内容简介
《中国主要林木生物量模型手册》在收集我国自1978年以来建立的大量林木生物量模型(即相对生长式)的基础上,通过评价各模型构建过程中调查采样技术和数据处理方法的可靠性,筛选出我国主要林木生物量模型6000余条,并进一步构建了我国十余种重要树种的林木通用生物量模型。基于《中国主要林木生物量模型手册》的生物量模型,读者可以直接根据林木的生长参数(胸径、树高)估算出林木生物量,因此《中国主要林木生物量模型手册》是开展生态系统生物量和能量物质循环研究以及森林固碳能力评价的重要参考手册。
内页插图
目录
前言
第一章 中国林木生物量模型研究
第一节 中国林木生物量模型资料整理
第二节 中国林木生物量模型的研究现状
第二章 中国林木生物量模型信息
第一节 按森林类型和优势树种的模型信息检索表
第二节 按林木树种的模型信息检索表
第三节 按省份和优势树种的模型信息检索表
第四节 林木生物量模型信息表
第三章 中国林木生物量模型数据
第四章 中国常见树种的通用林木生物量模型
第一节 林木生物量模型的整合分析
第二节 基于胸径的通用林木生物量模型
第三节 基于胸径和树高的通用林木生物量模型
参考文献
附录:树种名录
前言/序言
面对全球变化和区域生态环境问题,森林的作用越来越受到重视。森林生态系统在保护生物多样性、固定大气中的二氧化碳、涵养水源、净化环境和生产林产品等方面为人类生存和发展提供了大量的服务功能。科学评价森林生态系统的服务功能已经成为森林生态学研究的热点之一。作为森林生态服务功能评估基础的生物量(即现存的生物质数量)的研究已有很长的历史,且近年来重新获得了研究者的重视。特别是林木异速生长规律的发现使建立林木各器官生物量与林木胸径或胸径和树高之间的相关关系式成为一种可能。通过这种相关关系式,只需要简单地测定林木的胸径或胸径和树高,就可以估算出林木各器官的生物量。这不但减少了森林生物量估算的工作量,而且提高了估算精度和估算效率。
我国的森林生态学家从20世纪60~70年代就开始了森林生物量的调查研究。在计算技术还不发达的情况下,利用手摇计算机建立了我国杉木林木生物量模型(又称相对生长式)。随后的近半个世纪来,我国陆续建立了许多树种和立地条件的林木生物量模型。这些模型已经成为我国森林生态学研究的重要知识宝库,为我们今天估算森林生物量和森林生态系统服务功能提供了极大方便。
面对丰富的林木生物量模型,如何进行正确地选择一直困扰着使用者。使用者渴望能够快速而高效地查询到最适合使用的林木生物量模型,这也是编写本手册的初衷。在过去近十年时间内,我们尽可能全面地收集了我国有关森林生态系统生物量的调查研究资料,进行了大量的整理分析工作,筛选出了真实可靠的研究数据,并将前期工作整理出版了《中国森林生态系统生物量及其分配研究》,从理论上探讨了林木生物量分配格局及机制,从实践上给出了我国主要森林类型的生物量积累速率、生物量扩展系数、生物量换算系数和根茎比等与森林生态系统碳核算和服务功能估算密切相关的参数。在《中国主要林木生物量模型手册》的编写中,我们首先对收集到的我国林木生物量模型进行了数字演算验证,以保证模型参数的合理性,然后对林木生物量模型进行了按树种的归并,探讨了常见树种的通用林木生物量模型。
在本手册出版之际,首先要感谢导师冯宗炜院士,是他将我们带入森林生态学领域,指导我们收集整理我国森林生态系统生物量的研究成果。其次要感谢开展森林生物量野外调查的前辈和同仁,他们的青春、艰辛和汗水孕育出了一个个精确的林木生物量模型,为后代生态学家估算森林生态系统服务功能提供了关键参数。还要感谢中国科学院战略性先导科技专项(XDA05060102和XDA05050602)的资金支持,保证了本手册的编写和出版。中国林业出版社肖静编辑的认真负责保证了本手册出版的质量。因篇幅所限,在此对其他为本手册编写和出版提供过帮助的人一并致谢。
尽管经过几年的努力,希望能够为读者呈现一个个真实可靠和方便使用的林木生物量模型,然而不当和错误之处在所难免,敬请读者批评指正。
扬州大学园艺与植物保护学院 罗云建
中国科学院生态环境研究中心 王效科 逯非
2015年10月
《中国主要林木生物量模型手册》:量化森林之基,驱动绿色未来 森林,地球的绿色肺叶,不仅是无数生灵赖以生存的家园,更是碳汇的重要载体,对调节全球气候、维护生态平衡发挥着不可替代的作用。在中国这片广袤的土地上, diverse 的森林类型孕育着丰富的树种资源,它们在固碳、涵养水源、保持水土、提供木材及非木材林产品等方面贡献卓著。然而,要精准地评估和管理这些宝贵的森林资源,科学量化其生物量,是实现可持续森林经营和有效应对气候变化的关键前提。 《中国主要林木生物量模型手册》正是在这样的时代背景下应运而生,它并非对现有研究成果的简单堆砌,而是旨在构建一个系统、全面、实用、权威的生物量模型数据库,为中国林业科学研究、生态环境评估、碳排放核算、森林经营规划以及相关政策制定提供坚实的科学支撑。本书的诞生,标志着中国在林木生物量估算领域迈入了更为精细化、系统化的新阶段。 本书的核心价值与内容涵盖: 本书的核心价值在于其“全面性”与“实用性”。它系统地收集、整理、筛选并优化了中国主要林木物种的生物量回归模型。这些模型是基于大量的实测数据,通过科学的统计学方法建立起来的,能够准确地预测不同生长阶段、不同立地条件下林木的生物量。 具体而言,本书的内容主要围绕以下几个方面展开: 1. 中国主要林木物种的甄选与分类: 在收录模型之前,本书进行了详尽的物种筛选工作。考虑到中国森林资源的代表性、经济价值、生态重要性以及研究的普适性,本书重点收录了以下几类具有代表性的林木物种: 经济林树种: 如松类(马尾松、油松、华山松等)、杉木、柏木、杨树(毛白杨、青杨等)、柳树、橡树、杂交构树、板栗、核桃、苹果、梨、柑橘等。这些树种不仅在木材生产、经济收入方面占有重要地位,其生物量估算对林业经济发展至关重要。 防护林与生态恢复树种: 如刺槐、泡桐、白蜡树、榆树、枫树、旱柳、侧柏、巨柏等。这些树种在防风固沙、水土保持、城乡绿化、退耕还林等生态工程中扮演着关键角色,其生物量信息有助于评估生态工程的固碳减排效果。 珍贵用材树种: 如水曲柳、楠木、紫檀、黄花梨等。虽然数量可能不如阔叶树种,但其高价值和特殊的生态功能使其生物量估算同样具有重要意义。 区域代表性树种: 考虑到中国幅员辽阔,不同地区的气候、土壤条件差异显著,本书特别关注了各区域代表性强的树种,力求模型具有更强的地域适应性。例如,华北地区的落叶松、东北地区的红松、西南地区的榕树、华南地区的橡胶树等。 本书在物种的收录和分类上,充分考虑了林业调查和研究的常用分类体系,力求与现行林业统计和分类标准相衔接,便于用户查阅和应用。 2. 生物量回归模型的构建与优化: 模型的理论基础: 本书收录的模型基于普遍接受的生物量估算原理,即林木的生物量与其年生长量(通常用胸径、树高、材积等可量测因子表示)之间存在显著的相关性。这些回归模型通常表现为线形、对数、幂函数等形式,能够有效地描述这种关系。 模型参数的来源与准确性: 所有模型均源自可靠的科学研究,作者团队对模型的研究数据进行了严格的筛选和评估,确保了模型所依据的实测数据具有较高的代表性、准确性和可靠性。数据来源包括但不限于: 野外调查数据: 大量的实地调查,对不同树种、不同年龄、不同生长环境下的林木进行采样、测量、烘干称重,获取真实生物量数据。 文献资料: 系统梳理国内外公开发表的关于中国林木生物量估算的研究论文、学术报告、专著等,选取了数据质量高、方法科学的模型。 林业数据库: 整合了部分成熟的林业数据库,提取其中可靠的生物量相关数据。 模型形式的多样性: 考虑到不同树种、不同测量条件下的适用性,本书收录了多种形式的生物量回归模型,包括: 单木生物量模型: 以胸径(DBH)、树高(H)等作为自变量,预测单株树木地上部分(或整体)的生物量。 种群(林分)生物量模型: 以林分平均胸径、平均树高、林分断面积、单位面积蓄积量等作为自变量,预测单位面积的生物量。 组分生物量模型: 针对树干、枝、叶、根等不同器官分别建立回归模型,以满足更精细化的研究需求。 模型参数的标准化与更新: 本书对模型参数进行了标准化处理,并尽可能标注了模型的适用范围(如地理区域、森林类型、树种年龄范围等),帮助用户选择最合适的模型。同时,部分模型还考虑了区域性差异,提供了不同区域适用的参数。 3. 模型的应用指南与案例分析: 明确的应用场景: 本书不仅提供了模型本身,更重要的是指导用户如何将其应用于实际工作中。清晰列举了本书模型的主要应用场景: 碳汇估算: 为国家温室气体排放清单、森林碳汇监测、碳交易等提供关键的生物量数据和计算方法。 森林资源调查与评价: 提高森林资源调查的效率和精度,为森林经营管理提供依据。 生态效益评估: 量化森林在固碳、释氧、水源涵养、生物多样性维持等方面的生态服务功能。 生物质能源潜力评估: 估算森林生物质能源的可用性,为可再生能源发展提供数据支持。 森林火灾风险评估: 准确的生物量信息有助于评估火灾载荷和蔓延风险。 生物地球化学循环研究: 为研究森林生态系统中的物质循环和能量流动提供基础数据。 操作性强的应用方法: 本书提供了详尽的应用步骤和计算示例,并可能附带简单的辅助计算工具或说明,使得非专业研究人员也能方便快捷地使用这些模型。例如,对于如何根据实测的胸径和树高,查找并套用相应树种的模型来估算生物量,本书将提供清晰的指导。 案例分析: 选取几个典型场景,通过实际案例展示模型的应用过程和结果。例如,如何利用本书的模型估算一片典型马尾松人工林的总生物量,以及其固碳量。 4. 模型验证与不确定性分析: 模型的科学性检验: 对于收录的模型,本书尽可能进行了二次验证或引用了验证结果,确保其统计学上的显著性和预测的准确性。 不确定性评估: 科学地认识到生物量估算模型存在一定的不确定性。本书会简要介绍影响模型准确性的因素,如测量误差、模型本身的局限性、物种变异性、环境因素等,并指导用户如何理解和评估估算结果的不确定性,从而更审慎地使用数据。 本书的意义与价值: 《中国主要林木生物量模型手册》的出版,具有多方面的深远意义: 提升科学研究水平: 为中国林业、生态学、环境科学等领域的研究人员提供了一个权威、全面的模型工具,能够显著提升研究的效率和科学性,推动相关领域前沿课题的深入探索。 服务国家生态文明建设: 在国家高度重视生态文明建设、“双碳”目标达成、生物多样性保护的背景下,本书提供的精准生物量估算方法,为量化森林生态服务的价值、评估生态修复工程成效、监测碳汇能力提供了关键的科技支撑。 促进可持续森林经营: 通过准确的生物量数据,可以更科学地制定森林采伐、更新、抚育等经营方案,实现森林资源的永续利用,提高森林的生态效益和经济效益。 推动绿色产业发展: 准确的生物量信息对于生物质能源、木材加工、林下经济等绿色产业的发展具有指导意义,有助于优化资源配置,提高产业附加值。 填补国内空白,引领国际前沿: 本书在收集的物种数量、模型的系统性、应用的广泛性等方面,在国内生物量模型研究领域具有开创性意义,有望成为国内外相关研究的参考范本。 展望: 《中国主要林木生物量模型手册》的诞生,并非终点,而是中国林木生物量研究迈向新高度的起点。随着科技的不断发展和新数据的不断积累,未来的研究将更加侧重于: 精细化与动态化: 发展更加精细化的模型,考虑更多影响因素(如气候变化、病虫害、管理措施等),实现生物量动态变化的研究。 遥感与大数据结合: 进一步融合遥感影像、激光雷达(LiDAR)等新兴技术,构建与地面数据相结合的宏观生物量估算模型。 智能化与自动化: 利用人工智能和机器学习技术,开发更加智能化的生物量估算平台,实现模型的自动化更新和应用。 本书的出版,将为中国乃至全球的森林可持续管理和应对气候变化提供宝贵的数据支持和科学方法。它不仅仅是一本“手册”,更是量化我们绿色宝藏、驱动绿色未来发展的重要基石。