沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法技术

本发明专利技术公开了沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法，包括以下步骤：s1.通过比较分析IPCC法和生物量经验模型法进行木麻黄林主要生物量测算，选择适合海岸防护林生物量和碳储量测算方法；s2.设计木麻黄监测样地体系；s3.获取木麻黄单木生物量建模数据，并完成建模；s4.构建无性系木麻黄根系生物量模型；s5.分析无性系木麻黄胸径、树高、材积和形数的生长规律；s6.通过样地实测、生物量鲜、干重测定，对木麻黄无性系生长过程中生物量积累及其空间分配特征进行研究；s7.采用“样方收获法”调查木麻黄林下植被的生物量；s8.分析木麻黄生物量与林分结构和立地的关系；s9.估算木麻黄生物量与碳储量动态变化及碳汇价值：本发明专利技术的方法通过生物量和碳储量测算的不同方法的比较分析和评价，研究出适合海南省海岸防护林生物量和碳储量测算和计量的方法。

Monitoring and Measuring Method of Biomass and Carbon Storage of Coastal Shelterbelt

【技术实现步骤摘要】
沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法
本专利技术设计海岸防护林生物量和碳储量监测计量方法领域，具体涉及沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法。
技术介绍
森林生物量的调查估测算方法主要包括收获法、标准木法、模型法、生物量转换因子连续法等方法，不同生物量测算方法在所需调查数据、建模方法以及测算精度等方面不尽相同，选择一套适于海南岛东北部沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法对于后续研究工作的开展十分关键。本专利技术的目的是通过对不同生长阶段木麻黄沿海防护林生物量数据的取样和调查，研究包括地上部分、地下部分和死有机物在内的木麻黄沿海防护林生物量，建立一系列相关的生物量模型。
技术实现思路
为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法，包括以下步骤：s1.通过比较分析IPCC法和生物量经验模型法进行木麻黄林主要生物量测算，选择适合海岸防护林生物量和碳储量测算方法；步骤s1中，选取的不同径级、不同龄组的设定数量的木麻黄单木数据，计算IPCC法和模型法获得木麻黄生物量估计值与实测值的残差平方和，同时绘制实际值残差散点图，从而选择出较好的测算方法。s2.设计木麻黄监测样地体系：s21.根据该地区森林资源的研究数据，采用等距抽样的方法，计算抽样单元数量；s22.参照森林资源连续清查的方法对系统抽样样地进行等距布设，调查样地内活立木、枯立木和枯倒木的胸径、树高、枝下高、冠幅信息；步骤s21中，抽样单元数量为：式中，Vmax、Vmin和VAVG分别为该地区不同小班的公顷最大、最小和平均蓄积；在步骤s22中，所述抽样样地采用星状圆形布设，每个样地包括3个呈等边三角形分布的圆形子样地；样地体系设计时，应对森林资源分布核心区进行样地加密。s3.获取木麻黄单木生物量建模数据，并完成建模；s31.测量样地内林木的胸径和树高；s32.伐倒样木，采用“分层切割法”取样，将叶、枝、圆盘、根样品烘干称重，求样品干鲜重比，然后将各器官鲜重换算成干重，并统计计算每一样木各器官和全株的生物量；s33.利用设定数量的样木数据分别作为单木建模数据、验证数据和模型修正调整数据；s34.假设木麻黄单株总生物量模型为：WT＝ft(D,H)+fb(D,H)+fl(D,H)+fr(D,H)其中，木麻黄树干生物量模型(Wt)、树枝生物量模型(Wb)、树叶生物量模型(Wl)和树根生物量模型(Wr)的最优模型分别为：Wt＝ft(D,H)Wb＝fb(D,H)Wl＝fl(D,H)Wr＝fr(D,H)s35.采用多种生物量模型通过拟合统计量和验证统计量确定系数R2、均方根误差RMSE和平均偏差MD进行模型选择；步骤s31中，选择标准木时，按胸径和树高两项主要因子进行控制，分别在不同径阶和不同树高级选取标准样木。步骤s32中，分层切割法”取样的具体步骤为：s321.将树冠分上、中、下3层并去除全部死枝，称其总重量；s322.分别称取各层带叶活枝的总鲜重；s323.根据每层标准枝鲜重的枝、叶比例和各层枝叶总鲜重，推算每层的枝、叶鲜重和整个树冠的枝、叶鲜重；s324.在每层标准枝的重心位置左右截取样品并称其鲜重；将各层标准枝所摘的树叶混合后，选取样品并称其鲜重；再在死枝中选取中等大小的枝条，从中部截取样品，准确称其重量；s325.在设定树高处两边分别锯取2个厚圆盘，分别称圆盘鲜重；s326.在根系全部挖出后，分别称根茎、粗根、细根鲜重；将叶、枝、圆盘、根样品烘干称重，求样品干鲜重比，然后将各器官鲜重换算成干重，并统计计算每一样木各器官和全株的生物量。s35中，生物量模型公式及其自变量如下表所示：步骤s35中，系数R2、均方根误差RMSE和平均偏差MD的数学表达式分别为：式中：yi为实际值(木麻黄各部分的生物量实测值)；分别为它们的预测值和平均值；n为观察个数。s4.构建无性系木麻黄根系生物量模型：s41.挖掘设定数量的标准木的全部根系，将其根系分为主根延伸部分的茎根、粗根以及细根进行根系含水量的测定，然后分别取样烘干称质量，并对其包括根系在内的全树进行生物量测量；s42.用幂函数关系和线性函数关系模拟木麻黄材积与根生物量之间关系的参数结果，进行模型选择。s5.分析无性系木麻黄胸径、树高、材积和形数的生长规律；s6.通过样地实测、生物量鲜、干重测定，对木麻黄无性系生长过程中生物量积累及其空间分配特征进行研究；步骤s6中，全株、地上和地下生物量积累过程与木麻黄胸径生长的幂指数方程分别为：全株：y＝0.2718x2.3062，R2＝0.9886；地上：y＝0.2162x2.3044，R2＝0.9857；根系：y＝0.0542x2.3166，R2＝0.9877。s7.采用“样方收获法”调查木麻黄林下植被的生物量；步骤s7中，对于地上部分，用收割法将灌木和草本齐地刈割，灌木分不同种类分别测定其各个器官的鲜重，草本进行混合称其鲜重；对于地下部分，采用全挖法测定，将收获的林下植被地上、地下部分样品计算含水率，并换算成干重。s8.分析木麻黄生物量与林分结构和立地的关系；步骤s8中，对系统抽样获取的木麻黄样地进行统计分析，林分结构选取组成结构、水平结构、垂直结构和林分密度；立地通过土壤类型分区获取土壤参数，并分析以上参数与木麻黄生物量关系。s9.估算木麻黄生物量与碳储量动态变化及碳汇价值。步骤s9中，碳汇价值量用公式表示为：森林Vt＝Ctf×P×(44/12)Vt＝为森林资源全部的碳汇价值量；其中，Ctf为森林全部碳汇量；P为碳汇价格。本专利技术的有益效果为：本专利技术的木麻黄生物量模型构建方法，利用联立估计法，建立木麻黄可加性生物量估计模型，减少了系统误差所带来的估计偏差，提高了参数估计的有效性和一致性，并且保证了生物量估计的可加性，为建立海南木麻黄生物量估算模型提供了一种思路。附图说明图1为两种测算方法计算结果与实际值残差图；图2a为本专利技术系统抽样体系的示意图；图2b为本专利技术的星形样地设计示意图；图3为本专利技术的木麻黄可加性生物量模型估计值与实际值相关图(a-树干，b-树枝，c-树叶，d-树根，e-全树)；图4为根生物量散点与不同根系生物量模型对比图；图5为本专利技术的材积预测根生物量与散点图；图6为木麻黄生长过程中地上、地下生物量分配；图7为海南省东北部木麻黄系统抽样样地数据库。具体实施方式为了使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术技术方案进一步说明。本专利技术的沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法，包括以下步骤：s1.木麻黄(林)主要生物量测算方法的比较研究根据前期相关研究，本研究选择IPCC法和生物量经验(回归)模型估计法等2种方法，利用海南省东北部前期取样的不同径级、不同龄组的80株木麻黄单木数据，使用2种方法进行生物量估算，并与真实测量值进行比较分析。①IPCC法：政府间气候变化专门委员会(IPCC)以森林蓄积、木材密度、生物量换算因子和根茎比等为参数，建立材积源生物量模型，指导各国开展森林生物量估算。基本公式：Btotal＝VtotalD·BEF2·(1+R)(1)式中：Vtotal：某一树种组的总蓄积量；D：某一树种的木材密度(0.83)；BEF2：生物量扩展因子(1.4)；R：根茎比(0.27)；注：IPCC计算过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.通过比较分析IPCC法和生物量经验模型法进行木麻黄林主要生物量测算，选择适合海岸防护林生物量和碳储量测算方法；s2.设计木麻黄监测样地体系；s3.获取木麻黄单木生物量建模数据，并完成建模；s4.构建无性系木麻黄根系生物量模型；s5.分析无性系木麻黄胸径、树高、材积和形数的生长规律；s6.通过样地实测、生物量鲜、干重测定，对木麻黄无性系生长过程中生物量积累及其空间分配特征进行研究；s7.采用“样方收获法”调查木麻黄林下植被的生物量；s8.分析木麻黄生物量与林分结构和立地的关系；s9.估算木麻黄生物量与碳储量动态变化及碳汇价值。

【技术特征摘要】
1.一种沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.通过比较分析IPCC法和生物量经验模型法进行木麻黄林主要生物量测算，选择适合海岸防护林生物量和碳储量测算方法；s2.设计木麻黄监测样地体系；s3.获取木麻黄单木生物量建模数据，并完成建模；s4.构建无性系木麻黄根系生物量模型；s5.分析无性系木麻黄胸径、树高、材积和形数的生长规律；s6.通过样地实测、生物量鲜、干重测定，对木麻黄无性系生长过程中生物量积累及其空间分配特征进行研究；s7.采用“样方收获法”调查木麻黄林下植被的生物量；s8.分析木麻黄生物量与林分结构和立地的关系；s9.估算木麻黄生物量与碳储量动态变化及碳汇价值。2.根据权利要求1所述的沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法，其特征在于：步骤s1中，选取的不同径级、不同龄组的设定数量的木麻黄单木数据，计算IPCC法和模型法获得木麻黄生物量估计值与实测值的残差平方和，同时绘制实际值残差散点图，从而选择出较好的测算方法。3.根据权利要求1所述的沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法，其特征在于：步骤s2中，监测样地体系的具体设计步骤为：s21.根据该地区森林资源的研究数据，采用等距抽样的方法，计算抽样单元数量；s22.参照森林资源连续清查的方法对系统抽样样地进行等距布设，调查样地内活立木、枯立木和枯倒木的胸径、树高、枝下高、冠幅信息。4.根据权利要求1所述的沿海防护林生物量和碳储量监测计量的方法，其特征在于：步骤s3中，建模的具体步骤为：s31.测量样地内林木的胸径和树高；s32.伐倒样木，采用“分层切割法”取样，将叶、枝、圆盘、根样品烘干称重，求样品干鲜重比，然后将各器官鲜重换算成干重，并统计计算每一样木各器官和全株的生物量；s33.利用设定数量的样木数据分别作为单木建模数据、验证数据和模型修正调整数据；s34.假设木麻黄单株总生物量模型为：WT＝ft(D,H)+fb(D,H)+fl(D,H)+fr(D,H)其中，木麻黄树干生物量模型(Wt)、树枝生物量模型(Wb)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小燕，宿少锋，林之盼，薛杨，薛雁文，
申请(专利权)人：海南省林业科学研究所，
类型：发明
国别省市：海南,46