蔡家川流域人工刺槐生物量模型的构建与比较

利用蔡家川流域不同立地条件下48株刺槐样木生物量的实测数据,以胸径、树高、冠幅、冠长及胸径、树高的复合因子为自变量,构建生物量异速生长模型、多元线性模型和相容性生物量模型。采用决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、估计标准误差(SEE)、总相对误差(TRE)、平均相对误差(ARE)和平均百分比误差(MPE)等6个指标对模型进行拟合度和精确度的检验。结果表明:以胸径(D_(BH))、树高(h)的复合因子构建的生物量模型估测效果较好。3种模型的检验指标均在可接受的范围内,均适用于蔡家川流域刺槐生物量的预测。其中,多元线性模型对树枝、树叶生物量预测效果最佳,预测精度为90.11%和89.72%;相容性生物量模型对总树干、根系和总生物量的预测精度高达91.38%、90.83%、93.90%,并且解决了各器官生物量与总生物量的相容性问题。构建的模型中,相容性生物量模型的估测效果最好,多元线性模型和生物量异速生长模型次之。

基于异速参数概率分布的立木地上生物量估算

对收集的80篇文献中304个地上部分生物量(M)和胸径(D)的异速生物量模型lnM=a+blnD数据集研究发现:模型参数a和b符合二元正态分布;参数a和b之间、参数b和纬度间呈负相关,并依此相关关系应用联立方程组建立参数a和b随纬度变化的通用模型。以实测的北亚热带高山区日本落叶松地上部分生物量数据对新建的通用模型、最小二乘法和贝叶斯方法拟合生物量的适用性进行研究,结果表明:虽然通用模型的拟合精度最低(R2为0.892),但可以根据植物生长的纬度实现无实测样地情况下的生物量估算。在拟合样本≥50时,最小二乘法和贝叶斯方法的拟合效果无显著差异;当拟合样本<50时,贝叶斯方法的拟合效果优于最小二乘法。因此在建模样本<50时,建议使用贝叶斯方法估测立木地上部分生物量。

基于层次贝叶斯法的高山松生物量估测模型

为研究层次贝叶斯法在高山松单木及不同组分生物量模型中的运用,基于香格里拉市Ⅰ区和Ⅱ区共115株高山松天然林数据,分别利用层次贝叶斯法与非层次贝叶斯法拟合高山松单木及各组分异速生物量模型,最后使用十折交叉方法进行模型精度验证。结果表明:(1)层次贝叶斯法拟合模型的效果优于非层次贝叶斯法,利用层次贝叶斯法拟合单木及不同组分生物量模型的决定系数(R^(2))精度提高区间为[0.0001,0.0120],均方根误差(RMSE)降低区间为[0.03 kg,8.94 kg],平均绝对误差(MAD)降低区间为[0.03 kg,3.31 kg]。(2)对比层次与非层次贝叶斯法拟合单木及不同组分生物量模型的结果发现,树干生物量、木材生物量和单木生物量模型效果最优,树皮生物量、树冠生物量和树枝生物量模型效果较优,树叶生物量模型效果较差。层次贝叶斯法拟合的R 2区间为[0.3650,0.9650],非层次贝叶斯法拟合的R 2区间为[0.4370,0.9647]。与非层次贝叶斯法相比,层次贝叶斯法可以有效提高生物量模型的估测精度(树枝与树叶除外),且这2种方法均可使用传统方法的估测结果作为先验信息,更新模型的参数值,提高建模灵活性。