基于Landsat 8 OLI的滇西北高山亚高山针叶林地上生物量遥感估测模型构建及光饱和点确定

为确定高山松林与云冷杉林生物量遥感估测饱和值,以滇西北高山亚高山针叶林为研究对象,森林资源二类调查数据与同期Landsat 8 OLI遥感影像数据为数据源,采用曲线拟合求解地上生物量(aboveground biomass,AGB)估测光饱和值;采用线性逐步回归方法分别拟合无分层、坡向分层、龄组分层以及坡向龄组结合分层的模型,并进行森林AGB反演.结果表明,高山松林、云冷杉林地上生物量遥感估测光饱和值分别为149.09 t/hm~2和162.3 t/hm~2;分层模型相较于无分层模型具有较高的估测精度,尤其是对低AGB值(0～30 t/hm~2)和高AGB值(150 t/hm~2)具有更好的估计.考虑坡向、龄组分层及坡向龄组结合分层可在一定程度上降低高山松林与云冷杉林AGB遥感估测中低值高估和高值低估问题的影响,为森林生物量遥感估测提供参考.     

南亚热带马尾松人工林根系生物量分布格局

运用空间代替时间的方法,选取广西南亚热带4种不同林龄马尾松人工林为研究对象,研究其根系生物量空间分布格局,进而为探究马尾松人工林生长过程中的物质循环和养分流动,以及评价马尾松人工林生长状态提供参考。结果表明:(1)在0～60 cm的3个土壤层中,根系大部分集中在0～40 cm的土壤层中,分别为幼龄林(88.6%)、中龄林(92.56%)、成熟林(93.67%)、过熟林(86.24%)。其中在0～20 cm深的土壤层中根系生物量最大,在20～60 cm土壤层中,由成熟林(0.34 t/hm~2)到过熟林(1.08 t/hm~2)的过程根系生物量增幅最大。(2)4种林分不同径级根系分布格局有所不同,在幼龄林和中龄林中,细根(0～2 mm)与小根(2～5 mm)的占比较大,其所占比例之和分别为87.43%和79.32%,而根系径级越大所占比例越小;而在成熟林和过熟林中,中根(5～10 mm)与粗根(10 mm)生物量占比相较于幼龄林和中龄林开始增大,中根生物量在由成熟林(0.75 t/hm~2)到过熟林(1.94 t/hm~2)的过程中增幅最大,粗根生物量在由中龄林(0.32 t/hm~2)到成熟林(2.72 t/hm~2)的过程中增幅最大。总体来看,根系总生物量随林龄的增加呈逐渐增大的趋势。根系生物量随着土壤深度的加深呈逐渐减少的趋势。方差分析表明,土壤深度对根系生物量的影响极显著(F=13.903,P0.01),林龄对根系生物量的影响不显著(F=1.530,P=0.226)。     

基于TM影像和森林资源二类调查数据的北京森林碳汇估算

在应对全球气候变化背景下,森林碳汇成为当前研究的核心内容之一.本研究基于“北京市植物种质资源调查项目”的调查资料(2007-2009)、2005年北京森林资源二类调查数据(2004)和2009年TM影像,建立了单木生物量方程、生物量转化和扩展系数和碳储量遥感估算模型,采用IPCC(2006)提供的库—差别方法估算了2011-2015年北京森林碳汇.2004年和2009年北京森林碳储量分别为5 240 490.8tC和6 158 970.6tC,平均碳密度分别为12.03tC/hm2和14.14tC/hm2(含地上和地下部分);2004年至2009年北京森林的碳汇为0.42tC/hm2·year,据此估算得到,2011年至2015年北京森林可固定的碳为914 550.0tC,年平均固定的碳为182 910.0tC.     

南亚热带杉木、红锥人工林碳储量及分配特征

明确南亚热带杉木(Cunnighamia lanceolata)、红锥(Castanopsis hystrix)人工林碳储量及分配特征,可为应对全球气候变化研究提供基础数据,为碳汇林业发展提供科学依据。以我国亚热带地区广泛栽培的杉木人工林和红锥人工林为研究对象,以相对生长方程计算林木生物量,实测林下植被生物量、林木和林下植被各组分含碳率、土壤含碳率等,进而分析不同人工林的碳储量及分配规律。结果表明:(1)人工林生态系统不同组分的含碳率存在一定差异,虽然杉木和红锥的全株含碳率相差无几,分别为48.04%和47.80%,但林下植被和土壤表层的含碳率差别较大,林下植被含碳率为40.84%—47.73%(杉木林)、36.69%—43.76%(红锥林);土壤表层含碳率为2.28%—3.30%;(2)杉木人工林乔木层碳储量(71.48t/hm~2)、林下植被碳储量(1.533t/hm~2)显著高于红锥人工林乔木层碳储量(51.82t/hm~2)和林下植被碳储量(1.185t/hm2),而红锥人工林枯落物层碳储量(0.673t/hm2)显著高于杉木人工林(0.386t/hm~2);(3)杉木人工林的皮、叶、根碳储量显著高于红锥人工林,相反,红锥人工林的枝碳储量(8.04t/hm~2)显著高于杉木人工林(6.00t/hm~2);(4)杉木人工林生态系统碳储量(217.56t/hm~2)与红锥人工林生态系统碳储量(195.05t/hm~2)无显著差异,土壤和乔木层是人工林生态系统的主要碳库,分别占生态系统碳储量的66.37%—72.81%和26.59%—32.93%。杉木人工林乔木层、林下植被和生态系统碳储量均高于红锥人工林,红锥人工林枯落物碳储量显著高于杉木人工林,杉木是发展碳汇林的较好树种。     

基于连清数据的县域尺度森林地上生物量时空动态分析

森林生物量大小与森林生产力水平的高低密切相关,是反映森林生态系统功能的基本数据。以河南省西峡县为研究对象,以研究区1993—2013年5期217块森林资源连续清查固定样地数据,1993、1998、2003、2008、2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感图像为主要信息源,建立多元线性回归、k最邻近算法、装袋算法、随机森林4种遥感估测模型。在运用十折交叉验证法对遥感估测模型进行精度评价基础上,对研究区域1993-2013年的森林地上部分生物量进行时空分析。结果表明:(1)在4种遥感估测模型中,随机森林综合性能最高,K最邻近算法次之,装袋算法第三,多元线性回归最低;(2)在12个自变量中,海拔、坡度、亮度指数、湿度指数、垂直植被指数、有效叶面积指数这6个因子是影响研究区域森林地上部分生物量的重要环境变量;(3)1993—2013年,研究区域单位面积森林生物量经历了先下降(1993—2003)、后上升(2003—2013)的复杂发展历程;(4)1993—2013年,研究区域森林地上部分生物量的空间聚集性呈持续下降趋势,生物量变化平缓的冷点地段,主要分布在交通不便、森林茂密、人类干扰活动较少的北部深山和中部浅山区,而剧烈的地段,主要分布在交通发达、人口密度大、坡度较为平缓的中部河谷与南部丘陵地带。     

河南西峡县森林地上生物量时空动态分析（英文）

【目的】森林生物量大小与森林生产力水平的高低密切相关,是反映森林生态系统功能的基本数据。【方法】以河南省西峡县为研究区域,以研究区1993—2013年5期森林资源连续清查固定样地数据,1993年、1998年、2003年、2008年、2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感图像为主要信息源,通过建立4种遥感估测模型,对研究区域1993—2013年的森林地上部分生物量进行时空动态分析。【结果】(1)随机森林遥感估测模型综合性能最高,k最邻近算法与装袋算法居中,多元线性回归最低;(2)海拔、坡度、亮度指数、湿度指数、垂直植被指数和有效叶面积指数这6个因子是影响研究区域森林地上部分生物量大小的重要环境因子;(3)1993—2013年期间,研究区域单位面积森林生物量经历了先从1993年34.68 Mg/hm2下降到2003年32.59 Mg/hm2、然后上升到2013年44.65 Mg/hm2的复杂变化历程;(4)1993—2013年期间,表征空间自相关程度的全局Moran’I指数不断降低,表明研究区域森林地上部分生物量的空间聚集性呈持续下降趋势。【结论】乱砍滥伐、毁林开荒行为,退耕还林、天然林保护政策,以及生态廊道、村镇绿化工程建设,是研究区森林地上生物量发生时空变化的主要驱动因素。     

联合LiDAR和多光谱数据森林地上生物量反演研究

【目的】森林地上生物量的准确估测对于实时掌握全球碳储量变化及应对气候变化有着重要的意义。组合多种遥感数据特征优选,分类建模反演森林地上生物量,是提高森林地上生物量精度的有效方法。【方法】以根河市大兴安岭生态观测站寒温带天然林为研究对象,以机载激光雷达(LiDAR)、Landsat8 OLI两种遥感数据源结合55块地面调查数据,采用偏最小二乘算法优化筛选变量,再以线性多元逐步回归和快速迭代特征选择的最近邻算法(KNN-FIFS)构建模型,在两种数据源的不同组合方式下进行森林地上生物量反演。【结果】①基于线性多元逐步回归模型下的单一LiDAR数据反演精度决定系数(R²)为 0.76,均方根误差(RMSE)为 21.78 t/hm²;单一Landsat8 OLI数据的反演精度R²为 0.24,RMSE为39.27 t/hm²;LiDAR和Landsat8 OLI联合反演精度R² 为 0.84,RMSE为18.16 t/hm²;②基于KNN-FIFS模型下的单一LiDAR数据反演精度R²为 0.74,RMSE为23.83 t/hm²;单一Landsat8 OLI数据的反演精度R²为0.60,RMSE为 29.63 t/hm²;LiDAR和Landsat8 OLI联合反演精度R²为0.80,RMSE为21.15 t/hm²。【结论】①特征优选支持下的3种组合方式中,LiDAR和Landsat8 OLI两种数据的组合在两种模型中反演精度均最高,其中线性多元逐步回归模型的反演精度最高,说明LiDAR和Landsat8 OLI数据组合,激光雷达与光学数据优势特征互补,协同反演可有效提高森林地上生物量的反演精度;②单一数据源反演森林地上生物量精度中,LiDAR数据比Landsat8 OLI数据在两种模型反演精度中均较高,这与LiDAR数据空间分辨高、可获得垂直结构特征参数有关。     

中国东北三省森林生物量及其空间格局

以2012—2014年SPOT-VGT旬合成归一化植被指数(NDVI)为数据源,借助Dong模型和遥感物候学的方法,对东北三省森林生物量密度的空间分布格局进行了分析.结果表明:东北三省多数森林生物量在50~150Mg/hm~2之间,平均生物量密度为93.47 Mg/hm~2,总量为3.24×109 Mg.从空间分布上看,平均生物量密度最高的区域出现在以针阔混交林为主的长白山地区,大于100Mg/hm~2;北部以兴安落叶松为主的大兴安岭地区的生物量密度较低,约为40~100Mg/hm~2;以防护林网为主的吉林省西部地区森林生物量密度最低,小于40Mg/hm~2.东北三省森林生物量的空间分布格局与水热条件的下降是一致的.     

白桦林早春植物物种组成及生物量

调查不同发育阶段白桦林群落早春植物,采用全收获法获取早春植物生物量,了解物种组成特征及生物量分配格局,分析影响群落内早春植物生物量的因素.结果表明:白桦林群落共记录到早春植物5科13属21种.其中,罂粟科和毛茛科为优势科,包含3属8种和4属7种,属、种比例均在30%左右;报春花科为单属单种科.属的组成以紫堇属和银莲花属为主,共包含10种;白屈菜属等11个属为单种属,共占调查地早春植物种类组成的52%.桃山林场白桦中龄林早春植物总生物量为0.079 2 t/hm~2,地上生物量为0.042 9 t/hm~2,地下生物量为0.0363 t/hm~2,均高于幼龄林,分别为幼龄林的2.91,3.01和2.80倍;胜利林场白桦中龄林中早春植物平均生物量为0.456 8 t/hm~2,根冠比为1.25.当林分郁闭度在0.65～0.70时,白桦林早春植物生物量最大.随着土壤A层厚度的增加,林分内早春植物生物量明显增加.     

河南西峡县森林地上生物量时空动态分析

【目的】森林生物量大小与森林生产力水平的高低密切相关,是反映森林生态系统功能的基本数据。【方法】以河南省西峡县为研究区域,以研究区1993—2013年5期森林资源连续清查固定样地数据,1993年、1998年、2003年、2008年、2013年Landsat TM/ETM+/OLI遥感图像为主要信息源,通过建立4种遥感估测模型,对研究区域1993—2013年的森林地上部分生物量进行时空动态分析。【结果】①随机森林遥感估测模型综合性能最高,k最邻近算法与装袋算法居中,多元线性回归最低; ②海拔、坡度、亮度指数、湿度指数、垂直植被指数和有效叶面积指数这6个因子是影响研究区域森林地上部分生物量大小的重要环境因子; ③1993—2013年期间,研究区域单位面积森林生物量经历了先从1993年34.68 Mg/hm²下降到2003年32.59 Mg/hm²、然后上升到2013年44.65 Mg/hm²的复杂变化历程; ④1993—2013年期间,表征空间自相关程度的全局Moran'I 指数不断降低,表明研究区域森林地上部分生物量的空间聚集性呈持续下降趋势。【结论】乱砍滥伐、毁林开荒行为,退耕还林、天然林保护政策,以及生态廊道、村镇绿化工程建设,是研究区森林地上生物量发生时空变化的主要驱动因素。     

山西森林植被碳储量空间分布格局

根据山西省2010年第8次森林资源清查中的2 792个林地样地数据,采用生物量扩展系数法,对全省森林植被碳储量和碳密度在不同生态分区、不同森林类型和不同龄组间的空间分布格局进行了分析。结果表明:(1)山西省森林植被的总碳储量为88.00 Tg。平均碳密度为19.95 Mg/hm~2,远低于全国森林平均碳密度(44.91 Mg/hm~2)。碳密度大于30 Mg/hm~2的样地占总样地的17.19%,主要分布在太岳山西南部的绵山-霍山,吕梁山北段的芦芽山、吕梁山中部的关帝山和吕梁山中南部的紫荆山和五鹿山。(2)五个生态分区中属于太行山伏牛山防护林区和晋陕黄土高原防护林区的样地最多,共占总样地的66.26%。其森林碳密度(20.65和20.96Mg/hm~2)与燕山长城沿线防护林区(20.85 Mg/hm~2)没有显著差异,但均显著大于其余两个分区(P0.05)。(3)乔木林碳储量以栎类林(18.15Tg)最大,其次为油松林(15.51Tg)。碳密度以云杉林(92.35 Mg/hm~2)最高,其次是落叶松林(38.56 Mg/hm~2)、栎林(36.37 Mg/hm~2)、桦木林(31.35 Mg/hm~2)和油松林(25.77 Mg/hm~2)。(4)乔木林碳储量以中龄林(26.22Tg)最高,其次为近熟林(20.29Tg)和幼龄林(15.56Tg)。幼龄林(22.28%)与近熟林(29.05%)碳储量所占比例明显高于全国水平。而幼龄林和中龄林碳储量之和占山西省乔木林的69.01%,预示着未来几十年山西省乔木林的碳储量将持续增长。乔木林碳密度以近熟林(41.56 Mg/hm~2)最高,显著高于其他四个龄组。中龄林(32.94 Mg/hm~2)和成熟林(36.67 Mg/hm~2)的碳密度显著高于幼龄林(17.16 Mg/hm~2)和过熟林(15.72 Mg/hm~2)。     

江西省森林碳储量与碳密度研究

为探索和估算我国森林碳汇功能提供准确和可靠的基础数据,利用江西省森林资源二类清查资料,运用材积源生物量法对江西省森林碳储量和碳密度进行了研究。森林植被乔木层碳密度的特征为,全省不同森林类型碳密度由大到小依次为硬阔林、针阔混交林、毛竹林、国外松林、杉木林、软阔林、灌木林、马尾松林和经济林;乔木层碳密度随着林龄的增加而增大,随着人口密度的增加而降低。不同森林碳储量由大到小依次为杉木林、马尾松林、硬阔林、灌木林、经济林、毛竹林、针阔混交林、国外松林和软阔林,全省南部和中西部要高于中东部和北部。江西省森林总碳储量为1.5G t C,占全国森林总碳储量的5.33%。     

天津滨海滩涂互花米草群落动态的研究

互花米草引种到中国北方的天津滨海滩涂以来,生长良好,扩散较快.对在天津滨海滩涂生长的2种分布类型(斑块分布和连续分布)的互花米草的群落面积、群落密度、地上生物量以及生物量在各器官上的分配等进行了调查分析,结果发现:互花米草根茎的延长和无性分株的不断产生使群落快速扩增,年扩增达4-9 m2,其中在生长季初期扩增最快;整个生长季内都有新生无性分株产生,群落密度在生长季内亦不断增加;地上总生物量和各器官生物量呈单峰增长,在9-10月份达峰值;F/C(同化器官生物量与非同化器官生物量比值)呈单调递减趋势.连续型分布的互花米草群落的密度和地上生物量显著高于斑块分布,F/C值小于斑块分布型,群落平均高度二者差异不明显.     

江苏省森林碳储量动态变化及其经济价值评价

利用江苏省第4次(2000年)和第5次(2005年)森林资源清查主要数据汇编,建立不同森林类型生物量与 蓄积量之间的回归方程,对江苏省森林植被的碳储量和碳密度动态变化及其碳汇经济价值进行了估算。结果 表明：2005年全省森林总碳储量约为2 516.56万t,2000—2005年间年均增加约160.0万t,表明其是CO2的“ 汇”,平均碳密度约为21.2 t/hm2,远小于全国和世界的平均值。从地区分布看,苏南、苏中和苏北地区森 林碳储量分别占全省的18.54 %、8.68 %和72.78 %,在全省13个地级市中,徐州市的森林植被碳储量最大, 占全省总量的20.93 %,其次是宿迁市、淮安市,最低的是南通市,仅占全省的0.92 %;平均碳密度以苏南 较高、苏中次之、苏北较低。从森林类型看,全省大部分碳储量集中在阔叶林中,杨树是优势树种,5年间 杨树造林面积增加值占全省新增林地面积的90.27 %,占全省森林总碳储量的比例由39.51 %增加到66.12 % ;针叶林造林面积和碳储量均呈现下降趋势。从龄组看,全省森林碳储量主要集中在幼龄林和中龄林中, 2005年两者之和约占全省总量的72.86 %。5年间全省累计森林碳汇经济价值约96.0亿元。     

基于极化定向角补偿的思茅松林地上生物量反演

目的 极化合成孔径雷达在森林遥感监测中得到了广泛的应用。由于法拉第旋转和地物结构特性,电磁波极化定向角发生偏移,导致散射特征在机理上存在模糊性。本研究主要分析极化定向角偏移对体散射分量和地上生物量反演的影响。方法 以ALOS PALSAR全极化星载合成孔径雷达(SAR)数据为数据源,基于L波段散射特征,考虑地面与树干之间的二面角散射贡献,研究提出了一种扩展极化水云模型;基于Yamaguchi四分量分解参数和扩展极化水云模型估测思茅松林地上生物量。结果 通过酉变换来补偿极化定向角偏移后,体散射分量高估得到修正,极化定向角补偿后的体散射与实测地上生物量的回归模型较未补偿前效果更好(决定系数R²从0.214提升到0.332)。采用Yamaguchi四分量和扩展极化水云模型的地上生物量估测值和实测值有较强的相关性(R²= 0.644)和较低的均方根误差(23.11 t/hm²)。结论 SAR数据在极化分解前应进行极化定向角补偿,以减少体散射高估和二面角散射低估的问题,提高地上生物量反演精度。半经验极化扩展水云模型具有很好的估测森林地上生物量的潜力。     

不同龄组天然常绿阔叶林与杉木人工林林下草本层生物量分配特征

以福建省天然常绿阔叶林及人工杉木林下草本层为研究对象,对其地上生物量(y)与地下生物量(x)分配关系进行研究,并对方程lg y=b+ a lg x中的生长指数(a)和生长常数(b)进行计算分析,初步揭示不同森林类型草本层植物生物量分配及其随乔木层林龄变化的基本特征,探究其是否符合等速生长规律。结果显示:①天然常绿阔叶林草本层生物量随林龄增加而下降,人工杉木林草本层生物量在成熟林时期最大,幼、中龄林次之,近熟林最小; ②天然常绿阔叶林幼龄林及成熟林草本层地上-地下生物量分配遵循等速生长规律,中龄林及近熟林生长指数a的95%置信区间上限接近理论值1,各林龄生长常数以成熟林<幼龄林<中龄林<近熟林; ③人工杉木林草本层地上-地下生物量分配均遵循等速生长规律,各林龄生长常数以幼龄林>成熟林>近熟林>中龄林。研究表明,人为干扰对草本层地上-地下生物量分配有影响,但并未破坏其等速分配生长的规律。     

滇石栎萌生灌丛生物量及净初级生产量的研究

本文利用维量分析法对昆明地区的滇石栎萌生灌丛的生物量及净初级生产量进行了研究.探讨了滇石栎灌丛生物量回归模型的通用性及如何提高回归模型的估测精度.该萌生灌丛在其萌生生长的早期.地下部分的生物量大于地上部分,一定时间后地上部分的生物量将超过地下部分,昆明地区6～7年生的滇石栎萌生灌丛地上部分的生物量为14t/hm~2,年净初级生产量为3.17t/hm~2.     

宝天曼华山松锐齿栎混交林生物量研究

通过对宝天曼自然保护区1 hm~2华山松、锐齿栎混交林样地生物量的测定,探讨不同径级树木的生物量分配规律以及不同器官的生物量分配规律.研究结果表明,宝天曼华山松-锐齿栎混交林总生物量为293.89 t/hm~2,其中华山松的总生物量为5.01 t/hm~2,主要集中在树干中,占总量的56.89%,各器官的生物量大小关系为干枝根叶,不同径级的生物量关系为II径级Ⅲ径级I径级,其中胸径在20 cm以上的华山松生物量占了华山松总量的92%;混交林中锐齿栎林总的生物量为288.88 t/hm~2,生物量也是主要集中在树干中,占了50.44%,不同器官的生物量大小关系为干根叶枝,三个径级的生物量关系为II径级I径级Ⅲ径级.华山松和锐齿栎的平均生物量分别为13.33 kg/株和369 kg/株,且单株生物量都是随着胸径的增加而增大.     

长穗高山栎萌生灌丛地上部分生物量及净初级生产量的研究

本文研究了昆明地区生长于石灰岩山地上的长穗高山栋萌生灌丛的地上部分生物量、净初级生产量及其萌生生长的特点.群落地上部分的生物量和净初级生产量因年龄、生境条件的不同有所变化.昆明地区4,5年生的长穗高山栎萌生灌丛地上部分的平均生物量和净初级生产量为11.86 t/hm~2和 4.09 t/hm~2.长穗高山栎遭砍伐后能很快萌生出大量新萌枝,第1,2年高生长显著,在以后的生长中多数萌枝将被淘汰,生长速度逐渐降低.     

三门峡山区典型森林植被乔木层生物量动态研究

选择三门峡山区典型森林植被作为研究对象,对18块标准样地内的乔木树种,分别测量出树高、胸径等因子,通过异速生长模型进行生物量计算与分析.结果表明,三门峡森林植被乔木层总生物量为208.73 t·hm~(-2),其中优势树种栓皮栎的生物量为107.81 t·hm~(-2),占乔木层总生物量的54.65%;其他主要树种刺槐、锐齿槲栎、华山松和日本落叶松分别占4.98%,10.97%,16.03%,13.37%.刺槐在数量上占据优势,占乔木总株数的13.79%,但是在生物总量上只占4.98%.华山松和日本落叶松虽然在数量上只占6.34%和6.11%,但是生物量却占16.03%和13.37%.栓皮栎发育前期其生物量占总生物量的比例逐步增加,平均直径在4~8 cm时生物量增长速率最快,在平均直径达16 cm时生物量所占比例达到最大值,然后开始有所回落,但仍占主导地位,各器官生物量在总的生物量所占比重从大到小依次为树干树根树枝树皮树叶.