黑龙江省丰林县林下灌木与幼树生物量模型构建

doi:10.13287/j.1001-9332.202504.004

应用生态学报 ›› 2025, Vol. 36 ›› Issue (4): 1053-1061.doi: 10.13287/j.1001-9332.202504.004

黑龙江省丰林县林下灌木与幼树生物量模型构建

李泽霖^1,2, 贾炜玮^1,2*, 赵阳^1,2, 江珊^1,2

¹东北林业大学林学院, 哈尔滨 150040;
²森林生态系统可持续经营教育部重点实验室, 哈尔滨 150040

收稿日期:2024-12-14 接受日期:2025-02-09 出版日期:2025-04-18 发布日期:2025-10-18
通讯作者: *E-mail: jiaww2002@163.com
作者简介:李泽霖, 男, 1999年生, 博士研究生。主要从事林分生长与收获模型研究。E-mail: 3296726873@qq.com
基金资助:
国家重点研发计划项目(2022YFD2201003-02)

Construction of biomass models for understory shrubs and tree saplings in Fenglin County, Heilongjiang Province, China.

LI Zelin^1,2, JIA Weiwei^1,2*, ZHAO Yang^1,2, JIANG Shan^1,2

¹College of Forestry, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China;
²Key Laboratory of Sustainable Management of Forest Ecosystem, Ministry of Education, Harbin 150040, China

Received:2024-12-14 Accepted:2025-02-09 Online:2025-04-18 Published:2025-10-18

摘要/Abstract

摘要： 灌木和幼树是天然林林下植被的重要组成部分,具有丰富的种类和广泛的生态适应性,在土壤保水、水源涵养和防风防沙等方面发挥关键作用。然而,目前研究多集中于乔木层与林下植被层的相互作用,对林下植被的生长动态、生物量更新及其环境适应性关注较少。本研究基于黑龙江省丰林县林下18种灌木和6种幼树的植被数据及样地的气候信息,引入林分密度和龄级2种哑变量,构建了林下灌木与幼树的生物量模型。结果表明: 在基础模型中引入气候因子(年平均温度和年平均降水量)构建的气候敏感生物量模型显著提高了模型的拟合精度,决定系数(R²)由基础模型的0.732提高至0.741,提升了6.8%。在气候敏感生物量模型的基础上,分别引入龄级单一哑变量和林分密度与龄级双哑变量建模,双哑变量模型的拟合效果最佳,R²达到0.840,显著高于单哑变量模型(R²=0.787)和气候敏感生物量模型(R²=0.741)。本研究在气候敏感生物量模型的基础上结合林分密度与龄级双哑变量构建的模型能够有效反映不同龄级和林分密度下灌木与幼树生物量的变化,为森林生态管理和生物量的科学估算提供了依据,具有重要的应用价值。

关键词: 灌木, 幼树, 生物量, 气候因子, 单哑变量模型, 双哑变量模型

Abstract: Shrubs and tree saplings are important components of understory in natural forests, possessing rich species diversity and broad ecological adaptability. They play a key role in soil moisture retention, water conservation, and wind and sand prevention. However, current research has mostly focused on the interactions between the tree layer and understory, with less attention on the growth dynamics, biomass renewal, and environmental adaptability of understory. Based on data of 18 shrub species and sapling of six tree species from the understory of Fenglin County in Heilongjiang Province, along with climate data from the sampling sites, we introduced two dummy variables, stand density and age class, to construct a biomass model for understory shrubs and tree saplings. The results showed that incorporating climate factors (mean annual temperature and mean annual precipitation) into the base model to construct a climate-sensitive biomass model significantly improved the model's fitting accuracy. The coefficient of determination (R²) increased from 0.732 in the base model to 0.741, with an improvement of 6.8%. Based on the climate-sensitive biomass model, single dummy variables for age class and a dual dummy variable model combining stand density and age class were introduced. The dual dummy variable model showed the best fit, with an R² of 0.840, being significantly higher than the single dummy variable model (R²=0.787) and the climate-sensitive biomass model (R²=0.741). The model constructed based on the climate-sensitive biomass model and incorporating dual dummy variables for stand density and age class, could effectively reflect the biomass variations of shrubs and tree saplings under different age classes and stand densities. It would provide a basis for forest ecological management and the scientific estimation of biomass, with significant practical value.

Key words: shrub, young tree, biomass, climate factor, single dummy variable model, double dummy variable model

李泽霖, 贾炜玮, 赵阳, 江珊. 黑龙江省丰林县林下灌木与幼树生物量模型构建[J]. 应用生态学报, 2025, 36(4): 1053-1061.

LI Zelin, JIA Weiwei, ZHAO Yang, JIANG Shan. Construction of biomass models for understory shrubs and tree saplings in Fenglin County, Heilongjiang Province, China.[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2025, 36(4): 1053-1061.

参考文献

[1] 李维长. 世界森林资源保护及中国林业发展对策分析. 资源科学, 2000, 22(6): 71-76
[2] 张羽涵, 李瑶, 周玥,等. 宁南山区不同恢复年限柠条林土壤养分及有机碳组分变化特征. 应用生态学报, 2024, 35(3): 639-647
[3] 艾沙江·吾斯曼. 新疆12种荒漠灌丛生物量及碳储量研究. 博士论文. 乌鲁木齐: 新疆大学, 2012
[4] Huff S, Poudel KP, Ritchie M, et al. Quantifying aboveground biomass for common shrubs in northeastern California using nonlinear mixed effect models. Forest Ecology and Management, 2018, 424: 154-163
[5] Borja D, González-González B, Sixto H, et al. Estimation of shrub biomass availability along two geographical transects in the Iberian Peninsula for energy purposes. Biomass and Bioenergy, 2017, 105: 211-218
[6] Kauffman JB, Steele MD, Cummings DL, et al. Biomass dynamics associated with deforestation, fire, and, conversion to cattle pasture in a Mexican tropical dry forest. Forest Ecology and Management, 2003, 176: 1-12
[7] Wani AA, Joshi PK, Singh O, et al. Assessing undergrowth biomass carbon variability under different strata in temperate Himalayan region. Indian Forester, 2016, 142: 283-288
[8] Botequim B, Gerendiain AZ, Gonzalo JG, et al. A mo-del of shrub biomass accumulation as a tool to support management of Portuguese forests. iForest-Biogeoscien-ces and Forestry, 2015, 8: 114-125
[9] 申家朋. 日本落叶松人工林生物量及其对气候变化的响应. 博士论文. 北京: 中国林业科学研究院, 2019
[10] 郭威星, 蓝登明, 王玉婕, 等. 荒漠草原6种灌丛地上生物量分析. 内蒙古林业调查设计, 2019, 42(6): 87-89
[11] 崔光帅, 张林, 沈维, 等. 西藏雅鲁藏布江流域中段砂生槐灌丛生物量分配及碳密度. 植物生态学报, 2017, 41(1): 53-61
[12] 赵梦颖, 孙威, 罗永开, 等. 内蒙古26种常见温带灌木的生物量模型. 干旱区研究, 2019, 36(5): 1219-1228
[13] 赵蓓, 郭泉水, 牛树奎, 等. 大岗山林区几种常见灌木生物量估算与分析. 东北林业大学学报, 2012, 40(9): 28-33
[14] 敖子琦, 贾炜玮, 闫妍, 等. 3个典型针叶树种一级枝条大小通用方程的构建. 中南林业科技大学学报, 2023, 43(3): 50-61
[15] 盖军鹏, 陈东升, 贾炜玮, 等. 基于种源和气候效应的日本落叶松树高生长模型研究. 南京林业大学学报: 自然科学版, 2023, 47(4): 51-60
[16] 符利勇, 唐守正, 张会儒, 等. 东北地区两个主要树种地上生物量通用方程构建. 生态学报, 2015, 35(1): 150-157
[17] 蔡志勇, 孙龙, 孙家宝. 大兴安岭森林可燃物燃烧危险性评估. 东北林业大学学报, 2025, 53(1): 73-78
[18] 曾慧卿, 刘琪璟, 马泽清, 等. 基于冠幅及植株高度的檵木生物量回归模型. 南京林业大学学报:自然科学版, 2006, 30(4): 101-104
[19] 刘明睿, 贾炜玮. 基于地基雷达数据构建红松人工林树高、枝下高及接触高模型. 森林工程, 2024, 40(1): 26-36
[20] 张蔷, 李家湘, 徐文婷, 等. 中国亚热带山地杜鹃灌丛生物量分配及其碳密度估算. 植物生态学报, 2017, 41(1): 43-52
[21] 许崇华, 樊伟, 崔珺, 等. 北亚热带常绿阔叶林林下灌木生物量模型的建立. 西北农林科技大学学报: 自然科学版, 2017, 45(7): 49-56
[22] 郑绍伟, 唐敏, 邹俊辉, 等. 灌木群落及生物量研究综述. 成都大学学报: 自然科学版, 2007, 26(3): 189-192
[23] Weiskittel AR, Maguire DA, Monserud RA, et al. Forest modeling crown structural responses to competing vegetation control, thinning, fertilization, and Swiss needle cast in coastal Douglas-fir of the Pacific Northwest, USA. Forest Ecology and Management, 2007, 254: 96-109
[24] 李忠国, 孙晓梅, 陈东升, 等. 基于哑变量的日本长白落叶松生长模型研究. 西北农林科技大学学报: 自然科学版, 2011, 39(8): 69-74
[25] 王亚南. 基于哑变量和非线性混合模型方法研究华山松种源对树高生长模型参数的影响. 博士论文. 郑州: 河南农业大学, 2013
[26] 曾伟生, 唐守正, 夏忠胜, 等. 利用线性混合模型和哑变量模型方法建立贵州省通用性生物量方程. 林业科学研究, 2011, 24(3): 285-291
[27] 曾伟生, 夏忠胜, 朱松, 等. 贵州省人工马尾松立木材积和地上生物量方程研建. 林业科学, 2011, 47(3): 96-101
[28] 贾艳才. 基于不同树种的LAI遥感估测研究. 农业与技术, 2020, 40(16): 73-77

黑龙江省丰林县林下灌木与幼树生物量模型构建

Construction of biomass models for understory shrubs and tree saplings in Fenglin County, Heilongjiang Province, China.

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	杨静, 薛璟, 尹紫良, 冯伟辉, 赵琬婧, 张立, 王清波, 孙晓新. 三江平原沼泽植物叶片养分再吸收对灌木扩张的响应 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(4): 1062-1070.
[2]	李林, 孙毅, 杨晓琼, 方海东, 史亮涛, 何光熊, 余建琳, 闫帮国. 氮添加对七彩花生与根瘤菌共生关系及生物量分配的影响 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(4): 1109-1117.
[3]	唐如韵, 张定海, 赵有益, 单立山, 杨青惠, 杨甜, 李佳乐, 黄文琪. 毛乌素沙地固定沙丘黑沙蒿灌丛空间点格局 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(3): 719-728.
[4]	张煦庭, 张维敏, 潘宇鹰, 权文婷, 李美荣, 何慧娟, 周辉. 2001—2020年黄河流域陕西段植被生长时空格局及驱动因子 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(2): 341-352.
[5]	孙嘉雯, 施秀珍, 邵雅琪, 冯鼎, 王建青, 刘宝, 邹秉章, 王思荣, 黄志群. 亚热带天然次生林演替对土壤氮矿化的影响机制 [J]. 应用生态学报, 2025, 36(1): 59-66.
[6]	王意, 董灵波, 史景宁. 竞争对兴安落叶松天然林单木生物量模型预估精度的影响 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(6): 1474-1482.
[7]	贾炜玮, 范敏, 陈东升, 孙丽娟, 王鹤智, 晁碧霄. 日本落叶松枝条属性特征对气候变量的响应 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(6): 1509-1517.
[8]	杨聪颖, 丁颖, 马扶林, 周华坤, 王晓丽, 张强, 刘小伟, 木塔力甫·吾布力, 郭梁. 气候变化通过调控青藏高原高寒草原植物生育期影响地上生物量积累 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(5): 1260-1268.
[9]	付绍桐, 贺晨曦, 马佳凯, 王犇, 甄志磊. 不同发展情景下黄河流域山西段生态环境质量 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(5): 1337-1346.
[10]	陈淼, 刘顺, 许格希, 陈健, 邢红爽, 李非凡, 张淼淼, 曹向文, 史作民. 青藏高原东缘不同植被类型下草本植物叶片碳氮稳定同位素差异及其驱动因素 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(4): 877-885.
[11]	孙欣, 尹紫良, 赵琬婧, 张治军, 王清波, 蔡体久, 孙晓新. 灌木扩张压力下三江平原沼泽植物群落多样性变化及其土壤控制因子 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(4): 1016-1024.
[12]	王译庆, 袁朝祥, 岳楷, 吴福忠, 袁吉, 赵泽敏, 彭艳. 植被恢复对矿区土壤微生物群落结构影响的整合分析 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(4): 1141-1149.
[13]	李佳玉, 施秀珍, 李帅军, 王振宇, 王建青, 邹秉章, 王思荣, 黄志群. 杉木人工林和天然次生林林龄对土壤酶活性的影响 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(2): 339-346.
[14]	陈材, 唐光大, 董晓全, 徐颂军. 雷州半岛风水林灌木层优势种群空间分布格局与关联性 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(2): 371-380.
[15]	王一帆, 李璇, 罗珊珊, 黄卓超, 丁真玉珍, 周楠, 赵允格. 温度和初始pH对生物结皮中4种优势蓝藻生长的影响 [J]. 应用生态学报, 2024, 35(2): 516-522.