浙江省毛竹竹秆生物量模型

【目的】通过样地实测获取毛竹竹秆生物量数据,研建基于不同变量的生物量模型并作比较分析,确定适宜的预测变量及模型,以精准估计毛竹竹秆生物量,为浙江省毛竹林立地质量评价和高效培育提供依据。【方法】从浙江省东、南、西、北、中不同区域选择10个县市采伐216株样竹,并进行样竹测量。引入胸径(D)、竹龄(A)和胸高竹节长(L)变量,利用全部样本信息,基于3个不同异速生长方程拟合竹秆生物量模型。采用似然估计法判定误差结构,确定模型拟合方法。通过3个模型的拟合优度及预估精度的比较分析,确定适用于浙江省的毛竹竹秆生物量模型。【结果】竹秆含水率逐年下降,Ⅴ度竹的平均含水率较Ⅰ度竹低24%;竹秆生物量占地上部分生物量比重逐年增加,且Ⅴ度竹占比超过80%;利用似然估计法分析确定生物量模型误差结构为乘积型,应采用对数转换的线性回归进行模型拟合;经检验,基于胸径的一元模型(M1)W=0.1046D^2.2578确定系数(Ra^2)仅为0.7742,而基于胸径-竹龄的二元模型(M2)W=0.0520D^2.2052A0.4457和胸径-竹龄-胸高竹节长的三元模型(M3)W=0.0265D^2.1439A^0.4495L^0.2629确定系数均达到0.89,且模型M3的估计值标准差(SEE)和平均系统误差(MSE)均为最小;3个对数回归模型在不同径阶范围的预估精度均较高,预估偏差接近于0,其中模型M3在不同径阶的预估效果均为最佳。【结论】由于模型校正后预估精度有所下降,故本研究在进行对数模型反对数转换时不作校正。二元和三元模型比一元模型具有更高的拟合优度和预估精度,确定基于胸径-竹龄-胸高竹节长的模型M3为最佳模型,即W=0.0265D^2.1439A^0.4495L^0.2629。

浙江省毛竹竹秆材积模型

【目的】在精准测定毛竹样竹竹秆材积的基础上,研建浙江省毛竹竹秆材积模型,准确估计毛竹竹秆材积,为毛竹林经营管理提供依据。【方法】在浙江临安、庆元、武义、常山、宁海、安吉、诸暨、余姚、黄岩和泰顺10个县(区、市)调查216株毛竹样竹,采用可测量不规则形状物体体积的排水法测定竹秆材积。首先,基于异速生长方程和寺崎渡方程,以胸径(D)和胸高节长(L)为自变量,选择1个一元模型(M1)和4个二元模型(M2~M5),利用全部样本建立5个毛竹竹秆材积模型;然后,采用似然函数法分析模型误差结构,确定应当采用对数回归或非线性回归模型进行模型拟合,通过ForStat2.2软件进行回归拟合,得到参数估计值;最后,根据参数估计值t检验值、4个模型评价检验指标(包括调整确定系数R2a、估计值标准差SEE、平均偏差ME和平均系统误差MSE)的比较分析,选择模型参数稳定、预估精度高、最适宜的浙江省毛竹竹秆材积模型。【结果】采用似然函数法对竹秆材积模型误差结构进行分析,求得5个基础模型赤池信息量准则(AICc),计算ΔAICc大于2,模型误差项为乘积型,应采用对数回归拟合材积模型。5个竹秆材积模型参数稳定(t检验值的绝对值均大于2),各模型调整确定系数(R2a)均在0.95以上,估计值标准差(SEE)和平均系统误差(MSE)均接近于0,模型拟合效果较好,模型M2拟合预估效果最佳。分径阶进行模型拟合效果与预估精度的评价检验,5个模型在不同径阶的预估精度均较好,中等径阶时的预估精度和拟合优度最佳,而在最小径阶(4.0~5.9 cm)与最大径阶(14.0~15.9 cm)相对差一些。校正后的对数模型预估精度并无显著提高。【结论】排水法是准确测量毛竹竹秆材积的有效手段;似然函数法是进行模型误差结构分析比较与模型拟合方式选择的较好方法;引入竹高和胸高节长变量后,模型拟合优度和预估精度指标优于一元模型;考虑实践中胸高节长较竹高更易准确测量,且模型M5相较M2具有更高的拟合优度和预估精度,预估毛竹竹秆材积的最优模型为基于胸径-胸高节长的模型M5,即V=0.1912D2.1149e-6.8411/L。

临安区不同森林类型竞争指数比较研究

竞争对树木生长有重要影响,通常用竞争指数定量描述树木之间的竞争关系。以浙江省杭州市临安区的乔木林为对象,利用2004年临安区森林资源监测数据,基于Voronoi图的Hegyi竞争指数,在区域尺度上对临安区多种森林类型的竞争关系进行分析。结果表明:在单木水平上,不同森林类型单木的总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数在胸径5—10 cm最大;单木平均竞争指数随着胸径的增大而降低,胸径>30 cm的竞争压力得以缓解;临安区林木的竞争主要来源于种内竞争,天然林的种内竞争占总竞争指数的比例>50%,人工林的种内竞争占总竞争指数的比例>60%。径级平均总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数与胸径的关系均服从对数函数关系。在林分水平上,不同森林类型的林分总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数存在显著差异。平均总竞争顺序为:天然阔叶林>天然针阔混交林>人工针叶林>天然针叶林>人工针阔混交林>人工阔叶林。种内平均竞争顺序为:人工针叶林>天然阔叶林>天然针叶林>天然针阔混交林>人工针阔混交林>人工阔叶林。种间平均竞争顺序为:天然针阔混交林>人工针阔混交林>天然阔叶林>天然针叶林>人工针叶林>人工阔叶林。人工阔叶林的平均总竞争指数、种内竞争指数和种间竞争指数均为最小,该森林类型以山核桃经济树种为优势树种,说明为提高山核桃产量,人为控制低种植密度的经营措施有效降低了林分竞争强度。

毛竹林空间结构与更替动态的关系

以浙江天目山国家级自然保护区内的毛竹Phyllostachys edulis林为研究对象,根据2010,2012和2014年各大年毛竹林标准地数据,选择最近邻竹株数、角尺度、大小比和竞争指数等4个空间结构指数做主成分分析,分析毛竹林空间结构与更替动态的关系。结果表明:各空间结构因子对新竹生长影响重要性排序为最近邻竹株数>大小比数>竞争指数>角尺度,对毛竹死亡影响重要性排序为最近邻竹株数>大小比数>竞争指数>角尺度;新竹更容易在最近邻竹株数<4株或最近邻竹株数>7株的区域内发笋生长,老竹更容易在最近邻竹株数>7株的区域死亡;毛竹活竹、新竹和死竹均呈现聚集分布,三者在角尺度上无显著差异(P>0.05);毛竹林整体处于中庸状态,新竹主要处于亚优势状态,而死竹主要处于劣势状态,三者在大小比数上存在极显著差异(P<0.01);就平均竞争指数而言,死竹平均竞争指数最大,新竹最小。说明竹子生长状况对毛竹更替有重要影响。

临安不同森林类型混交度的对比研究

根据2004年临安区森林资源监测的样地数据,采用基于Voronoi图的混交度,并结合方差分析,对临安区不同森林类型的混交度进行比较。结果表明:在单木水平上,人工林和天然林混交度等级从低到高依次为针叶林、阔叶林、针阔混交林。天然针叶林中,由于存在杉木和马尾松同种聚集现象,杉木和马尾松在单木零度和低度混交的比例较大为71.9%;人工针叶林中,杉木在单木零度混交占91.14%;人工阔叶林中,存在山核桃纯林,山核桃在单木零度混交中占的比例高达95.56%。在林分水平上,各森林类型不存在极强混交现象。天然林和人工林中,针阔混交林比针叶林和阔叶林有更高的林分混交度,而且混交度值域范围比较集中,说明针阔混交林树种相互隔离程度较高。人工阔叶林中,林分的零度混交全部出现在山核桃纯林;人工针叶林中,林分的低度混交则以杉木纯林为主;人工针阔混交林的林分中度混交比例最大为80%,主要是黄山松、马尾松、杉木和其他软阔叶树种等组成的混交林。

天目山毛竹竞争空间格局的动态分析

毛竹Phyllostachys edulis具有速生和异龄纯林结构特征,导致毛竹林内竞争十分激烈。现有研究较少关注毛竹林内个体竞争依赖距离尺度的空间异质性及其动态。以浙江天目山国家级自然保护区内毛竹为研究对象,利用2009-2015年固定样地连续调查数据,采用Hegyi竞争指数、半方差函数、Moran’s I指数、经验贝叶斯克里金插值等分析方法,研究毛竹竞争空间格局特征及其动态变化。结果表明:(1)毛竹各年竞争指数空间分布均呈现全局一般正向自相关(P<0.001),竞争强度相近的竹子相邻分布。(2)毛竹竞争指数由结构性因素产生强烈空间变异。(3)受微地形影响,毛竹竞争指数空间格局变异存在各向异性,而极端气候干扰会降低竞争的空间异质性,竞争指数空间格局变异趋于各向同性。(4)毛竹竞争变程大年长而小年短,平均变程4.306 m,可作为毛竹竞争单元半径及调控毛竹个体竞争关系的距离尺度。(5)毛竹从小年到大年时竞争加剧,从大年到小年时竞争缓和。

基于响应曲面法的生物质多孔碳工艺参数研究及应用

为实现农业废弃物豆渣的资源化利用,将其通过碳化、活化等工艺制备多孔碳。利用响应曲面法分析不同工艺条件(活化温度、时间、比例)对多孔碳性能的影响,并对最优工艺参数进行推导和验证。实验结果表明,活化温度对制备效果影响最大,且活化温度、时间、质量比例设置在700℃,2h,2∶1时,多孔碳性能最优。将其应用于微生物燃料电池(MFCs),发现多种类型MFCs采用多孔碳修饰电极均能促进其产电效能。

植物微生物燃料电池修复Cr(VI)污染湿地土壤及机理研究

本研究通过引入沼生植物香蒲构建植物微生物燃料电池系统(P-MFC)修复Cr(VI)污染湿地土壤,考察了植物、不同初始Cr(VI)浓度对系统产电及去除效率的影响.结果显示,香蒲种植能显著提高P-MFC运行性能,系统最大功率密度与Cr(VI)去除率分别提高至23.83 mW·m^(-2)、33.01%,随着Cr(VI)暴露浓度的升高,系统运行性能降低.利用P-MFC修复Cr(VI)污染土壤过程中,电化学还原作用是Cr(VI)去除的主要机制,近90%的Cr(VI)通过电化学还原去除,系统中0.3%～1.86%的Cr(VI)被香蒲吸收富集,3.5%～9.5%的Cr(VI)被微生物与还原性有机物直接还原.通过高通量测序技术分析发现,香蒲种植与低浓度Cr(VI)暴露下阳极微生物群落多样性较大,优势门类Proteobacteria相对丰度最高为63.9%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了3.4%～19.0%,电化学活性微生物Geobacter相对丰度最高为12.4%,较未种植香蒲与高浓度Cr(VI)暴露条件下提高了4.4%～6.8%.系统中对Cr(VI)具有较强耐受性与还原能力的Acinetobacter、Bacillus占有较大比例,且相对丰度随暴露浓度升高而增大,最高分别为19.0%、14.4%,进一步说明微生物群落在Cr(VI)去除上发挥了一定作用.上述结果表明,P-MFC在去除湿地土壤Cr(VI)污染方面具有良好的潜力.