福建桉树异速生长方程与生物量估算

以中国南方主要速生丰产树种桉树为研究对象,利用野外破坏性实测的90棵桉树解析木数据,研究桉树单木器官生物量的分配及规律,构建最佳单木异速生长方程,计算桉树根冠比并将其应用于桉树树根生物量的估算。结果表明:1)桉树生物量的分配策略如下:随着林龄的增大,桉树树干的生物量分配比例不断增多,而树枝、树叶和树根的生物量分配比例不断减少。2)应用桉树分林龄的根冠比数据估算桉树树根生物量是最为可行且有效的方法。3)在桉树生物量的异速生长方程构建中,乘幂方程优于线性方程,最优自变量则根据各器官有所差异。

基于森林冠层高度和异速生长方程的中国红树林地上生物量估算

红树林是一种高效率的滨海蓝碳生态系统,准确估算红树林地上生物量对研究碳循环和气候变化十分重要,获取中国红树林地上生物量将具有现实意义和应用价值。遥感技术便捷高效、观测范围广,能够服务于大尺度的生态系统监测。文章使用基于GEDI星载激光雷达反演的森林冠层高度数据和基于异速生长原理构建的红树林“树高-生物量”异速生长方程,估算2019年中国红树林地上生物量,进而分析其数量、空间分布特征及主要影响因素。结果显示,2019年中国红树林地上生物量总量和均值分别约为1974827 t和73.0 t/hm^(2);红树林分布的各省份(地区)的地上生物量均值在53.3~92.1 t/hm^(2),其中海南省的红树林地上生物量均值最高,达到92.1 t/hm^(2);中国红树林地上生物量的累积和分布受纬度和人为因素的影响。研究结果能够为后续红树林生态系统碳储量的核算提供数据基础和技术参考,也将有助于中国沿海红树林生态恢复和保护措施的制定,以及控制碳排政策的出台实施。

林木分化对兴安落叶松异速生长方程和生物量分配的影响

林木因对资源竞争而产生分化,从而影响林木的异速生长方程和生物量分配,但其影响程度还不清楚。采用林木相对直径法将38株兴安落叶松(Larix gmelinii)样木在林分中的分化等级分为优势木、中等木和被压木,量化林木分化对林木异速生长方程和生物量分配的影响。结果显示:生物量组分异速生长方程多以胸径(DBH)为自变量为好,但以枝下高处的树干直径为自变量估测其枝、叶生物量时更精确。在一定的胸径范围内,同一胸径下不同林木分化等级的地下部分各组分生物量没有显著差异(P>0.05),但优势木分配更多的生物量给枝和叶,中等木比优势木分配更多的生物量给树干,中等木比被压木分配更多的生物量给地上部分,而且被压木和中等木的树高显著高于优势木。除根茎生物量之外,不同林木分化等级的生物量组分(包括枝、叶、树干和根系)的相对分配比例无显著差异(P>0.05),根冠比保持相对稳定。这些结果表明,主要由竞争而引起的林木分化改变了兴安落叶松地上生物量组分的异速生长和分配,但其相对分配格局较为保守。

3种异速生长方程对生物量建模的对比分析

利用5个树种的1 055株样木的生物量实测数据,对3种常用的异速生长方程的建模效果进行比较分析。结果表明,二元生物量模型M=aDbHc的拟合效果通常要好于一元生物量模型M=aDb;基于组合变量的常用二元模型M=a(D2H)b并不适合于各类生物量的估计,仅对树干生物量和干材生物量的估计是有效的,对其它生物量的估计其效果还不如一元模型;建立树冠、树枝和树叶生物量模型时,采用组合变量D3/H可能是合适的。

黑龙江省主要碳汇树种生物量异速生长方程研究

通过对黑龙江省人工林和天然次生林中生长的银中杨、小黑杨、山杨、白桦、蒙古栎、红松、樟子松和兴安落叶松等8个主要碳汇树种的树高、胸径和生物量进行实测,以建立不同碳汇树种的生物量异速生长方程。结果表明,以胸径和树高为自变量,各树种的生物量异速生长方程分别为:红松,W=0.211(D2 H)1.037 1;落叶松,W=0.062 9(D2 H)0.876 3;樟子松,W=0.057 9(D2 H)0.929 6;银中杨,W=0.023 9(D2 H)0.988 7;小黑杨,W=0.040 3(D2H)0.925 8;山杨,W=0.007 4(D2 H)1.134 1;白桦,W=0.025 3(D2 H)1.003 5;蒙古柞,W=0.003 8(D2 H)1.209 7。

西藏高原林芝云杉树高与胸径异速生长方程建模

以150株西藏高原林芝云杉解析木资料为样本,利用Excel 2003软件中的5种数学模型对林芝云杉的树高与胸径异速生长的进行建模,并分析其精度;结果显示幂指数方程H=1.68D0.777拟合效果最佳(R2=0.981);该模型可用于西藏高原东南部快速准确地测算林芝云杉平均树高,也可为计算立木材积、编制出材率表和评价林分的立地质量提供基础数据,对于了解林芝云杉生长状况和指导当地林业生产具有重要作用。

东北地区主要造林树种幼苗期生物量分配特征与异速生长模型

【目的】分析东北地区10种主要造林树种幼龄期各组分生物量分配特征,建立并筛选单树种和全树种最优生长模型,为该地区森林生物量尤其是幼龄林生物量估算提供模型参考。【方法】在吉林省舒兰市生物多样性与生态系统功能控制试验样地内,2021年7―8月份选取长势良好的植株进行全株取样,每个树种选取15~21株个体,共计200株。测量根系、茎干、叶片各器官生物量及其分配比例,并计算地上部分以及整株生物量。以基径和树高为自变量,以根系、茎干、叶片各器官和地上部分及整株生物量为因变量,建立一元线性、多元线性、幂函数等形式的回归方程,构建单树种和全树种生物量模型,并通过决定系数、参数显著性以及赤池信息标准(AIC)等指标筛选最优模型。【结果】1)10个树种的生物量总体呈现出茎干生物量占比最高(45%)、根系生物量次之(35.5%)、叶片生物量最低(19.5%)的分配格局。随着基径增长,茎干生物量占比呈上升趋势,叶片生物量占比呈下降趋势,根系生物量占比变化不明显。2)10个树种的生物量最优模型均以幂函数形式为主,单树种生物量模型以Y=a(D^(2)H^(b)和Y=aD^(b)为最优形式;全树种生物量模型则以Y=a(D^(2)H^(b)和Y=aD^(b)H^(c)为最优模型形式(D为基径,H为树高,a,b,c分别为方程系数)。【结论】幂函数形式为生物量最优模型,其中单树种生物量模型具有更高拟合优度,适用于特定树种生物量的精确估算,而全树种生物量模型则对区域性的生物量估算具有更广泛的适用性。

基于异速生长和理论生长方程的广东省木荷生物量动态预测

【目的】将异速生长方程与理论生长方程相结合,预测广东省木荷生物量动态,为广东省木荷林碳汇计量提供模型和方法,为其他树种碳汇计量提供可借鉴的方法学支持。【方法】基于实测样木生物量调查数据,包括40株树干解析资料,构建由胸径和年龄的理论生长方程以及地上生物量和胸径的异速生长方程组成的模型系,利用非线性度量误差联立方程组,在胸径生长速度分级情况下拟合模型参数;基于3期森林资源连续清查固定样地样木数据,对广东省木荷生物量动态进行预测。采用决定系数( R 2)和均方根误差(RMSE)评价模型拟合效果,通过生物量存量估计误差和增量估计误差判断模型预测效果。【结果】在胸径生长速度分级情况下,理论生长方程中年龄对胸径的解释率达0.95以上,比不分级提高0.166 3,均方根误差下降到1.97 cm,降低2.16 cm以上,预测胸径对地上生物量的解释率提高到近0.82;接近独立异速生物量模型中实测胸径对地上生物量的解释率达0.88以上,比不分级提高近0.30,均方根误差下降到51 kg左右,下降30 kg以上。在胸径生长速度不分级情况下,各期生物量存量估计误差变动幅度在-46.31%~77.45%之间,而分级情况下下降到-16.13%~7.06%;在尺度上,分级与不分级均呈相同规律,即单木误差小于林分误差、林分误差小于区域误差。不分级时,单木水平和区域尺度间的误差不大于10%,而分级时小于8%。不同间隔期生物量增量估计误差,不分级时估计值普遍偏大,在32.57%~115.45%之间,而分级时下降到-6.57%~15.77%之间,在单木尺度上不超过±10%;随着尺度增大,增量估计误差不断增加,不分级时单木水平和区域尺度间的误差介于10%~15%之间,分级时稳定在8%左右。【结论】对于理论生长方程和异速生长方程组成的模型系,分级可极大提高模型精度,减小预测估计误差;生长速度不分级时,仅利用胸径或年龄数据,分级时,则可利用2期胸径数据或1期胸径和年龄数据,就可预测未来生物量动态,简单方便,在森林资源连续清查和碳汇造林的碳汇量计量中具有极大应用价值,区域尺度上的估计误差也可基本满足精度要求。

四爪陆龟生长的研究——Ⅰ.四爪陆龟异速生长的初步分析(英文)

四爪陆龟是我国仅分布于新疆霍城县境内、数量稀少、属国家一级保护的珍贵野生动物。对四爪陆龟体重和背板长度测量数据的研究,确立两变量呈幂函数关系,利用生物数学中的异速生长定律研究四爪陆龟的生长所得到的异速生长方程y=18.84x^(0.35)(r=0.97 n=31),其中雄性个体异速生长方程为:y=20.82x^(0.29)(r=0.81 n=15),雌性个体异速生长方程为:y=14.16x^(0.36)(r=0.99 n=16)。陆龟属不同种间异速生长方程比较,表明陆龟各个种的异速生长为低速生长,体现了同属生长速率的一致性。

舍饲型合作猪内脏器官的异速生长分析

猪的心、肝、肺、脾、肾五脏器的发育早晚直接影响着其它部位的生长发育的快慢。运用异速生长方程分析了舍饲型合作猪内脏器官的生长发育规律。结果表明:肝脏和肺脏的增重迅速,肾脏和心脏次之,脾脏较慢;肺脏和肾脏的相对生长速度较快,其次为心脏和脾脏,肝脏较慢;各内脏器官占体重百分比为:肝脏>肺脏>肾脏>心脏>脾脏;异速生长方程拟合的内脏器官生长强度为:心脏(b=1.120)>脾脏(b=0.974)>肺脏(b=0.973)>肾脏(b=0.9520)>肝脏(b=0.726),心脏属于晚熟器官,脾脏、肺脏和肾脏属于中熟器官,肝脏属于早熟器官。为保护合作地方品种,进一步开发利用优良品种提供了数据参考。

上海崇明岛水杉人工林生物量方程构建及固碳潜力研究

水杉(Metasequoia glyptostroboides)因其生长快递、冠型优美、适应性强等特点,成为亚热带和温带地区最重要的用材林和景观林树种之一。在本研究中,以上海崇明岛东平国家森林公园不同龄级水杉林分为研究对象,构建水杉人工林异速生长方程,估测幼龄林(8年生)、中龄林(15年生)、成熟林(30年生)3个不同年龄阶段林分地上部分生物量、碳储量和年固碳量,并比较不同龄级林分的固碳能力。结果显示,水杉地上部分生物量及干、枝、叶部分生物量与胸径呈显著指数关系(r2=0.89～0.99,P<0.001)。2011年,水杉幼龄林、中龄林和成熟林地上部分生物量分别为13.11、29.76和64.93t/hm2,地上部分年固碳量分别为3.57、2.41和1.52t/hm2/a。对比相关研究发现,降雨量的差异可能是我国不同地区水杉生物量差异的主要因素。研究结果将为华东地区乃至全国营造和经营管理水杉人工林,尤其是水杉碳汇林,提供基础数据和理论依据。

柏木无性系和家系含碳量的早期评价与优良品系选择

【目的】探究柏木无性系和家系的早期生长和固碳潜力,为速生高固碳柏木优良品系选择及其推广应用奠定理论基础。【方法】以营建在浙江省开化县林场9年生无性系和家系试验测定林为研究对象,分析其生长性状变异规律,解析各器官生物量和含碳量的分配差异,构建含碳量异速生长方程,并对其固碳潜力进行分析和估测。【结果】柏木无性系的平均树高、胸径和单株材积分别高出家系水平47.81%、28.39%和120.83%;树高、胸径和单株材积在无性系间和家系间均存在极显著差异(P<0.01),无论家系还是无性系水平,胸径和树高均与生物量、含碳量呈显著正相关,与含碳率无显著线性关系。柏木树干生物量的分配比例最高,含碳量占比最大,而叶的含碳率最高;无性系主要是以牺牲粗根的生物量分配(较家系低3.45%)、增加树枝生物量(较家系高5.55%)和细根生物量(较家系高1.34%)来维持生长优势。以树高、胸径和枝下高为自变量,拟合的含碳量移速生长方程(lnTBS=k_(0)+k_(1)lnD+k_(2)lnH+k_(3)lnUBH)预测效果最好(除无性系树根含碳量外),将枝下高作为自变量包含在模型中可提高估算精度。按照20%入选率,估算无性系试验林含碳量的遗传增益达51.48%,家系试验林为16.14%,结合材积性状筛选出速生、固碳兼优的无性系和家系各6个。【结论】柏木无性系生长优势明显,相比家系具有更高的固碳能力。在生长早期,考虑将枝下高作为重要评价指标构建含碳量异速生长方程,有助于提高植株含碳量估算精度,结合生长性状可筛选出速生、含碳量高的无性系和家系,提高柏木固碳潜力。

兴安落叶松天然林碳储量及其碳库分配特征

兴安落叶松天然林作为大兴安岭林区的主要植被类型,在森林生态系统碳循环中具有重要的作用。在大兴安岭林区选择不同林龄的兴安落叶松天然林,调查其乔木、灌草、枯落物和土壤,并结合已建立的单木异速生长方程分别计算其碳储量,以期为明确该地区碳库动态及其碳库分配特征提供参考。结果表明,兴安落叶松天然林总碳储量随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林到过熟林分别为140.46、186.63、208.64、308.62和341.03 Mg C/hm2,整体表现为碳汇,这主要与乔木碳储量随林龄的增加逐渐增大有关;乔木碳库的变化范围为45.44—212.67 Mg C/hm2,且其占总碳储量的比例也随林龄的增加逐渐增大,由幼龄林的32.60%到过熟林的62.36%;灌草碳储量占总碳储量的比例较小,仅为0.48%—0.93%;枯落物碳库在过熟林中较多,为26.11Mg C/hm2,这与过熟林较少的人为干扰有关;土壤碳储量以幼龄林最小,成熟林最高,分别为78.06和131.93 Mg C/hm2,但这与我国其他地区天然林相比均较低,这与该地区较浅的土壤发生层有关;土壤碳储量随林龄的变化并不明显,但其占总碳储量的比例却随林龄的增加逐渐减小,由幼龄林的56.01%减小到过熟林的29.35%。

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。

利用不同方法测定红松人工林叶面积指数的季节动态

采用2种异速生长方程法、凋落物法、综合法(对光学仪器法进行木质部分及集聚效应校正后结合凋落物法)和光学仪器法测定了小兴安岭红松(Pinus koraiensis)人工林的叶面积指数(LAI)。首先利用光学仪器法测定有效叶面积指数(Le)的季节动态;其次为获得相对准确LAI,基于生长季节(5—8月)的展叶调查,结合凋落物法、综合法和2种异速生长方程法分别测定LAI的季节动态。结果表明:生长季节红松叶片8月初停止生长,迟于其他树种约两周;不同方法测定红松人工林LAI的季节变化均呈单峰型,且在8月初达到峰值,分别为异速生长方法-B(10.58)>凋落物法(7.90)>异速生长方法-A(6.70)>综合法(4.41)>光学仪器法(1.81);在整个调查期内(5月至11月),相对于异速生长方法-B、凋落物法、异速生长方法-A和综合法,光学仪器法分别平均低估81.69%、75.50%、70.18%和48.90%。本研究探讨了非破坏条件下测定红松人工林LAI季节动态的直接方法,并比较了不同方法之间的差异,研究结果可为有效测定常绿针叶林LAI提供参考。

岷江上游亚高山林区老龄林地上生物量动态变化

中国川西亚高山森林中的天然林大部分为成过熟的老龄林,对其生物量动态研究有助于了解其碳储量的动态变化规律。利用全国森林资源连续清查的27个固定样地数据,基于地上各器官生物量与树干胸径(D)和树高(h)的异速生长方程,估算了岷江上游亚高林山老龄林地上生物量密度的动态变化特征及其时空变化规律。结果表明,(1)从1988～2002年期间,老龄林地上生物量密度净增量为(27.311±15.580)Mg·hm-2,平均每年增长率为(1.930±1.091)Mg·hm-2·a-1,平均每年枯损率为(2.271±1.424)Mg.hm-.2a-1;(2)地上生物量变化受各径级保留木生长量、枯损量及进界生长量影响,其中20～40cm径级保留木生长量与生物量净增量最大,>80cm径级生物量增量最小,40～60cm和60～80cm径级生物量在调查期间净增量出现负增长。(3)岷江上游老龄林地上生物量动态变化具有时空异质性,同一样地在不同调查间隔期或同一调查期间不同样地间生物量变化不同,不仅有增量数值大小差异,还表现为生物量增量的正负差异。

安徽岭南优势树种(组)生物量特征

森林是陆地生态系统的主体,在全球陆地生态系统碳循环和碳储量中占有十分重要的地位（Dixon et al.,1994;Watsonetal.,2000;史军等,2004;徐新良等,2007）。测定森林群落生物量,可以反映群落利用自然的潜力,衡量群落生产力的高低,也是研究森林生态系统物质循环的基础（薛立等,2004）。森林乔木层生物量研究是开展森林群落生物量碳库研究的基础,国内外已有不少该方面的研究,分别从不同角度分析了树种生物量的组成与分配特征,并进行了相关因子分析（Chidumayo,1990;林开敏等,1996;Arashkevich et al.,2002;樊后保等,2006;陈美高,2006）。

林分生物量碳计量模型的比较研究

选取3个天然林群落作为研究对象,利用3种包含不同计量参数的生物量碳计量模型,即生物量因子法、异速生长方程法及材积源生物量法,分别计算林分碳储量并比较分析各模型计量结果的差异。结果表明:生物量因子法与材积源生物量法计算所得林分平均碳密度相近,分别为155.56和152.82 Mg·hm-2,异速生长方程法的结果偏低,为118.44 Mg·hm-2,生物量因子法计算的不同群落的林分碳储量比异速生长方程法的高22.11%~43.02%;各群落的立木结构及物种组成存在显著差异,均方根误差分析显示生物量因子法对群落碳密度的差异反应最为敏感,计量精度最高;各方法计量结果均显示中、大径级立木是林分碳储量的主要贡献者,中径级立木与大径级立木中计量精度较高的模型分别是异速生长方程法与生物量因子法。综合考虑计量精度及参数获取的便利性,3种计量模型各有优势,在实际应用中可以根据具体情况选择较为适合的模型,一般情况下可使用材积源生物量法,能便利地获得与采用包含木材密度参数的生物量因子法最接近的计量结果。

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。

小秦岭国家级自然保护区乔木生物量随地形因子变化格局

在河南省小秦岭地区设置56个样方进行调查,根据树木异速生长方程,探讨了小秦岭森林乔木地上总生物量随地形因子的变化格局,并研究了该区物种多度最大的华山松生物量随海拔梯度的变化格局。结果表明：（1）地上生物量与海拔因子在统计学上具有显著相关性;（2）乔木地上生物量随海拔上升呈现出先升高后下降的趋势;（3）物种多度最大的华山松的地上生物量随海拔上升呈现逐渐下降的趋势,这与总体乔木地上生物量的变化格局有一定差别,可能是由于华山松生长在较高海拔不占优势;（4）华山松各器官生物量均随海拔先上升后波动性下降,与华山松生物量随海拔变化一致;（5）华山松地上生物量与地下生物量变化趋势一致,其比值在3.1~3.2,随海拔升高呈现出逐渐增高的趋势。