【摘 要】
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森林作为陆地生态系统的重要组成,参与全球的碳循环和水循环过程,对区域甚至是全球的气候变化影响深远。森林的生物量是估算森林碳储备、碳收支的关键参数,也是评价森林固碳能力的直接标志。近年来,环境问题越来越受重视,保护生态环境已经成为全球的共识,森林生物量反演的研究愈发热门。本文应用尺度生长与资源限制理论,结合实测的样地数据和气象数据,反演内蒙古大兴安岭森林地上生物量,主要内容分为两部分:区域最大树高反
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森林作为陆地生态系统的重要组成,参与全球的碳循环和水循环过程,对区域甚至是全球的气候变化影响深远。森林的生物量是估算森林碳储备、碳收支的关键参数,也是评价森林固碳能力的直接标志。近年来,环境问题越来越受重视,保护生态环境已经成为全球的共识,森林生物量反演的研究愈发热门。本文应用尺度生长与资源限制理论,结合实测的样地数据和气象数据,反演内蒙古大兴安岭森林地上生物量,主要内容分为两部分:区域最大树高反演和区域生物量反演。最大树高是森林植被中了解植物群落特征的重要指标,受区域资源限制。本文应用代谢缩放理论和水能平衡方程(PM方程)构建异速生长与资源限制最大树高模型(ASRL),并利用实测的树高、胸径(DBH)、和冠层高度数据,对模型的理论参数进行优化。基于优化后的ASRL树高模型,将1970-2000年的月平均气象数据,包括降水、风速、水汽压、气温和太阳辐射作为输入,反演内蒙古大兴安林森林1km~2区域的最大树高。区域最大树高10-40米范围,呈现北高南低的趋势。对于反演出的最大树高,使用GLAS提取的最大树高进行交叉验证,结果表明,R~2=0.64,RMSE=2.87m,MPSE=12.45%,精度效果较好。此外,本文还对模型的优化和敏感性进行了评估,结果表明,优化后模型的反演效果明显提升,模型对气温和水汽压敏感性显著,降水和风速次之,对太阳辐射敏感性最低。基于森林结构的定量理论,本文使用实测的生物量和胸径数据,建立了区域最大树干半径和区域生物量密度的异速生长方程,并用Powell算法实现参数优化。使用实测树高、胸径数据,拟合树高-胸径的尺度生长关系,将内蒙古大兴安岭区域最大树高转换成区域最大树干半径,代入到生物量方程中,实现生物量密度反演。使用方精云2003年的林场实测数据对本文反演的生物量进行验证,R~2=0.5476,RMSE=17.79t/ha,MPSE=23.57%,反演精度较好。
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