估算森林生物量的普适性相对生长方程

The common-used biomass allometric functions based on single stand, single tree species and single vegetation type have many number of equations, therefore, they are not suitable to regional and global estimates of forest biomass. To build up a universal allometric function with higher precision and neglecting stand and species still has important theoretical and practical significance in monitoring forest resource and studying global change and carbon cycle. This proposal aims to theoretically derive a (series) universal biomass allometric function(s) according to principles of ecology and tree geometry. Such functions of individual species will be evaluated by currently existed standard tree database and by field sampling of new standard tree records. They can be further tested in the forest community point of view using permanent big forest plot data. Findings from this project could potentially provide theoretical and technical basis for more precise and faster monitoring and assessing forest biomass dynamics worldwide at various spatial-temporal scales.

鉴于单点、单树种、单植被类型的生物量相对生长方程数量多，缺乏区域和全球普适性，建立较高精度的立地普适和物种普适的全球生物量相对生长方程，对于森林资源监测、全球变化与碳循环研究，具有重要理论意义和实践价值。本项目依据生态学与树木学原理，理论推导与建立一套全球普适性的生物量相对生长方程，并利用现有标准木数据库以及自行测定的标准木数据拟合验证单株树木的生物量估算精度，应用于森林大样地植被记录而验证群落生物量估算的准确度，以期为较精确、较快速开展全球不同地区、不同时空尺度的森林生物量监测与评估奠定理论与技术基础。

生物量相对生长方程，是目前估算森林生物量最准确的方法之一。但单点、单树种、单植被类型的生物量相对生长方程存在较多问题，如：特定区域特定树种具有特定的生物量相对生长方程，地区与树种改变影响模型适用性；测树因子多项、回归方程多样；各组分生物量加和与总生物量单独估算的失衡；模型数据库与广义相对生长模型不确定性较大；相对生长分形理论仍处于探索阶段，争议较多。因此，建立较高精度的立地普适和物种普适的全球生物量相对生长方程，对于森林资源监测、全球变化与碳循环研究，具有重要理论意义和实践价值。.本项目依据生态学和树木几何学原理，将自然界树木设定为阔叶树型和针叶树型两种形态，利用圆柱体和圆锥体的体积计算方法，理论推导与建立了一套全球普适性的生物量相对生长方程。基于较少的测树因子（树高、胸径、根深、木材密度），即可简单、快速和较精确地估算单株立木和森林样地的生物量。.基于包括77815株树木生物量和测树因子的全球标准木数据库，拟合验证普适性生物量方程对单株标准木生物量的估算精度。结果发现，普适性生物量方程对不同生活型、不同生物气候带、不同胸径和树高等级的树木生物量估算精度有一定差异，但对总生物量的估算最精确，其次是地上生物量，对地下生物量的估算相对较差，还有待于继续改善。项目进一步利用中国森林标准木的更多生物量记录，对普适性方程的适应性进行了深入验证。利用森林大样地记录，同样验证了普适性方程对森林群落生物量估算的准确度，发现其对群落生物量的估算精度更优于单株立木。.总之，项目建立的普适性生物量估算方程，形式简单、估算快速、精度较高，完全可以满足全球森林生物量及其碳循环监测的要求，为较精确、快速开展全球不同地区、不同时空尺度的森林生物量监测与评估奠定了技术基础。.此外，本项目还以贵州和浙江两地的亚热带森林为例，研究其生物量和碳储量特征，及其与环境的关系。