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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價城市森林生態(tài)效率具有重要價值。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、模型評價指標等模型建立過程作了闡述，同時進一步介紹枝葉生物量模型估測的研究進展。
關鍵詞：枝葉生物量; 模型; 自變量; 評價指標
生物量已成為度量生態(tài)系統(tǒng)結構和功能變化的重要指標之一，樹冠部分不僅是植物進行光合作用、呼吸作用、蒸騰作用等一系列生理活動的主要場所，也是防風治塵、調節(jié)小氣候、構成景觀林冠線的主要部分。準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)的物質循環(huán)及能量流動的研究中提供關鍵基礎數(shù)據(jù)，對評價城市森林生態(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行光合作用、呼吸作用及蒸騰作用等一系列生理活動的主要場所，且其分配規(guī)律及動態(tài)變化可反映出森林的生長狀況。因此，研究枝葉的結構及其生物量，無論在科學理論研究上還是生產(chǎn)實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建枝葉生物量與樹冠易測因子之間的關系，對枝葉生物量進行估算，在保證一定準確性的同時，高效且無破壞性，因此模型估測法得到廣泛應用[1]。
1.1 模型類型 目前，應用較多的模型有3種基本形式，線性模型、多項式模型和非線性模型，線性模型和非線性模型按自變量個數(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內在意義的模型，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系，因此在所有模型中該模型應用最為廣泛。
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關系。Zeide[2]認為：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，國內外學者常采用胸徑、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了相對生長方程，使各分量生物量模型擬合精度與預估精度比傳統(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，并不能滿足一些相關研究的精度要求。
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到較好的估計效果，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準枝法調查樹冠生物量的比較，發(fā)現(xiàn)枝條模型法均優(yōu)于標準枝法。
1.3 模型評價指標 模型檢驗和評價貫穿建模工作整個過程，最優(yōu)模型的選擇一般都采用一套指標來衡量，依此來評價模型的擬合效果、預估精度及穩(wěn)定性。對于模型的評價，曾偉生[5]認為殘差平方和、剩余標準差、相關系數(shù)及參數(shù)變動系數(shù)這些指標，主要用于比較確定不同模型類型;而對用于預測目的的回歸模型，需要考慮總相對誤差、總系統(tǒng)誤差、評價相對誤差絕對值及預估精度這4個指標。
2 研究展望
目前，枝葉生物量模型仍主要停留在經(jīng)驗模型的水平之上，并且基于枝條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態(tài)變化規(guī)律的研究和調查。另外，需引進國外先進技術，加強現(xiàn)代科學技術及設備在枝葉生物量的測定中的應用研究，充分發(fā)揮遙感技術在枝葉生物量估測中的優(yōu)勢，同時進一步提高遙感技術估算大尺度枝葉生物量的精度，為城市森林生態(tài)效益的評價提供更高效更準確的新渠道。
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