森林蓄积量与生物量的关系模型

森林蓄积量与生物量的关系模型

20世纪70年代，中国进行了大规模的森林资源调查，积累了丰富的国内外工作经验，形成了完整的森林资源-1.2.3调查体系。森林调查的数据主要是森林面积和积累，收集的数据只是为了确定森林面积和积累。基于树干的材料积计算整个植物（包括树干、树枝、叶片和根系）的生物量，并根据特定区域相同树种的总生物量计算生物量已成为近年来的研究重点。从目前情况看,生物量B和蓄(材)积V的关系模型主要有B=aV型、B=V·γ·BEF型和B=a+bV型,其中a,b为待求因子,γ为木材密度,BEF为扩展因子.前两者实质上是一致的.本文将根据测定乔木层生物量的相对生长法,推导出B与V的另1函数关系模型,即B=cVd,并通过实例分析,将该模型与其他模型进行比较,从中得出一些有益的结论.1区域样地蓄积量计算方法设树高为h,胸径为d,则单木的材积用相对生长法可表示为V=a′(d2h)b′.(1)其中,a′,b′为待定的参数.对于区域(样地)内的蓄积计算,可用以下3种方法,即平均断面法、径阶断面均值法和每木法.1.1竞争参数的计算设某区域(样地)内的林木数量为n,平均树高和平均胸径分别为ˉh和ˉd,则区域(样地)内的林木蓄积(记作VT)可用平均断面法表示为VΤ=na′(ˉd2ˉh)b′.(2)1.2第13.2生长因子t设区域(样地)内第j径阶的平均树高和平均胸径分别为ˉhj和ˉdj,该径阶共有nj株树木,径阶数为N,则该区域(样地)内的林木蓄积可表示为VΤ=a′Ν∑j=1nj(ˉd2jˉhj)b′=Ν∑j=1Vj.(3)其中,Vj为第j径阶树木的材积.1.3不同的木材法设某区域(样地)内共有n株树木,则其林木总蓄积为VΤ=a′n∑i=1(d2ihi)b′.(4)2从树体积计算生物量的cpd模型中得出2.1树木材积转成生物量的cvd模型单木的生物量B用相对生长法表示时,通常为B=a(d2h)b.(5)其中,a,b为待定的参数.将式(5)作变换,顾及式(1)即可建立起单木材积V与生物量B的关系模型,即B=a[1a′a′(d2h)b′]b/b′=a(a′)b/b′[a′(d2h)b′]b/b′.令d=b/b′,(4)c=a/(a′)d.(5)顾及式(1),则有B=cVd.(6)根据式(6)右边的表达形式,称式(6)为树木材积转成生物量的CVD模型.2.2区域蓄积量与生物量之间的关系模型2.2.1bt的关系模型区域(样地)生物量BT用相对生长法估算时,可利用平均断面法表示为BΤ=na(ˉhˉd)b.(7)将式(7)作变换,可建立VT与BT的关系模型,即BΤ=na[1na′na′(ˉhˉd2)b′]b/b′=n(n)b/b′⋅a(a′)b/b′[na′(ˉhˉd2)b′]b/b′.顾及式(4),(5)和(2),则有BΤ=n1-dcVdΤ.(8)其中,c和d为待定参数.实际工作中,可利用样木的已知生物量和材积(该材积可以是计算材积,亦可是实测材积),根据式(6),利用回归分析的方法求出c和d的回归值(下同).2.2.2区域样地内的林木总生物量设区域(样地)内第j径阶的树木材积为Vj,该径阶共有nj株树木,径阶数为N,则区域(样地)内的林木总生物量可用下式计算:BΤ=c∑j=1Νnj1-dVjd.(9)2.2.3不同的木材法设每木的材积为Vi,树木总数量为n,则区域(样地)内的林木总生物量为BΤ=c∑i=1nVid.(10)3尾叶桉的实测生物量表1给出了某林场9棵尾叶桉(标准木)的胸径、树高和全株生物量的实测值,同时利用经验公式V=0.802964d1.982279h0.742118(d和h均以m为单位)推算出了其材积,现根据表1中的数据B和V以及B=aV、B=a+bV和B=cVd3种方式,利用线性或非线性最小二乘法,建立了生物量B与材积V之间的转换模型,结果列于表2.其中σ0为标准差的无偏估计值,B=cVd型是用非线性最小二乘法建立的,并且利用了表1中的计算材积(并非利用V=a′(hd2)b′计算的材积.相关问题还将在后续部分做详细说明).利用表1中的V值和表2中的参数,用3种模型计算表1中9棵样木的生物量,并与相应的实测生物量进行比较,所得绝对误差s及其相对误差k列于表3.从表2和表3可以看出,用B=aV、B=a+bV和B=cVd分别去拟合9棵尾叶桉的实测生物量时,所得标准差的无偏估值分别为4.52,3.98和3.93kg;计算生物量与实测生物量的平均相对误差分别为8.43%,7.89%和6.97%.即总体来说,B=cVd模型优于其他两种模型.前已述及,在该算例中,B=cVd模型中的V使用了表1中用山本公式计算的材积,并未用V=a′(d2h)b′计算的材积.为了检验两式所算材积是否有明显差异,作者用表1中的V作为因变量,d2h为自变量,按照V=a′(d2h)b′,用非线性最小二乘法重新拟合表1中用山本公式所计算的材积,结果为V=0.36754449(d2h)0.94339446,拟合的标准差仅有0.00092m3,说明该式与山本公式V=0.802964d1.982279h0.742118所描绘的曲线基本上是一致的.4区域样地生物量的平均断面法模型本研究用相对生长公式导出了由单木材积推算单木生物量的模型,即B=cVd模型,以及用区域(样地)材积推算区域(样地)生物量的平均断面法模型BT=cn1-dVdT等.样木实例