红树林植物生物量研究进展

红树林生长于热带、亚热带地区典型的生态交错带,其植物群落具有很高的生物量。根据国内外相关研究,综述了红树林植物地上、地下生物量研究成果及其相关的研究方法,并探讨了不同纬度红树林植物生物量的分布规律及其影响因素。结果表明,相关研究主要集中在运用异速生长法研究红树林植物地上部分生物量,该方法适用于不同红树林树种,可推广使用至相似生境的同一红树林树种;红树林植物根系生物量研究较少,且根系提取手段和处理技术差异较大,导致研究成果对比参考性不高,还有待进一步完善;区域红树林植物生物量遥感估算逐渐成为研究热点,但遥感估算模型仅仅依靠遥感图像的光谱特征和后向散射特征等信息,对宽波段植被指数容易饱和、不同的红树林树种光谱差异较大等问题缺乏考虑,在建模过程中忽略了植物的叶面积指数和树龄等,高光谱、高分辨率影像数据及多极化雷达数据将成为未来红树林植物生物量估算研究的重要数据源;随着纬度的增加,热带和亚热带地区红树林植物生物量总体在减少;红树林植物生物量主要受生境、树种、树龄和气候等因素的影响。     

基于森林冠层高度和异速生长方程的中国红树林地上生物量估算

红树林是一种高效率的滨海蓝碳生态系统,准确估算红树林地上生物量对研究碳循环和气候变化十分重要,获取中国红树林地上生物量将具有现实意义和应用价值。遥感技术便捷高效、观测范围广,能够服务于大尺度的生态系统监测。文章使用基于GEDI星载激光雷达反演的森林冠层高度数据和基于异速生长原理构建的红树林“树高-生物量”异速生长方程,估算2019年中国红树林地上生物量,进而分析其数量、空间分布特征及主要影响因素。结果显示,2019年中国红树林地上生物量总量和均值分别约为1 974 827 t和73.0 t/hm²;红树林分布的各省份(地区)的地上生物量均值在53.3～92.1 t/hm²,其中海南省的红树林地上生物量均值最高,达到92.1 t/hm²;中国红树林地上生物量的累积和分布受纬度和人为因素的影响。研究结果能够为后续红树林生态系统碳储量的核算提供数据基础和技术参考,也将有助于中国沿海红树林生态恢复和保护措施的制定,以及控制碳排政策的出台实施。     

基于无人机影像的无瓣海桑单木提取与地上生物量估算

无瓣海桑(Sonneratia apetala)是中国红树林恢复种植最早引进的优质红树树种,其生产力在红树林群落中处于较高水平,具有显著的高生物量和能量积累。然而,由于红树林群落冠层密集、结构复杂,精确描绘无瓣海桑的单木树冠存在极大挑战性。传统的卫星遥感侧重于区域或更大尺度监测需求,而新兴的低空无人机遥感在更精细尺度的红树林生态监测中具有显著优势。以广东省珠海市淇澳岛红树林自然保护区为研究区,利用消费级无人机影像生成的冠层高度模型(Canopy Height Model, CHM)和种子区域生长(Seed Region Growing, SRG)算法进行无瓣海桑单木树冠提取,并建立基于地面调查数据获取的树高和胸径两者之间的回归关系,以优化无瓣海桑地上生物量异速生长方程,进而实现研究区单木尺度的无瓣海桑地上生物量估算。结果表明：基于无人机影像可以有效提取无瓣海桑单木树冠,其提取精度达到67%;验证了树高和胸径之间较高的相关性,提出了基于树高的无瓣海桑地上生物量异速生长方程;研究区无瓣海桑平均地上生物量的范围为2.99～247.24 t/hm²,平均值为92.14 t...     

红树林植物生物量沿纬度分布特征

在收集相关研究数据的基础上,探讨了纬度对红树林植物地上生物量和地下生物量,以及生物量分配格局(地下与地上生物量之比)的影响。结果表明,植物生物量和树高都与纬度相关,红树林植物高度随着纬度的增加变矮,其植物生物量也随着纬度增加而减小;植物地下与地上生物量之比随着纬度的增加而增加;红树林植物地上生物量、地下生物量和总生物量都与树高呈幂函数关系,生物量随着树高的增加而增加;当研究过程中加入代表内在控制因素树高时,生物量与纬度之间具有的线性相关系数更高,说明以纬度为代表的外在环境条件和以树高为代表的红树林内在控制因素能够真实地反映综合因素对地上生物量的影响;不同树种间的地下与地上生物量之比差异较大,但都大于陆地森林地下与地上生物量的比值;红树林优势树种的差异也是影响红树林植物生物量及其分配格局的重要因素。     

双台子河口盐地碱蓬地上和地下生物量分配格局及其异速生长模型

利用2015年9月和2016年9月采样日的双台子河口盐地碱蓬(Suaeda salsa)地上生物量和地下生物量数据,分析其生物量分配格局及其原因,研究其异速生长关系,选择幂函数构建盐地碱蓬地上生物量与地下生物量的异速生长模型。研究结果表明,盐地碱蓬地上生物量远大于地下生物量,平均地上生物量与平均地下生物量的比值为0.17,盐地碱蓬在高盐的恶劣条件下,为了获得更多的光照资源,使其生物量更多地分配到地上部分;异速生长模型的决定系数为0.913,经对数转换后的异速生长线性方程斜率不等于1,即盐地碱蓬地上生物量与地下生物量存在显著的异速生长关系(p0.001);在两年采样日数据的独立模型检验下,2015年和2016年验证采样点的盐地碱蓬地上生物量和地下生物量数据都基本分布在1∶1线附近,两者的决定系数分别为0.828和0.899,均方根误差分别为12.307和7.550,平均相对误差分别为0.168和0.213,表明所建立的异速生长模型具有较高的估算精度和稳定性,可以用于估算盐地碱蓬地下生物量。     

不同生境下砂蓝刺头(Echinops gmelini)形态结构及生物量分配特征北大核心CSCD

砂蓝刺头(Echinops gmelini)是沙区常见一年生草本,具有繁殖比例高、密度高和生长速度快等特征,是研究区春季和早夏季节植物群落组成中最重要的草本植物。沙区人工植被演替过程中,群落中砂蓝刺头个体构件形态和生物量分配特征及其对土壤生境恢复的指示意义是本研究目的。分析了不同植被恢复阶段的沙地中(2010年铺设草方格、始植花棒、始植油蒿和1989年始植柠条与油蒿的固沙区,分别为生境1、2、3和4)砂蓝刺头构件形态及生物量分配特征。结果表明:(1)人工植被建立早期,初步稳定的沙面条件有利于砂蓝刺头的生长,而随着人工植被建立时间的增长呈现出种群衰退的趋势。4个生境间砂蓝刺头在株高、基径、根长、花序数及各器官生物量方面均差异显著(P<0.05),其大小关系是生境2>3>1>4。(2)不同生境地上-地下生物量间均为等速生长关系,且存在共同相关生长指数1.036,支持等速生长假说;地上-叶生物量间具有共同异速生长指数(0.874,异速生长关系);营养体-繁殖生物量间均表现出α>1异速生长关系,即繁殖生长资源的积累速率快于营养体生长。(3)株高、花序数与地上部分生物量间具有显著或极显著的正相关关系,表现出较好的协同变化趋势。总之,不同生境间砂蓝刺头形态结构及生物量特征具有明显差异,而构件生物量间相关生长关系的一致规律性及较稳定的繁殖生物量分配,有利于其适应异质生境并完成生长发育。     

古尔班通古特沙漠6种荒漠草本植物的生物量分配与相关生长关系

选取古尔班通古特沙漠6种优势草本（2种短命植物,2种类短命植物,2种一年生长营养期植物）,对比分析了生物量分配及相关生长关系的异同。结果表明：（1）粗柄独尾草（Eremurus inderiensis）和细叶鸦葱（Scorzonera pusilla）的地下生物量较高,根冠比分别为1.412、2.751;小花荆芥（Nepeta micrantha）、琉苞菊（Hyalea pulchella）和雾冰藜（Eremurus inderiensis）、角果藜（Scorzonera pusilla）的地下生物量均较小,根冠比无显著差异,分别为0.150,0.184,0.144,0.101;2种类短命植物具有相似的叶片生物量分配比例,但其余4种植物的叶片生物量分配比例均存在显著差异。（2）6种植物的根冠比随个体增大均呈异速减小,而叶片生物量分配比例与植株大小的关系不一致,表现为异速减少（如细叶鸦葱）或保持恒定（如粗柄独尾草）的趋势。（3）小花荆芥和琉苞菊的地下与地上生物量间为等速生长关系,而粗柄独尾草、细叶鸦葱、角果藜以及雾冰藜则呈现出个体越大地下生物量分配比例越少的格局（异速生长）;6种植物的地下与叶片生物量间均为等速生长关系,且具有共同的相关生长指数（1.035）。6种植物的根冠比和叶片生物量分配比例的差异不仅与物种自身的遗传特性有关,还受个体大小的影响;地下与地上生物量分配存在等速和异速生长的差异;叶片与地下生物量间具有相同的生物量分配速率,表现出对干旱荒漠环境的趋同适应。     

不同生境下砂蓝刺头(Echinops gmelini)形态结构及生物量分配特征

砂蓝刺头(Echinops gmelini)是沙区常见一年生草本,具有繁殖比例高、密度高和生长速度快等特征,是研究区春季和早夏季节植物群落组成中最重要的草本植物。沙区人工植被演替过程中,群落中砂蓝刺头个体构件形态和生物量分配特征及其对土壤生境恢复的指示意义是本研究目的。分析了不同植被恢复阶段的沙地中(2010年铺设草方格、始植花棒、始植油蒿和1989年始植柠条与油蒿的固沙区,分别为生境1、2、3和4)砂蓝刺头构件形态及生物量分配特征。结果表明:(1)人工植被建立早期,初步稳定的沙面条件有利于砂蓝刺头的生长,而随着人工植被建立时间的增长呈现出种群衰退的趋势。4个生境间砂蓝刺头在株高、基径、根长、花序数及各器官生物量方面均差异显著(P0.05),其大小关系是生境2314。(2)不同生境地上-地下生物量间均为等速生长关系,且存在共同相关生长指数1.036,支持等速生长假说;地上-叶生物量间具有共同异速生长指数(0.874,异速生长关系);营养体-繁殖生物量间均表现出α1异速生长关系,即繁殖生长资源的积累速率快于营养体生长。(3)株高、花序数与地上部分生物量间具有显著或极显著的正相关关系,表现出较好的协同变化趋势。总之,不同生境间砂蓝刺头形态结构及生物量特征具有明显差异,而构件生物量间相关生长关系的一致规律性及较稳定的繁殖生物量分配,有利于其适应异质生境并完成生长发育。     

多枝柽柳和疏叶骆驼刺幼苗生物量分配及根系分布特征

以塔克拉玛干沙漠南缘荒漠-绿洲过渡带上两种主要建群种植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)和疏叶骆驼刺(Alhagi.sparsifolia SHAP.)的一年生幼苗为研究对象,采用人工壕沟全根挖掘法,研究同一生境条件下两种植物幼苗在生物量分配、根冠比、根系分布特征对极端干旱环境的适应特征.结果表明:(1)两种植物幼苗生物量分配策略明显不同.多枝柽柳幼苗把更多的生物量分配到地上,其根冠比为0.75;而疏叶骆驼刺幼苗把更多的生物量分配到地下,其根冠比为1.73.(2)两种植物幼苗地上/地下生物量属于典型的幂函数异速生长关系,异速生长模型的相关系数都在0.83以上.(3)两种植物幼苗根系分布各异.多枝柽柳幼苗根系多由垂直的主根和水平扩展的侧根组成,根长在垂直剖面上近似"丰"字形分布;骆驼刺幼苗根系在土壤中呈网状分布,根长在垂直剖面上近"古"字形分布.     

胡杨(Populus euphratica)叶异速生长随发育的变化

分析了胡杨(Populus euphratica)叶片幼叶期、发育期、成熟期的阔卵圆形叶、卵圆形叶、披针形叶生物量、面积、体积与叶柄生物量的异速生长关系,基于叶片水平探讨胡杨不同叶形叶片对资源分配随发育阶段变化。结果表明:(1)幼叶期3种叶形叶片生物量、叶片面积、叶片体积与叶柄生物量间相关性不显著。(2)发育期阔卵圆形叶片生物量与叶柄生物量存在异速生长关系,卵圆形叶片生物量、叶片面积及叶片体积与叶柄生物量间存在异速生长关系。(3)成熟期3种叶形叶片生物量、叶片面积、叶片体积与叶柄生物量间均存在异速生长关系。(4)发育期,阔卵圆形叶与卵圆形叶片与叶柄共同斜率均显著大于1,表明发育期叶片增长高于叶柄,植株对叶片投资高于叶柄;成熟期2种叶形叶片与叶柄共同斜率均显著小于1,表明成熟期增加了对叶柄的生物量投资。(5)阔卵圆形叶片与卵圆形叶片与叶柄共同斜率高于披针形叶,说明阔卵圆形叶与卵圆形叶较披针形叶分配更多资源于叶片。     

Biomass equations for shrub species of Tamaulipan thornscrub of North-eastern Mexico

Nine additive allometric equations for computing above-ground, standing biomass were developed for the plant community and for each of 18 single species typical of the Tamaulipan thornscrub of north-eastern Mexico. Equations developed using additive procedures in seemingly unrelated linear regression provided statistical efficiency in total biomass estimates at the scales of both individual species and at the plant community. A single equation for each species improves efficiency in biomass estimates by 12.5% in contrast to using a single equation for the plant community. Therefore, additive equations developed in seemingly unrelated linear regression of parameter estimation are recommended to compute biomass components and total biomass for the species described.     

科尔沁沙地优势固沙灌木的生物量预测模型

灌木生物量预测模型对于快速估算固沙灌木林生产力具有重要作用。以科尔沁沙地3种常见的固沙灌木小叶锦鸡儿（Caragana microphylla）、差不嘎蒿（Artemisia halondendron）、黄柳（Salix gordejevii）为对象,基于对灌木地上、根系和整株生物量及高度、冠幅等的测定,建立3种灌木地上、根系和总生物量的估算模型,通过决定系数（R²）、估计值的标准误（SEE）和回归检验显著水平（P<0.05）筛选最优的生物量预测模型。结果表明：小叶锦鸡儿和黄柳生物量的最佳估算变量为冠幅体积,而差不嘎蒿的最佳预测变量为冠幅面积。幂函数回归模型具有最大的R²和较小的SEE,说明相对生长方程是估算小叶锦鸡儿、黄柳、差不嘎蒿灌木生物量较理想的模型。通过实测值检验,3种灌木幂函数模型预测生物量的预估精度在93%以上,具有较好的预测精度。     

Assessment of biophysical properties of Royal Belum tropical forest,Malaysia

The Royal Belum forest reserve is one of the oldest tropical rainforests in the world and it is one of the largest virgin forest reserves in Malaysia. However, not many studies have been conducted to understand the ecology of this forest. In this study we estimated the aboveground biomass (AGB) of the forest using diameter at breast height (DBH) and height of trees (h ), tree species and hemispherical photographs of tree canopy. We estimated AGB using five allometric equations. Our results demonstrated that the AGB given by the one tree species specific allometric equation does not show any significant differences from the values given by the non‐tree species specific allometric equations at tree and plot levels. The AGB of Intsia bijuga species, Koompassia malaccensis species and Shorea genera were comparatively higher, owing to their greater wood density, DBH and h. This has added importance because some of these species are categorized as threatened species. Our results demonstrated that mean AGB values in this forest (293.16 t ha^‐1) are the highest compared to some studies of other areas in Malaysia, tropical Africa and tropical Bazilian Amazonia, implying that the Royal Belum forest reserve, is an important carbon reservoir.     

Characteristics and Carbon Storage of a Typical Mangrove Island Ecosystem in Beibu Gulf,South China Sea

By studying the structural characteristics and carbon storage of the mangrove island ecosystem in the Beibu Gulf, this study provides a scientific basis for mangrove ecological compensation in the coastal areas of Guangxi, South China Sea. On the basis of the unmanned aerial vehicle remote sensing images and a sample plot survey, the object-oriented multi-scale segmentation algorithm is used to extract the mangrove community type information, and one-way analysis of variance is conducted to analyse the structural characteristics of the mangrove community. The carbon storage and carbon density of different mangrove ecosystems were obtained based on the allometric growth equation of mangrove plants. The analysis yielded four main results. (1) The island group covers about 27.10 ha, 41.32% (11.20 ha) of which represents mangrove areas. The mangrove forest is widely distributed in the tidal flats around the islands. (2) The main mangrove types were Aegiceras corniculatum, Kandelia obovata + Aegiceras corniculatum, Avicennia marina + Aegiceras corniculatum and Avicennia marina communities. (3) Amongst the mangrove plants, Avicennia marina had the highest biomass (18.52 kg plant^-1), followed by Kandelia obovata (7.84 kg plant^-1) and Aegiceras corniculatum (3.85 kg plant^-1). (4) The mangrove carbon density difference was significant. Kandelia obovata had the highest carbon density (148.03 t ha^-1), followed by Avicennia marina (104.79 t ha^-1) and Aegiceras corniculatum (99.24 t ha^-1). The carbon storage of the mangrove island ecosystem was 1194.70 t, which was higher than in other areas with the same latitude. The carbon sequestration capacity of the mangrove was relatively strong.     

腾格里沙漠东南缘4种灌木的生物量预测模型

灌木生物量模型是预测灌木生物量最有效的方法。选择腾格里沙漠南缘荒漠生态系统中常见的4种灌木（驼绒藜(Ceratoides latens)、盐爪爪(Kalidium foliatum)、珍珠猪毛菜(Salsola passerina)、红砂(Reaumuria soongarica)）为研究对象,以株高（H）和冠幅（C）的复合因子灌木体积（V）为自变量,通过回归分析,分别构建了4种灌木和混合物种的叶、新生枝、老龄枝、地上部分、地下部分和整株生物量的预测模型。通过决定系数（R2）、估计值的标准误（SEE）和回归检验显著水平（p＜0.05）筛选出了最优的生物量估测模型。结果显示:4种灌木的生物量模型主要以幂函数W=aVb为最优模型,少数以三次函数W=a+bV+cV2+dV3为最优模型。灌木生物量与V之间呈极显著的相关关系（p＜0.001）,决定系数较高,分别为:叶片（0.775＜R2＜0.866）,新生枝（0.694＜R2＜0.840）,老龄枝（0.819＜R2＜0.916）,地上部（0.832＜R2＜0.917）,地下部分（0.74＜R2＜0.808）,全株（0.811＜R2＜0.912）,说明预测模型可以应用于此4种灌木的生物量估算。不同物种之间及不同器官之间的生物量模型存在差异,在实际使用中,要根据物种来选择相应的模型。生物量模型的建立有助于全面估算荒漠生态系统的生物量,并进一步评估生态系统不同碳库的碳存储量与碳循环。为有效提高荒漠草地碳储量、合理实施生态系统管理和人为干预提供科学依据。     

Redistribution of forest biomass in an heterogeneous environment of subtropical Andes undergoing agriculture adjustment

Estimations of the carbon stored in the above-ground biomass are important from traditional, ecological and forestry to contemporary climate and land-use change perspectives. Carbon sequestration and storage is reduced by deforestation and degradation and enhanced by forest regrowth and expansion. Recent studies show that forests are experiencing redistribution at different scales. Regions with steep topographical gradients simultaneously experience these four processes, upon which the final carbon balance in forests depends, but large scale patterns of above-ground carbon changes within forests have generally been overlooked. We developed above-ground carbon maps for 2000 and 2012 in a heterogeneous environment of subtropical Andes to a) explore the patterns of change in relation to biophysical variables and forests types and b) calculate the relative contribution of within forest carbon change and of forest expansion/deforestation to total above-ground carbon balance. Above-ground carbon trends showed spatial variation: biomass losses occurred in dry forests at low-mid elevations, while gains were restricted to higher elevation forests. Within forest changes implied larger changes in carbon stocks (+361976 Mg C) and in an opposite direction than deforestation and reforestation (−56750.16 Mg C), and determined an overall stability in terms of above-ground carbon for the study period. These contrasting patterns of above-ground change may be representative of larger heterogeneous regions such as tropical and subtropical Andes, and highlight the need of explicitly accounting for within forests change in current carbon regional balances.     

Biomass estimation for native perennial grasses in the plain of Mendoza, Argentina

Plant allometric relationships were studied at the end of the 1999–2000 growing season for eight grasses. Logarithmic regressions were developed relating above-ground biomass to dimensional measurements or to tiller density. Basal diameters (the longest and the greatest perpendicular to the first) and plant height (defined as that reached by vegetative tillers) were recorded on individual plants of tussock grasses. The number of tillers per 1 m² plot was counted for a rhizomatous grass. Our study proved that regression models including basal area or a combination of basal area and height as independent variables gave a good fit to the biomass data for tussock grasses. Density of tillers proved to be a good predictor of biomass for a rhizomatous species. A validation test using 20% of the data not used for estimating the regression equations indicated that these models made accurate prediction of grass biomass. Further work is needed to prove if there are year-to-year differences between models.