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(shù)齡、不同立地和不同密度的馬尾松人工林為研究對(duì)象，設(shè)置18塊標(biāo)準(zhǔn)地，實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)木84株；利用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，分別對(duì)馬尾松人工林林木各分量的生物量進(jìn)行建模，采用分級(jí)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(duì)各種模型進(jìn)行誤差分析，從中挑選最優(yōu)的估測(cè)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(dú)立模型存在的各分量估計(jì)值與總量估計(jì)值不等的缺陷，預(yù)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(cè)。

馬尾松；人工林；生物量；相容性模型

模型估測(cè)法是現(xiàn)階段測(cè)定森林生物量比較常見(jiàn)的一種方法，原理是利用林木的樹(shù)高、胸徑等易測(cè)因子來(lái)推算直接測(cè)定較難的林木生物量，進(jìn)而減少生物量野外測(cè)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(dú)立進(jìn)行的，使得總量模型估計(jì)值不完全等于各分量模型估計(jì)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(gè)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(jì)時(shí)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(shù)種和產(chǎn)脂樹(shù)種，其適應(yīng)性強(qiáng)，生長(zhǎng)迅速，用途廣泛[6]。關(guān)于馬尾松生物量建模大多報(bào)道單木生物量，對(duì)馬尾松林分生物量建模報(bào)道甚少[7]?；诖?，文本以不同樹(shù)齡、密度和立地條件下的馬尾松人工林生長(zhǎng)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(yíng)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(guó)東南沿海，臺(tái)灣海峽西岸，素有“東南山國(guó)”之稱。全省陸地面積12.14萬(wàn)km2，海域面積13.6萬(wàn)km2。屬亞熱帶海洋性季風(fēng)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(dú)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(xì)齒柃、無(wú)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(cè)定及樣品采集 根據(jù)不同樹(shù)齡、密度和立地條件的要求，設(shè)置18塊標(biāo)準(zhǔn)地，規(guī)格20 m×30 m，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)林木的胸徑、樹(shù)高等指標(biāo)，并按徑階選擇標(biāo)準(zhǔn)木，總計(jì)84株[8]。標(biāo)準(zhǔn)地和標(biāo)準(zhǔn)木的概況見(jiàn)表1、表2。

生物量測(cè)量采取全稱重法[2]，按區(qū)分段(2 m)進(jìn)行取樣，野外實(shí)測(cè)樹(shù)枝、樹(shù)干、樹(shù)葉鮮重；并立即分層取樣，樹(shù)干在根徑、1/4H、1/2H、3/4H處截取試樣圓盤1～2個(gè)，枝葉樣品按大小、長(zhǎng)度和葉量每層抽取標(biāo)準(zhǔn)枝1～3枝，干材要去皮，枝條要摘葉，分別稱木材、樹(shù)皮、樹(shù)枝、樹(shù)葉鮮重。將所收集的樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，置放在85 ℃烘箱內(nèi)烘至恒重，計(jì)算含水率，依據(jù)鮮重計(jì)算各部分干重，將各部分干重累積得到標(biāo)準(zhǔn)木單株總生物量。

表1 標(biāo)準(zhǔn)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(jì)模型，統(tǒng)一采用非線性加權(quán)最小二乘法來(lái)估計(jì)各模型的參數(shù)，其中權(quán)函數(shù)選用模型本身進(jìn)行加權(quán)回歸估計(jì)，以消除異方差的影響[4，9-10]。

表2 標(biāo)準(zhǔn)木概況

以所測(cè)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(jì)分析軟件，分別對(duì)地上部分總生物量、樹(shù)干、木材、樹(shù)皮以及樹(shù)冠、樹(shù)枝、樹(shù)葉生物量的回歸模型進(jìn)行擬合。

1.2.4 相容性生物量模型的構(gòu)造 采用二級(jí)非線形模型聯(lián)合估計(jì)方法(分級(jí)控制、比例分配)解決總量與分量模型不相容的問(wèn)題[8]。樹(shù)干和樹(shù)冠構(gòu)成地上部分的總生物量，視為一級(jí)；木材與樹(shù)皮、樹(shù)枝與樹(shù)葉分別構(gòu)成樹(shù)干和樹(shù)冠，視為二級(jí)。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(jí)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(jì)

表3 林分獨(dú)立生物量總量和各分量模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)

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(duì)4個(gè)模型進(jìn)行擬合及誤差分析，最終選出馬尾松人工林林分獨(dú)立分量生物量最優(yōu)估測(cè)模型及相容性生物量最優(yōu)估測(cè)模型(表3、表4)[8]。從表中可以看出，地上部分總生物量、樹(shù)干生物量、木材生物量、樹(shù)皮生物量估測(cè)效果明顯優(yōu)于樹(shù)冠、樹(shù)枝、樹(shù)葉，原因可能是建模過(guò)程中未考慮冠幅、冠長(zhǎng)等樹(shù)冠因子。

表4 林分生物量總量和各分量聯(lián)合估計(jì)模型以及評(píng)價(jià)指標(biāo)

3 結(jié)論

生物量估測(cè)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(jí)非線性聯(lián)合估計(jì)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(wèn)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(cè)，精度較高。胸徑、樹(shù)高不一定非常適合估測(cè)樹(shù)枝、樹(shù)葉生物量，在今后類似研究中，應(yīng)考慮冠幅、冠長(zhǎng)等樹(shù)冠因子，提高模型預(yù)估精度。

[1]彭小勇.閩北杉木人工林地上部分生物量模型的研究[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2007.

[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(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)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(xué)，2011.

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

[5]胥輝，張會(huì)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(yíng)模式及其應(yīng)用[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1999.

[7]曾偉生，肖前輝，胡覺(jué)，等.中國(guó)南方馬尾松立木生物量模型研建[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，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(xué)，2011.

[9]朱麗梅，胥輝.思茅松單木生物量模型研究[J].西南林學(xué)院資源學(xué)院，2009，34(3)：19-23.

[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.

[11]鐘義山.回歸模型優(yōu)劣評(píng)定中的幾個(gè)問(wèn)題[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，1992，11(4)：10-14.

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(guó)家林業(yè)局林業(yè)數(shù)表項(xiàng)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(xué)碩士，從事森林資源管理及林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。E-mail：375011055@qq.com。

S791.248；S758.62

A

1002-7351(2014)03-0065-04