基于森林清查数据的乔木林碳储量计算方法研究

选择马尾松、杉木和杨树等3种分布广泛的树种，依据第八次全国森林资源连续清查生物量建模外业资料,分人工林和天然林，以胸径、树高、年龄、林分树高立地分级等为自变量，使用非线性联立方程组，经过模型筛选、验证、分析和评价，建立树干、树枝、树叶和树根等分生物量与单木总生物量，蓄积量与总生物量相兼容的生物量模型;在此基础上, 进行单木-样地-区域扩展机制和模式的研究, 探索研究地方性与全国性生物量模型相兼容的技术和评价体系,为第八次森林清查精准计算全国乔木林碳储量和碳密度提供可供借鉴的模式和技术支撑。

乔木林碳储量是森林生态系统的碳储量的重要组成部分，基于森林清查数据的乔木林碳储量的计算和评估是森林碳储量测算和评估的基础，而乔木林生物量是乔木林碳储量的基础。项目主要内容包括（1）分量与总量、蓄积量和生物量相兼容的单木生物量模型：（2）单木-样地-区域扩展机制和模式的研究（3）模型的兼容适用性研究和评价。三年来，通过项目合作、数据交换和外业辅助调查等多种途径，获得马尾松实测样本646株；杉木实测样本749株，杨树150株和栎树150株，其中马尾松和杉木覆盖这两个树种的主要分布区。研究结果表明：单木生物量模型，在不分类的情况下，二元生物量模型最优，一元模型最差，两种与材积兼容的模型居中；林分起源和立地分级（以树高分级为基础），可以显著改善除二元模型外的其余三种模型的拟合结果，提高验证样本精度，龄组对模型的影响不大；与材积兼容的两种生物量模型，没有明显的差异。立地分类对树皮和树干影响不大，对树枝和树叶有显著性的影响。针叶树（马尾松和杉木） 和阔叶树（杨树和栎树）的各个组分的生物量方程，差异较大。阔叶树中树冠（树枝+树叶）的生物量在地上部分总生物量的比重大于针叶树；针叶树的树干（干材+树皮）生物量与树高的关系比针叶树更密切。以样地平均木树高和胸径的关系，建立的马尾松、杉木和杨树的树高分级曲线，在第七次和第八次森林资源连续清查中几乎没有变化不大；使用树高分级后单自变量（胸径）模型和使用树高、胸径作为自变量的生物量模型，在马尾松、杉木和杨树中应用，无论是单木水平，样地水平还是扩展到省级尺度的大区域，结果均非常接近，差别不超过±3%（以二元模型为基数）；使用总量和分量相容性的生物量模型和单个地上部分总生物量模型，在大区域尺度的计算结果，四个树种最大的不超过1.5%，最小的不到0.1%。使用树高分级的一元生物量模型，可以现有的森林资源连续清查体系中，不增加额外的工作量，就可以获得较高精度的生物量和碳储量估计值，此方法已在第八次森林资源连续清查的森林植被碳储量的估算中得到应用。