为71.00、0.34、0.05和11.97 t·hm^-2,杜香-兴安落叶松林各层碳储量分别为47.82、0.88、0和5.04 t·hm^-2,杜鹃-兴安落叶松-白桦混交林分别为56.56、0.44、0.04、8.72 t·hm^-2,杜香-兴安落叶松-白桦混交林分别为46.21、0.66、0.07、6.16 t·hm^-2,杜鹃-白桦林分别为40.90、1.37、0.04、3.67 t·hm^-2,杜香-白桦林分别为36.28、1.12、0.18、4.35 t·hm^-2.林下植被为杜鹃的林分群落碳储量大于林下植被为杜香的林分;林下植被相似的情况下,森林群落碳储量大小顺序为:兴安落叶松林>兴安落叶松-白桦混交林>白桦林;不同林型群落碳储量不同,大小顺序为:杜鹃-兴安落叶松林(83.36 t·hm^-2)>杜鹃-兴安落叶松-白桦混交林(65.76 t·hm^-2)>杜香-兴安落叶松林(53.74 t·hm^-2)>杜香-兴安落叶松-白桦混交林(53.10 t·hm^-2)>杜鹃-白桦林(45.98 t·hm^-2)>杜香-白桦林(41.93 t·hm^-2),且不同林型森林群落碳储量垂直分配规律为:乔木层(85.2%～89.0%)>凋落物层(8.0%～14.4%)>灌木层(0.4%～2.7%)>草本层(0～0.4%).     

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。     

水分驱动下茵陈蒿(Artemisia capillaris Thunb.)地上生物量模型与异速生长特征

构建生物量预估模型,探究生物量在各器官中的分配策略和异速生长关系及其对环境因子的响应,对理解植物群落结构、功能、碳储存和分配机制具有重要意义。本研究以内蒙古荒漠草原常见种茵陈蒿(Artemisia capillaris Thunb.)为对象,在不同水分处理下,利用易测指标,如株高、基径、分枝数、冠幅和生物量等参数建立生物量模型,采用标准化主轴分析法分析其异速生长关系。结果表明:在不同水分处理下,茵陈蒿的最佳生物量预估模型的变量选择不同;不同水分处理下茵陈蒿各器官间、各器官与地上生物量间的异速生长关系不同,但相对于自然降水量,增水和减水50%下均为等速生长,这说明在不同水分条件下茵陈蒿对各器官间的资源配置存在权衡策略,符合最优分配假说;而在极端气候条件下,各器官对资源的竞争会变弱;在荒漠草原中,对草本植物进行生物量模拟,选择预测变量和方程模型时,应考虑生长季降水量。本研究可为荒漠草原草本植物生物量预估模型的建立和异速生长关系对环境因子适应的理解等提供方法支持及理论依据。     

提前钩梢对雷竹地上构件生物量分配及其异速生长的影响

为摸清提前钩梢对雷竹地上构件生物量积累与分配及其异速生长模式的影响,为雷竹林合理钩梢提供参考,调查了5月(提前钩梢)、6月(常规时间钩梢)钩梢和未钩梢雷竹林新竹当年(1年生立竹)和第2年(2年生立竹)秆、枝、叶生物量,分析了立竹地上构件生物量积累与分配特征及其异速生长。结果表明:钩梢使雷竹1年生立竹秆、枝、叶生物量显著下降,秆生物量分配比例显著升高,枝、叶生物量分配比例显著下降,枝、叶-总生物量异速生长指数显著增大,秆-总生物量异速生长指数显著减小,且常规时间钩梢立竹叶生物量及其分配比例和出叶强度均显著高于提前钩梢立竹。钩梢也导致雷竹2年生立竹秆、枝、叶生物量明显下降,但秆、枝、叶-总生物量异速生长指数均显著增大,常规时间钩梢立竹叶生物量仅略低于未钩梢立竹,且叶生物量分配比例及出叶强度均显著高于未钩梢和提前钩梢立竹。研究表明提前钩梢对雷竹叶生物量及其分配比例、出叶强度及异速生长均有明显的负面影响,不利于雷竹林光合能力的发挥,因此,雷竹林不宜提前钩梢。     

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。     

样本量对云南松幼苗生物量模型构建及预估精度的影响

为探究不同样本量对生物量模型构建及建模精度的影响,以实际调查的20个家系,共615株云南松幼苗为例,通过编写计算机程序建立进行简单随机抽样,构建不同样本量云南松幼苗各器官及单株生物量异速生长方程。利用决定系数（R²）、估计值标准误（SEE）、均方根误差（RMSE）、总相对误差（RS）及平均误差绝对值（MAB）,对模型拟合优度与精度进行比较分析。结果表明：幂函数方程可较好地用于估测云南松幼苗生物量;随着样本量的增加模型精度评估指数MAB呈幂函数形式逐渐减小;当样本数量小于200时MAB较为敏感,模型精度较差,样本量大于200时,其精度随样本量逐渐增加,但变化幅度逐步减小并趋于稳定。因此,根据MAB的变化趋势,样本量达到200时可以构建精度较高且稳定模型。     

东北天然次生林下木树种的生物量器官分配规律

以帽儿山天然次生林主要下木树种为研究对象,探讨了植物生物量器官(叶、新枝、多年枝、细根、粗根)分配特征及其与物种和个体大小的关系。结果表明:1)林下植物器官生物量的相对生长遵循异速生长理论,相对生长关系并不唯一。叶与新枝(0.924～1.055)、多年枝与粗根(0.917～1.024)和地上部分与地下部分(1.064～1.125)近于等速生长,新枝与多年枝(0.585～0.700),叶与总枝(0.742～0.795),叶与总根(0.853～0.918),以及细根与粗根(0.658～0.750)的生物量相对生长表现为异速生长。2)林下植物生物量器官分配遵循异速生长分配理论,叶、新枝、多年枝、细根和粗根等的生物量比例依次是5.83%～20.60%、0.83%～7.42%、36.25%～68.24%、1.32%～6.75%和16.38%～42.88%、根冠比是0.272～0.866。3)器官生物量比例与物种和植物大小等有关,各植物的器官生物量比例有差异,随植物生长,各植物生物量的叶分配、新枝分配、细根分配和根冠比明显减小、多年枝分配明显增加(P0.05),仅少数植物的粗根分配无明显变化(P0.05)。     

A Study on the Genus Juncus Linn. from China

Juncus Linn. is a cosmopolitan genus with about 240 species, widely distributed in both hemispheres, but most abundant in the frigid and temperate zones. In the present paper, a revision of this genus in China is made, and a key to the species is provided. This paper also presents a systematic arrangement of the genus Juncus Linn. from China, recognizing six subgenera, 14 sections (includ. ten new), four series (includ. two new), 77 species (includ. 14 new), one subspecies (new) and ten varieties (includ. four new). They are as follows: Subgen. 1. Genuini Buchen. Sect. 1. Inflexi K. F. Wu, sect. nov. Sect. 2. Effusi (V. Krecz. et Gontsch. )K. F. Wu, stat. nov. Subgen. 2. Pseudotenageia V. Krecz. et Gontsch. Sect. 1. Kangpuenses K. F. Wu, sect. nov. Sect. 2. Compressi (V. Krecz. et Gontsch. )K. F. Wu, stat. nov. Sect. 3. Tenues (V. Krecz. etGontsch.)K. F. Wu, stat. nov. Subgen. 3. Poiophylli Buchen. Sect. 1. Nigroviolacei K. F. Wu, sect. nov. Sect. 2. Bufonii (V. Krecz. et Gontsch. )K. F. Wu, stat. nov. Subgen. 4. Graminifolii Buchen. Subgen. 5. Septati Buchen. Sect. 1. Allioides K. F. Wu, sect. nov. Sect. 2. Articulati K. F. Wu, sect. nov. Ser. 1. Articulati V. Krecz. et Gontsch. Ser. 2. Dongchuanenses K. F. Wu, ser, nov. Subgen. 6. Alpini Buchen. Sect. 1. Triglumes K. F. Wu, sect. nov. Ser. 1. Triglumes K. F. Wu, ser. nov. Ser. 2. Benghalenses K. F. Wu, ser. nov. Sect. 2. Minimi K. F. Wu, sect. nov. Sect. 3. Sikkimenses K. F. Wu, sect. nov. Sect. 4. Concinni K. F. Wu, sect. nov. Sect. 5. Sphacelati K. F. Wu, sect. nov.     

基于RAPD标记的5个南京椴居群遗传多样性分析

采用RAPD标记技术,对分布于江苏省(紫金山、牛首山和宝华山)及安徽省(皇藏峪和琅琊山)的5个南京椴(Tilia miqueliana Maxim.)居群的遗传多样性进行了分析,并采用UPGMA聚类方法研究了5个居群的遗传关系.结果表明:使用10条多态性引物从5个居群的总DNA中扩增出169条带,其中多态性条带151条,多态性条带百分率达89.34％.各居群的多态性条带百分率(PPB)、有效等位基因数(Ⅳe)、Nei's基因多样度(h)和Shannon's多样性指数(I)均有明显差异,其中,宝华山居群的各项指标均最高,紫金山和牛首山居群的PPB值最低,琅琊山居群的Ne值最低,紫金山居群的h和I值均最低.5个居群的I、h和Ⅳe值分别为0.2430～ 0.335 1、0.1544 ～0.218 2和1.248 9～1.362 7;在种水平上的I、h和Ne值分别为0.359 4、0.223 6和1.352 9.居群内变异占总变异的75.95％,居群间变异占总变异的24.05％.居群内和居群间的基因多样度分别为0.218 5和0.173 2,物种水平上的基因分化系数为0.207 5,居群间的基因流为1.909 3.各居群间的遗传距离差异较大;其中,皇藏峪与牛首山居群的遗传距离最近,仅为0.026 5;宝华山与紫金山居群的遗传距离最远,为0.134 4.通过聚类分析可将5个南京椴居群分为3支,宝华山和琅琊山居群各自独立为2支,皇藏峪、紫金山和牛首山居群聚为1支,且可进一步分为2个亚支,皇藏峪居群为1个亚支、紫金山和牛首山居群聚为1个亚支.研究结果表明:南京椴居群内的遗传多样性较高,但居群内的变异占主导地位,居群间存在明显的遗传分化.     

遮光处理对不同生育期小麦生物量分配和叶片叶绿素含量的影响

以普通小麦'扬麦12号'(Triticum aestivum 'Yangmai 12') 为实验材料,研究了遮光处理对不同生育期小麦生物量分配和叶片叶绿素含量的影响.结果显示,从拔节期到完熟期,在不同遮光条件下(对照:相对透光率为100%;T1:相对透光率约为80%;T2:相对透光率约为60%;T3:相对透光率约为20%),小麦地上部分、地下部分及全株干质量随着发育期的延续总体呈增加趋势.遮光处理使小麦地上部分和地下部分干质量较对照不同程度降低,其中遮光对地上部分干质量的影响大于地下部分,并且根冠比随遮光程度的增加而增大.从开花期开始,各个生育期T3处理组小麦的根冠比均为最大,对照组小麦的根冠比均为最小.'扬麦12号'地上部分和地下部分异速生长关系为简单的线性异速生长模型,遮光后小麦的异速性减小,按小麦地上部分和地下部分间的异速性由大至小依次排序为对照组、T1处理组、T2处理组、T3处理组.从抽穗期到乳熟期,对照及各处理组小麦叶片的叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量在灌浆期(或乳熟期)最高;在不同的生育期,不同遮光处理对小麦叶片中叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量的影响不同,随着遮光程度的增加,各遮光处理组小麦的叶绿素a/b均不同程度低于对照.     

乌兰布和沙漠东北缘荒漠-绿洲过渡带植被地上生物量估算

干旱区荒漠植被地上生物量是植被生长状况评价与荒漠化监测的重要指标。在乌兰布和沙漠东北缘的荒漠-绿洲过渡带选取典型区,基于地面调查数据构建主要植物种的异速生长方程,对样方内的植被地上生物量进行估算;基于样方调查数据和Quick Bird影像数据,分别建立植被指数与人工固沙林和荒漠植被地上生物量的回归模型,并对研究区植被地上生物量进行估算。结果表明:植冠体积V是较好的预测变量,所得荒漠植物异速生长方程精度较高,能够满足样方内荒漠植被地上生物量估算需要;采用RVI对数模型估算人工固沙林地上生物量的效果最好(R~2=0.72,RMSEP=56.15),采用RVI线性模型估算荒漠植被地上生物量的效果最好(R~2=0.82,RMSEP=15.07);研究区内荒漠植被和人工固沙林的单位面积地上生物量分别为90.73g/m~2和105.28g/m~2。该研究可以为荒漠化监测和荒漠植被遥感信息提取提供参考。     

天然更新的檫木林根系生物量的研究

通过对样木的测定,运用幂函数、线性以及多元回归等模型进行拟合,研究了福建省建阳市天然更新的檫木[Sassafras tsumu (Hemsl.) Hemsl.]林根系部分生物量同地上部分各因子的相关性。结果表明：檫木林根系生物量与地上部分、全树、枝条及枝干等各部分的生物量呈显著的相关关系;除细根外,粗根、根蔸和全部根系的生物量与胸径、树高之间大都存在极显著的相关性。对于天然更新的檫木林而言,采用W=aD^αH^β模型进行拟合,结果精度更高。     

Additive biomass equations for native eucalypt forest trees of temperate Australia

Biomass additivity is a desirable characteristic of a system of equations for predicting component as well as total tree biomass since it eliminates the inconsistency between the sum of predicted values for components such as stem, bark, branch and leaf and the prediction for the total tree. Besides logical consistency, a system of additive biomass equations when estimated by taking into account the inherent correlation among the biomass components has greater statistical efficiency than separately estimated equations for individual components. Using mostly small sample data from both published and unpublished sources, a system of non-linear additive biomass equations was developed for 15 native eucalypt forest tree species of temperate Australia. Diameter at breast height was used as the independent variable for all 15 species, while the combined variable of diameter and tree height was used for 14 species with height data. The system of additive equations provided more accurate biomass estimates than the common approach of separately fitting total tree and component biomass equations using log transformed data through least squares regression. Residual error variances were collectively estimated for each species by pooling small sample data across species and using indicator variables to represent the scale factor for each species in a residual variance function. This method overcame a common problem in estimating heteroscedastic error variance in non-linear biomass equations with additive error terms for small samples. From the estimated residual variance functions, approximate confidence bands containing about 95% of the observed data about the mean curve of predicted biomass were derived for all biomass components of each species. This system of additive biomass equations will prove to be useful for biomass estimation of native eucalypt forests of temperate Australia.     

黄瓜砧用白籽南瓜对不同盐胁迫的耐性评价

采用营养液栽培,研究Ca(NO₃)₂和NaCl胁迫对黄瓜嫁接用砧木南瓜幼苗生长和抗氧化酶活性的影响,并用隶属函数法综合评价其耐盐性.结果表明： 低浓度盐30 mmol·L^-1Ca(NO₃)₂和等渗的45 mmol·L^-1 NaCl处理促进砧木幼苗生长;高浓度盐60、120 mmol·L^-1Ca(NO₃)₂和等渗的90、180 mmol·L^-1NaCl胁迫下,各砧木幼苗的生长和抗氧化酶系统均受到不同程度的抑制,其中,‘青砧1号’的盐害指数最小,生物量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性的下降幅度以及相对电导率的上升幅度均小于其他砧木.高盐Ca(NO₃)₂胁迫下,各砧木SOD、POD和CAT酶活性均高于等渗的NaCl,而盐害指数和相对电导率低于NaCl,表明Ca(NO₃)₂对砧木南瓜幼苗生长的危害小于NaCl.4个砧木品种的耐盐性顺序为‘青砧1号’>‘佐木南瓜’>‘丰源铁甲’>‘超霸南瓜’.