枝叶生物量模型研究概述论文

枝叶生物量模型研究概述论文

　　摘 要：枝叶生物量对研究评价城市森林生态效率具有重要价值。模型估测法是目前测定生物量最常用的方法，本研究简述枝叶生物量模型的研究现状，对模型类型、模型自变量、模型评价指标等模型建立过程作了阐述，同时进一步介绍枝叶生物量模型估测的研究进展。

　　关键词：枝叶生物量; 模型; 自变量; 评价指标

　　生物量已成为度量生态系统结构和功能变化的重要指标之一，树冠部分不仅是植物进行光合作用、呼吸作用、蒸腾作用等一系列生理活动的主要场所，也是防风治尘、调节小气候、构成景观林冠线的主要部分。准确高效的测算枝叶生物量及其变化，在探索城市森林生态系统的物质循环及能量流动的研究中提供关键基础数据，对评价城市森林生态效益起着十分重要的作用。模型估测法是目前估测生物量最流行的方法，本研究对枝叶生物量模型作简要概述，旨在为枝叶生物量的精确估算提供参考。

　　1 枝叶生物量模型概况

　　从大量的报道可发现，树冠生物量在生物量中占有较大的比重，以往研究表明：乔木层树冠生物量占总生物量的10%～40%，各部分生物量分配比例为干>冠>根>皮。这是由于树冠部分是植物体进行光合作用、呼吸作用及蒸腾作用等一系列生理活动的主要场所，且其分配规律及动态变化可反映出森林的生长状况。因此，研究枝叶的结构及其生物量，无论在科学理论研究上还是生产实践中都具有极其重要的意义。枝叶生物量模型估测法是通过构建枝叶生物量与树冠易测因子之间的关系，对枝叶生物量进行估算，在保证一定准确性的同时，高效且无破坏性，因此模型估测法得到广泛应用[1]。

　　1.1 模型类型 目前，应用较多的模型有3种基本形式，线性模型、多项式模型和非线性模型，线性模型和非线性模型按自变量个数的多少，可分为一元、二元及多元模型;其中非线性模型的应用最为广泛。常见的非线性模型主要有幂函数方程(相对生长方程)、指数方程、多项式方程，其中相对生长方程最具代表性。

　　相对生长模型是可反映生物学内在意义的模型，这是由于其可以描述大多数条件下的林木及其各器官的生长关系，因此在所有模型中该模型应用最为广泛。

　　1.2 模型自变量 回归模型中解释变量的选择一般遵循以下原则：解释因子容易测定，与因变量之间有紧密的相关关系。Zeide[2]认为：在生物量模型中，不宜采用过多的自变量，这易造成变量之间的相互抵触。在以往研究中，国内外学者常采用胸径、树高等因子来估测枝叶生物量，但精度相对较低。胥辉[3]通过增加冠长、冠幅和体积等树冠因子改进了相对生长方程，使各分量生物量模型拟合精度与预估精度比传统的相对生长模型都有较大幅度的提高，但是由于枝叶生物量易受树冠大小、形状及生长环境的影响而波动，并不能满足一些相关研究的精度要求。

　　由于基于胸径、树高、冠幅、冠长及树冠体积等因子的枝、叶生物量模型的精度难以达到较好的估计效果，因此建立基于枝条特征因子的枝条生物量模型逐渐成为一种趋势。郭孝玉等[4]以长白落叶松为研究对象，经过对枝条模型法和标准枝法调查树冠生物量的比较，发现枝条模型法均优于标准枝法。

　　1.3 模型评价指标 模型检验和评价贯穿建模工作整个过程，最优模型的选择一般都采用一套指标来衡量，依此来评价模型的拟合效果、预估精度及稳定性。对于模型的评价，曾伟生[5]认为残差平方和、剩余标准差、相关系数及参数变动系数这些指标，主要用于比较确定不同模型类型;而对用于预测目的的回归模型，需要考虑总相对误差、总系统误差、评价相对误差绝对值及预估精度这4个指标。

　　2 研究展望

　　目前，枝叶生物量模型仍主要停留在经验模型的水平之上，并且基于枝条水平生物量模型研究仍较少，多数枝叶生物量模型都是基于胸径、树高等因子。然而这些模型的精度往往不足以满足研究分析的要求。从枝条入手，基于枝条特征因子建立枝叶生物量模型，拟合效果和预估效果均可得到有效的提高。

　　枝叶生物量是树木的重要属性特征，目前仍缺乏对城市中不同树种的枝叶生物量分布及其动态变化规律的研究和调查。另外，需引进国外先进技术，加强现代科学技术及设备在枝叶生物量的测定中的应用研究，充分发挥遥感技术在枝叶生物量估测中的优势，同时进一步提高遥感技术估算大尺度枝叶生物量的精度，为城市森林生态效益的评价提供更高效更准确的新渠道。

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