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淡竹立竹生物量计算模型构建



全 文 :6 2014年 第12卷 第6期
世界竹藤通讯
WORLD BAMBOO AND RATTAN
报,2014,38(3):289-297.
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淡竹(Phylostachys glauca)又名乌竹、粉绿
竹、花皮淡竹,属禾本科刚竹属植物,秆高 6~18
m,胸径 2~8 cm,广泛分布于我国黄河流域及长
江流域各省区,垂直分布最高可达海拔 1 640 m,
江西南北均产,仅瑞昌市天然分布有近 1 万hm2。
淡竹材性好、笋质优良,竹叶、竹汁均可入药,
竹株优美,集材用、食用、药用及观赏等众多用
淡竹立竹生物量计算模型构建
王海霞 彭九生 曾庆南
(江西省林业科学院 江西南昌 330032)
摘 要:根据淡竹生物学特征,以1~4年生淡竹立竹为研究对象,拟合了立竹年龄、地径、全高、生物量之
间的关系模型。经检验,回归方程很好地反映出立竹地径是立竹全高及枝下高的决定因子,立竹年龄、地
径及全高是立竹生物量的决定因子。在测算林分生物量时,可只测量地径和竹龄,以立竹地径与其他因子
间的相关模型来推算立竹全高、枝下高、竹秆生物量及全林总生物量。
关键词:淡竹;生物量;地径;全高;竹龄;回归模型
Construction of Biomass Model for Stand of Phylostachys glauca
Wang Haixia Peng Jiusheng Zeng Qingnan
(Jiangxi Academy of Forestry, Nanchang 330032, China)
Abstract: This paper constructed a mode to simulate the relation between the age, base diameter, total height
and biomass of standing bamboo of 1-4-year–old Phylostachys glauca based on the biological features. The
results showed that the regression equation can well reflect that the base diameter is the determining factor
to the total height and the height under branch, while the age, the base diameter and the total height are the
determining factors to the biomass. When measuring the stand biomass, the base diameter and bamboo forest
age can be used to calculate the total height, the height under branch, culm biomass and the total biomass using
the biomass model.
Key words: Phylostachys glauca, biomass, base diameter, total height, bamboo age, regression model
途于一体,是江西省非常优良的中型笋材两用乡
土竹种[1]。
生物量是衡量植物光合作用和林分产量的重
要指标,竹秆的生物量直接影响着其经济价值。
根据淡竹的生物学特征,探讨了 1~4 年生淡竹立
竹年龄、地径、全高、生物量之间的相互关系,
以期为今后淡竹林分培育提供科学依据。
基金项目:江西省科技支撑计划(20122BBF60115)。
作者简介:王海霞(1981-),女,副研究员,主要从事竹类资源培育及开发利用研究,E-mail: bamboojx@sohu.com。
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1 试验地概况
试验林位于江西省瑞昌市肇陈镇,地
理坐标为东经 115°6′31〞—115°43′45〞,北纬
29°23′6〞—29°51′11〞。该区地处亚热带深山
区,属温湿性气候,年均温 16 ℃,冬季日均温
3.4 ℃,夏季日均温 29 ℃,年降水量 1 200 mm
左右,无霜期 250 d。试验林分主要分布于海拨
800~1 400 m。林地土壤主要为花岗岩和页岩风
化而来的山地黄红壤和黄棕壤,土层厚 30~120
cm[2]。试验林为人工淡竹纯林,立竹度不足 1.5
万株/hm2,立竹平均胸径 1.1 cm,林分平均高度
3.5 m,现存立竹为 1~4 年生,林下植被丰富。
2 研究方法
选取不同径级的 1~4 年生立竹各 30 株,齐
地伐倒后逐株测量立竹地径(D)、立竹全高
(H)和枝下高(L),劈除枝条,按100 cm 长
度将竹秆分成区段,分别从 4 个方向测量每区段
竹秆的上端壁厚(wt)、上端直径(d),计算立
竹平均壁厚率r(r = wt/d)
[3]。分别称取竹秆、竹
枝、竹叶鲜质量,以 20 株样竹的相关数据建立立
竹地径与全高、壁厚、生物量的数学模型,并以
剩余 10 株样竹的相关数据进行检验,以验证模型
的可靠性,进而推算林分立竹地上部分生物量。
数据分析及处理采用D P S数据处理系统
处理。
3 结果与分析
立竹生物量调查数据与统计结果见表1。
表1 淡竹地上部分生物量调查数据与统计结果
编号
竹龄(Y)
/a
地径(D)
/cm
立竹全高
(H)/m
枝下高(L)
/m
平均壁厚率
(r)
秆质量(W1)
/g
枝叶质量
(W2)/g
地上生物量
(W)/g
1 3 1.69 4.5 3.1 0.234 171 390.35 270.75 661.10
2 4 2.22 5.3 3.2 0.094 489 424.01 460.95 884.96
3 4 2.65 5.3 2.8 0.177 549 1108.39 351.20 1459.59
4 3 1.77 3.4 1.5 0.186 866 382.83 176.20 559.03
5 3 1.78 4.3 1.3 0.152 357 351.25 239.60 590.85
6 1 0.84 2.45 1.42 0.223 039 64.78 11.42 76.20
7 2 1.69 2.6 1.03 0.465 291 240.09 139.52 379.61
8 2 1.49 4.9 2.13 0.170 887 433.13 98.84 531.97
9 2 1.11 3.2 1.68 0.236 390 359.4 89.50 448.90
10 4 1.22 3.2 1.54 0.239 650 129.59 33.80 163.39
11 4 1.38 2.38 1.66 0.200 101 156.52 57.02 213.54
12 1 0.81 3.3 0.99 0.269 841 72.55 51.57 124.12
3.1 立竹地径与全高的关系
竹子无次生分生组织,生长主要依靠顶端
分生组织和居间分生组织来完成。竹笋出土前,
节、节间、节隔、笋箨及居间分生组织已分化形
成,横向生长在纵向生长之前完成,出土后竹笋
至幼竹拔节生长结束主要完成竹笋的高生长,竹
子的粗度和节数不再变化[3-4]。统计分析显示(表
2),立竹地径与全高呈极显著相关关系(p值
=0.0087<0.01),表明地径对立竹的全高起着决
定性的作用,立竹全高是地径的从属因子,这与
毛竹和花吊丝竹[5-6]的研究结果一致。
表2 淡竹立竹地径与全高方差分析
方差来源 平方和 df 均方 F值 p值
回归方差 6.5872 1 6.587 2 10.586 6** 0.008 7
剩余方差 6.2223 10 0.622 2
总方差 12.8095 11 1.164 5
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利用实测数据对地径与全高的关系进行模
拟,得到的回归方程为:
H = 1.507 4+1.434 3 D
地径与全高的相关系数 R=0.717 110,决定
系数 R2=0.514 247,调整相关系数R=0.682 401,
F值=10.5866,p值<0.01。经Durbin-Watson统计,
d=2.6757,95%置信区间为[3.221,4.251],相关
参数表明模型拟合显著。通过残差分析可知(图
1),各个测试数据均在-2~2范围之内,且趋势不
明显,表明所选的模型是合适的。

图1 立竹地径与全高残差分析
3.2 立竹地径与枝下高的关系
统计分析结果表明(表3),立竹枝下高与
胸径呈显著相关关系(p值=0.0237<0.05),且具
有一定的增长趋势,这表明枝下高也是地径的从
属因子。
表3 淡竹立竹地径与枝下高方差分析表
方差来源 平方和 df 均方 F值 p值
回归方差 2.719 0 1 2.719 0 7.103 0* 0.023 7
剩余方差 3.828 0 10 0.382 8
总方差 6.547 0 11 0.595 2
逐步回归分析得到地径与枝下高的回归方程
为: L= 0.430 8+0.921 5 D
地径与枝下高的复相关系数 R=0.644 442,
决定系数 R 2 = 0 . 4 1 5 3 0 6,调整相关系数
为 R=0.597 358,F值=7.103 0,p值<0.05。经
Durbin-Watson统计,d= 2.045 1,95%置信区间
为[1.459,2.267],相关参数标明模型拟合显著。
通过残差分析可知(图2),各个测试数据均在
-2~2 范围之内,且趋势不明显,标明所选的模型
是合适的。
图2 立竹地径与枝下高残差分析
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3.3 立竹地径与平均壁厚率的关系
已有研究标明[3],气候条件、立地条件、竹
林经营水平等会直接影响立竹壁厚,在相同的环
境与经营条件下,淡竹立竹的壁厚率呈一致的变
化规律,即从竹秆基部到顶部呈高—低—高的趋
势,竹秆顶部最厚,基部次之,竹秆中部最小,
部分样竹甚至到顶部呈实心状态。立竹地径与平
均壁厚率的方差分析显示(表4),两者之间呈一
定的相关关系,但未达显著水平。

表4 淡竹立竹地径与平均壁厚率方差分析
方差来源 平方和 df 均方 F值 p值
回归方差 0.008 4 1 0.008 4 0.988 2 0.343 6
剩余方差 0.084 7 10 0.008 5
总方差 0.093 1 11 0.008 5
通过逐步回归分析可得回归方程L= 0.300 3
- 0.051 1D,复相关系数 R=0.299 894,决定系
数R2=0.089 937,调整相关 R =0.032 708,F 值
=0.988 2,P=0.343 6>0.05,相关参数表明模型模
拟结果不显著。
3.4 立竹结构因子与生物量的关系
统计分析显示,立竹各部分生物量及总生物
量与立竹年龄、地径、全高、枝下高及壁厚率之
间均有一定的相关性。其中秆生物量和枝叶生物
量与上述因子的相关性达到了显著水平,总生物
量达到了极显著水平(表5)。
表5 立竹结构因子与各部分生物量相关性方差分析表
方差来源 平方和 df 均方 F值 p值
竹秆生物量 回归方差 649 879.077 0 5 129 975.815 4 3.973 7* 0.038 5
剩余方差 196 252.867 1 6 32 708.811 2
总方差 846 131.944 1 11 76 921.085 8
枝叶生物量 回归方差 184 466.462 0 5 36 893.292 4 7.206 4* 0.016 1
剩余方差 30 716.959 3 6 5 119.493 2
总方差 215 183.421 3 11 19 562.129 2
总生物量 回归方差 1 512 444.376 9 5 302 488.875 4 14.188 3** 0.002 8
剩余方差 127 917.747 9 6 21 319.624 6
总方差 1 640 362.124 8 11 149 123.829 5

前述研究显示,壁厚率、枝下高与地径、
全高等因子的相关性没有达到极显著水平。因
此,剔除壁厚率及枝下高,选择竹龄(Y)、地径
(D)、全高(H)来构建生物量模型,结果见表
6。由表 6 可见,枝叶生物量和总生物量与立竹
年龄、地径、全高相关性均达到了极显著水平,
而竹秆生物量达到了显著水平。经 Durbin-Watson
统计,秆生物量、枝叶生物量及总生物量 d 依次
为 2.542 6、2.138 4、2.686 2,95% 置信区间依
次为[235.385,450.136]、[118.773,211303]、
[417.091,598.506],相关参数表明模型拟合显
著,说明模型能较好地反映各因子与生物量之间
的关系。
表6 立竹结构因子与生物量的回归模型及相关性分析
生物量指标 回归模型 R R2 F值 P值
竹秆生物量 W1=-391.434 7-46.942 8 Y+420.918 5 D+56.016 0 H 0.875 2 0.766 0 8.731 8
* 0.006 6
枝叶生物量 W2=-253.873 3-3.816 3 Y+167.733 7 D+45.1794 H 0.910 6 0.829 2 12.947 8
** 0.001 9
总生物量 W=-645.3080-50.759 1 Y+588.652 2 D+101.195 4 H 0.956 0 0.913 9 28.298 7** 0.000 1
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4 结论与讨论
1)利用1~4年生立竹实测数据,建立了立竹
地径、立竹全高、立竹年龄与立竹生物量的关系
模型,经检验和数据验证,模型均达到极显著或
显著相关关系,能很好地反映立竹地径是立竹全
高及枝下高的决定因子,立竹年龄、地径及全高
是立竹生物量的决定因子。也就是说,在调查林
分本底资料及生物量核算时,可只测量地径和竹
龄,就可以以立竹地径与其他因子间的相关模型
来推算立竹全高、枝下高、竹秆生物量及全林总
生物量。
2)立竹壁厚率是竹材质量的重要指标之
一,本研究借鉴以前的研究成果,通过数据拟
合,确定了立竹壁厚率与胸径的关系模型,模型
及各项系数均达到了显著水平。测量时,可只测
立竹地径便可根据模型来推算立竹壁厚率及壁
厚,从而推算立竹质量和经济效益。
参 考 文 献
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物量的研究[J].竹子研究汇刊,1994,13(1):31-
41.
最近由浙江省林科院牵头制定的国家林业
行业标准“竹材液化发泡工程材料通用技术条
件”和地方标准“重组竹地板单位产品能耗定
额及计算方法”分别通过了全国竹藤标准化技
术委员会、浙江省质量技术监督局组织的专家
评审。
“竹材液化发泡工程材料通用技术条件”
是国内第一项利用竹材液化发泡工程材料生产
技术经过通用化制定的国家林业行业标准。竹
材液化发泡工程材料是采用竹材加工剩余物用
热化学转化法生产出的轻质高强度、保温隔
音、阻燃环保的新型建筑墙体工程材料, 这是竹
材化学转化利用制造新型建筑工程材料的重大
创新成果。该标准的制定将有效促进竹材液化
发泡工程材料在建筑工程领域的推广应用, 对推
浙江省 2 项竹材相关标准通过评审
动并规范行业的健康稳定发展具有重要的现实
意义。
“重组竹地板单位产品能耗定额及计算方
法”是浙江省第一项林业行业方面的能耗定额
地方标准。重组竹地板源于竹篾重组结构研究,
具有酷似深色名贵木材的花纹, 显得华贵典雅,
材质坚硬, 极富弹性, 结构和尺寸稳定性好, 发展
前景非常广阔, 浙江省是重组竹地板产品的发源
地, 具有完全自主知识产权。选择重竹地板来开
展节能降耗工作, 具有明显的标杆示范作用。标
准的制定和实施客观上使重竹地板产品生产所
消耗的能源远远低于其他竹材产品的能耗, 有利
于提高浙江省重组竹地板产品的生产技术水平,
促进林业行业节能降耗和竹产业的转型升级。
—浙江省林业厅
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