马炜[1]2013年在《长白落叶松人工林生态系统碳密度测定与预估》文中认为森林作为全球陆地生态系统的主体,是陆地碳循环最重要的碳库。人工林是森林生态系统的重要组成类型,是目前陆地碳汇增长最主要的媒介之一。对于人工林而言,掌握其生态系统碳累积现状及时空分布规律,据此评价并预测林分生长发育的动态过程,能为林分进行科学合理的经营管理提供依据。本研究以黑龙江小兴安岭地区朗乡林业局东折棱河林场的长白落叶松(Larix olgensis Henry.)人工林为研究对象,在多年积累的样地调查、标准木解析、生物量实测数据和含碳率测定数据的基础上,应用美国森林资源清查与监测体系(FIM)下圆形整群样地的抽样设计方法进行野外调查,测定了长白落叶松人工林生态系统碳密度。同时,在充分解析美国森林植被模拟系统(FVS)及其林火与可燃物扩展模型(FFE)基础上进行本土化,嵌入长白落叶松林分生长与收获模型,设定相关参数值,调校相关调整系数,模拟了人工经营措施下长白落叶松人工林的生长过程,并有效地预估了生物量和生态系统碳密度。本研究主要得到以下结论：(1)长白落叶松人工林生物量的估算和碳密度的计算。根据野外调查和实测数据,基于相对生长法建立高预估精度的生物量模型进行植被生物量的估算,基于残体蓄积通过体积密度和腐烂率转化计算残体生物量,得到长白落叶松人工林群落生物量为202.843t.hm-2,包括植被活生物量156.704t·hm-2和残体死生物量46.139t·hm-2,其中乔木生物量136.225t·hm-2,所占比例达67.16%,占据绝对优势。同时,测定生物量不同器官组分的含碳率值,得到长白落叶松群落的平均含碳率为45.8%,其中乔木(47.6%)、枯立木(44.6%)、林下植被(44.1%)、木质残体(41.2%)和凋落物(37.4%)。测定得到土壤平均有机碳含量为19.538g·kg-1。最终研究认为长白落叶松人工林生态系统碳密度随林龄增加而增大,空间分布序列是：土壤(91.847tC·hm-2)>植被(74.451tC·hm-2)>残体(19.029tC·hm-2),平均为185.327tC·hm-2。长白落叶松人工林生态系统年均净固碳量为5.021tC·hm-2·yr-1,乔木的年均净固碳量为3.479tC·hm-2·yr-1。(2) FFE-FVS系统基本参数、生长与收获模型和生物量估算方法的确定。本研究生成了研究地长白落叶松人工林的位置、林分数据和样木数据三个主要文件,编制了地位指数表和合理经营密度表,为FFE-FVS系统的运行提供地位指数、林分密度指数和树冠竞争因子等参数。构建了包括“胸径-树高”模型,树皮因子模型,胸径、树高和树冠生长模型,林分死亡率模型以及材积模型7个模型在内的长白落叶松生长与收获模型体系。在FFE-FVS系统中,确定可基于树干、干材、树枝、树冠和树根等器官组分生物量方程的乔木生物量估算方法,林下植被生物量以林龄来估算,由林分死亡率模型模拟产生的枯立木的生物量依据材积并通过腐烂率和体积密度转化得到,活立木树冠凋落、枯立木破损倒落和剩余物堆积物是粗细木质物等残体生物量来源,凋落物中L层生物量为每年所有植被凋落叶的总和,而凋落物D层生物量则为各种残体及凋落物L层经分解损失的部分。最终,将长白落叶松生长与收获模型体系与生物量估算方法嵌入FFE-FVS系统,经不断试运行和调试,实现了FFE-FVS系统的本土化。(3)应用本土化FFE-FVS系统模拟林分生长以及预估森林生物量和碳密度。基于汉化的SUPPOSE窗口操作界面,以现实长白落叶松人工林林分为例,检验FFE-FVS系统模拟林分生长的结果,通过生长量调整系数来调整胸径和树高与实测值存在的差异,保证较好的模拟精度。根据对长白落叶松人工林的实际经营管理,利用FFE-FVS系统模拟林分的生长发育过程,研究认为30%强度、间隔期为10年的下层疏伐是最适合当地长白落叶松人工林的措施。模拟得到的生物量预估值与实测值差异不大,增长趋势基本一致。最终,计算得到的长白落叶松人工林生态系统碳密度预估值与实测值接近,土壤(46.61%)>植被(42.62%)>残体(10.77%)的空间分布序列也与实测结果相近,模拟效果良好。本研究实现了FFE-FVS系统在人工经营措施干扰下的对长白落叶松人工林林分生长的模拟和对生态系统碳密度的连续性动态预估。本研究依据国内首次引进的美国FIM圆形整群样地技术,提出细致可行的野外调查方法和规范的基础数据处理过程,保证了碳密度预估的精确性和可信度。同时,构建的针对小兴安岭地区长白落叶松的FFE-FVS系统在模拟林分生长时运行顺畅,输出的报表内容丰富、直观,具有可行性、准确性和实用性的特点,能够满足并能指导人工林的生产经营,并预估生物量和碳密度。本研究扩充了小兴安岭地区长白落叶松人工林生态系统生物量和碳密度研究的基础资料,对其它人工林生态系统碳密度的现状和动态预估的研究具有重要的借鉴作用,以期为逐步为完善我国生物量和碳储量监测体系提供参考。
林力[2]2011年在《马尾松人工林生物量模型的研究》文中进行了进一步梳理森林生物量是森林生态系统的最基本数量特征,对森林生物量的测定是深入研究许多林业问题和生态问题的关键基础。因此,研究森林生物量无论在理论上,还是在生产上都有着重要的意义。生物量模型估计是林分生物量测定的常用方法之一,林木生物量模型的研究是森林生物量的研究及其估测的重要基础。近年来,随着森林碳储量作为研究对象,森林生物量再一次被重视,其精度要求也被提高。对于以往所建立的生物量估计模型来说,尽管有许多研究者做了大量的研究并建立了多种树种的生物量估计模型,但这些估计模型的研究仍存在一些问题:(1)以往所建立的生物量模型大部分是立木生物量模型,而对林分生物量模型的等大尺度的研究较少。(2)以往所建立的生物量模型大部分是对地上部分的研究,而对地下部分生物量模型的研究较少。(3)对森林多层次模型的研究较少。仅对森林中的乔木部分的生物量进行估算,而对林下灌木和草本植物生物量的研究相对较少。基于森林生物量估测模型研究存在的这些问题,本文以不同立地、不同年龄及不同密度条件下的福建省马尾松人工林为研究对象,建立马尾松人工林单木及林分的生物量估计模型,以及马尾松林下灌草的生物量估计模型。利用本文所建立起来的生物量估计模型可以对福建地区的马尾松人工林的生物量进行估计,为马尾松人工林的合理经营和开发提供理论依据。本文首先介绍了生物量模型研究的历史背景、现实意义以及发展概况;然后介绍了生物量模型研究中存在的一些问题;再简单介绍了生物量模型中参数估计方法、模型评价指标、模型不兼容等问题及其解决方法;最后,对马尾松人工林生物量模型研究进行结论分析总结,并提出了对生物量模型研究的不足之处,及今后对这方面研究的几点建议。本文的主要研究内容是福建省马尾松人工林生物量模型的构建。本文的主要研究内容包括:(1)建模样木的调查方法和样本数据的处理方法(2)立木生物量估测模型的构建(3)灌木生物量估测模型的构建(4)草本生物量估测模型的构建(5)林分生物量估测模型的构建通过研究讨论,本文在相对生长方程的基础上建立了福建省马尾松人工林单木及林分的生物量估计模型,以及马尾松林下灌草的生物量模型,并编制了马尾松人工林立木生物量表。此外,还建立了马尾松的根茎比(地下生物量与地上生物量的比值)模型,地下生物量既可根据根茎比模型,结合利用地上生物量模型来联合估计,也可根据地下生物量模型直接测定。
林卓[3]2016年在《不同尺度下福建省杉木碳计量模型、预估及应用研究》文中指出随着全球气候变暖成为当今世界各国政府和科学界关心的热点问题,对森林碳计量的研究也备受关注。森林碳计量是指在一定的时限内和给定的地域内,对不同森林类型碳贮存量与碳流通量进行估算,其中森林碳储量及碳汇能力是碳计量研究中的关键点。中国是世界上最大的发展中国家,同时也是温室气体排放大国,气候变化对我国生态环境和社会经济造成的负面影响也日益突出。因此,积极主动地参与林业碳计量并进行相关研究对我国的生态、经济、社会的发展具有十分重要的意义。杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国重要的用材树种,栽培历史悠久,不仅为我国经济发展提供了大量的商品用材林,而且在调节碳平衡、减缓大气中二氧化碳(CO2)等温室气体浓度上升方面也发挥着重要的作用。迄今为止,我国已经积累了大量有关杉木的基础研究数据,但是由于数据来源和研究方法的不同,对杉木碳计量的研究结果还存在较大差异。众所周知,森林碳计量的测定非常困难,而且耗时费力,确定一种行之有效而又准确的调查预估方法是十分重要的。因此利用已有的广泛可靠的杉木碳储量(生物量)研究数据,尝试建立精度高,适用广的碳计量模型或方法能大大减少测定立木碳含量和林分碳储量的外业工作。只要通过测定一定数量样木、样地碳储量(生物量)的数据,建立模型后就可以在同类的林分中结合相应的林分调查数据来估计单株碳含量或是整体林分碳储量。不仅如此,在大尺度的研究上还能充分利用这些模型结合已经有的森林资源清查体系,通过尺度换算外推对区域内杉木林总碳储量进行估测,这也是研究我国杉木整体碳汇功能及其动态变化的有效途径。鉴于此,本研究通过收集大量不同来源的杉木生物量(碳储量)相关研究数据,包括课题组实测数据、已发表的前人研究成果及公开的全国森林资源清查资料,以福建省杉木为例,建立不同尺度下杉木碳计量模型,并对各尺度模型之间的耦合换算进行探讨。同时,利用多种动态预估的方法对福建省杉木碳储量和碳汇能力进行模拟预测。最后基于学科交叉的角度,结合实际生产问题,对杉木碳计量模型的应用进行实证研究。主要研究结果如下：1.通过对个体尺度下杉木单木各器官及全树碳含量的建模研究,发现以胸径(D)和树高(H)两个维量组合(DH.D2H和D&H)作为自变量建模的拟合结果优于仅以胸径(D)建模的结果,且最佳的自变量组合形式是D&H(分离的二元变量)。本研究新提出的二元通用模型f(x,y)=(α·xβ·yε+γ·eη·x·y)θ(式中e为自然对数的底,α,β,γ,η,θ为待求参数)对叶、枝、地上部分及全树碳含量的拟合结果最好,而干和根最优拟合结果所使用的基础模型形式分别为幂函数和多项式函数。在进行区域数据外推拟合过程中,通用模型也表现出了较高的预测精度和较灵活的适用性。同时,通过理论分析和实例检验,利用比例平差法和非线性似乎不相关回归法都能较好的解决全树模型与各器官模型之间的碳含量预测结果不相容的问题。2.在林分尺度下,以福建省金森林业股份有限公司所经营的杉木人工林400个样地数据为基础,建立了两类不同理论基础的林分碳储量模型：(1)将林分蓄积量方程：ln M=h1+d1 ln N+g1 ln (Db1Hc1)与碳储量方程：C=a2(Db2-Hc2)Nd2联立,并根据二元材积方程约束b1=b2且c1=c2,便能得到与材积兼容的林分碳储量模型(式中C为林分碳储量、M为林分平均蓄积、N为林分密度、D为林分平均胸径、H为林分平均树高,b1、c1、d1、g1、h1、a2、b2、c2、d2为待求参数),所得到的林分碳储量模型对建模样本的拟合精度R2达到0.9165,验证样本的预测精度R2为0.8997；(2)以林龄、平均胸径、平均树高、林分密度、地位指数作为输入向量,林分碳储量为输出向量,采用BP神经网络和支持向量机2种机器学习方法进行建模,结果表明所建立的机器学习模型对建模样本和验证样本的拟合预测结果的精度R2都高于0.94,且在同样的优化算法(遗传算法)下,用支持向量机建立的模型比利用BP神经网络建立的模型精度更高,结果更为稳定。3.收集不同生长区域的杉木林分碳储量(生物量)研究数据,利用地理加权回归模型(GWR)建立区域尺度下的杉木林分碳储量模型。结果表明,GWR模型的拟合结果优于利用全局线性回归模型(OLR)建立的结果。此外,通过对马尾松(Pinus massoniana Lamb.)、落叶松(Larix gmelinii)、油松(Pinus tabuliformis Carriere)等主要针叶树种的建模,辅助验证的结果也同样显示GWR模型的精度优于OLR模型。由此可见,将数据的地理位置纳入回归参数中后所得到的拟合结果更接近于区域内的现实情况,因此在区域尺度下对林分碳储量进行研究时,可以尝试运用GWR模型进行建模。4.利用课题组调查的54株杉木单木含碳率实测结果,首次建立了福建省杉木全树平均含碳率模型,结果显示Peal-Read模型的拟合精度最高,二次曲线次之,且R2都在0.95以上。结合福建省杉木林生长的平均状态,计算得到各龄组的平均含碳率分别为：幼林龄(0.5388)、中龄林(0.5095)、近熟林(0.4865)、成熟林(0.4840)、过熟林(0.4867)。同时,利用不同的区域碳储量估算方法对福建省杉木林2009～2013年间的总碳储量进行估算,得到结果范围是38706.15～45413.37万t。5.以第八次(2009～-2013)全国森林资源清查数据基础,结合同期全国林业统计年鉴及福建省统计年鉴数据,利用C02FIX模型对福建省未来60年(2016～2075)杉木林碳汇潜力的模拟结果显示,福建省杉木林的累计净固碳量在2075年时应该处于1.6×108t至2.1×108t之间,占现有(2009～～2013)杉木林总碳储量的35%～50%,表明了杉木林拥有巨大的碳汇潜力,在福建省的森林碳汇作用中占有重要的地位。6.以福建省金森林业股份有限公司所经营的杉木人工林为实例,利用差分自回归移动平均(ARIMA)模型和多维时间序列(CAR)模型对林分碳储量进行时间序列分析,结果表明2种时间序列模型在短期内对林分碳储量的预测准确度都较高。同时,利用年均净现值法和林地期望价法探讨了碳汇木材复合经营目标下杉木林经济收益及最优轮伐期的确定,并比较分析了林分最优轮伐期和最大复合经济收益对立地质量、碳价格、利率这三个因素变化的响应,结果发现：(1)在目前木材价格远远高于碳价格的情况下,增加碳汇目标不会改变原来的采伐策略,但复合经济收益的增加是十分明显的；(2)复合经营目标下最优轮伐期随着地位指数上涨而提前,最大复合经济收益也随之显著提高；(3)碳价格在较长变化范围内(0～350元/t)对最优轮伐期的影响并不显著,只有当碳价格提高一定程度(350～600元/t),最优轮伐期才有提前的趋势,且随着碳价格的提高,复合经济收益明显增加；(4)随着利率增加,碳汇木材复合经营目标下杉木林最优轮伐期不断提前,但最大复合经济收益明显降低,因此高利率不利于杉木林的经营。7.利用收集的福建省杉木林分生物量(碳储量)研究数据,建立了福建省杉木净生产力与群落生长量和年凋落量之间的关系,结果表明在2009～2013年间,福建省杉木林乔木层净生产力为16.2022x 106t/a,平均净生产力达到11.9406t/(a·hm2)。结合建立的福建省杉木含碳率模型,计算得到福建省杉木林乔木层的固碳量为8.2299x 106t/a,其中幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林固碳量的比例分别为33.65%、23.38%、22.10%、18.56%、2.41%。全省杉木林乔木层的平均固碳能力为6.07t/(a·hm2),中龄林平均固碳能力最强,过熟林最弱。同时,计算得到2009～2013年间福建省杉木林乔木层固碳能力对同期化石能源碳排放的碳抵消率为8.37%,其中幼龄林的碳抵消贡献最大。
张静菲[4]2012年在《妙峰山侧柏生物量模型研究》文中认为森林生物量无论在理论上还是在生产上都有着非常重要的意义,生物量模型估测法是测定生物量比较常用的方法。本研究通过采集北京林业大学妙峰山教学实验林场(以下简称妙峰山)的侧柏人工林数据作为样本,对侧柏单木及林分生物量模型进行研究,拟合其生物量模型,将尝试该模型推广到整个大西山地区,最终确定适合北京地区的侧柏生物量模型,并编制侧柏生物量表。在拟合生物量模型的过程中,首先对模型的评价指标进行研究,本文认为在模型的拟合评定中将修正复相关系数(R*)、预估精度(P)、预测均方误差(MPSE)、预测绝对误差(MAEP)和平均相对误差绝对值(RMA)作为基本评价指标是简单并且有效的。接下来选择适合生物量模型的参数估计方法,最终确定双重迭代算法比对数法的拟合效果更优。在生物量模型类型的比较分析中,本文认为幂函数模型代表的相对生长模型明显优于多项式模型和线性模型,而多项式模型略优于线性模型。在相对生长模型中,CAR模型要优于VAR模型,应该作为首选模型。建立生物量模型后,考虑到各维量模型独立建模导致的不相容性,本文采用模型联合估计法,联立各维量模型求解相容性模型以解决各维量数据的不相容问题。经过一系列的研究、检测、检验本项目的研究成果达到了预期的广泛精准的效果,为以后的生物量测定提供便利。模型建立后使用x2检验对建立的模型进行精度检验,结果显示模型是可靠的。
曾伟生[5]2011年在《全国立木生物量方程建模方法研究》文中研究指明森林是陆地生态系统的主体,是维持生态平衡和改善生态环境的重要保障,在应对全球气候变化中发挥着不可替代的作用。因此,世界各国越来越重视对森林生物量的监测。而要开展全国森林生物量监测和评估,建立适合较大区域范围的通用性立木生物量模型将是必不可少的一项基础工作。本研究基于我国森林资源监测的实际,从服务全国森林生物量监测这一目的出发,采用统计分析方法和近代生物数学模型,从划分建模总体、确定样本结构、采集建模样本、明确建模方法、提出评价指标到建立地上和地下生物量模型等各个主要环节,对全国立木生物量方程的建模技术方法进行了比较系统和深入的研究,获得了一系列研究成果,并在多个方面取得了突破,其成果将为正在开展的全国立木生物量建模工作提供技术支撑。本研究在以下几个方面取得了创新和突破:1)立足于国家级森林生物量监测,首次研究提出建立全国立木生物量模型的建模总体划分方案和建模样本构成方案;2)对立木生物量方程等非线性模型的对数回归及其偏差校正问题进行了深入探讨,揭示了存在偏差的内在原因,并提出了一个新的偏差校正因子;3)基于线性回归估计中模型预估值置信区间的计算公式,通过模型变换和消除异方差措施,提出了适合立木生物量模型预估的条件均值置信区间和单一预估值置信区间的估计方法;4)通过刀切法进行随机再抽样试验,提出单独采集一套检验样本进行适用性检验的做法会造成样本信息的浪费从而增加不必要的成本,建议利用全部样本(不分建模样本和检验样本)来建立生物量模型;5)提出利用误差变量联立方程组(也称度量误差模型),建立与材积相容的地上生物量方程、立木材积方程和生物量转换函数的方法;6)利用误差变量联立方程组,建立了地上生物量与干、皮、枝、叶4个分项生物量相容的联立方程系统,并对分级联合控制和总量直接控制2种方案之间的内在联系和各自特点进行了深入分析;7)提出采用误差变量联立方程组,建立相容性地下生物量模型、地上生物量模型和根茎比模型的方法;8)提出利用混合模型,同时建立全国和区域性立木生物量模型的方法,以解决不同区域尺度范围内森林生物量估计的协调性问题;9)针对用单一非线性模型拟合生物量方程会导致小径阶林木的估计明显有偏的问题,提出采用分段建模方法来改进模型的预估效果;10)针对WBE理论生物量模型与经验数据不符的问题,研究提出了新的通用性一元立木生物量模型M=0.3pD~(7/3)。通过本项研究,可以得出以下主要结论:1)建立地上生物量模型,应采用误差变量联立方程组方法,首先建立与立木材积相容的地上生物量方程和生物量转换函数,然后再以所建地上生物量方程为基础,建立总量与干、皮、枝、叶4个分量相容的联立方程系统;2)建立地下生物量模型,要采用误差变量联立方程组方法,建立与地上生物量相容的地下生物量模型和根茎比模型;当地下生物量样本只是地上生物量样本的子样本时,要同时利用所建根茎比模型和地上生物量模型对地下生物量进行联合估计;3)线性生物量模型由于各个自变量对目标变量的贡献都是简单按线性累加的,很难避免出现不合理的预估结果(如:估计值出现负数),从各项统计指标综合考虑,线性模型不如非线性模型,因此,应该采用非线性模型来建立全国立木生物量方程;4)对于存在异方差的立木生物量方程等非线性模型,采用对数回归并进行有效校正后,与加权回归的估计效果几乎等同;由于非线性回归方法已经得到普遍应用,建议直接采用加权回归方法对立木生物量方程进行估计;5)以胸径作为解释变量的一元模型已经解释了地上生物量变动的95%以上,随着解释变量的增多,立木生物量模型的拟合优度还会有所提高,但综合考虑野外工作量的增加和测量误差的积累,建议在国家级森林资源清查中采用一元模型对生物量进行估计;6)为了兼顾国家和地方对森林生物量监测的需要,在条件允许的前提下,可以考虑采用混合模型或哑变量模型方法,同时建立全国和区域性立木生物量模型,以解决不同区域尺度范围内森林生物量估计的相容性问题;7)为了建立同时适合5cm以上乔木和5cm以下幼树的立木生物量模型,并确保小径阶的幼树生物量估计不产生明显系统偏差,可以采用带截距的非线性方程和分段建模方法来改进模型的预估效果;由于小径阶幼树在整个森林生物量中所占比例很小,若不过于在意其偏差的影响,则可以采用常规非线性生物量模型;8)林木各个分量占地上总生物量的比例随直径的增加而呈现不同的变化特点,其中干材生物量占地上总生物量的比例随林木直径的增大而提高,干皮和树叶生物量所占比例则随林木直径的增大而下降,而树枝生物量所占比例相对比较稳定或随直径略呈下降趋势;林木的根茎比主要与直径相关,并随林木直径的增大而逐渐增加。
吕常笑[6]2016年在《不同区域马尾松相容性生物量模型研究》文中进行了进一步梳理本文以四川、湖北和重庆三个省市151株马尾松(拉丁学名：Pinusf massoniana Lamb.)生物量样本数据为例,利用哑变量方法将不同起源因子和地域因子用定性代码来表示,研究了在独立拟合地上生物量及各分项生物量模型时不同林分起源和不同区域马尾松生物量模型之间的相容性问题；利用非线性联立方程组法研究了地上生物量与各分项生物量模型、地上生物量与立木材积模型的相容性问题。然后,针对马尾松生物量模型不同区域之间的不相容性,利用哑变量表示不同区域特征,构建大区域范围内地上生物量与各分项生物量、地上生物量与立木材积的相容性生物量模型,以期提高大尺度区域森林生物量模型的研究方法和技术,为实现实时监测我国森林生物量的时空分布格局提供技术支持。研究结果表明：1)在构建地上生物量与各分项生物量独立拟合回归模型、地上生物量与各分项生物量相容性模型和地上生物量与立木材积生物量相容性模型时,引入代表不同区域特征的哑变量,既可以解决不同地区马尾松生物量模型之间的不相容问题,又可以有效地提高模型的预估精度,增强模型的稳定性。2)在拟合地上生物量与各分项生物量独立回归模型时,引入代表起源因子的哑变量对树皮、干材、树干和地上生物量模型精度影响较小,对树叶、树枝和树冠生物量模型精度影响较大。此外,在构建模型时,利用哑变量方法引入用定性代码表示的起源因子,可以有效地提高模型的预估精度,增强模型的稳定性。3)利用地上生物量及各分项生物量独立拟合的回归模型直接联立组成新的非线性方程组方法可以有效地解决地上生物量与各分项生物量模型之间的相容性问题,且比比例平差法的总体预估效果要好。4)不论是独立拟合生物量模型还是各相容性生物量模型,都满足三元生物量模型具有最高的预估精度,二元生物量模型次之,一元生物量模型预估精度最小。其中树皮、树干、干材和地上生物量从一元模型到二元模型的改进效果较好；而树叶、树枝和树冠生物量从二元模型到三元模型改进效果较好。
李晓景[7]2013年在《闽北天然阔叶林材种结构分析与生长收获预估模型》文中研究说明本文以福建省闽北天然阔叶林为研究对象,应用福建省闽北地区复测的森林资源连续清查的150块固定样地数据,69块临时样地数据,1823株样木的现场造材数据,以及128株生物量样木数据,以统计分析SPSS软件为运算平台,运用测树学、森林经理学、森林资源资产评估等学科的理论和技术方法,分析了闽北天然阔叶林的材种结构规律,构建了材种出材率模型、林分生长预估模型、立木生物量估测模型、灌木、草本生物量模型,以及基于间隔期的生长收获动态预估模型,并探讨了该模型在天然阔叶林林木资产评估的应用,分析了不同情况下林木资产评估值的变化规律。研究结果对闽北地区森林资源动态监测、经营管理、资产评估和以及碳储量测算等有着重要的理论意义和实际应用价值,主要结果如下：(1)应用现场造材资料分析径阶材种结构规律,在此基础上选择合适方程建立材种出率模型并编制了二元径阶材种出材率表。为方便生产应用,在建立了树高曲线模型后,通过二元材种出材率表导出了一元材种出材率表。利用相关数据分析林分材种结构规律,以林分平均胸径和平均高为辅助变量采用联合估计法解决各材种出材率模型不兼容问题,并利用免疫进化算法求算模型参数,研制了林分材种出材率模型。经检验,模型精度较高,在林业生产上有实用价值。探讨了应用削度方程结合威布尔分布函数、相对树高曲线模型及其他一些辅助方程编制林分材种出材率表的技术方法。(2)利用样地资料建立闽北天然阔叶林林分生长模型并提出预估方法。考虑到立地质量的差异会影响模型的拟合结果,把立地质量分为四个地位等级。将地位等级设为哑变量,建立了地位级指数模型。建立的蓄积量,断面积、平均胸径、平均高等因子的全林分模型以及推导出的闽北天然阔叶林林分自然稀疏模型,可以实现对天然阔叶林小班森林资源数据进行连续预估和动态更新。(3)采用联合估计法解决生物量各分量模型不兼容问题并利用免疫进化算法求解模型参数,建立了闽北天然阔叶林的立木生物量估测模型以及林下灌、草生物量模型,并编制了阔叶林的立木生物量表。(4)提出了用预估间隔期代替林分年龄来建立天然异龄林生长模型的技术。考虑到不同立地质量会影响模型的拟合效果,引入含有立地质量的变量为哑变量,建立起以间隔期为主要辅助因子的林分生长收获动态模型,并利用蚁群算法估计模型参数,为天然异龄林生长收获预估模型的研制提供了新技术途径。用预估间隔期代替林分年龄来建立天然异龄林生长模型,为天然阔叶林资产评估择伐收益法的应用提供了技术保障。在此基础上,探讨了天然阔叶林资产评估技术,分析了择伐强度和利率的变化对林木资产评估值的影响,为提高森林资源资产评估,尤其是天然异龄林资产评估的准确性提供了理论依据。
张超[8]2016年在《三峡库区森林碳储量估测研究》文中研究表明森林生物量估测是定量评价一个国家或地区森林生态系统碳收支的重要指标。自20世纪70年代初开始,我国已经完成了八次全国森林资源连续清查工作。在以往的森林资源连续清查中,多着眼于面积、蓄积量等指标的监测,而对森林生物量的监测研究比较欠缺。不断优化和完善的多期森林资源连续清查数据,结合立木生物量野外实测数据,为估算区域森林生物量提供了最好的数据源,是研究我国森林生物量现状和动态变化的一种有效手段。本研究以三峡库区9种主要森林类型为研究对象,旨在探讨利用野外实测资料、森林资源连续清查资料、小班调查资料和遥感资料等有效定量评价区域森林生物量和碳储量的方法,分别从单木、样地到区域尺度进行系统研究。主要研究成果归纳如下：(1)根据野外立木生物量实测数据,采用幂函数生长方程构建了三峡库区主要优势树种立木生物量独立拟合模型,采用加权回归方法来消除模型异方差影响,并采用非线性度量误差模型方法构建了6个主要优势树种相容性立木材积模型和地上生物量模型。结果发现,以DBH为自变量的一元相容性生物量模型,除桦木外(R2=0.801),其他树种均可以解释生物量变动的91%以上；当引入H和CW变量后,生物量模型的拟合优度指标值也相应改善,但是变化的幅度相当有限(与一元相容性生物量模型预测精度相比,二、三元模型的预测精度只提高约0.8%-4.4%)。(2)利用干烧法测定三峡库区6个主要优势树种各组分含碳率,并采用加权平均法得到各优势树种全株的含碳率,分别为：马尾松0.5490、杉木0.5223、柏木0.5142、栎类0.4914、桦木0.4779、杨树0.4471。阔叶类树种平均含碳率0.4721低于针叶类树种含碳率0.5285。(3)基于一类清查资料,利用换算因子连续函数法(VBEFM)和生物量加权回归模型(WBRM)两种方法估算了三峡库区森林生物量。首先,根据已建立单木生物量模型计算一类资料中样木的单株生物量,将每个样地内所有样木的生物量相加得到样地生物量。接着,根据VBEFM原理,基于三峡库区2178个连清固定样地,构建了9种主要森林类型林分蓄积-林分生物量的关系模型,模型拟合效果较好,R2取值0.911-0.978,可以直接应用到区域尺度森林生物量估算。根据WBRM原理,建立了9种主要森林类型的生物量转换因子(BEF)回归模型(材积与生物量的关系)。最后,将两种方法计算得到的BEF计算参数与三期一类统计数据结合,估算出三峡库区森林生物量分别为：76.111和74.418 Tg(1999-2003年),99.955和98.891Tg(2004-2008年),130.053和130.643 Tg(2009-2013年)。从1999年到2013年,三峡库区森林生物量的年均增长率分别为3.90%(VBEFM)和3.95%(WBRM)。在此基础上,结合含碳率计算出各期森林碳储量,分别为：39.328和38.569 Tg(1999-2003年)、52.781和51.463 Tg(2004-2008年)和68.066和67.921 Tg(2009-2013年)。三峡库区森林碳储量的年均增长率分别为4.00%(VBEFM)和4.12%(WBRM),而森林面积的年均增长率为1.75%。总的来看,森林面积、森林生物量和碳储量都呈现出一致的正增长趋势。研究结果表明基于森林资源连续清查资料和材积源生物量法来估算区域森林生物量是一种有效的手段,可以推广应用到我国森林资源调查等实际生产中。另外,基于VBEFM和WBRM两种方法计算的三峡库区森林碳密度分别为：27.254和26.728 Mg/ha(1999-2003年)、32.661和31.846 Mg/ha(2004-2008年)和36.992和36.914 Mg/ha(2009-2013年)。总的来说,从1999年到2013年,三峡库区森林碳密度呈现出非常明显的线性增长趋势。(4)基于小班调查资料估算的三峡库区森林碳储量分别为72.098 Tg(VBEFM)和70.680 Tg (WBRM)。此外,还分析了库区森林生物量和碳储量空间分配特征,研究结果表明：库区森林生物量和碳储量主要分布于坡度15～34°之间(斜坡和陡坡),所占比例约为60%,两侧生物量和碳储量均呈现出下降趋势,在平坡(<5°)和险坡(≥45°)上的分布都比较少；而除无坡向外,库区森林生物量和碳储量在各个坡向上分布都比较均匀。(5)基于遥感资料和偏最小二乘回归模型估算了三峡库区森林碳储量,得到三期库区森林总的碳储量分别为：52.276 Tg(1999-2003)、57.738 Tg(2004-2008)和68.001 Tg(2009-2013)。从1999年到2013年,森林碳储量年均增长率为1.90%。
彭小勇[9]2007年在《闽北杉木人工林地上部分生物量模型的研究》文中进行了进一步梳理森林生物量既表明森林的经营水平和开发利用的价值，同时又反映森林与其环境在物质循环和能量流动上的复杂关系。因此，研究森林生物量无论在生产上，还是在理论研究上都有着十分重要的意义。随着社会生产的发展，森林资源的不断消耗，尤其是木材产量的急剧下降，迫使人们不得不关心除木材以外的林木其它部分的利用，这就促进了森林生物量的研究，此外能源危机以及日益突出的环境问题也促进了人们对森林生物量的研究。众所周知，森林生物量测定非常困难，而且耗时费力，因此确定一种行之有效而又准确的调查方法是十分重要的。生物量模型估计法是目前比较流行的方法，它是利用林木易测因子来推算难于测定的林木生物量，从而减少测定生物量的外业工作。对于以往森林生物量研究中的生物量估测模型的研究而言，综观国内外研究概况，尽管有许多的研究者做了相关的研究，也建立了许多的生物量估测模型；但是这些研究中仍然存在一些问题：(1)以往所建立的生物量模型大多为立木生物量模型，而林分生物量模型则较少研究；(2)以往所建立的生物量模型多为静态估测模型，而动态预估模型则很少研究；(3)以往的生物量模型研究中对所建模型的评价重视不够。鉴于以上这些问题的存在，本文在前人研究的基础上通过收集福建省闽北地区有关杉木人工林生物量数据，研究探讨福建省闽北地区杉木人工林生物量模型，利用本文建立起来的生物量模型就可以对闽北地区的杉木人工林的进行生物量估计，可以为闽北地区的森林资源监测以及其他相关的研究提供基础数据。本文首先阐述了森林生物量研究的历史原因以及生物量模型研究的现实意义，其次是介绍了国内外森林生物量研究的概况以及研究存在的问题。本文的主要研究内容是闽北杉木人工林生物量模型的研建。研究的内容包括：(1)样木生物量调查测定方法，林分生物量的测定方法；(2)单木生物量估测模型和林分生物量估测模型的建立，包括自变量的确定，模型的评价指标，模型的结构设计，参数估计以及立木生物量表的编制；(3)林分生物量动态收获预估模型的研建。其中本文的创新以及重点研究内容是杉木人工林生物量动态预估模型。最后，本文对杉木人工林生物量模型研究进行结论分析，提出了研究的不足之处，以及有待进一步研究和探讨的问题。通过研究探讨，本文在相对生长方程的基础上建立了闽北杉木人工林单木生物量估测模型以及林分生物量估测模型并编制了杉木人工林立木生物量表。此外，还分别以Schumacher收获模型以及理论生长方程为基础建立了闽北杉木人工林的林分生物量收获预估模型，通过建立林分密度指数的动态预估模型和林分断面积生长模型结合建立的生物量收获预估模型来对林分生物量进行动态预估，即建立了一个林分生物量生长收获动态预估模型系统。
胥辉[10]1998年在《立木生物量模型构建及估计方法的研究》文中指出生物量问题是生态研究的一个重要方面。特别是随着环境问题的日益突出,作为环境重要载体的生物量,愈来愈受到人们的重视。森林是陆地生态系统的主体,其生物量占陆地生态系统总生物量的90%以上,森林生物量的研究是陆地生态系统生物量研究的核心。因而研究森林生物量对陆地生态系统研究具有重要的意义。森林单木生物量是森林生态系统生物量研究的基础,从目前国内对此问题的研究看,主要存在以下问题:(1)以点研究为主,缺乏国家级大尺度的测定研究计划;(2)研究以人工林为主,树种单一;(3)树木各分量生物量模型与总生物量模型不相容;(4)某一树种的生物量数表在空间和时间上是不具有普适性。针对单木生物量研究中存在的上述问题,本文进行了以下研究:1通过对8个树种共67株典型样木各分量的796份样品分析得到:(1)不同树种各分量干物质率和基本密度总趋势是,树干和树冠上、中、下干物质率有差异,树干上、中、下基本密度基本无差异;(2)树木各分量干物质率和基本密度可用公式(3)由于树木上、中、下部分体积和重量占其全树中的比例不同,树木的干重采用加权法。2通过对长白落叶松的验证得出:树木生物量模型存在异方差。本研究进一步提出以模型自身作为权函数来消除异方差的参数估计方法。通过对CAR和VAR模型比较得出:CAR模型相对VAR模型,不仅参数估计值稳定而且预估计强。3从生物量与材积的相容性出发,本研究构造了与材积相容的各分量生物量模型,从模型的最终表达形式得到,它们是在CAR模型中引入材积因子,不仅达到了生物量与材积的相容,而且,继承了CAR模型的特性,并提高了对生物量的估计精度。4从模型相容性的定义出发,以各分量生物量独立模型为基础,通过林木各分量的代数关系,本研究最终构造了各分量的相容性模型:
参考文献：
[1]. 长白落叶松人工林生态系统碳密度测定与预估[D]. 马炜. 北京林业大学. 2013
[2]. 马尾松人工林生物量模型的研究[D]. 林力. 福建农林大学. 2011
[3]. 不同尺度下福建省杉木碳计量模型、预估及应用研究[D]. 林卓. 福建农林大学. 2016
[4]. 妙峰山侧柏生物量模型研究[D]. 张静菲. 北京林业大学. 2012
[5]. 全国立木生物量方程建模方法研究[D]. 曾伟生. 中国林业科学研究院. 2011
[6]. 不同区域马尾松相容性生物量模型研究[D]. 吕常笑. 北京林业大学. 2016
[7]. 闽北天然阔叶林材种结构分析与生长收获预估模型[D]. 李晓景. 福建农林大学. 2013
[8]. 三峡库区森林碳储量估测研究[D]. 张超. 北京林业大学. 2016
[9]. 闽北杉木人工林地上部分生物量模型的研究[D]. 彭小勇. 福建农林大学. 2007
[10]. 立木生物量模型构建及估计方法的研究[D]. 胥辉. 北京林业大学. 1998