魏勝利(黑龍江省林業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)中心，黑龍江 哈爾濱 150090)

所謂生物量是指在一定時(shí)間內(nèi)、單位空間中一種或多種活有機(jī)體的總量或在一種群落內(nèi)各種活有機(jī)物的總量。森林生物量是森林生態(tài)系統(tǒng)最初的第一性生產(chǎn)積累量，是森林生產(chǎn)力的重要指標(biāo)，也是系統(tǒng)能流和物流的積累和再分配。森林生物量是森林生態(tài)系統(tǒng)研究的內(nèi)容之一，也是林業(yè)生產(chǎn)的主要內(nèi)容，是計(jì)量森林碳匯的重要依據(jù)，更是全面評(píng)價(jià)森林生產(chǎn)力合理開(kāi)發(fā)利用的基礎(chǔ)。因此森林生物量的測(cè)定具有十分重要的理論和實(shí)踐意義。目前對(duì)森林生物量的研究大都采用質(zhì)量測(cè)定的方法。

本文通過(guò)對(duì)小興安嶺14個(gè)市、縣、區(qū)的55個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的觀測(cè)資料，通過(guò)樹(shù)干計(jì)算單株樹(shù)的生物量，利用計(jì)算結(jié)果，采用最小二乘法，建立樹(shù)干與胸徑、樹(shù)高、冠幅的回歸模型，利用回歸模型方程估測(cè)地區(qū)主要闊葉樹(shù)種的總生物量。

1 研究地概況

小興安嶺是從愛(ài)輝-孫吳-北安以北的襄河聯(lián)線向東南延伸到松花江一帶的山脈總稱(chēng)。西北界于黑河-孫吳-德都以北小興安嶺，東北以黑龍江為界，南界至松花江以北的山前臺(tái)地，南北長(zhǎng)約450 km，東西寬約201 km,面積為7.43萬(wàn)km2,占黑龍江省面積的16.37%。本區(qū)山勢(shì)較低，海拔在400～1 000 m，只有個(gè)別山峰在1 000 m以上，最高峰1 429 m。地勢(shì)西北低，東南高。山嶺復(fù)雜，走向變化較大，有的呈北西-南東向，有的呈南北向，總觀山地外貌較為和緩，分水嶺呈波狀起伏，河谷寬展，有島狀多年冰土層和較大面積的沼澤分布[1]。

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)地的設(shè)置

本文研究分析的材料來(lái)自于小興安嶺的黑河市愛(ài)輝區(qū)、孫吳縣、嘉蔭縣、蘿北縣、湯原縣等14個(gè)市、縣、區(qū)的55塊標(biāo)準(zhǔn)地。在具有代表性、未經(jīng)過(guò)間伐、生長(zhǎng)正常林分中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地。對(duì)樣地中的喬木樹(shù)種進(jìn)行檢尺，并且計(jì)測(cè)每株喬木的冠幅、樹(shù)高、胸徑、枝下高等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 樹(shù)干解析及數(shù)據(jù)測(cè)定

將樣木數(shù)據(jù)采集的結(jié)果，按2 cm徑階大小分組，然后按等斷面積徑級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法將樣木劃分為5級(jí)，計(jì)算各徑級(jí)的平均高及平均直徑，依照各標(biāo)準(zhǔn)木在標(biāo)準(zhǔn)地外選擇5株不同大小的林木用作枝解析樣木及樹(shù)干解析。篩選的樣木應(yīng)樹(shù)干無(wú)分叉、無(wú)傾斜。具體方法：

(1)測(cè)量解析木相鄰木的主要因子，包括冠幅(CW)、胸徑(DBH)、枝下高(HCB)、樹(shù)高(HT)以及與解析木的距離。

(2)將枝解析樣木伐倒時(shí)注意不能損壞樹(shù)冠，以至少有3個(gè)活枝的輪枝的位置來(lái)確定樹(shù)冠的基部。對(duì)伐倒的枝解析樣木要測(cè)以下樹(shù)木因子：樹(shù)高(HT)、年齡(A)、胸徑(DBH)、冠長(zhǎng)(CL)、枝下高(HCB)、冠下徑(DCB)及樹(shù)高生長(zhǎng)量等。

(3)用平均斷面積求積法按1m的區(qū)分段截取解析圓盤(pán)，作為測(cè)取樹(shù)干生物量的樣品。在距樹(shù)干基部、1.3 m處各截取一圓盤(pán)，用來(lái)測(cè)算年輪生長(zhǎng)。

2.3 樹(shù)干生物量的測(cè)定

將樹(shù)木伐倒后,將樹(shù)干按1 m區(qū)分段截?cái)?稱(chēng)取每段帶皮的樹(shù)干鮮質(zhì)量，進(jìn)行合計(jì)，求出地上部分的樹(shù)干鮮質(zhì)量，然后在各區(qū)分段截取圓盤(pán)，稱(chēng)取各圓盤(pán)的鮮質(zhì)量，再扒去各圓盤(pán)的樹(shù)皮，稱(chēng)取各去皮的圓盤(pán)的質(zhì)量，將去皮的圓盤(pán)在105 ℃±2 ℃恒溫下干燥，測(cè)算干質(zhì)量比Pwe=W干/W鮮,測(cè)算去皮的樹(shù)干的干質(zhì)量。

2.4 經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪x擇

將各樣木的干量(WS)因變量與胸徑(D)、冠幅(CW)、樹(shù)高(H)等自變量之間的關(guān)系建立生物量的回歸參數(shù)模型。本文中選了4種模型對(duì)所選樣本進(jìn)行擬合：

y=a×Db

(1)

y=a×Db×Hc

(2)

y=a×(D2×H)b

(3)

y=a×eb×D

(4)

其中：y-樹(shù)干質(zhì)量；D-胸徑；H-樹(shù)高；CW-冠幅

利用回歸擬合統(tǒng)計(jì)量如估計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)誤(Sy.x)Sy.x=[RSS/(n-p)]0.5，均方差(MSE)MSE=RSS/(n-p)，p—參數(shù)個(gè)數(shù)，RSS—?dú)埐钇椒胶停琻—樣本個(gè)數(shù)相關(guān)系數(shù)(R2)等比較4個(gè)模型的擬合程度，從中選擇最優(yōu)模型。

3 結(jié)果與分析

各樹(shù)解析木的樹(shù)干生物量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 各樹(shù)種解析木樹(shù)干生物量調(diào)查因子

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，采用Statistics 6.0統(tǒng)計(jì)軟件分析和研究白樺林樹(shù)木因子(胸徑、樹(shù)高、冠幅)等各類(lèi)樹(shù)種與單木樹(shù)干生物量之間的關(guān)系。

3.1 樹(shù)干生物量預(yù)估模型

采用公式(1)～公式(4)對(duì)各樹(shù)種解析木的樹(shù)干生物量進(jìn)行擬合，其各模型擬合的結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各樹(shù)種樹(shù)干生物量預(yù)估模型的擬合結(jié)果

3.2 各樹(shù)種樹(shù)干生物量的最優(yōu)模型選擇

白樺：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.986 9最大，RSS=7 536.08最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.04×D1.56×H1.2

白樺的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

椴樹(shù)：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.905 4最大，RSS=85 114.39最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.25×D2.24×H-0.2

椴樹(shù)的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

黑樺：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.993最大，RSS=1 925.39最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.02×D1.81×H1.13

黑樺的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

胡桃楸：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.465 1最大，RSS=817 427.84最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=298.16×D2.92×H-3.44

胡桃楸的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

黃檗：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.982 9最大，RSS=2 189.37最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.04×D1.83×H0.83

黃檗的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

蒙古櫟：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.925最大，RSS=115 832.34最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.01×D1.5×H1.71

蒙古櫟的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

山楊：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.953最大，RSS=26 879.62最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.01×D2.04×H1.09

山楊的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

水曲柳：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.995 1最大，RSS=1 879.41最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.09×D2.02×H0.5

水曲柳的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

五角槭：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.992 8最大，RSS=2 225.65最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.04×D1.92×H0.85

五角槭的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

楊樹(shù)：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.981 7最大，RSS=7 309.33最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.01×D1.88×H1.52

楊樹(shù)的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

榆樹(shù)：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.556 7最大，RSS=1 365 296.22最小，效果較優(yōu)。干量模型方程預(yù)估為：WS=3213.15×D3.7×H-5.36榆樹(shù)的干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

柞樹(shù)：選用方程y=a×Db×Hc，相關(guān)系數(shù)r=0.999 1最大，RSS=37.05最小，擬合的效果較好。干量模型方程預(yù)估為：WS=0.04×D1.54×H1.34

柞樹(shù)干量與樹(shù)高及胸徑關(guān)聯(lián)性大。

4 結(jié)論與討論

4.1 喬木樹(shù)干生物量與其樹(shù)高及胸徑相關(guān)性密切。隨著樹(shù)高及胸徑的增加，樹(shù)干也明顯隨之增加。

4.2 本文選用的4個(gè)候選生物量生長(zhǎng)方程模型，通過(guò)分析生長(zhǎng)模型參數(shù)的檢驗(yàn)及模型優(yōu)度擬合，確定不同闊葉樹(shù)樹(shù)干生物量最優(yōu)預(yù)估模型。

4.3 樹(shù)干生物量是喬木生物量的主要組成部分，利用文中所建立的生物量預(yù)估模型,可對(duì)本地區(qū)的闊葉樹(shù)種的樹(shù)干生物量進(jìn)行預(yù)估；同時(shí)為估測(cè)地區(qū)闊葉樹(shù)種的總生物量提供重要基礎(chǔ)資料，也為森林碳匯的管理和經(jīng)營(yíng)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

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