为解决生物量随机模型的确定、形式、意义和权函数的统计性能等问题,该文从数据采集出发重点分析归纳了生物量模型拟合误差的来源,证明了单木生物量模型拟合误差的异方差性的特点,并揭示了其方差与单木相应的鲜重成正比的本质.该文还详细论述了几种常用随机模型的特点及其在生物量模型研究中的适用性,并以函数模型为示例,着重分析比较了采用不同随机模型对回归参数及生物量估值的影响及所确定的随机模型的物理意义,并引入稳健估计抗差理论削弱粗差的影响.

目前已有不同方法构建生物量相容性模型,但基于非线性似乎不相关回归估计法实现不同树种生物量模型相容性及各器官生物量分配模型的研究较少。因此,论文以塞罕坝华北落叶松、油松、白桦3种林分为对象,基于非线性似乎不相关回归估计法和广义多项Logit模型,建立了包含哑变量的非线性可加生物量模型及各器官生物量分配模型。结果表明:不同树种树干生物量模型确定系数均大于0.90,树枝、树叶、树根生物量模型确定系数在0.77～0.93范围内,各器官生物量均方根误差和绝对误差分别在2.68～17.19 kg/株和0.83～1.39 kg/株范围内,经过检验不同树种各器官生物量模型均能满足精度需求。不同树种广义多项Logit分配模型,通过似然比检验、比分检验和Wald检验均达到显著水平(P<0.001),各器官参数均表现为显著水平(P<0.05)。不同树种树干、树枝、树叶及树根生物量比例分别在0.76～0.87、0.07～0.11、0.02～0.07、0.04～0.07范围内。包含哑变量的非线性似乎不相关生物量模型及广义多项Logit各器官分配模型,实现了生物量模型在不同树种间的通用性,并对森林生物量器官分配格局研究提供了科学参考。

【目的】建立适用于不同产区的杉木人工林生物量和碳储量模型，以便准确估算杉木人工林生物量和碳储量。【方法】基于四川、广西、江西和福建共109株杉木的树干、树皮、枝、叶和根实测生物量数据以及四川、广西和福建共40株杉木的树干、枝、叶和根的含碳量实测数据，建立不同产区、不同林龄和综合产区成熟林的可加性生物量、碳储量模型。采用似乎不相关回归（SUR）对可加性模型系统中的参数进行联合估计，并用调整后确定系数R_a~2和总相对误差TRE检验模型拟合精度。【结果】1) 4个产区和不同林龄杉木生物量模型的R_a~2为0.635 0～0.995 8,TRE为-17.88%～21.39%，树干、树皮和全株生物量模型的R_a~2均在0.91以上，适用于建模地的杉木人工林生物量预测。广西分侧根拟合的生物量模型除一级侧根外，R_a~2均在0.80以上，TRE为-5.42%～7.21%，可用于预测广西杉木人工林侧根生物量。枝、叶、根的生物量模型拟合精度较干、树皮低。2）四川、广西和福建3个产区碳储量模型R_a~2为0.805 0～0.994 0,TRE为-19.34%～19.84%，树干、根和全株模型R_a~2在0.93以上，适用于各地区杉木人工林碳储量预测。枝、叶的碳储量模型拟合精度较干和根低。3）不同产区的生物量、碳储量模型通用性存在地域差异，位于中亚热带西区的四川生物量模型通用性最差，位于南亚热带的广西带皮干和全株生物量模型通用性较好，位于中亚热带东区的福建和江西生物量模型可进行相互预测；南亚热带广西的碳储量模型通用性最好，而四川和福建的碳储量模型仅适用于本地碳储量预测。4）综合生物量模型R_a~2为0.733 5～0.966 9，根据交互检验结果，综合模型可准确估算不同产区成熟林和福建幼龄林、中龄林的带皮干和全株生物量，TRE为-10.47%～19.88%；还可对江西和福建成熟林及福建中龄林除枝以外的各器官和全株生物量进行准确预测；综合碳储量模型R_a~2为0.802 9～0.982 6，除对广西杉木人工林枝碳储量的预测误差相对较大以外，其他检验样本TRE为-9.57%～15.70%，说明模型的通用性好，可准确预测不同产区的杉木人工林各器官和全株碳储量。【结论】本研究所建立的模型均适用于建模地生物量和碳储量的预测；模型的通用性受产区差异的影响；综合模型可用于不同地区生物量和碳储量的预测。

[目的]构建落叶松人工林单木和林分水平的相容性生物量模型,使之既在数据采集区域内能够表征不同水平下的差异程度,又具有较强的通用性。[方法]基于64株长白落叶松人工林样木生物量实测数据和40个每木检尺样地数据,在考虑和未考虑林龄2种情形下,利用哑变量和非线性似然无关回归方法相结合,构建单木和林分水平的一元相容性生物量模型。[结果]表明:(1)地上及全株生物量模型单木水平下的R～均大于0.95,林分水平下的R～均大于0.78,(2)利用哑变量考虑林龄因素后,单木水平下各评价指标总体稳定,参数b值范围从0.905 5～2.512 5减小为1.047 0～2.202 8。林分水平下R~2提升0.201 9,参数b值范围从0.071 1～1.560 7减小为0.781 1～1.055 1;且具有更小的TRE、MPE和MSE。(3)利用对数转换的线性回归模型,全株及各组分生物量模型残差的分布趋势均平行于横轴。[结论]非线性似然无关回归和哑变量相结合的方法灵活、建模过程简单、模型稳定性好,适用于不同因素下落叶松人工林相容性生物量模型构建。林龄因素对林分模型拟合效果的改善更显著,在建模过程中,单木模型可以不考虑林龄的影响,而林分模型需要考虑林龄的影响。

精确地估算林木生物量对于了解大尺度森林生物量、碳储量及其动态变化具有重要意义。以甘肃省、湖北省、辽宁省3个区域共计161株日本落叶松Larix kaempferi单木各器官组分(树干、树皮、树叶、树枝、树根)生物量数据为例,基于似乎不相关回归和哑变量的方法,建立了适合不同区域、不同器官组分的日本落叶松单木通用性生物量方程。结果表明:与普通模型相比,构建的3个哑变量生物量通用模型不仅解决了不同器官组分的相容性,还提高了生物量估测精度,复相关系数增加了0.28%～0.44%,均方根误差减少了0.40%～6.61%,绝对偏差减少了1.63%～6.61%。单独引入1个哑变量时,区域哑变量构建的生物量通用模型预估精度高于发育阶段作为哑变量构建的生物量通用模型;而同时引入2个哑变量时,预估精度分别高于单独引入1个哑变量的生物量通用模型,表明同时考虑区域和发育阶段构建的日本落叶松生物量模型为最佳模型。因此,考虑将区域和发育阶段同时作为哑变量并应用似乎不相关法来构建单木生物量模型,可以解决大尺度生物量模型的通用性和不同组分的相容性问题。表5参33

【目的】研究红树植物木榄的生物量预测模型,为有效估算红树植物各器官生物量奠定基础。【方法】以广东湛江红树林自然保护区的木榄(Bruguiera gymnorrhiza)为研究对象,将基径(D)和树高(H)这2个因子派生为多个一元及多元变量,包括D、H、D~2、DH和D~2H,用其作为变量构建直线方程和指数方程来预测木榄各器官(木材、树皮、树冠)、地上部分、地下部分以及全株总生物量,并对直线方程和指数方程的预测效果进行比较。【结果】指数方程对木榄各器官及全株总生物量的预测效果优于直线方程;在所有的一元回归方程中,木榄各器官及全株生物量与D之间具有较强的相关性,决定系数较高,且以D或D~2为预测变量所构建方程的残差平方和(RSS)、均方根误差(RMSE)和赤池信息准则(AIC)值较以H为变量构建的方程小,说明D的预测效果优于H。所有预测模型对木榄地上部分生物量的预测效果均优于地下部分,用D或D与H结合预测地下部分生物量的效果均不理想。双变量指数模型的RSS、RMSE和AIC值普遍较单变量模型小,说明DH和D~2H的统计效力更好,预测效果更佳。D~2H和DH与木榄各器官生物量之间具有较强的相关性,且以D~2H为预测变量的指数模型预测木榄各器官、地上部分及全株生物量的RSS、RMSE和AIC值,以及以DH为预测变量的指数模型预测木榄地下部分生物量的RSS、RMSE和AIC值均较其他模型小。【结论】以D~2H为预测变量的指数模型对木榄各器官、地上部分及全株生物量的预测拟合效果最好,以DH为预测变量的指数模型对木榄地下部分生物量的预测拟合效果最佳,可以将其作为最优的生物量预测模型用于木榄各器官及全株生物量估算。

通过调查云南省思茅区思茅松天然林63株思茅松单木的地上部分干、枝、叶生物量数据,并测定其中30株的根系生物量数据。基于普通最小二乘模型选型,采用地理加权回归的方法构建思茅松单木树干生物量、树枝生物量、树叶生物量和地上部分生物量,以及根系生物量和整株生物量模型。结果表明:(1)地理加权回归模型(GWR)的决定系数(R2)大于普通最小二乘(OLS)模型,且GWR模型拟合的R2值除树叶生物量模型外,其余生物量维量模型均大于0.950;Akaike信息指数(AIC)值小于普通最小二乘(OLS)模型,平均相对误差(EE)和平均相对误差绝对值(RMA)的绝对值除树枝生物量外均小于OLS模型,说明GWR模型...

摘 要：选取 3 个天然林群落作为研究对象，利用 3 种包含不同计量参数的生物量碳计量模型，即生物量因子法、异速生长方程法及材积源生物量法，分别计算林分碳储量并比较分析各模型计量结果的差异。结果表明 : 生物量因子法与材积源生物量法计算所得林分平均碳密度相近，分别为 155.56 和 152.82 Mg·hm-2，异速生长方程法的结果偏低，为 118.44 Mg·hm-2，生物量因子法计算的不同群落的林分碳储量比异速生长方程法的高 22.11% ～43.02%；各群落的立木结构及物种组成存在显著差异，均方根误差分析显示生物量因子法对群落碳密度的差异反应最为敏感，计量精度最高；各方法计量结果均显...

【目的】建立樟树、木荷和枫香3个树种以胸径、年龄为自变量的单木地上生物量模型,为精准估计森林生物量和碳储量变化规律提供理论、实践支撑和技术支持。【方法】基于每个树种按10个径阶均匀分配的90株伐倒木数据(3个树种共270株伐倒木),使用破坏性试验和树干解析分别获取生物量和年龄,采用哑变量方法区分起源,分别建立和比较3个树种不同起源(天然林和人工林)含胸径、年龄和2种常用的含胸径、树高单木地上生物量模型,并通过联立方程组总量控制法解决地上部分各组分(干材、树皮、树枝、树叶)的模型相容性问题。【结果】3个树种3个地上生物量模型修正的确定系数(R■)在0.89～0.94之间,使用含胸径、年龄的生物量模型(1)估计地上生物量是可行的,模型具有良好的估计效果且方便使用。增加哑变量后,3个树种3个地上生物量模型的R■均达0.90以上,模型(4)可以进一步提高模型精度,细化模型应用条件;基于B-D-T的相容性生物量模型系统(7)3个树种树干生物量模型的R■在0.90～0.95之间,树皮生物量模型的R■在0.84～0.94之间,树枝生物量模型的R■在0.73～0.91之间,树叶生物量模型的R■在0.63～0.75之间;构建含有哑变量的B-D-T相容性生物量模型系统(8),树干生物量模型的R■在0.88～0.97之间,树皮生物量模型的R■在0.82～0.93之间,树枝生物量模型的R■在0.84～0.90之间,树叶生物量模型的R■在0.62～0.69之间,表明含胸径、年龄的生物量模型比含胸径、树高的生物量模型效果更好,满足估计需求。【结论】含胸径、年龄的单木地上生物量模型(1)和分起源的单木地上生物量哑变量模型(4)拟合精度均高于2种常用的含胸径、树高的单木地上生物量模型(2)和(3)以及分起源的单木地上生物量模型(5)和(6),含哑变量的非线性联立方程组(8)比B-D-T模型系统(7)精度更高,同时含胸径、年龄的哑变量非线性联立方程组(8)精度指标也优于含胸径、树高的哑变量联立方程组(9)和(10),联立方程组(8)不仅可保证不同起源各分量生物量之间的相容性,还能得到更优化的参数估计。含胸径、年龄的单木生物量模型(1)和考虑起源的地上生物量模型(4)、模型系统(7)中的含胸径、年龄的地上各组分生物量相容性方程组以及考虑起源的地上各组分生物量相容性方程组(8)比2种常用的含胸径、树高的地上生物量模型拟合精度高,实践中更适用于人工阔叶林和碳汇造林项目的碳汇计量、监测和评估。

根据当今区域性森林生物量资源清查和监测的需要，针对以往生物量模型存在总量与各维量互不兼容和与森林蓄积量清查不兼容等实际问题，并以提高模型的估计精度和适用性为目标，通过引进材积变量、线性联立方程组的建模原理和二段加权最小二乘拟合方法，建立了马尾松超总体立木生物量线性联立方程模型，解决了２个不兼容的实际问题，并使模型的预估精度和适用性相对于以往生物量模型有明显提高。

对耐寒丛生竹种椽竹Bambusa textilis var.tasca种群的生物量结构进行了研究,并对其各器官生物量与胸径和平均壁厚的相关模型进行了拟合。结果表明:椽竹各器官生物量的分配中,竹秆所占比例最大,为总生物量的74.62%,远超过毛竹Phyllostachys pubescens等竹种的相应值。椽竹的胸径和平均壁厚与各器官生物量之间均呈极显著相关性,其中竹枝生物量干质量(Bt),竹叶生物量干质量(Bf),竹秆生物量干质量(Bs),地上部分生物量干质量(Ba),全竹生物量干质量(Wbt)与胸径(D)和平均壁厚(A)间相关关系的拟合模型分别Bt=-2 672.765+1 299.919D...

调查了杭州市余杭区中泰乡苦竹Pleioblastusamarus林生物量,并采用回归分析的方法探讨了苦竹各变量的相关性,建立并选择出苦竹各器官生物量与胸径、秆高或枝下高等因子的最佳相关数学模型:m秆=13 4395D2 0048H0 4425;m枝=2956 3598D1 9929H-0 6410;m叶=43 7467-30 5412D+53 7597D2;m篼=270 9560D2 3579H-0 3995;m鞭=512 4361-175 9360D+2 9078H0;m地上=432 4468-479 3075D+422 8285D2;m地下=396 6223-53 28690 2962。应...

根据杉木人工林年龄(10、22、45、48和50年生)梯度,在安徽大别山海拔较高山地调查了23块20m×20m的样地,采集18株不同径阶和树高的标准木,进行了生物量测定。利用7种常用的分别以D、D2、DH和D2 H为自变量的生物量模型对其进行拟合,得到35个生物量估算模型。结果显示,幂函数模型的拟合效果较好,多项式模型效果较差,从中优选出5个最优模型,枝、干、根和全株的最优模型是W=aDb形式的幂函数模型,叶的最优模型是W=a+bD2+cD4形式的多项式模型。杉木不同器官的碳含量变化范围在46.64%~53.13%,过熟林(45~50年生)杉木不同器官的碳含量按高低排列均为树皮>树根>树叶>树...

以南方150株马尾松地上生物量数据为例,在考虑林分起源和未考虑林分起源2种情形下,对非线性似然无关回归法、比例平差法和非线性联立方程组法3种方法进行综合比较研究。根据分配层次不同,比例平差法和非线性联立方程组法将进一步考虑总量直接控制和分级联合控制2种方案。从直径、树高、地径、年龄、枝下高和冠幅6个林分变量中选取不同的变量构建一元、二元和三元生物量模型,利用加权最小二乘回归法消除生物量模型中存在的异方差性。基于独立形式的一元、二元和三元模型,利用非线性似然无关回归法、比例平差法和非线性联立方程组法构建相应的相容性生物量模型。结果表明:在考虑和未考虑林分起源情形下,3种估计方法都能有效保证各分量...

为了研究高分二号(GF-2)影像生物量估测的模型效果,以攸县黄丰桥林场为研究区,在研究区内采用随机抽样的方法,结合国家森林资源连续清查样地,获取了共47个样地的生物量数据。对GF-2影像进行预处理,结合相关研究,提取8个单波段信息、24个多波段组合信息、4个植被指数以及海拔、坡度、坡向等39个因子作为建模的自变量,采用主成分分析、偏最小二乘和BP神经网络3种方法建立生物量估测模型。结果表明:主成分回归模型的实测值和预测值的决定系数R2为0.44,模型的估测精度为65.83%;偏最小二乘回归模型的R2为0.