大区域森林生物量估算方法研究
【摘要】：森林是地球上最重要、最原始的第一级生产者，森林生态系统的生产量将直接影响陆地生物圈能量的获取与积累。生物量模型是估算森林生物量相对有效且准确的方法，大范围的森林生态系统生物量监测，是以省、流域、国家乃至全球为对象，在估算方法一致的前提下，对多个时间点的森林生态系统生物量进行预估与调查。进行全国范围的森林生物量估测与评价，探索适用于大范围的森林生物量的预测方法是一项重要的工作。
本文基于广东省的一类清查数据，研究林分水平生物量的估算方法。对于单木生物量主要应用已有的单木生物量模型，估算单株生物量。将样地内所有样木的生物量相加得到样地的生物量，作为样地生物量的实测值，将样地内所有树木的单株材积相加得到样地的蓄积量。根据样地内各树种的蓄积比例，确定优势树种，选择样本数据较大的优势树种的样地为研究对象。在林分水平上，以样地蓄积量为自变量，以样地生物量的实测值为因变量，分一元线性方程(截距式与无截距式)、联立方程组模型(截距式与无截距式)、幂函数五种方程形式建立回归模型，从计算原理与过程、方法特点、模型拟合效果等方面比较研究林分水平的生物量估算方法，通过合适的模型评价指标，以及模型综合评价方法，确定样地生物量估算的最佳模型。以广东省的1216块一类清查固定样地，建立了广东省9种森林类型的林分尺度生物量估算模型，分析了树种特性、伴生树种的比例对样地生物量转换系数的影响。在省级尺度，建立了阔叶混交林、针叶混交林以及针阔混交林3种森林类型的生物量估算模型。估算含优势树种的不同样地类型的优势树种生物量转换系数，以及从优势树种本身特性与伴生树种的种类与蓄积比例方面，分析森林生物量转换系数的影响因素。
研究表明：在林分水平上，广东省的9种森林类型的样地生物量估算模型如下：以马尾松为优势树种的样地生物量估算的最优模型为含截距的联立方程组模型；以湿地松、杉木、桉树为优势树种的样地生物量估算的最优模型为幂函数方程；其它硬阔类样地生物量估算的最优模型为一元线性无截距方程；其它软阔类则以幂函数为最优模型；针叶混交林、阔叶混交林以及针阔混交林分别以幂函数方程、含截距式的联立方程组、一元线性截距式为样地生物量的最优模型。
在林分尺度上，不同优势树种的样地生物量转换系数变化很大，这主要取决于树种生物学特征(木材密度、树木形态)的不同对生物量的影响，同时受样地龄级、林分密度、立地质量的影响。伴生树种的种类、蓄积比例也影响优势树种样地生物量转换系数，总体而言，伴生树种为阔叶树种时的样地生物量转换系数数值较大。
在省级尺度，将所有树种合并为针叶混交林、阔叶混交林和针阔混交林三种类型，研究表明：不同森林类型的生物量估算方法在三种森林类型的表现不同，针叶混交林以幂函数方程为最优模型，阔叶混交林以含截距的联立方程组方程为最优模型，针阔混交林以不含截距式的联立方程组方程为最优模型。针叶混交林的模型对生物量解释最差，针阔混交林居中，阔叶混交林最好，这也印证了有较多的针叶树种生物模型的必要性；将研究样地按布设比例扩展至省级水平时，估测值与真实值的误差估计均较小。
【关键词】：森林生物量 一类清查 林分水平 估算模型 【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S718.556
【目录】：
- 摘要5-7
- Abstract7-16
- 第一章 绪论16-35
- 1.1 引言16-17
- 1.2 国内外研究现状17-30
- 1.2.1 森林生物量研究17-20
- 1.2.2 森林生物量及其模型20
- 1.2.3 单木水平生物量模型20-22
- 1.2.4 林分水平生物量估算方法22-26
- 1.2.5 模型评价指标26-28
- 1.2.6 模型的综合评价28-30
- 1.3 存在的问题及发展趋势30-32
- 1.3.1 存在问题30-31
- 1.3.2 发展趋势31-32
- 1.4 项目来源与经费支持32
- 1.5 研究的主要内容32-33
- 1.6 技术路线图33-35
- 第二章 研究区概况与数据处理35-41
- 2.1 研究区概况35-37
- 2.1.1 地理位置35
- 2.1.2 地形地势35-36
- 2.1.3 气候条件36
- 2.1.4 植被状况36-37
- 2.2 一类清查数据37-41
- 2.2.1 数据来源37
- 2.2.2 数据处理37-41
- 第三章 研究方法41-50
- 3.1 生物量估算方法41-46
- 3.1.1 单木生物量模型42-44
- 3.1.2 模型选择44-46
- 3.2 模型评价46-47
- 3.3 模型的综合评价47-50
- 3.3.1 评价指标规范化处理48
- 3.3.2 权重系数的计算48-49
- 3.3.3 综合评价模型49-50
- 第四章 结果分析50-64
- 4.1 各树种模型参数估计及评价指标50-57
- 4.2 各树种的最优模型57-60
- 4.3 各树种适合模型的残差分布图60-61
- 4.4 消除异方差61-64
- 第五章 影响生物量转换系数的因素分析64-72
- 5.1 不同树种的样地生物量转换系数64-67
- 5.1.1 各树种的生物量转换系数64-66
- 5.1.2 树种本身特性66-67
- 5.2 伴生树种的影响67-71
- 5.3 混交林的生物量转换系数71-72
- 第六章 区域森林生物量估算时尺度扩展的方法探索72-79
- 6.1 林分水平林分生物量估计72
- 6.2 区域尺度的生物量估算72-79
- 6.2.1 不同森林类型的生物量模型72-76
- 6.2.2 广东省所有样地生物量比较76-79
- 第七章 结论与讨论79-82
- 7.1 结论79-80
- 7.2 讨论80-82
- 参考文献82-86
- 在读期间的学术研究86-87
- 致谢87-88
- 详细摘要88-90
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