森林生物量模型建立主要技术规定

1附件2国家森林资源连续清查森林生物量模型建立暂行办法（试行）第一章总则第一条目的任务森林生物量是森林生态系统的最基本数量特征，是研究许多森林问题和生态问题的基础。建立森林生物量模型的目的是制定森林植被（包括乔木、灌木和草本）生物量计量标准，为评价森林生产力和森林质量，以及监测我国的森林固碳释氧能力提供基础依据。同时，增加森林枯落物储量调查建模，结合森林生物量，以满足森林碳汇现状与碳汇能力变化估算需要。主要任务是通过采集所需的乔木、灌木、草本和枯落物等建模样本，建立森林生物量和枯落物储量模型，实验测定相应的固碳系数和储能系数。第二条主要内容（一）样本采集。包括乔木层（含竹类、下木，下同）、灌木层、草本层3个层次的生物量样本及枯落物层储量样本。（二）系数测定。实验测定样品的含水率、含碳系数与储能系数。（三）模型建立。森林生物量分别按乔木、竹类、灌木和草本建立回归模型，其中乔木和竹类建立单木回归模型，灌木建立单木或样方回归模型，草本建立样方回归模型。枯落物储量按样2方建立回归模型。第三条建模单元（一）乔木生物量建模单元原则上参照原农林部标准立木材积表（LY208－77）的分区和树种（组）确定。竹类生物量建模单元原则上按散生、丛生竹种类型，分毛竹类、刚竹类、其他散生竹类、簕竹、绿竹、其他丛生竹类确定建模单元。灌木和草本生物量建模单元原则上在森林植被群落内按建群种确定。枯落物储量建模单元原则上按森林的优势树种（组）确定。（二）各省、自治区、直辖市可在上述原则要求的基础上，根据各自需求，并结合本地实际，进一步细化乔木、竹类、灌木、草本和枯落物建模单元。第四条精度要求（一）回归模型精度。乔木和竹类生物量模型精度在90％以上，灌木和草本生物量模型精度在85%以上，枯落物储量模型精度80%以上。（二）系数测定精度。含水率、含碳系数和储能系数的实验测定精度要求在98％以上。第二章样本采集第五条前期准备生物量建模承担单位根据本暂行办法编制操作细则，制定工作方案，组建调查队伍，建立质量管理制度，开展技术培训，并3做好以下准备工作：（一）调查表格和地形图等基础资料的准备。（二）各种调查工具和仪器设备的准备。（三）各类森林资源调查成果及相关资料（树木志、植物志、植物图鉴等）的收集。第六条样木（方）采集（一）基本要求森林生物量建模样本的采集应遵循以下要求：1.样本数量应满足建模的精度要求，原则上每个单元的建模样本数不少于50个，检验样本数不少于10个。否则应根据需要适当增加样本数量。2.乔木生物量模型样本原则上按5个以上径阶组（从最小径阶到最大径阶等距划定）均匀分布，且每个径阶组内的样本量要尽量按树高级均匀分布，并考虑冠幅、冠长等因子差异；灌木和草本生物量模型样本原则上按盖度、高度等因子等级均匀分布；枯落物储量模型样本原则上按厚度等级均匀分布。3.样本选取应综合考虑地域分布、立地条件、龄组结构等因素，确保所采集的样本具有充分的代表性。4.生物量样本采样时间应集中在森林植物生长旺盛期进行。5.采集样本时，应填写样本采集地点生境要素记录（见附表1）。4（二）采集方法1.乔木样木选取。根据建模样本的分配要求，按径阶组分不同的树高级选取目标径阶标准样木。选择的标准样木，应为没有发生断梢、分叉的生长正常的树木，原则上不能选用林缘木和孤立木。样木选定后，准确量测其胸径、冠幅、枝下高等因子。树干鲜重测定。伐倒选取的标准木，准确量测树干长度，将树干均匀分为十个区分段，测定各个区分段（0、1/10、2/10、3/10……9/10）的直径（分带皮直径和去皮直径），并在1/10、3/10、7/10处截取圆盘（3-5cm厚），测定每个圆盘和各区分段的鲜重。伐倒标准木和截取圆盘过程中产生的木屑或木片也应计入树干鲜重。枝、叶（含花和果）鲜重测定。将树冠分上、中、下3层，按顺序测定每个带叶枝条的鲜重，计算每层的平均带叶枝鲜重。按各层平均带叶枝鲜重分别选取3-5个标准枝，对标准枝摘叶后，分别测定枝量和叶量，根据每层标准枝鲜重推算出各层枝、叶的鲜重和整个树冠的枝、叶重。树根鲜重测定。以树干基部为中心，将全部树根挖出，分别根茎、粗根（直径为0.3cm以上）、细根（直径为0.3cm以下）称其鲜重。各调查因子相应填入附表1、附表2。对于下木，参照后面主干明显的灌木进行样本采集。52.灌木灌木模型分林下灌木与林外灌木建立。对于主干明显，且相对高大的灌木，采用整株收获法分干、枝（含叶）、根称其鲜重。对于无明显主干、丛生的灌木群落，设置边长2m×2m的样方，调查记录灌木优势种名、株数、平均高、平均地径和平均盖度，采用全部收获法将样方内所有灌木挖出，分别地上部分和地下部分称其鲜重。各调查因子相应填入附表1、附表2。3.草本在林下选取符合样本建模要求的地段，设置边长1m×1m的样方，调查记录草本优势种名、平均高和覆盖度，采用全部收获法将样方内所有草本挖出，分别各草类的地上部分和地下部分称其鲜重。各调查因子相应填入附表1、附表2。4.枯落物在林下选取符合样本建模要求的地段，设置边长为1m×1m的样方，调查记录乔木优势树种和枯落物平均厚度，收集每个样方的森林枯落物，并称其重量。各调查因子相应填入附表1。第七条样品采集样品采集是指从样本中抽取有代表性的样品，供实验测定含水率、含碳系数和储能系数。（一）基本要求1.采样时，须注意样品的代表性和均匀性，以确保所采样品能代表样本的整体状况。同时，应保证样品的纯洁性，避免混6入杂质，影响实验分析结果。2.应建立样品档案管理制度，采集的样品应进行系统编号，并与记录表一一对应。3.采集的样品应尽快进行实验分析，否则应置于通风干燥处妥善保存。（二）采样方法乔木的树干样品在1/10、3/10和7/10圆盘中按扇形面积截取；树枝样品从树冠上、中、下3层的标准枝中分别截取；树叶样品从各层标准枝所摘的叶混合后选取；树根样品分根茎、粗根和细根3个部分截取。采用单株测定的灌木，参照乔木样品采集方法分别选取干、枝（含叶）、根样品；采用样方调查的灌木，分别按地上和地下部分选取样品。草本分别地上和地下部分选取混合样品。枯落物选取混合样品。（三）采样数量乔木分干（带皮）、枝、根3个部位各采样3个，叶采样1个。采用单株调查的灌木，干（带皮）、枝（含叶）、根3个部位各采样1个；采用样方调查的灌木，分地上和地下部分各采样1个。草本分别地上和地下部分各采样1个。枯落物每个样方采样1个。（四）样品重量每个样品重量原则上要求为500g左右。对较大或较小的样木，可酌情增减样品重量。各样品采样情况相应填入附表3。7第三章实验测定第八条含水率测定含水率是指样品中水的含量。具体测定方法是：将外业采集的样品先置于150℃恒温下烘2小时，再在85℃恒温下烘5小时进行第一次称重，然后每隔2小时称重1次，直至两次重量相对误差≤1.0%时，将样品取出放入玻璃干燥器皿内冷却至室温再称其干重，计算每个样品的干鲜重比和含水率，并按材积加权法计算样木的含水率。含水率测定情况填入附表3。第九条含碳系数测定含碳系数是指植物体中的有机碳占植物体有机物总质量的百分比。具体采用干烧法（高温电炉灼烧）测定，即从已烘干的干物质中选取5g，研磨粉碎并均匀混合，称取约20mg试样，放入有机元素分析仪中进行样品有机元素（C、H、O、N等）含量分析，测定其碳元素含量。每个样品2－3次重复，每次重复测定的误差控制在±0.1%以内，取误差为±0.1%的2次测定结果的平均值作为样品的含碳系数。含碳系数测定情况填入附表3。第十条储能系数测定植物热值（储能量）以干质量热值（GCV）(每克干物质在完全燃烧条件下所释放的总热量）和去灰分热值(AFCV)（除去灰分含量后的纯净干物质的热值）两个指标来表示，通常以兆焦耳/千克（MJ/kg）为单位。灰分是指植物体矿物元素氧化物的总和。8干质量热值测定采用氧弹法，即从已烘干的干物质中选取5g，研磨粉碎并均匀混合，称取约1g试样放入热量计中测定热值含量。测定环境温度在20℃左右，每份样品2－3次重复，每次重复测定的误差控制在±0.1%以内，每次实验前用苯甲酸标定。灰分质量的测定采用干灰化法，即样品在马福炉550℃下灰化5小时后测定其灰分质量。去灰分热值=干质量热值/（1-灰分质量/干物质总质量）。储能系数测定情况填入附表3。第四章模型建立第十一条建模准备（一）数据输入对检查验收合格的外业采集记录表，采用统一数据库格式输入计算机。数据输入实行双轨制作业。（二）数据计算以建模树种（组）为单位，根据各样本的鲜重和含水率计算出样本各部分（干、根、枝、叶）的绝干重（生物量）和总生物量。第十二条模型选择（一）乔木模型乔木生物量模型采用以下两种通式：9Mi＝f(D,H)V或Mi＝f(D,H,Wd,Wl)V式中Mi为样木的树干、树根、树枝、树叶生物量或总生物量，D为样木胸径，H为树高，Wd为冠幅，Wl为冠长，V为材积。具体结构式应根据建模数据的变化规律确定，如二元生物量模型可以设计为VHDaMibii)(2，其中ai、bi为常数项。竹类和下木生物量模型一般采用如下通式：Mi＝f(D,H)式中Mi为样木的干、根、枝叶生物量或总生物量，D为胸径，H为竹类或下木高度。（二）灌木模型灌木单株生物量模型采用以下通式：Mi＝f(D,H)式中Mi为灌木的干、枝、根生物量或总生物量，D为灌木地径，H为灌木高度。具体结构式应根据建模数据的变化规律确定，如可以设计为ibiiHDaM)(2，其中ai、bi为常数项。灌木样方生物量模型采用以下通式：Mi＝f(D,H,S)式中Mi为灌木样方的地上、地下部分生物量或总生物量，D为样方平均地径，H为样方平均高，S为覆盖度。（三）草本模型草本样方生物量模型采用以下通式：Mi＝f(H,S)10式中Mi为草本样方的地上、地下部分生物量或总生物量，H为样方平均高，S为覆盖度。（四）枯落物模型枯落物储量模型采用以下通式：M＝f(H)式中M为样方枯落物储量，H为枯落物厚度。第十三条参数计算利用有关统计软件（SPSS、SAS或ForStat2.0软件），采用最小二乘法建立乔木、灌木、草本生物量模型和枯落物储量模型。当回归模型检验存在有异方差时，要采用加权最小二乘法估计各模型的参数，权函数选用2)(/1xfw（f（x）为回归模型结构式）来消除异方差对参数估计的影响，确保模型的通用性。如果同时建立总量和各分量的生物量模型，还要考虑模型之间的兼容性。第十四条模型检验（一）模型自检利用建模样本的实测生物量和模型估计生物量计算总相对误差、平均系统误差、相对误差绝对值平均数和预估精度等统计指标，同时观察残差分布是否随机，以评价模型是否达到预定要求。将建模样本按径阶组分成若干个区段，分段计算总相对误差、平均系统误差、相对误差绝对值平均数和预估精度等统计指标，比较模型在各区段的精度，并分析是否存在偏差。11（二）适用性检验利用检验样本的实测生物量和模型估计生物量计算总相对误差e和估计精度p（%100)1(ep，其中iiiyyye/)ˆ(）。当估计精度低于规定要求时，要分析原因，必要时要适当增加样本数量，以提高模型的估计精度。第十五条固碳释氧功能效益估算通过固定样地的相关调查因子数据和样木信息，依据森林生物量模型参数和含碳系数及储能系数，分别乔木、灌木、草本和枯落物计算样地水平的生物量、碳储量以及储能量，以省、自治区、直辖市为单位，按照系统抽样方法，统计森林生物量，估算森林固碳释氧方面的生态功能效益。第五章质量控制第十六条质量管理（一）为加强森林生物量建模的质量管理，确保建模成果准确可靠，国家林业主管部门和生物量建模承担单位均应成立专门的质量管理机构。（二）实行分级检查验收制度，建模承担单位要组织专职质量检查组对建模各个工作环节进行检查。在此基础上，由国家林业主管部门进行验收。（三）调查建模工作应积极吸纳林业科研、教学单位的技术力量，充分发挥其专业、经验和资料优势。参加调查建模工作的12人员必须是专业技术人员，并坚持全员培训和持证上岗制度，推行技术质量责任制，严格质量奖惩，实行质量追究制度。（四）检查人员应由政治思想