林下灌木生物量方程的验证和生物量分布格局研究

摘要

林下灌木层是森林层次结构的一部分,是重要的潜在碳汇。通过构建灌木生物量方程估测其生物量,逐渐成为灌木生物量估测的主要方法。验证是构建生物量方程的重要步骤,也是生物量方程应用的基础。选择一定数目的标准木构建东北天然次生林林下灌木生物量方程,利用总相对误差和平均相对误差绝对值作为生物量方程筛选和验证的指标,筛选出最佳单树种和混合树种生物量方程。在树种尺度和样方尺度上对灌木生物量方程进行验证,为在树种尺度上构建的灌木生物量方程在多种尺度上的应用提供依据。生物量方程筛选和验证的结果表明:
　　 1.利用总相对误差和平均相对误差绝对值筛选的最佳生物量方程以幂函数为主,仅乌苏里绣线菊、东北溲疏和暖木条茄蓬部分器官生物量方程为一元线性回归方程。生物量方程变量的选择与灌木类型有关,乔木型灌木生物量方程主要以D10或者D102H为变量,典型灌木生物量方程主要以CAH或者CA为变量。
　　 2.在树种尺度上,对于乔木型灌木,所有的单树种生物量方程的估测效果均优于混合树种生物量方程;对于典型灌木,超过40％的混合树种生物量方程优于单树种生物量方程。所有灌木器官最佳生物量方程在树种尺度上的估测误差均在合理的范围内。
　　 3.在样方尺度上,单树种生物量方程和混合树种生物量方程的估测误差明显增大。单树种生物量方程估测误差超出合理范围之外的样方数目较少,平均相对误差绝对值较小,不影响方程的应用;混合树种生物量方程估测误差超出合理范围之外的样方数目较多,平均相对误差绝对值较大,并不适合用于在样方尺度上估测灌木生物量。
　　 空间格局是植物群落最显著的特征之一。本文将数字高程模型引入到林下灌木生物量空间分布格局的研究中。结果表明,地形是影响灌木生物量空间分布格局的重要因素,地形的分异引起灌木物种的分布和个体大小的差异,导致灌木生物量空间分布格局的分异。在不同坡位上,下坡位灌木生物量显著高于中上坡位,上坡位略微高于中坡位,上坡位和中坡位差异不大。在不同坡度上,随着坡度的增加,灌木生物量逐渐降低,各种灌木生物量在坡度等级上的空间分布格局差异较大。在不同坡向上,无坡向生物量显著高于其他坡向,半阳坡生物量最小,阳坡、半阳坡和半阴坡生物量差异不大。
　　 为消除坡位对不同林型灌木生物量空间分布格局的影响,使之具有横向可比性,本研究将林型按坡位进行划分。在上坡位,不同林型的灌木生物量大小依次为蒙古栎林＞山杨林＞白桦林＞杂木林;在中坡位,各林型的灌木生物量大小依次为杂木林＞硬阔林＞蒙古栎＞山杨林;在下坡位,各林型的灌木生物量大小依次为硬阔林＞杂木林＞白桦林。不区分坡位时,不同林型灌木生物量(面积加权平均生物量)差异较大,其中硬阔林灌木生物量最大,山杨林灌木生物量最小,白桦林、蒙古栎和杂木林灌木生物量差异不大。
　　 平均生物量估测法是估测区域生物量的常用方法,本文根据林下灌木生物量在不同地形因子和林型中的空间分布格局,提出了基于坡位-林型的平均生物量估测方法。平均生物量估测法与基于坡位-林型的平均生物量估测方法相比,白桦林、山杨林和蒙古栎林差异不大,硬阔林低估了10.25％,杂木林高估了22.66％。基于坡位-林型的平均生物量估测方法,充分考虑了地形和林型对灌木生物量空间分布格局的影响,更真实客观地反映同一林型内灌木生物量,为更为准确地估测林下灌木生物量及碳汇量提供一个更为有效的途径。