基于標(biāo)準(zhǔn)地和遙感數(shù)據(jù)的北亞熱帶高山區(qū)日本落葉松林生物量模型研究.pdf

1、森林生物量是整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的能量基礎(chǔ)和營養(yǎng)物質(zhì)來源，是研究生產(chǎn)力、凈生產(chǎn)力、碳循環(huán)的基礎(chǔ)，對(duì)于深刻認(rèn)知全球氣候變化影響、實(shí)現(xiàn)區(qū)域或全球可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究以北亞熱帶高山區(qū)日本落葉松人工林生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，建立了基于標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查常規(guī)方法的相容性生物量模型和基于TM遙感影像的生物量模型，并比較了其預(yù)測(cè)精度。主要結(jié)果如下：
　　(1)日本落葉松林分總生物量隨著林齡的增加而增大，幼、中、近、成熟林分的生物量分別為18.53

2、t/hm-2、86.13 t/hm-2、101.84 t/hm-2和141.76t/t/hm-2；林地凈生產(chǎn)力在幼、中齡林階段隨著林齡的增長而增大，而在近成熟林階段則隨著林齡的增長而呈下降的趨勢(shì)，幼、中、近、成熟林分平均凈生產(chǎn)力分別為3.71t/hm-2.a、5.74t/hm-2.a、4.07t/hm-2.a、4.05t/hm-2.a；隨著林分郁閉度的增加，森林生物量中喬木層所占的比例增大，灌草層所占生物量的比例下降。
　　(2)

3、日本落葉松單木生物量模型以D2H為參數(shù)的擬合精度高于僅以D為參數(shù)的模型，其中冪函數(shù) B=4.6×(D2H)0.827對(duì)預(yù)測(cè)北亞熱帶高山區(qū)日本落葉松單木生物量效果最佳，γ值和F值分別為0.979和926.1，達(dá)極顯著水平。以代數(shù)和關(guān)系模型為基礎(chǔ)建立了單木各器官的相容性生物量模型，樹干（96.3％）和樹皮（92.1%）的預(yù)報(bào)精度高于樹葉和樹根的精度（86.3%和88.4%）。灌草層生物量的估計(jì)誤差與樣品干、鮮質(zhì)量的測(cè)量精度以及抽樣誤差密切相

4、關(guān)，而與樣本數(shù)關(guān)系不大，繼續(xù)增加樣本數(shù)并不能顯著提高其預(yù)估精度。
　　(3)采用逐步回歸法對(duì)郁閉度C、平均林齡A、平均胸徑D、平均樹高H、林分蓄積M、林分密度N、胸高斷面積B這7個(gè)自變量進(jìn)行有效選優(yōu)，構(gòu)建了北亞熱帶高山區(qū)日本落葉松生物量預(yù)測(cè)模型B=-20.01+36.87C+0.36M-0.62D+2.51H+0.34A（精度達(dá)94.4%），通過聯(lián)立方程組方式解決了生物量模型中總量與各分量的相容性估計(jì)問題。在建立的相容性模型系統(tǒng)中

5、，喬木層的生物量預(yù)估精度為95.4%，高于林下灌草層（83.2%和80.09%），喬木層中以樹干生物量預(yù)估精度最高（96.89%），其次為樹冠生物量（95.47%），樹根生物量的預(yù)報(bào)精度較低（89.91%）。
　　(4)選擇同時(shí)相的TM數(shù)據(jù)，以36塊樣地的遙感和測(cè)量因子為自變量，以實(shí)測(cè)生物量為因變量建立了遙感反演模型，并用15塊獨(dú)立樣地的實(shí)測(cè)生物量進(jìn)行模型精度評(píng)價(jià)。植被指數(shù)由于集中了較多的光譜信息，與生物量的相關(guān)性普遍大于單波段（

6、TM3、TM4、TM5和TM3+4+5均與生物量正相關(guān)，但以TM4的相關(guān)性最高,γ=0.814，TM3的相關(guān)性最低），其中植被指數(shù) NDVI與實(shí)測(cè)生物量的相關(guān)性最高（γ=0.912），以NDVI構(gòu)建了日本落葉松生物量遙感反演模型 B=33.6+199×NDVI+17.5×NDVI2，利用該模型測(cè)算的該地區(qū)生物量范圍為25 t·hm-2～211t·hm-2，將此生物量劃分為4個(gè)等級(jí)，最后畫出了該地區(qū)森林生物量等級(jí)分布圖。在本實(shí)驗(yàn)條件下基于