全 文 ：观光木各器官生物量模型研究
张炜银1 　郑郁善1　游兴早2
(1 福建林学院资源环境系 , 南平 353001;2 南平市延平区林委 ,南平 353000)
摘要　应用分层切割法 , 测定了观光木地上及地下部分各器官的生物量 ,据相关分析 , 找出观光木各器官生
物量与胸径 、树高之间的相关关系 , 建立用观光木胸径和树高估测各器官生物量的数学模型 , 通过生物量估测
模型的比较 ,得到了精度较高的数学模型 W=aDb 和 W=aDbHc。其中以 W=aDbHc更为理想 , 可用于观光木
分布区内观光木生物量的估测。
关键词　观光木;生物量模型;相关分析
分类号　S792.990.2　　文献标识码　A　　文章编号　1000-2286(1999)03-0410-04
生物量是以林木为主体的森林生态系统最基本的数量特征之一 ,它直接反映了森林生态系统中生
产者的物质生产量 ,也是生态系统生产力的重要体现 ,反映了森林与其环境在物质循环和能量流动上的
复杂关系。自本世纪 60年代以来 ,随着科学技术的发展和人类对森林资源综合开发利用的需要 ,森林
植物群落的生物量研究受到人们的普遍关注 ,特别是由于各学科互相渗透和电子计算机等实验手段的
应用 ,对一些树种如杉木 、马尾松 、毛竹等的生物量模型研究有很大进展 ,其研究已超过了单纯计算木材
蓄积量和定性描述范畴[ 1 ～ 4] 。观光木(Tsoongiodenron odorum Chum)作为我国特有的古老孑遗树种 ,生长
迅速 、材性好 ,是一种极具推广价值的优良乡土用材树种 ,在福建多零散生于海拔 400 m以下的沟谷或
山坡林中 。由于其天然更新能力较差 ,分布范围逐渐缩小 ,被列为国家二级保护植物[ 5] 。本文通过对不
同年龄 、不同密度观光木的人工林生物量进行调查研究 ,采用相关数学模型拟合观光木各器官生物量估
测模型 ,以期为评价观光木生产力和合理经营观光木提供理论依据。
1　研究方法
1.1　试验地概况
在武夷山脉各观光木生长区内设置标准地。植被区系为亚热带常绿阔叶林区 ,东部常绿阔叶林亚
区 ,属热带季风湿润气候 ,年平均气温 18.7 ℃,极端高温 41.4 ℃,极端低温 -8.4 ℃,年平均降雨量
1 664 mm ,降雨日 178 d ,全年日照总时数 1 812.7 h。土壤多为山地土壤 ,A+AB层厚 15 ～ 35 cm 。
1.2　标准地设置
在不同密度 、立地级 、坡位 、经营条件的林分内设置标准地 ,密度分布为 900 ～ 1 815株/hm2 ,胸径分
布范围为 6.6 ～ 26 cm 。对标准地内林木进行每木检尺(胸径 、树高 、枝下高 、冠幅)。并调查土层厚度 ,
腐殖质层厚度 、坡度 、坡向 、坡形 、坡位和植被状况(盖度和高度)。
1.3　林分生物量
采用分层切割法[ 6] ,根据每木检尺 ,求算林分平均胸径和平均树高 ,以标准木上述两个指标与林分
平均值的误差不超过 5%为标准来选择标准木 ,考虑径级分布 ,在每个标准地内再选伐标准木 3株 ,按
2 m区分段称取地上部分各器官(树干 、树枝 、树叶)鲜重以及称取地下各部分(根桩 、粗根 、细根)的鲜
重 ,按随机原则抽取各部分样品 ,带回室内测定其含水量 ,求算各器官的干物质重。
收稿日期　1999-03-08
基金项目　福建省林业厅科研基金资助
第一作者简介　张炜银 ,男 , 24岁 , 硕士
第 21卷第 3期 江 西 农 业 大 学 学 报 Vol.21 ,No.3
1999年 9月 Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis Sept.,1999
2　观光木生物量估测模型的建立
2.1　观光木胸径 、树高和各器官生物量相关性
根据观光木平均木的调查材料进行相关分析可知(表 1),观光木胸径与全株重 、地上部分重 、地下
部分重 、树干重 、枝条重 、叶重均呈极显著相关 ,树高除了同干重呈极显著相关外 ,与其它各部分生物量
呈显著相关 ,因此观光木各器官生物量与胸径关系比与树高关系更密切。
表 1　观光木各变量之间的相关系数矩阵
胸径 树高 全株重 地下部分重 干重 枝重 叶重 地上部分重
胸　径 1
树　高 0.891＊＊ 1
全株重 0.951＊＊ 0.885＊＊ 1
地上部分重 0.950＊＊ 0.886＊＊ 0.999＊＊ 1
干　重 0.964＊＊ 0.921＊＊ 0.998＊＊ 0.989＊＊ 1
枝　重 0.913＊＊ 0.788＊＊ 0.994＊＊ 0.995＊＊ 0.989＊＊ 1
叶　重 0.895＊＊ 0.764＊＊ 0.989＊＊ 0.990＊＊ 0.980＊＊ 0.995＊＊ 1
地下部分重 0.953＊＊ 0.880＊＊ 0.998＊＊ 0.996＊＊ 0.996＊＊ 0.983＊＊ 0.982＊＊ 1
2.2　观光木各器官生物量与胸径相关数学模型
通过对观光木各器官生物量与树高 、胸径的相关分析可知 ,观光木胸径与各器官生物量关系密切 ,
可作为估测观光木各器官生物量的重要因子 。因此 ,以胸径为自变量 ,各器官生物量为因变量 ,采用以
下6个数学模型进行拟合 ,选择相关系数最大的作为胸径估测各器官生物量的数学模型:
W=a+bD (1)
W=aDb (2)
W
-1=a+bD-1 (3)
W=a+blgD (4)
W=aebD (5)
W=aD+bD2 (6)
式中:W为生物量(kg),D 为胸径(cm), a , b为待求参数 。拟合结果表明 ,各器官生物量均以(2)式
W=aDb 的相关系数最大 ,误差最小 ,经 F 检验均呈极显著相关(表 2)。
2.3　观光木各器官生物量与树高 、胸径相关数学模型
考虑到仅用胸径为自变量 ,不同树高的林分将可能得到相同的生物量 ,显然与实际不符。为此采用
胸径和树高两个因素为自变量 ,用 W=aDbHc 来拟合观光木各器官生物量估测模型 ,计算结果见表 3 ,
经 F 检验均呈极显著相关 。
表 2　以胸径为自变量的观光木各部分生物量估算模型
项目 数学模型 相关系数
全株重 Y=0.172 8D2.534 7 0.951＊＊
地上部分重 Y=0.133 1D2.566 9 0.950 ＊＊
树干重 Y=0.105 7D2.5 058 0.964＊＊
枝　重 Y=0.013 6D2.665 8 0.913＊＊
叶　重 Y=0.016 2D2.732 1 0.895＊＊
地下部分重 Y=0.042 9D2.371 0 0.953＊＊
表 3　以胸径 、树高为自变量的观光木各部分生物量估测模型
项目 数学模型 相关系数
全株重 W=0.136 3D2.417 1H0.227 3 0.951＊＊
地上部分重 W=0.104 9D2.449 1H0.2279 0.950＊＊
树干重 W=0.056 6D2.195 7H0.599 3 0.966＊＊
枝条重 W=0.030 0D3.057 6H-0.757 0 0.916＊＊
叶　重 W=0.033 1D3.087 9H-0.687 5 0.897＊＊
地下部分重 W=0.034 0D2.255 8H0.222 2 0.955＊＊
·411·第 3期 张炜银等:观光木各器官生物量模型研究
2.4　模型检验
为检验模型的可靠性 ,评价模型应用的效果 ,对模型的理论值与实际值进行对比检验 。在观光木分
布区内随机抽取 6株观光木 ,调查全株重 、地上部分重 、树干重 、枝条重 、叶重 、地下部分重 ,用胸径估测
模型(表 2)和胸径 、树高估测模型(表 3)计算 ,结果见表 4 , 5。由表 4可知 ,观光木胸径估测模型计算结
果相对误差小于 5.2%,精度均在 94.8%以上。观光木胸径 、树高估测模型计算结果相对误差小于
4.6%,模型精度均在 95%以上 。因此 ,二元模型比一元模型有更高的精度 。
4　小　结
经胸径 、树高和观光木各器官生物量的相关分析表明 ,各器官生物量与胸径 、树高存在不同程度的
相关关系 ,然而各器官生物量与胸径关系比与树高关系更为密切 。用胸径来估测观光木各器官生物量
要比用树高来估测精度更高。
分别以胸径(W=aDb)和胸径及树高(W=aDbHc)为自变量建立观光木各部分生物量 ,经 F 检验呈
极显著相关(表 2 ,表 3),可作为测定一定地区的观光木生物量的参考 。
表 4　一元模型的实用检验
胸径
/cm
全　　株
W理
/kg
W实
/ kg
误差
/ %
地上部分
W理
/ kg
W实
/ kg
误差
/ %
树　　干
W理
/kg
W实
/ kg
误差
/ %
枝
W理
/kg
W实
/ kg
误差
/ %
叶
W理
/ kg
W实
/kg
误差
/ %
地下部分
W理
/ kg
W实
/kg
误差
/ %
8.5 39.2 38.5 1.8 32.4 31.7 2.2 22.5 21.4 5.1 4.1 4.3 -4.6 5.6 5.9 -5.1 6.8 6.5 4.6
10.7 70.3 69.5 1.2 58.4 57.3 1.9 40.1 39.0 2.8 7.5 7.7 -2.6 10.5 10.7 1.9 11.8 11.4 3.5
11.8 90.0 91.0 -1.1 75.1 76.2 -1.2 51.3 53.3 -3.7 9.8 9.4 4.2 13.7 13.2 3.8 14.9 15.4 -3.2
14.3 146.5 145.7 0.5 123.0 122.2 0.6 83.0 81.7 1.6 16.3 16.7 -2.4 23.2 23.6 -1.7 23.5 23.1 1.7
17.6 248.0 246.0 0.8 209.5 207.8 0.8 139.7 136.2 2.6 28.4 29.2 -2.7 41.0 41.8 -1.9 38.5 38.1 1.0
20.3 356.1 351.4 1.3 302.2 298.2 1.3 199.7 193.2 3.4 41.6 43.2 -3.7 60.5 62.9 -3.8 54.0 53.3 1.3
表 5　二元模型的实用检验
胸径
/ cm
树高
/m
全　　株
W理
/ kg
W实
/kg
误差
/ %
地上部分
W理
/kg
W实
/ kg
误差
/ %
树　　干
W理
/kg
W实
/ kg
误差
/ %
枝
W理
/ kg
W实
/kg
误差
/ %
叶
W理
/kg
W实
/ kg
误差
/ %
地下部分
W理
/ kg
W实
/kg
误差
/ %
8.5 7.6 38.1 38.5 -1.0 31.4 31.7 -0.9 20.9 21.4 -2.3 4.5 4.3 4.6 6.1 5.9 3.4 6.6 6.5 1.5
10.7 9.0 69.1 69.5 -0.6 57.4 57.3 0.2 38.4 39.0 -1.5 8.0 7.7 3.9 11.0 10.7 2.8 11.6 11.4 1.7
11.8 11.1 91.8 91.0 0.9 76.6 76.2 0.8 54.0 53.3 1.3 9.2 9.4 -2.1 12.9 13.2 -2.3 15.2 15.4 -1.3
14.3 10.8 145.2 145.7 -0.3 121.8 122.2 -0.3 81.1 81.7 -0.7 16.9 16.7 1.2 23.8 23.6 0.8 23.3 23.1 0.9
17.6 11.8 244.7 246.0 -0.5 206.7 207.8 -0.5 134.9 136.2 -0.9 29.8 29.2 2.0 42.5 41.8 1.7 37.9 38.1 -0.5
20.3 12.3 348.8 351.4 -0.7 296.0 298.2 -0.7 189.2 193.2 -2.1 44.6 43.2 3.2 64.2 62.9 2.1 52.8 53.3 -0.9
对一元模型 W=aDb 和二元模型W=aDbHc 的实用检验表明 ,二元模型比一元模型有更高的精度 ,
估测效果更理想 。
参　考　文　献
1　冯宗炜.湖南会同地区马尾松林生物量的测定[ J] .林业科学 , 1982(2):127 ～ 133
2　洪伟.毛竹产量新模型的研究[ J] .竹子研究汇刊 , 1988(2):1 ～ 13
·412· 　江 西 农 业 大 学 学 报 第 21卷
3　郑郁善.台湾桂竹各器官生物量模型研究[ J] .竹子研究汇刊.1998 , 17(1):37～ 41
4　郑郁善.肿节少穗竹各器官生物量模型研究[ J] .福建林学院学报.1998 , 18(2):159 ～ 162
5　傅立国.中国珍稀濒危植物[ M] .上海:上海教育出版社 , 1987.228 ～ 229
6　Satoo T.产量法研究综述.植物生态学译丛(第一集)[ M] .北京:科学出版社 , 1974.26～ 39
A Study on the Models for Biomass of Organs of
Tsoongiodenron odorum
Zhang Weiyin1 　Zheng Yushan1 　You Xingzao2
　　(1 Dept.of Resource and Environment , Fujian College of Forestry , Nanping 353001;2 Yanping County
Forestry Committee , Nanping 353000)
Abstract　Based on the surveys of biomass of Tsoongiodenron odorum , the relations between various organs
and BDH or height were obtained by using the method of correlation analysis.The forecastion models for DBH ,
height and various organs biomass of Tsoongiodenron odorum have been established , which can be used for forecast-
ing the biomass in the distribution area of Tsoongiodenron odorum .
Key words　Tsoongiodenron odorum ;models of biomass;correlation analysis
·413·第 3期 张炜银等:观光木各器官生物量模型研究