用哑变量方法构建东北落叶松和栎类分段地上生物量模型

采用单一的非线性方程拟合生物量模型常会导致小径阶林木的估计有偏。以东北地区落叶松和栎类的地上生物量数据为例,提出采用哑变量方法改进立木生物量估计模型的预估效果,并建立了2个树种的一元和二元立木生物量模型。结果表明:哑变量方法能解决小径阶林木的偏估问题,同时能在一定程度上改善对整个模型的预估效果;所建模型能同时适用于胸径<5 cm的幼树和胸径≥5 cm的林木;二元生物量模型的平均预估误差均在5%以下,可应用于东北地区各类森林资源清查中落叶松和栎类的生物量估计。

哑变量在云杉地上生物量模型中的应用研究

基于150株样木的生物量数据,采用常规回归方法和哑变量模型方法,构建了黑龙江、吉林两省云杉地上总生物量与各分项生物量的一元、二元以及三元模型。结果表明:2种方法建立的模型中,地上总生物量模型预估精度最高,在96%以上;树叶生物量最低,仍达87%以上;其他生物量预估精度均在91%以上;总相对误差均控制在±5%的范围内。通过对一元、二元和三元模型对比分析,发现随着解释变量增加,2种方法生物量模型的预估精度和确定系数都有所提高。引入地域哑变量后,一元、二元和三元模型的预估精度和确定系数都比常规模型有所提高,估计值的标准误差和总相对误差有一定下降,哑变量可以提高模型的拟合优度和预测效果。

我国杉木通用性立木生物量模型研究

以我国南方地区的最重要针叶树种杉木为研究对象,综合利用非线性混合模型、哑变量模型和误差变量联立方程组方法,建立了适合杉木不同生长区域(总体)应用的一体化一元和二元地上生物量方程及根茎比函数。结果表明:不同总体的地上生物量模型之间存在显著差异,总体(一)的估计值要大于总体(二),而地下生物量则差异不明显;地上和地下生物量方程的平均预估误差分别在5%和10%以内,可应用于不同区域的杉木林生物量估计。

云南松地上生物量模型研究

森林生物量作为森林生态系统的最基本数量特征,是研究许多林业问题和生态问题的基础,但由于地域的不同,地上生物量及各分项生物量存在差异.以西藏、云南2 个省（自治区）的1 3 0株实测云南松Pinusyunnanensis生物量数据,分别用传统回归方法和利用引入地理区域为特征的哑变量方法建立了地上总生物量和地上各分项生物量的-元（胸径为自变量）、二元（胸径和树高为自变量）和三元（胸径、树高、冠幅为自变量）模型.结果表明：所建生物量模型中,地上总生物量模型精度最高,预估精度为0.930 0-0.960 0 ,其次是树干、树皮和干材生物量模型,预估精度为0.900 0-0.950 0 ,树叶生物量模型的预估精度相对较低,其值为0.850 0-0.890 0 ,而且所有的模型都满足二元模型的预估精度和确定系数比-元模型高,与三元模型相差不大.引入哑变量后的模型中,不管是-元模型、二元模型还是三元模型,模型的确定系数、预估精度都相应提高,确定系数为0.730 0-0.960 0 ,预估精度为0.880 0-0.960 0 ,而且估计值的标准误差和平均相对误差都减少了.因此,构建不同区域地上生物量和和各分项生物量模型时,建议引入哑变量,以提高模型精度和适用性,来解决不同地区模型不相容的问题。

基于哑变量的马尾松生物量模型研究

以重庆、四川和湖北省马尾松生物量实测数据为例,利用哑变量方法分析了林分起源、地域对地上生物量及各分项生物量模型的影响,建立了包含起源、地域因子的哑变量通用模型。结果表明,利用哑变量方法分析林分起源、地域因子对地上生物量及各分项生物量模型影响的方法是可行的;树干、干材、树皮和地上生物量模型仅受地域因子的影响;树冠、树枝和树叶生物量受林分起源和地域因子影响相对较大;地上生物量及各分项生物量三元生物量模型预估精度最大,二元生物量模型次之,一元生物量模型最小;考虑地域、起源的哑变量模型,对地上生物量、树干和干材生物量的预估效果最好,树冠、树枝和树皮生物量次之,树叶生物量的预估效果最差。

广东省含参数分级的阔叶林分生物量生长模型

【目的】建立区域尺度林分生物量生长模型,为预测未来某一时段广东省天然阔叶林生物量和碳储量提供方法学支持。【方法】基于广东省1997−2017年5期森林清查数据,选择栎类、木荷和其他软阔类等6个阔叶树种为优势树种的203个天然林样地,以参数分级反映立地质量差异,以竞争指数表示密度影响,以分步建模(一元非线性回归法)和联合建模(非线性联立方程组法)区别建模方式,采用理论生长方程构建胸径生长模型估计林龄进而构建多种林分生物量生长模型,以决定系数和平均预估误差等4个指标评价模型拟合优度;对拟合优度较高的模型,以2002−2017年4期连清的183块样地为检验样本,用总相对误差来验证其应用效果。【结果】对比模型拟合效果和区域尺度及样地水平上的估计精度,以探究林分密度、不同参数分级、分级方法和建模方法共4项影响因素对生物量生长模型的效果,结果表明:非线性联立方程组法优于分步建模法;与生长速度有关的参数b分级模型优于与生长潜力有关的参数a分级模型;考虑林木竞争和分级方程中加入竞争指数对优化模型性能影响不大。参数b分级、自变量和分级方程皆不含竞争指数的联合模型(模型10)为最优模型,其生物量生长模型确定系数R^(2)为0.9701;预测4期生物量时,估计效果较好,后期估计误差明显低于前期,如采用模型10预估栎类2002−2017年区域尺度生物量时,4期的估计误差分别为6.22%、15.27%、4.80%、−1.84%。【结论】以Richards理论生长方程为基础构建林分生物量生长模型来估测区域尺度生物量是一种可行的方法,为评估未来某一时段区域尺度森林生态系统的固碳能力提供依据,也为其他区域的林分生物量生长模型研建提供参考。

含地域和起源因子的马尾松立木生物量与材积方程系统

【目的】建立含地域和起源因子的相容性立木生物量与材积方程系统,为准确估计森林生物量提供依据。【方法】以我国南方主要针叶树种马尾松为研究对象,基于301和104株样木的实测地上生物量、树干材积和地下生物量数据,综合利用哑变量建模方法和误差变量联立方程组方法,建立集地上生物量、树干材积和地下生物量为一体、确保与生物量转换因子和根茎比等变量相容的一元和二元方程系统,并分析立木生物量和材积估计是否受地域和起源的影响。【结果】所建立的马尾松一元和二元相容性立木生物量方程与材积方程,确定系数(R^2)均在0.92以上,其中地上生物量方程的平均预估误差在4%以内,地下生物量方程的平均预估误差在8%以内。对马尾松地上生物量和树干材积的估计,二元模型均显著优于一元模型,其F统计量远大于临界值;但对地下生物量的估计,二元模型反而不如一元模型效果好。不论是一元模型还是二元模型,地域和起源对马尾松地上生物量估计均无显著影响,地上生物量模型具有很好的通用性,同时也进一步印证了曾伟生等(2012)提出的通用性地上生物量模型M=0.3ρD^(7/3)的广泛适用性。对马尾松地下生物量的估计,不同地域的模型存在显著差异;相同直径的林木,总体1地域范围内(长江流域东南部)的地下生物量要大于总体2(长江流域中西部)。对马尾松树干材积的估计,二元模型不受地域和起源影响,但一元模型受起源影响;相同直径的林木,人工林的材积估计值大于天然林。【结论】将哑变量引入误差变量联立方程组,可同时解决多个变量之间的相容性及地上生物量和地下生物量样本单元数不相等时如何联合建模的问题,是切实可行的生物量建模方法;研究所建立的马尾松立木生物量方程、材积方程及其相容的生物量转换因子和根茎比方程,达到相关技术规定预估精度要求,可推广应用。

天然云杉相容性生物量估算模型

基于150株天然云杉实测材积和生物量数据,利用非线性度量误差方法,建立相容性立木材积与生物量方程,并采用总量直接控制方案和分级联合控制方案研建了地上总生物量与4个分项(干材、干皮、树枝、树叶)的相容性方程系统,其中又采取了独立估计和联合估计两种处理方法进行地上生物量的估计.结果表明:所建一元、二元相容性立木材积和地上生物量模型的材积和生物量决定系数均在0.85以上,最高达0.99,在胸径基础上增加树高变量能显著提高材积的预估效果,但对生物量的预估效果改进不大.就总量与分量相容性模型而言,分级联合控制方案所建的一元模型好于总量直接控制所建的一元模型,两种方案所建的二元模型效果相当.对一元、二元相容性生物量模型的拟合效果进行对比,结果显示,解释变量的增加明显提高了树枝和树叶生物量的拟合效果,对其他几个分量的拟合效果改善不大.对独立估计和联合估计的对比分析显示,两种估计方法几乎没有差异.