林 力

(福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，福建 福州 350003)

福建省馬尾松人工林林分相容性生物量模型研究

林 力

(福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，福建 福州 350003)

以福建省不同樹齡、不同立地和不同密度的馬尾松人工林為研究對象，設(shè)置18塊標準地，實測標準木84株；利用SPSS統(tǒng)計分析軟件，分別對馬尾松人工林林木各分量的生物量進行建模，采用分級控制、比例分配的方法，構(gòu)建了各分量的相容性生物量模型，并對各種模型進行誤差分析，從中挑選最優(yōu)的估測模型。結(jié)果表明：所構(gòu)造的相容性生物量模型解決了各分量獨立模型存在的各分量估計值與總量估計值不等的缺陷，預估精度都高于85%，可用于福建省馬尾松人工林林分生物量估測。

馬尾松；人工林；生物量；相容性模型

模型估測法是現(xiàn)階段測定森林生物量比較常見的一種方法，原理是利用林木的樹高、胸徑等易測因子來推算直接測定較難的林木生物量，進而減少生物量野外測定工作[1-3]。在以往的生物量模型研究中，各分量模型多數(shù)是獨立進行的，使得總量模型估計值不完全等于各分量模型估計值相加之和，即總量模型與各分量模型之間不相容，存在2個不完全相等的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在同一次調(diào)查結(jié)果中，造成在林業(yè)資源調(diào)查及資源統(tǒng)計時數(shù)據(jù)上的不統(tǒng)一，影響結(jié)果的一致性[4-5]。

馬尾松(Pinusmassoniana)是福建省優(yōu)良的鄉(xiāng)土用材樹種和產(chǎn)脂樹種，其適應性強，生長迅速，用途廣泛[6]。關(guān)于馬尾松生物量建模大多報道單木生物量，對馬尾松林分生物量建模報道甚少[7]?；诖耍谋疽圆煌瑯潺g、密度和立地條件下的馬尾松人工林生長情況為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建馬尾松人工林林分各分量相容性生物量模型，旨在為福建省馬尾松人工林的合理經(jīng)營利用提供參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

福建省地處中國東南沿海，臺灣海峽西岸，素有“東南山國”之稱。全省陸地面積12.14萬km2，海域面積13.6萬km2。屬亞熱帶海洋性季風氣候，大致以閩中山帶為界，分為閩東南沿海地區(qū)南亞熱帶氣候和閩東北、西北與西南地區(qū)中亞熱帶2大氣候帶。境內(nèi)氣候溫和、光照充足、水量充沛、土壤肥沃，具有發(fā)展林業(yè)得天獨厚的自然條件。福建森林資源豐富，主要以杉木、馬尾松等人工林為主。根據(jù)調(diào)查，馬尾松林下的灌木主要有細齒柃、無花果、山黃皮、大葉紫珠紅楠等；草本主要是鐵芒萁[8]。

1.2 研究方法

1.2.1 生物量測定及樣品采集 根據(jù)不同樹齡、密度和立地條件的要求，設(shè)置18塊標準地，規(guī)格20 m×30 m，測量標準地內(nèi)林木的胸徑、樹高等指標，并按徑階選擇標準木，總計84株[8]。標準地和標準木的概況見表1、表2。

生物量測量采取全稱重法[2]，按區(qū)分段(2 m)進行取樣，野外實測樹枝、樹干、樹葉鮮重；并立即分層取樣，樹干在根徑、1/4H、1/2H、3/4H處截取試樣圓盤1～2個，枝葉樣品按大小、長度和葉量每層抽取標準枝1～3枝，干材要去皮，枝條要摘葉，分別稱木材、樹皮、樹枝、樹葉鮮重。將所收集的樣品帶回實驗室，置放在85 ℃烘箱內(nèi)烘至恒重，計算含水率，依據(jù)鮮重計算各部分干重，將各部分干重累積得到標準木單株總生物量。

表1 標準地概況

1.2.2 建模方法 文中所建立的所有生物量模型均屬于非線性估計模型，統(tǒng)一采用非線性加權(quán)最小二乘法來估計各模型的參數(shù)，其中權(quán)函數(shù)選用模型本身進行加權(quán)回歸估計，以消除異方差的影響[4，9-10]。

表2 標準木概況

以所測樣木的各分量生物量為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用SPSS 18.0統(tǒng)計分析軟件，分別對地上部分總生物量、樹干、木材、樹皮以及樹冠、樹枝、樹葉生物量的回歸模型進行擬合。

1.2.4 相容性生物量模型的構(gòu)造 采用二級非線形模型聯(lián)合估計方法(分級控制、比例分配)解決總量與分量模型不相容的問題[8]。樹干和樹冠構(gòu)成地上部分的總生物量，視為一級；木材與樹皮、樹枝與樹葉分別構(gòu)成樹干和樹冠，視為二級。原理為：先令W總=W0=f0(x)，W干=W1=f1(x)，W冠=W2=f2(x)，W木材=W3=f3(x)，W皮=W4=f4(x)，W枝=W5=f5(x)，W葉=W6=f6(x)。

(1)

(2)

2)二級控制：

(3)

(4)

(5)

(6)

2 生物量模型的構(gòu)建

2.1 模型自變量確定

2.2 模型結(jié)構(gòu)設(shè)計

表3 林分獨立生物量總量和各分量模型的評價指標

2.3 最優(yōu)模型選型結(jié)果

根據(jù)外業(yè)調(diào)查所獲得的生物量數(shù)據(jù)，分別對4個模型進行擬合及誤差分析，最終選出馬尾松人工林林分獨立分量生物量最優(yōu)估測模型及相容性生物量最優(yōu)估測模型(表3、表4)[8]。從表中可以看出，地上部分總生物量、樹干生物量、木材生物量、樹皮生物量估測效果明顯優(yōu)于樹冠、樹枝、樹葉，原因可能是建模過程中未考慮冠幅、冠長等樹冠因子。

表4 林分生物量總量和各分量聯(lián)合估計模型以及評價指標

3 結(jié)論

生物量估測模型的自變量引入林分蓄積因子，可以在一定程度上消除林分之間因立地質(zhì)量不同而存在的差異性。利用二級非線性聯(lián)合估計方法，能有效解決生物量總量模型和分量模型之間的不相容問題；所構(gòu)建的馬尾松人工林相容性生物量模型，可用于福建省馬尾松人工林生物量估測，精度較高。胸徑、樹高不一定非常適合估測樹枝、樹葉生物量，在今后類似研究中，應考慮冠幅、冠長等樹冠因子，提高模型預估精度。

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[2]張世利，劉健，余坤勇.基于SPSS相容性林分生物量非線性模型研究[J].福建農(nóng)林大學學報：自然科學版，2008，37(5)：496-500.

[3]黃賢松.杉木與馬尾松碳收獲量模型研究[D].福州：福建農(nóng)林大學，2011.

[4]胥輝.立木生物量模型構(gòu)建及估計方法的研究[D].北京：北京林業(yè)大學，1998.

[5]胥輝，張會儒.林木生物量模型的研究[M].昆明：云南科技出版社，2002.

[6]洪偉，吳承禎.馬尾松人工林經(jīng)營模式及其應用[M].北京：中國林業(yè)出版社，1999.

[7]曾偉生，肖前輝，胡覺，等.中國南方馬尾松立木生物量模型研建[J].中南林業(yè)科技大學學報，2010，30(5)：50-56.

[8]林力.馬尾松人工林生物量模型的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學，2011.

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[10]曾偉生.再論加權(quán)最小二乘法中權(quán)函數(shù)的選擇[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，1998，17(3)：9-11.

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Study on the Compatible Biomass Model ofPinusmassonianaPlantation forest in Fujian

LIN Li

(FujianInstituteofForestInventoryandPlanning，F(xiàn)uzhou350003，F(xiàn)ujian，China)

Based on the different tree age，different site and different density ofPinusmassonianaplantation in Fujian，I set up 18 sample plots and measured 84 sample trees.Each component biomass models ofPinusmassonianaplantation were stablished respectively by using SPSS analysis software.Then the compatible biomass model were constructed by classification control and distribution in proportion，from which the optimum estimating models were selected by error analysis.The results showed that the constructed compatible biomass models solved the defect about the inequality between estimating values of each component and estimating values of summation in the independent models，and the simulation precision is higher than 85%，which could be used for estimating the biomass ofPinusmassonianaplantation in Fujian.

Pinusmassoniana； plantation；biomass；compatible model

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.03.015

2013-10-13；

2014-06-28

國家林業(yè)局林業(yè)數(shù)表項目

林力(1986—)，男，福建莆田人，福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院助理工程師，農(nóng)學碩士，從事森林資源管理及林業(yè)規(guī)劃設(shè)計工作。E-mail：375011055@qq.com。

S791.248；S758.62

A

1002-7351(2014)03-0065-04