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我国尺度兼容和树种分类的材积源森林碳储量模型 被引量：2
1
作者 张聪 刘琪 +2 位作者 李海奎 刘鹏举 詹思颖 《林业科学》 北大核心 2025年第1期57-69,共13页
【目的】提出一种简单方便的森林碳储量估算方法,构建考虑林分特征的尺度兼容和树种分类的材积源森林碳储量模型,为估算多尺度和多树种森林碳储量提供方法和技术支持。【方法】基于第6~9次全国森林资源清查数据和异速生长方程,分别利用... 【目的】提出一种简单方便的森林碳储量估算方法,构建考虑林分特征的尺度兼容和树种分类的材积源森林碳储量模型,为估算多尺度和多树种森林碳储量提供方法和技术支持。【方法】基于第6~9次全国森林资源清查数据和异速生长方程,分别利用含哑变量的非线性最小二乘法的独立模型和非线性似然无关回归的联立方程组模型,构建考虑起源、龄组2个主要林分特征的尺度兼容和树种分类的森林碳储量模型,通过加权回归消除异方差,采用决定系数(R^(2))、估计值的标准差(SEE)、平均预估误差(MPE)、总相对误差(TRE)和差异百分比(VP)对模型进行评价;同时利用2021年林草综合监测数据,比较不同尺度模型估算全国森林碳储量的差异。【结果】1)共构建2974类尺度兼容的森林碳储量模型,与独立模型相比,联立方程组模型的R^(2)无明显差异。独立模型和联立方程组模型分别为1383和1591类,模型R^(2)的平均值分别为0.9661和0.9652,MPE分别为0.75%和0.78%,联立方程组模型的R^(2)仅下降0.0009,MPE仅上升0.03%。2)共构建2520类树种分类的森林碳储量模型,与尺度兼容模型结果一样,独立模型和联立方程组模型的R^(2)无明显差异。独立模型和联立方程组模型均为1260类,模型R^(2)的平均值分别为0.9443和0.9424,MPE分别为0.48%和0.49%,联立方程组模型的R^(2)仅下降0.0019,MPE仅上升0.01%。3)构建4种不同建模方式(独立-尺度模型、独立-树种模型、联立-尺度模型、联立-树种模型)的森林碳储量模型。相比独立模型,联立方程组模型的参数变动幅度更小。4种不同建模方式共包含参数a和参数b分别为46157和23935个。独立模型和联立方程组模型参数a的平均值分别为0.5965和0.6200,极差分别为2.3186和2.1922,独立模型的参数极差偏高0.1264;参数b的平均值分别为0.9332和0.9318,极差分别为0.6723和0.5065,独立模型的参数极差偏高0.1667。4)不同尺度模型估算全国森林碳储量时,无论何种尺度,独立模型的估算差异均大于联立方程组模型,但总体上各种尺度模型的估算差异均在3%以内。【结论】1)本研究提出的从森林蓄积量直接到森林碳储量的材积源森林碳储量模型数据有效、方法可靠,可用于直接估算森林碳储量。2)基于含哑变量的非线性似然无关的联立方程组方法,可更好地建立尺度兼容和树种分类的森林碳储量模型。3)本研究构建的森林碳储量模型平均R^(2)在0.95以上,MPE在1%以内,可用于林业实践中快速准确估算森林碳储量。4)根据模型的拟合精度以及参数的稳定性,建议使用以联立-尺度(以尺度为建模总体的联立树种分类模型)为建模方式的森林碳储量模型。5)在5%精度要求下,可使用国家尺度考虑林分起源、龄组的树种分类模型估算全国森林碳储量。 展开更多
关键词 森林碳储量模型 非线性似然无关 哑变量 参数库 尺度兼容 树种分类
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不同林龄阶段杉木林碳密度与碳储量模型研究——以浙江遂昌为例
2
作者 龚笑飞 潘江炎 +5 位作者 翁振明 李烨 黄红丹 叶姝儿 姚良锦 王志高 《浙江林业科技》 2025年第1期48-52,共5页
为探究杉木Cunninghamia lanceolata人工林固碳增汇经营技术,本文以遂昌县杉木人工林为研究对象,研究了不同林龄阶段、不同密度林分乔木层不同器官的含碳率和碳密度,并构建了不同器官的碳储量预测模型。结果表明,杉木林的平均含碳率为50... 为探究杉木Cunninghamia lanceolata人工林固碳增汇经营技术,本文以遂昌县杉木人工林为研究对象,研究了不同林龄阶段、不同密度林分乔木层不同器官的含碳率和碳密度,并构建了不同器官的碳储量预测模型。结果表明,杉木林的平均含碳率为50.15%,其中树冠的含碳率最高(51.59%);25年生杉木林的平均含碳率显著低于32年生和47年生杉木林的平均含碳率,林分密度对含碳率的影响不显著。杉木林平均碳密度随林龄增加而增加,林分密度对碳密度的影响体现在林龄较大的林分,中等密度等级林分的树冠和树干碳密度均最高。构建的林分、树干、树冠和树根碳储量模型,R2均在0.9以上,模型拟合效果较好。本研究表明适当的经营密度有助于提高杉木人工林碳储量,提升碳汇能力。 展开更多
关键词 杉木人工林 含碳率 碳密度 碳储量模型
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黑龙江省主要林分类型林分碳储量预估模型 被引量：4
3
作者 贾炜玮 林键 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第8期30-38,共9页
利用2期黑龙江省森林资源连续清查数据(2005—2010年),根据林分变量和林分碳储量间的关系构建了林分水平的全树碳储量预估模型,并对应不同起源选择不同的模型形式,用加权最小二乘法消除了异方差。由于地域的不同,相同林分类型碳储量可... 利用2期黑龙江省森林资源连续清查数据(2005—2010年),根据林分变量和林分碳储量间的关系构建了林分水平的全树碳储量预估模型,并对应不同起源选择不同的模型形式,用加权最小二乘法消除了异方差。由于地域的不同,相同林分类型碳储量可能存在差异,因此在构建的碳储量模型基础上,利用哑变量方法构建考虑不同地域的林分碳储量模型。结果表明:区分起源的林分碳储量模型对于天然林和人工林都具有良好的拟合精度,R^2均大于0.94,模型评价指标中平均相对误差均在±6.00%以内,平均相对误差绝对值基本小于10%,仅黑桦天然林为15.33%。大部分模型的预测精度在95%以上。利用哑变量方法构建的考虑不同地域的林分碳储量通用模型的R^2均大于0.94,平均相对误差均较小,平均相对误差绝对值均在小于8%,预测精度都在95%以上。对于包含区域哑变量的通用模型,在满足相同的林分平均断面积条件及其他变量、参数a、c不变时,不同区域对应的参数b值越大,相应区域碳储量越大;在满足相同的林分平均高(或者林分年龄条件)及其他变量、参数a、b不变时,不同区域对应的参数c值越大,相应区域碳储量越大。 展开更多
关键词 林分类型 林分变量 哑变量 林分碳储量模型
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基于Landsat8 OLI数据的山杏柠条灌木林碳储量遥感模型研究 被引量：2
4
作者 刘芬 魏江生 +4 位作者 周梅 赵鹏武 舒洋 吴华军 海青 《林业资源管理》 北大核心 2016年第1期112-117,共6页
基于Landsat8 OLI多光谱数据和内蒙古兴安盟地区189块山杏、柠条灌木林实测样地数据,利用多元逐步回归法建立地上碳储量遥感模型,并对模型的预估精度进行了分析。结果表明:选取包括单波段、波段组合、缨帽变换、植被指数及主成分分析共5... 基于Landsat8 OLI多光谱数据和内蒙古兴安盟地区189块山杏、柠条灌木林实测样地数据,利用多元逐步回归法建立地上碳储量遥感模型,并对模型的预估精度进行了分析。结果表明:选取包括单波段、波段组合、缨帽变换、植被指数及主成分分析共5组27个特征变量,通过分析27个特征变量与灌木林地上碳储量的Pearson相关性,进行特征变量的优化选取并建立模型。天然山杏、人工山杏和人工柠条3种灌木类型地上碳储量遥感模型的决定系数分别为0.61,0.86,0.74,预估精度分别为71%,77%,73%。优化的3种遥感模型可以应用到内蒙古范围内天然山杏、人工山杏和人工柠条林地上碳储量评估工作中。 展开更多
关键词 Landsat8 OLI 灌木林 碳储量模型 特征变量选取 逐步回归法
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长白落叶松人工林林分碳储量生长模型系研究 被引量：12
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作者 何潇 周超凡 +1 位作者 雷相东 李海奎 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1-10,共10页
【目的】目前关于林分碳储量随年龄动态变化的模型研究较少,本研究通过建立林分水平的碳储量生长模型系,为区域尺度的森林碳储量动态预估提供方法。【方法】以吉林省长白落叶松人工林为对象,使用立地质量分级算法将所有样地划分为3个立... 【目的】目前关于林分碳储量随年龄动态变化的模型研究较少,本研究通过建立林分水平的碳储量生长模型系,为区域尺度的森林碳储量动态预估提供方法。【方法】以吉林省长白落叶松人工林为对象,使用立地质量分级算法将所有样地划分为3个立地等级,并将其作为哑变量引入模型系中,使用联立方程组的方法将林分平均高、断面积生长模型和林分碳储量模型3个方程进行联合估计,建立林分碳储量生长模型系。采用调整确定系数(R^(2)_(adj))、估计值的标准误(SEE)和平均预估误差(MPE)来评价模型的表现,分析不同立地等级和林分密度指数(SDI)下林分碳储量的生长过程,及林分断面积和平均高对林分碳储量的影响。【结果】(1)林分碳储量生长模型系中林分平均高生长模型、林分断面积生长模型和林分碳储量模型的R^(2)_(adj)分别为0.879、0.977和0.953,MPE均<2%,具有较好的拟合优度。(2)直接利用林分平均高和断面积或由生长模型得到林分平均高和断面积的这两种途径都可以准确估计林分碳储量,结果仅相差0.02 t/hm^(2),模型系具有良好的通用性与稳定性。(3)林分碳储量生长量随立地质量的提高而增加;立地等级相同时,SDI<1500株/hm^(2)时生长较慢,SDI>1500株/hm^(2)时,在40年以后的林分密度对碳储量生长过程基本无影响;林分密度指数控制在1500~2000株/hm^(2)时可实现较快的碳储量生长。(4)林分碳储量随林分断面积和平均高的增加而增加,林分断面积与林分碳储量的关系更为密切。【结论】林分碳储量的生长和立地等级、林分平均年龄、密度、断面积、平均高等因子有密切联系,采用联立方程组方法是建立林分碳储量生长模型系的有效方法。本研究建立的林分碳储量生长模型系可以对林分碳储量动态进行有效预测,为了解林分碳储量的生长过程和森林碳汇评估提供了工具。 展开更多
关键词 林分碳储量模型 生长过程 立地等级 林分密度 长白落叶松人工林
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基于不同立地等级的天山云杉天然林碳汇潜力
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作者 王正婷 罗光成 +3 位作者 赵善超 马茜芮 依里帆·艾克拜尔江 向玮 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第4期74-81,共8页
【目的】明确不同立地条件下新疆天山云杉天然林的碳汇潜力,为新疆天然林的生态功能提升、科学管理以及区域碳中和目标实现提供理论依据和技术支撑。【方法】基于新疆天山云杉天然林150块样地数据,通过林分断面积和碳储量模型的参数估计... 【目的】明确不同立地条件下新疆天山云杉天然林的碳汇潜力,为新疆天然林的生态功能提升、科学管理以及区域碳中和目标实现提供理论依据和技术支撑。【方法】基于新疆天山云杉天然林150块样地数据,通过林分断面积和碳储量模型的参数估计,利用黄金分割法求解最优林分密度指数,系统评估不同立地条件下林分碳汇潜力。【结果】(1)建立的林分优势高模型(R^(2)=0.965)将天山云杉样地划分为5个立地等级(Ⅰ—Ⅴ),各等级下样地数量分别为15、30、60、27、18个。(2)林分断面积和碳储量生长模型具有良好的拟合精度,其中断面积模型R^(2)=0.936(RMSE=2.931 m^(2)/(hm^(2)·a),rRMSE=0.134),碳储量模型R^(2)=0.861(RMSE=5.488 t/(hm^(2)·a),rRMSE=0.164)。(3)基准年龄时,立地等级Ⅰ—Ⅴ的碳储量分别为149.487、143.191、138.103、122.681、116.196 t/hm^(2),对应最优林分密度为1022、1166、1343、1568、1862株/hm^(2)。(4)随林龄增长,各立地等级碳汇潜力呈下降趋势,其中幼龄林阶段衰减速率最大,中龄林后趋缓;立地质量与碳储量呈正相关,但低立地质量林分具有更高密度调控空间。【结论】立地质量分级可有效表征天山云杉天然林碳汇潜力差异,建议重点加强占样本总量40%的中等立地质量林分(Ⅲ级)幼龄林阶段的精准调控,以充分挖掘其碳汇提升潜力。 展开更多
关键词 碳储量生长模型 碳汇潜力 天山云杉 立地等级
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煤炭开采对区域农田植被碳库储量的影响评价 被引量：12
7
作者 侯湖平 徐占军 +2 位作者 张绍良 余健 张建 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1-9,F0004,共10页
在人类煤炭开采活动的干预下,农田生态系统中碳储量迅速变化。这种变化不仅改变了土壤肥力及农田作物产量,而且对区域及全球环境具有很大影响,事实上稳定保持其碳库是农业减缓温室气体的主要途径。该文的研究目的就是从煤炭开采对区域... 在人类煤炭开采活动的干预下,农田生态系统中碳储量迅速变化。这种变化不仅改变了土壤肥力及农田作物产量,而且对区域及全球环境具有很大影响,事实上稳定保持其碳库是农业减缓温室气体的主要途径。该文的研究目的就是从煤炭开采对区域农田植被碳库储量影响的角度来研究煤炭开采对农田生态系统碳储量的影响,以徐州九里矿区为研究区,通过区域内农田植被碳库采样与试验、区域植被碳库储量估算模型的构建以及碳储量估算得到九里矿区煤炭开采沉陷区农田植被的碳储量和碳密度分布图,然后与情景模拟得出的该区未受到煤炭开采影响情况下,经过几十年变化后农田植被的碳储量和碳密度分布图进行对比,得出煤炭开采对沉陷区范围的农田植被碳库的扰动影响,发现与不受到煤炭开采的影响相比,在沉陷区域外围地势较高的坡地煤炭开采对农田植被碳密度的影响很小,在沉陷区地势较低的季节性积水区和常年积水湿地区煤炭开采对农田植被碳密度的影响较大。在整个煤炭开采沉陷区范围内,与不受到煤炭开采的影响相比,煤炭开采沉陷区域农田植被碳库碳储量减少2.4万t。煤炭开采对区域农田植被碳库储量的影响属于失碳效应。 展开更多
关键词 碳 植被 生态系统 煤炭开采 碳密度 碳储量评估模型
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耕作方式对华北农田土壤有机碳储量及温室气体排放的影响 被引量：52
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作者 张明园 魏燕华 +2 位作者 孔凡磊 陈阜 张海林 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期203-209,共7页
耕作方式能够改变土壤有机碳在土层中的分布,进而对土壤有机碳及土壤碳储量产生影响。该研究在模型调整的基础上选取了土壤有机碳(SOC)、土壤碳密度(SCD)、土壤呼吸(SR)以及生物量碳(BC)4个指标对DNDC(denitrification-decomposition)... 耕作方式能够改变土壤有机碳在土层中的分布,进而对土壤有机碳及土壤碳储量产生影响。该研究在模型调整的基础上选取了土壤有机碳(SOC)、土壤碳密度(SCD)、土壤呼吸(SR)以及生物量碳(BC)4个指标对DNDC(denitrification-decomposition)模型在华北麦-玉两熟农田的适用性进行验证,并用该模型模拟当地土壤碳储量(SCS)动态变化以及温室气体排放特征。结果表明,模型模拟值与实测值吻合良好,此模型可以适用于华北麦-玉两熟农田土壤有机碳的模拟研究;2001-2010年SOC和SCS逐年递增;对未来100a模拟发现,前15a旋耕(RT)和翻耕(CT)处理SOC增长迅速,而免耕(NT)SOC的剧烈增长趋势要持续近40a;对比各处理100a碳储量变化可知,前20aCT处理SCS最大,20a后NT处理SCS最大;各处理土壤全球变暖潜势(GWP)大小为CT>RT>NT。通过验证该文证明了DNDC模型可以较好地研究华北麦-玉两熟农田土壤碳循环;长久来看NT有利于农田SCS的积累以及GWP的降低。该研究能够为华北麦-玉两熟农作区固碳减排提供依据。 展开更多
关键词 土壤 有机碳 温室气体 耕作方式 碳储量 全球变暖潜势 DNDC模型 土壤呼吸
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基于林分生长模型的天山云杉碳汇潜力估测 被引量：4
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作者 张景路 张绘芳 +2 位作者 高健 朱雅丽 地力夏提·包尔汉 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期1332-1340,共9页
为掌握研究区天山云杉(Picea schrenkiana)林分碳储量现状,估算其碳汇潜力,了解其碳汇动态变化过程,分别基于Gompertz、Logistic、Mitscherlich和Schumacher等4个常用生长曲线方程,采用林龄、平均树高、平均胸径和林分密度等指标构建林... 为掌握研究区天山云杉(Picea schrenkiana)林分碳储量现状,估算其碳汇潜力,了解其碳汇动态变化过程,分别基于Gompertz、Logistic、Mitscherlich和Schumacher等4个常用生长曲线方程,采用林龄、平均树高、平均胸径和林分密度等指标构建林分蓄积量生长模型,选取最优模型,通过林分生物量-林分蓄积量回归模型和含碳系数建立林分碳储量生长模型,计算不同林分条件下天山云杉生长到180 a的碳密度年均增长量,预测研究区当前、30 a后和60 a后的林分碳储量及碳汇潜力。结果表明,对比不同生长曲线方程后选择Schumacher方程构建林分蓄积生长模型并转化为林分碳储量生长模型,模型精度89.082%,估计值的标准差13.006、总系统误差-0.293、平均系统误差-5.943、决定系数0.895。基于林分碳储量生长模型计算出天山云杉在相同林分密度条件下,随着林分立地条件的变化,林分碳密度0~180 a年平均增长量为0.020~0.641 t/(hm^(2)·a),研究区全域林分碳密度平均增长量为0.299 t/(hm^(2)·a),年平均增长量拐点位于30 a处。天山云杉林分碳汇潜力为1.245×10^(4) t碳;当前、未来30 a和未来60 a林分碳储量分别为3.439×10^(6) t碳、3.447×10^(6) t碳、3.450×10^(6) t碳,未来30 a、未来31~60 a的增长量分别为8×10^(3) t碳、3×10^(3) t碳,涨幅分别为0.233%和0.087%。本研究构建的林分碳储量生长模型具有较高的精度和稳定性,可用于研究区天山云杉林分碳汇潜力的估测;研究区天山云杉成熟林、过熟林占比较高,林分碳汇潜力低,需进行林龄结构优化,以促进天山云杉林的可持续发展。 展开更多
关键词 天山云杉 林分蓄积量生长模型 林分碳储量生长模型 碳储量 碳汇潜力
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