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枝葉生物量模型研究概述論文
摘 要：枝葉生物量對研究評(píng)價(jià)城市森林生態(tài)效率具有重要價(jià)值。模型估測法是目前測定生物量最常用的方法，本研究簡述枝葉生物量模型的研究現(xiàn)狀，對模型類型、模型自變量、模型評(píng)價(jià)指標(biāo)等模型建立過程作了闡述，同時(shí)進(jìn)一步介紹枝葉生物量模型估測的研究進(jìn)展。
關(guān)鍵詞：枝葉生物量; 模型; 自變量; 評(píng)價(jià)指標(biāo)
生物量已成為度量生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化的重要指標(biāo)之一，樹冠部分不僅是植物進(jìn)行光合作用、呼吸作用、蒸騰作用等一系列生理活動(dòng)的主要場所，也是防風(fēng)治塵、調(diào)節(jié)小氣候、構(gòu)成景觀林冠線的主要部分。準(zhǔn)確高效的測算枝葉生物量及其變化，在探索城市森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)及能量流動(dòng)的研究中提供關(guān)鍵基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對評(píng)價(jià)城市森林生態(tài)效益起著十分重要的作用。模型估測法是目前估測生物量最流行的方法，本研究對枝葉生物量模型作簡要概述，旨在為枝葉生物量的精確估算提供參考。
1 枝葉生物量模型概況
從大量的報(bào)道可發(fā)現(xiàn)，樹冠生物量在生物量中占有較大的比重，以往研究表明：喬木層樹冠生物量占總生物量的10%～40%，各部分生物量分配比例為干>冠>根>皮。這是由于樹冠部分是植物體進(jìn)行光合作用、呼吸作用及蒸騰作用等一系列生理活動(dòng)的主要場所，且其分配規(guī)律及動(dòng)態(tài)變化可反映出森林的生長狀況。因此，研究枝葉的結(jié)構(gòu)及其生物量，無論在科學(xué)理論研究上還是生產(chǎn)實(shí)踐中都具有極其重要的意義。枝葉生物量模型估測法是通過構(gòu)建枝葉生物量與樹冠易測因子之間的關(guān)系，對枝葉生物量進(jìn)行估算，在保證一定準(zhǔn)確性的同時(shí)，高效且無破壞性，因此模型估測法得到廣泛應(yīng)用[1]。
1.1 模型類型 目前，應(yīng)用較多的模型有3種基本形式，線性模型、多項(xiàng)式模型和非線性模型，線性模型和非線性模型按自變量個(gè)數(shù)的多少，可分為一元、二元及多元模型;其中非線性模型的應(yīng)用最為廣泛。常見的非線性模型主要有冪函數(shù)方程(相對生長方程)、指數(shù)方程、多項(xiàng)式方程，其中相對生長方程最具代表性。
相對生長模型是可反映生物學(xué)內(nèi)在意義的模型，這是由于其可以描述大多數(shù)條件下的林木及其各器官的生長關(guān)系，因此在所有模型中該模型應(yīng)用最為廣泛。
1.2 模型自變量 回歸模型中解釋變量的選擇一般遵循以下原則：解釋因子容易測定，與因變量之間有緊密的相關(guān)關(guān)系。Zeide[2]認(rèn)為：在生物量模型中，不宜采用過多的自變量，這易造成變量之間的相互抵觸。在以往研究中，國內(nèi)外學(xué)者常采用胸徑、樹高等因子來估測枝葉生物量，但精度相對較低。胥輝[3]通過增加冠長、冠幅和體積等樹冠因子改進(jìn)了相對生長方程，使各分量生物量模型擬合精度與預(yù)估精度比傳統(tǒng)的相對生長模型都有較大幅度的提高，但是由于枝葉生物量易受樹冠大小、形狀及生長環(huán)境的影響而波動(dòng)，并不能滿足一些相關(guān)研究的精度要求。
由于基于胸徑、樹高、冠幅、冠長及樹冠體積等因子的枝、葉生物量模型的精度難以達(dá)到較好的估計(jì)效果，因此建立基于枝條特征因子的枝條生物量模型逐漸成為一種趨勢。郭孝玉等[4]以長白落葉松為研究對象，經(jīng)過對枝條模型法和標(biāo)準(zhǔn)枝法調(diào)查樹冠生物量的比較，發(fā)現(xiàn)枝條模型法均優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)枝法。
1.3 模型評(píng)價(jià)指標(biāo) 模型檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)貫穿建模工作整個(gè)過程，最優(yōu)模型的選擇一般都采用一套指標(biāo)來衡量，依此來評(píng)價(jià)模型的擬合效果、預(yù)估精度及穩(wěn)定性。對于模型的評(píng)價(jià)，曾偉生[5]認(rèn)為殘差平方和、剩余標(biāo)準(zhǔn)差、相關(guān)系數(shù)及參數(shù)變動(dòng)系數(shù)這些指標(biāo)，主要用于比較確定不同模型類型;而對用于預(yù)測目的的回歸模型，需要考慮總相對誤差、總系統(tǒng)誤差、評(píng)價(jià)相對誤差絕對值及預(yù)估精度這4個(gè)指標(biāo)。
2 研究展望
目前，枝葉生物量模型仍主要停留在經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷乃街希⑶一谥l水平生物量模型研究仍較少，多數(shù)枝葉生物量模型都是基于胸徑、樹高等因子。然而這些模型的精度往往不足以滿足研究分析的要求。從枝條入手，基于枝條特征因子建立枝葉生物量模型，擬合效果和預(yù)估效果均可得到有效的提高。
枝葉生物量是樹木的重要屬性特征，目前仍缺乏對城市中不同樹種的枝葉生物量分布及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的研究和調(diào)查。另外，需引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及設(shè)備在枝葉生物量的測定中的應(yīng)用研究，充分發(fā)揮遙感技術(shù)在枝葉生物量估測中的優(yōu)勢，同時(shí)進(jìn)一步提高遙感技術(shù)估算大尺度枝葉生物量的精度，為城市森林生態(tài)效益的評(píng)價(jià)提供更高效更準(zhǔn)確的新渠道。
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