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《北京林业大学》 2012年
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金沟岭林场三种森林类型生物量研究

蔡烁  
【摘要】:本文运用经典生态学理论对金沟岭林区主要森林类型—天然云冷杉林、杨桦次生林和人工落叶松林的森林生物量进行定量分析,探索基于林分尺度生物量的研究方法。本研究首次全面系统地研究了不同森林类型林分生物量动态模型,对于评价中国东北部森林生物量及碳汇功能研究具有重要的学术意义和实用价值,同时也为其他地区森林资源保护提供科学依据。本研究主要取得了以下成果: (1)运用皆伐样地数据拟合了金沟岭林区主要树种各器官和地上总生物量模型,并通过精度检验获得了最优模型。10个主要树种的地上生物量最优模型分别是冷杉(M5,R2=0.987);色木(M21,R2=0.952);枫桦(M5,R2=0.986);白桦(M20,R2=0.995);水曲柳(M6,R2=0.984);落叶松(M20,R2=0.956):云杉(M20,R2=0.990);红松(M5,R2=0.995);山杨(M20,R2=0.983)和椴树(M20,R2=0.979)。 (2)运用最优模型,估算出皆伐样地地上总生物量为387,553kg,各样地地上生物量值范围为86.692-160.592kg ha-1,平均每公顷110,729kg。冷杉地上生物量最大,占28.96%(32,062kg ha-1),其次是云杉25.76%(28,527kg ha-1),红松次之15.12%(16,744kgha-1),最少是落叶松,仅为0.19%(209kg ha-1)。在各树种器官所占地上总生物量比例中,落叶松树干生物量占其地上总生物量比例最大为83.24%;椴树树皮和枝条生物量占其地上总生物量的比例最大,分别为14.47%和17.27%;而云杉叶生物量占其地上总生物量的比例最大,为11.79%。 (3)将皆伐样地总生物量情况与其他区域相比较得出:a)本研究样地的生物量值小于天然原始林分,但大于人工林分;b)本研究样地生物量高于同区域内阔叶树种森林类型、针阔混交林分和其他针叶林分类型的平均水平:c)本研究样地生物量结果高于落叶阔叶林、云冷杉林和红松林平均水平;d)与不同国家平均水平比较发现,本研究结果高于韩国、日本和全球森林总生物量的平均水平。 (4)通过拟合的主要树种的树高和树冠方程,结合林区材积方程,q值理论和各树种单木生物量方程,联立方程组建立生物量动态模型。然后通过建立的动态模型计算出三种林分不同q值下的乔木生物量最大值,拟合q值和最大生物量曲线模型。云冷杉林最大生物量曲线模型为:Y=2289591.20-2171042.39X+314300.54X3,R2为0.994;杨桦次生林最大生物量曲线模型为:Y=1938026.88-2465222.23X+820532.23X2,R2为0.997;人工落叶松林最大生物量曲线模型为:Y=3552713.56-4556777.99X+1529854.91X2,R2为0.997。q值从1.50递减到1.10时,云冷杉林分地上生物量从92Mg ha-1增加到312Mg ha-1;杨桦次生林地上生物量从83Mg ha-1增加到:221Mg ha-1;人工落叶松地上生物量从153Mg ha-1:增加到402Mg ha-1。 (5)通过分析118块样地数据,云冷杉林25块,杨桦次生林36块,落叶松57块,得到云冷杉林根茎比为0.2464±0.06,杨桦次生林为0.2164±0.05,人工落叶松林为0.2442±0.08。结合地上生物量值计算了林分不同q值地下生物量数值。 (6)利用金沟岭林区的生物量数据,构建了三种林型主要灌木植物和乔木幼树最优生物量模型,估算了云冷杉林与杨桦次生林在不同郁闭度下和人工落叶松林在不同林龄下灌木层的总生物量。运用样方收获法推算不同林型草本层生物量情况。乔木幼树的各器官以及地上、地下生物量最优模型为模型12(Y=a×Hb×CAc×CVd×De)和模型13(Y=a×(D2H)hb),模型精度比灌木物种高。三个林型灌木层生物量情况是:云冷杉林0.6郁闭度(2410kg ha-1)1.0郁闭度(1921kg ha-1)0.8郁闭度(1735kg ha-1);杨桦次生林0.8郁闭度(2523kg ha-1)0.6郁闭度(1845kg ha-1)1.0郁闭度(1203kg ha-1);人工落叶松林53年(1952kg ha-1)39年(320kg ha-1)19年(0.85kg ha-1)。不同林型草本层生物量情况:云冷杉林0.6郁闭度(911kg ha-1)0.8郁闭度(813kg ha-1)1.0郁闭度(751kg ha-1):杨桦次生林0.6郁闭度(970kg ha-1)0.8郁闭度(458kg ha-1)1.0郁闭度(428.24kg ha-1);人工落叶松林53年(1972kg ha-1)39年(1366kg ha-1)19年(65kg ha-1)。
【关键词】:森林生物量 生物量模型 云冷杉林 杨桦次生林 人工落叶松林
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S718.5
【目录】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-8
  • 目录8-11
  • 1. 绪论11-13
  • 1.1. 研究背景11-12
  • 1.2. 研究目的和意义12-13
  • 2. 森林生物量研究进展13-19
  • 2.1. 森林生物量估算的方法13-14
  • 2.1.1. 相对生长模型13-14
  • 2.1.2. 生物量—蓄积量模型14
  • 2.2. 生物量估算参数14-15
  • 2.2.1. 生物量转扩因子14-15
  • 2.2.2. 木材密度和生物量扩展因子15
  • 2.2.3. 根茎比15
  • 2.3. 乔木层生物量的研究15-16
  • 2.3.1. 地上生物量的研究16
  • 2.3.2. 地下生物量的研究16
  • 2.4. 灌木层、草本层生物量的研究16-17
  • 2.5. 林分密度对生物量的影响17-19
  • 3. 研究区概括及研究内容19-25
  • 3.1. 研究区概况19-21
  • 3.1.1. 地理位置19-20
  • 3.1.2. 气候20
  • 3.1.3. 土壤20
  • 3.1.4. 植被类型及野生动物20
  • 3.1.5. 森林资源20
  • 3.1.6. 社会经济条件20-21
  • 3.1.7. 森林经营情况21
  • 3.2. 主要研究内容和技术路线21-25
  • 3.2.1. 主要研究内容21-22
  • 3.2.2. 软件平台22
  • 3.2.3. 技术路线22-25
  • 4. 乔木生物量模型的构建和生物量估算25-53
  • 4.1. 数据和方法25-32
  • 4.1.1. 数据来源25-30
  • 4.1.2. 乔木生物量模型的构建30-32
  • 4.2. 结果与分析32-50
  • 4.2.1. 生物量模型分析32-44
  • 4.2.2. 生物量估算比较44-46
  • 4.2.3. 与其他区域研究情况的比较46-50
  • 4.3. 小结50-53
  • 5. 乔木层最大生物量模型的构建53-97
  • 5.1. 数据与方法53-60
  • 5.1.1. 密度控制53-54
  • 5.1.2. 树高曲线模型54-55
  • 5.1.3. 树冠方程55-56
  • 5.1.4. 树木材积方程56
  • 5.1.5. 单木生物量模型56-57
  • 5.1.6. 林分最大生物量模型的建立57-59
  • 5.1.7. 不同q值情况下地上生物量模型的构建59
  • 5.1.8. 地下生物量数据来源59-60
  • 5.2. 结果与分析60-95
  • 5.2.1. 树高曲线结果60-62
  • 5.2.2. 树冠方程结果62-63
  • 5.2.3. 林木的材积方程63-64
  • 5.2.4. 最大生物量的推算实例64-80
  • 5.2.5. 乔木最大生物量模型的构建80-89
  • 5.2.6. 地下部分生物量的推算89-95
  • 5.3. 小结95-97
  • 6. 灌木层、草本层生物量的估算97-115
  • 6.1. 数据与方法97-101
  • 6.1.1. 数据调查与取样97-100
  • 6.1.2. 灌木层生物量模型的构建100
  • 6.1.3. 灌木层生物量的估算100-101
  • 6.1.4. 草本层生物量的估算101
  • 6.2. 结果与分析101-112
  • 6.2.1. 灌木层灌木植物生物量模型101-106
  • 6.2.2. 灌木层乔木幼树生物量模型106-108
  • 6.2.3. 灌木层生物量的估算108-111
  • 6.2.4. 草本层生物量的估算111-112
  • 6.3. 小结112-115
  • 7. 结论与展望115-121
  • 7.1. 主要结论115-118
  • 7.2. 创新点118
  • 7.3. 展望118-121
  • 参考文献121-131
  • 个人简介131-132
  • 导师简介132-133
  • 获得成果目录133-134
  • 致谢134-135

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国期刊全文数据库 前10条
1 吴楚,王政权,范志强,孙海龙;氮胁迫对水曲柳幼苗养分吸收、利用和生物量分配的影响[J];应用生态学报;2004年11期
2 张治军;王彦辉;袁玉欣;李志勇;曹磊;于澎涛;王颖;;马尾松天然次生林生物量的结构与分布[J];河北农业大学学报;2006年05期
3 李淑花;石军南;雷平;;二代杉木人工林生物量及其垂直分布研究[J];四川林业科技;2007年01期
4 李淑花;石军南;吴梅俏;;二代杉木人工林生物量及其垂直分布研究[J];森林工程;2007年01期
5 平晓燕;贾丙瑞;袁文平;王风玉;王玉辉;周莉;许振柱;周广胜;;羊草种群生物量分配动态模拟[J];应用生态学报;2007年12期
6 高红真;尤立权;王超;;燕山山地人工油松林单株生物量与生产力研究[J];河北林业科技;2009年04期
7 宋智芳;安沙舟;孙宗玖;;刈割和放牧条件下伊犁绢蒿生物量分配特点[J];草业科学;2009年12期
8 王宏;康文星;杨文龙;;永州市1年生生物质能源林生物量及固碳量研究[J];中南林业科技大学学报;2011年05期
9 芦站根;周文杰;;黄顶菊种群构件生物量结构研究[J];北方园艺;2011年15期
10 陈香;陆耀东;黄伟;胡雪华;;铝胁迫对入侵植物北美车前生长特性和生物量分配的影响[J];广西植物;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 潘玉梅;唐赛春;刘明超;岑艳喜;蒲高忠;韦春强;;水分对三叶鬼针草形态和生物量分配的影响[A];第三届全国生物入侵大会论文摘要集——“全球变化与生物入侵”[C];2010年
2 马长明;刘广营;王广海;张立民;杨飞;王欣;;燕山山地不同林龄华北落叶松人工林生物量特征[A];2010中国科协年会第五分会场全球气候变化与碳汇林业学术研讨会优秀论文集[C];2010年
3 陈香;胡雪华;陆耀东;黄伟;鞠建文;郭永久;;铝胁迫对入侵植物北美车前生长特性和生物量分配的影响[A];第三届全国植物生态学前沿论坛第三届全国克隆植物生态学研讨会论文摘要汇编[C];2009年
4 杨同辉;达良俊;;浙江天童国家森林公园常绿阔叶林群落结构及生物量[A];中国生物多样性保护与研究进展Ⅶ——第七届全国生物多样性保护与持续利用研讨会论文集[C];2006年
5 杨利平;聂庆娟;;不同生境下细叶百合生物量的生殖分配[A];2007年中国园艺学会观赏园艺专业委员会年会论文集[C];2007年
6 唐宇丹;王黎莉;赵九洲;石雷;;夏栎和栓皮栎幼苗水分适应性研究[A];北京市“建设节约型园林绿化”论文集[C];2007年
7 张吴平;李保国;郭焱;张智才;;根系结构生长发育通用模型的研究[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
8 马韫韬;郭焱;李保国;展志岗;Philippe de Reffye;;基于GreenLab理论的玉米生长虚拟模型:参数提取与模拟[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
9 齐曼·尤努斯;李阳;杨文英;艾力江;公勤;马娉婷;;水分胁迫对大果沙枣光合特性及生物量分配的影响[A];2006年中国植物逆境生理生态与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年
10 陈圣宾;许宏;李永庚;蒋高明;;O_3污染和N素供应对植物资源分配和生长的影响[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李甜江;中国沙棘人工林衰退的水分生理生态机制[D];北京林业大学;2011年
2 蔡烁;金沟岭林场三种森林类型生物量研究[D];北京林业大学;2012年
3 沈燕;亚热带天然次生混交林生物量及养分生物循环研究[D];中南林业科技大学;2011年
4 游文华;水生植物外来种在全球变暖背景下的生态适应[D];武汉大学;2013年
5 国红;基于GreenLab原理的油松结构—功能模型研究[D];中国林业科学研究院;2010年
6 宋百敏;北京西山废弃采石场生态恢复研究:自然恢复的过程、特征与机制[D];山东大学;2008年
7 马琼芳;若尔盖高寒沼泽生态系统碳储量研究[D];中国林业科学研究院;2013年
8 王天慧;植物表型可塑性及生活史对策研究[D];东北师范大学;2006年
9 张洪轩;植物生长可塑性研究[D];东北师范大学;2008年
10 路宁娜;不同光照、营养条件下青藏高原东缘10种风毛菊属植物幼苗的可塑性研究[D];兰州大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘斌;贺兰山天然油松单株生物量及分配模式的研究[D];西北农林科技大学;2010年
2 杨莹;低光对麻栎和化香幼苗生长、光合特性和生物量分配的影响[D];北京林业大学;2011年
3 程立丽;土壤养分水平和邻接植株差异对三种克隆植物根系构型及生物量分配的影响[D];华东师范大学;2013年
4 蔡北溟;上海市5种常见一年生草本植物生物量分配及叶性状表型可塑对异质化生境的响应[D];华东师范大学;2012年
5 靳阿亮;河北八英庄林场林木生物量研究[D];北京林业大学;2012年
6 裴雅茹;北京山地人工林生物量测定与模拟[D];北京林业大学;2013年
7 李朝;徐州侧柏人工林生物量研究[D];南京林业大学;2010年
8 雷蕾;祁连山高山灌丛生物量沿海拔梯度分配特征研究[D];甘肃农业大学;2012年
9 万云;枞阳大山不同演替阶段林下植被生物量分配格局研究[D];安徽农业大学;2010年
10 肖于微;林分密度对华北落叶松林生物量和林下植物多样性的影响[D];河北农业大学;2013年
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