思茅松材积模型转换为生物量模型研究
近些年来，由于大气CO2浓度迅速上升而引起的全球变暖，继而造成的全球性气候变化问题，在当今倍受关注。使不少的研究集中在森林对全球碳循环和平衡作用方面，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，然而森林中乔木层单木生物量则是森林生态系统生物量研究的基础。
众所周知，森林中乔木层生物量的测定非常困难，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以测定的林木生物量，从而减少测定生物量的外业工作。对于以往森林单木生物量估测模型研究而言，纵观国内外研究概况，尽管有许多的研究者做了相关的研究，也建立了许多树种的生物量估测模型，但对思茅松这一树种的生物量模型研究从未见过报道，并且这些研究中仍存在一些问题：（1）在应用相对生长方程W=α（D2H）V（幂函数）和样本资料建模时，依然采用换元拟线性回归法求解参数，忽视了换元后因变量的异方差性，致使求解的参数误差较大。（2）以往的单木生物量模型研究直接将由材积表中所查到的材积因子引入到单木生物量预测模型中，虽解决了生物量数表与材积表相容问题，但同时也导致了模型中误差传递新问题的产生。（3）利用易测林木因子所建立的材积模型与生物量模型均属有度量误差的模型，而以往的研究忽视了度量误差对模型的影响。针对上述问题，本研究以云南主要的用材和采脂树种一思茅松为研究对象，在前人研究的基础上首先利用统计方法和取样资料，研究和分析思茅松树干平均密度估计方法及其树干平均密度值。其次通过合理的建模和数据处理手段，分别建立思茅松单木材积模型与各维量生物量模型。然后基于两阶段度量误差模型方法分别对各维量生物量模型与材积模型进行联合估计，研究生物量模型与材积模型之间的高精度转换与有效整合。最后利用以生物量数据为基础的碳估算方法，即生物量法，对思茅松的固碳释氧量进行计量分析。主要研究结果如下：
1、通过对思茅松60株典型大径阶样木各分量的220株样品分析得到：
（1）两研究区域内思茅松中龄林和近成熟龄林之间木材、树皮密度均无显著性差异。（2）生长于不同研究地域的思茅松其木材、树皮的密度存在一定的差别，同时即使是生长在同～地域内的思茅松由于树干所处部位的不同其木材、树皮的密度仍存在个别显著性的差异。（3）考虑到样木不同部位占全树比例的不同，本文采用加权法分别得到两研究区内木材和树皮的平均密度，即墨江研究区思茅松木材的平均密度为0.3070g/cm3，树皮平均密度为0.1210g/cm3，景谷研究区内思茅松木材的平均密度为0.3841g/cm3，树皮平均密度为0.2248g/cm3。
2、针对胸径D和树高日二元控制条件下的材积模型存在异方差性，而采用w=1/f（xi）为权函数的加权最小二乘法求解各模型参数，以消除不等方差在建模中的影响。通过利用回归模型质量判别指标：复相关系数R、剩余方差和Q、剩余标准差S以及参数变动系数Ci对所拟合的4个材积模型进行比较，确定山本式V=0.000068D1.899402H0.933032为该次研究思茅松的最优二元立木材积模型。
3、基于材积模型估测的材积，利用多元相关分析方法确定各维量生物量模型的最适建模因子，同时运用非线性加权最小二乘法结合变量逐步筛选法不仅有效的消除了异方差对模型的影响，而且避免了最优模型的漏选，最终确定思茅松单木各维量生物量的最优估测模型。经各项指标检验，本研究所建立的各维量生物量模型均具有较好的拟合精度和预估水平。
4、运用ForStat软件里的非线性误差度量联立方程组模快对由材积模型和各维量生物量模型所组成的各模型系分别进行了联立拟合，通过对比分析结果得知：材积模型与各维量生物量模型联立拟合的效果均优于其独立拟合，有效解决了含度量误差模型中误差传递的问题。
5、结合材积模型与各维量生物量模型联立拟合方法可用于预测不同林龄、不同径阶下思茅松林木各维量的生物量，基于生物量数据进而研究其单株固碳释氧量。与生物量的分配基本相似，处于不同生长发育阶段的思茅松各维量树干，树枝、树叶、树根的固碳释氧量均随着林龄的增长而增加，即成熟林平均固定CO2和释放O2量最高，近熟林次之，中龄林较低，幼龄林最低。在不同径阶中，思茅松固定CO2和释放O2的量表现为如下的趋势：在6～26cm径阶范围内各维量的固碳释氧量呈现：树干>树枝>树根>树叶，在28～30cm径阶范围内各维量的固碳释氧量则变为：树干>树根>树枝>树叶。
西南林业大学;西南林学院
硕士
森林经理学
胥辉
2009
中文
S791.24
75
2011-02-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）