《典型森林類型的蓄積量、生物量和碳儲量模型》（征求意見稿）編制說明

廣西地方標準《典型森林類型的蓄積量、生物量和碳儲量模型》（征求意見稿）編制說明一、任務(wù)來源、起草單位、主要起草人本標準是《廣西壯族自治區(qū)市場監(jiān)督管理局關(guān)于下達2257號）下達的項目，由廣西壯族自治區(qū)林業(yè)局提出，廣西壯族自治區(qū)森林資源與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心（簡稱廣西森林生態(tài)監(jiān)測中心）、廣西壯族自治區(qū)林業(yè)勘測設(shè)計院（簡稱廣西林業(yè)勘測設(shè)計院）、南寧師范大學(xué)、廣西壯族自治區(qū)國有高峰林場（簡稱廣西高峰林場）、廣西壯族自治區(qū)標準技術(shù)研究院（簡稱廣西標準技術(shù)研究院）、廣西壯族自治區(qū)氣象科學(xué)研究所（簡稱廣西氣象科學(xué)研究所）等單位共同起草。立主要起草人及分工如下表1。唐一飛學(xué)學(xué)場場場二、制定標準的必要性和意義森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在吸收二氧化碳、釋放氧氣，延緩溫室效應(yīng)、遏制全球變暖等作用得到世界的公認。國家主席習(xí)近平在2020年第75屆聯(lián)合國大會上向世界鄭重前碳達峰行動方案》（國發(fā)〔2021〕23號），方案制定了碳達峰十大行動，其中第八大行動“碳匯能力鞏固提升行動”的重點任務(wù)是：穩(wěn)定現(xiàn)有森林等生態(tài)系統(tǒng)類型的固碳作用，實施森林質(zhì)量精準提升，提高森林質(zhì)量和穩(wěn)定性，開展森林等《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》（中發(fā)〔2021〕36號）要求制定科技支撐碳達峰、碳中和行動方案，編制碳中和技術(shù)發(fā)展路線圖，加強氣候變化成因及影響、生態(tài)系統(tǒng)碳匯等基礎(chǔ)理論和方法研究。2022年5月，廣西制定《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的實施意見》，要求依托和拓展自然資源調(diào)查監(jiān)測體系，利用好林草生態(tài)綜合監(jiān)測評價成果，建立生態(tài)系統(tǒng)碳匯監(jiān)測核算體系。2022年6月，《廣西壯族自治區(qū)林業(yè)局關(guān)于加快制定我區(qū)碳達峰、碳中和中長期規(guī)劃的建議會辦意見》（桂林函〔2022〕837號），明確提出立項研制“廣西典型森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯計量監(jiān)測核算地方標準體系”等技術(shù)研究工作。森林蓄積量、生物量和碳儲量，是反映森林生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和生產(chǎn)力的重要參數(shù)，也是森林資源調(diào)查監(jiān)測評價的重要指標。國家林業(yè)局從2009年第八次全國森林資源清查開始，積極推進我國主要樹種的生物量調(diào)查建模工作，目前已完成了杉木、馬尾松、云南松、油松、濕地松、落葉松、冷杉、柳杉、云杉、櫟樹、樺樹、木荷、楓香等13個樹種（組）32個建?？傮w的樣本采集及參數(shù)測定工作，上述模型均屬于單木水平生物量模型，為我國林業(yè)碳匯計量監(jiān)測體系的構(gòu)建奠定重要基礎(chǔ)。根據(jù)研究對象的不同，可以分為基于單木水平蓄積量模型、生物量模型、碳儲量估算模型和基于林分水平蓄積量模型、生物量模型、碳儲量估算模型。單木水平的模型是基礎(chǔ)，林分水平的模型在生產(chǎn)實踐中意義更大?；诹址中罘e量估測生物量或碳儲量，具有高效的特點，大量的研究表明，可以由區(qū)域的蓄積量估測生物量，然而，傳統(tǒng)的目前發(fā)表的林分蓄積量和生物量模型都要顯著少于單木水平的模型，且我國尚未見到以國家標準或行業(yè)標準發(fā)布的林分蓄積量和生物量模型。本研究提出的建模方法，構(gòu)建的模型具有健穩(wěn)性和相容性，避免森林蓄積量、生物量和碳儲量數(shù)據(jù)計算的矛盾。廣西地處中國南部，跨北熱帶、南亞熱帶和中亞熱帶3個生物氣候帶，自然條件復(fù)雜，不同氣候和水熱條件組合的環(huán)境適生不同種類的森林植物，形成不同類型的森林，且具有明顯的地帶性，據(jù)《廣西植被》統(tǒng)計，天然植被類型有14個植被型，301個群系。由于闊葉樹種類多樣，難以編制所有的儲量數(shù)表，因此，結(jié)合森林資源連續(xù)清查，選擇具有地帶性代表的植被類型，且類型面積較大、森林蓄積量較大的群系作為建模對象。包括杉木林、馬尾松林、桉樹林、濕地松林、櫟樹林、木荷林、楓香林等，這些樹種，均具有經(jīng)檢驗的單木尺度生物量模型，也形成行業(yè)或地方標準。以上7種森林類型，廣泛分布在廣西各地，據(jù)最新廣西森林資源一張圖數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，各林分面積、蓄積占森林總面積、總蓄桉樹林22.99%、26.98%，濕地松林0.99%、1.25%，櫟樹林結(jié)合森林樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，由此構(gòu)建林分尺度的生物量模型，具有很高的可靠性，對區(qū)域碳儲量的估算、評價以及碳匯項目的開發(fā)的計量，意義重大。三、主要起草過程本標準編制過程目前已經(jīng)歷以下4個階段：立項申報、征求意見稿（初稿）編制、征求意見稿（初稿）咨詢建議、征求意見稿公開征求意見等階段。（一）立項申報階段根據(jù)《典型森林類型的蓄積量、生物量和碳儲量模型》標準起草工作方案，2023年3月，廣西林業(yè)相關(guān)科研與生產(chǎn)單位成立標準立項申報小組，開展標準立項申報工作。項目牽頭單位廣西森林生態(tài)監(jiān)測中心負責(zé)提報立項申報書等相關(guān)材料，并組織相關(guān)單位開展標準研討會，進一步明晰標準草案基本框架，明確各單位工作職責(zé)；廣西標準技術(shù)研究院對標準開展標準立項查新，并收集國內(nèi)相關(guān)標準編制情況。2023年8月22日，自治區(qū)市場監(jiān)督管理局印發(fā)《廣西壯族自治區(qū)市場監(jiān)督管理局關(guān)于下達2023年廣西地方標準修定項目計劃的通知》（桂市監(jiān)函〔2023〕2257號），本項目通過立項審查。（二）征求意見稿（初稿）編制階段2023年8月30日，廣西森林資源與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心組織《典型森林類型的蓄積量、生物量和碳儲量模型》項目啟動會，明確標準框架、職責(zé)分工、重點內(nèi)容，編制組正式開始征求意見稿（初稿）編制工作；2023年9月15日，項目組派出徐占勇、李成杰、孟想3名技術(shù)人員參加由廣西標準化協(xié)會組織的八桂標準科普大講堂（廣西地方標準制修訂程序及注意事項）培訓(xùn)班學(xué)習(xí)，為標準編制儲備技術(shù)力量。（三）征求意見稿（初稿）咨詢建議西林業(yè)碳匯系列地標專家咨詢會”，邀請廣西科學(xué)院呂郁彪（二級教授）、廣西植物研究所劉演（二級教授）、廣西林科院申文輝（教授級高工）、廣西地礦局康志強（正高級工程師）、中國亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所杜虎（副研究員）、廣西大學(xué)林學(xué)院羅應(yīng)華（副教授）等單位相關(guān)專家對征求意見稿（初稿）咨詢建議，項目組的蔡會德、盧峰、蘇宏新、莫偉華等人參加會議，與會專家對標準的框架、條款、技術(shù)參數(shù)等進行了討論，并提出相關(guān)修改建議。（四）征求意見稿公開征求意見2023年10-12月，項目組對征求意見稿（初稿）征求的意見進行梳理和修改，進一步明晰了標準的框架、條款、技張偉正高級工程師、王全永正高級工程師等有關(guān)成員再次對標準的相關(guān)內(nèi)容及格式研討修訂后提報標準征求意見稿等相關(guān)材料公開征求意見。四、制定標準的原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律、法規(guī)的關(guān)系，與有關(guān)國家標準、行業(yè)標準的協(xié)調(diào)情況（一）制定標準的原則本標準制訂遵循科學(xué)性、實用性、相容性的原則，力求做到科學(xué)規(guī)范、指標準確、可操作性強，既與國家相關(guān)標準接軌，又符合廣西區(qū)情。標準按中華人民共和國國家標準編寫規(guī)則》等文件的要求進行編寫。1.科學(xué)性原則本標準通過全區(qū)森林資源連清樣地及其他監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合我國已發(fā)布的主要樹種的立木生物量模型等系列標準，測算不同樹種單木水平的蓄積量、生物量和碳儲量，并利用非線性獨立回歸估計、非線性誤差變量聯(lián)立方程組和含啞變量的非線性誤差變量聯(lián)立方程組方法，以林分平均高和林分胸高斷面積為自變量，構(gòu)建典型森林的蓄積量模型，以林分平均高、林分胸高斷面積及林分蓄積量為自變量，構(gòu)建典型森林的生物量模型，以生物量為自變量，結(jié)合不同森林的綜合含碳系數(shù)等參數(shù)構(gòu)建典型森林的碳儲量模型，實現(xiàn)將單木水平轉(zhuǎn)化成林分水平。模型的構(gòu)建具有科學(xué)性。2.實用性原則森林蓄積量模型評價和驗證精度都達到GB/T26424對小班蓄積量調(diào)查允許誤差等級A的精度要求，模型可用于森林資源規(guī)劃調(diào)查森林蓄積量估算，估測區(qū)域森林碳儲量。利用林草生態(tài)綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)高效、準確、全面估測全區(qū)森林碳儲量，推進林業(yè)碳匯計量工作科學(xué)化、規(guī)范化、常態(tài)化，為自治區(qū)、市、縣林業(yè)主管部門開展林業(yè)碳匯計量工作，提升林業(yè)碳匯計量監(jiān)測能力。3.相容性的原則首先用非線性回歸方法建立“三儲量”的獨立回歸模型，再用非線性誤差變量聯(lián)立方程組方法建立模型系統(tǒng)；最后用采用含啞變量的非線性誤差變量聯(lián)立方程組方法，聯(lián)合建立7種森林類型的蓄積量、生物量和碳儲量模型。模型的結(jié)果具有相容性原則。（二）制定標準的依據(jù)1.引用相關(guān)法律法規(guī)和國家、行業(yè)標準本標準樣本采集依據(jù)GB/T38590；樣木生物量計量按照LY/T2660、LY/T2661執(zhí)行；模型評價按LY/T2258執(zhí)行。2.參考各類標準文件資料本標準編制過程中主要參考的文件資料包括1）東北林區(qū)10種主要森林類型的蓄積量、生物量和碳儲量模型研建，北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報2）北京市主要森林類型蓄積量生物量碳儲量模型研建，林業(yè)資源管理。（三）與現(xiàn)行法律、法規(guī)的關(guān)系，與有關(guān)國家標準、行業(yè)標準的協(xié)調(diào)情況本標準遵循《中華人民共和國標準化法》等法律法規(guī)，標準文本與上述等現(xiàn)行法律、法規(guī)和有關(guān)強制性國家標準相一致，與這些文件中的規(guī)定不存在矛盾，本標準的內(nèi)容和各項指標不低于國家強制性標準及國家推薦性標準。國內(nèi)外目前尚未制定有典型林分蓄積量、生物量、碳儲量模型的標準。五、主要條款的說明，主要技術(shù)指標、參數(shù)、試驗驗證的論述（一）關(guān)于規(guī)范性引用文件擬制定的《典型森林類型的蓄積量、生物量和碳儲量模型》標準，其主要技術(shù)依據(jù)是建模樣本采集的方法《森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)程》（GB/T38590-2020成果應(yīng)用涉及《森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查技術(shù)規(guī)程》（GB/T26424-2010）。樣地內(nèi)樣木蓄積量、生物量和碳儲量計量參照《立木生物量模型及碳計量參數(shù)濕地松》（LY/T2261）、《立木生物量模型及碳計量參數(shù)馬尾松》（LY/T2263）、《立木生物量模型及碳計量參數(shù)杉木》（LY/T2264）、《立木生物量模型及碳計量參數(shù)櫟樹》（LY/T2658）、《立木生物量模型及碳計量參數(shù)木荷》（LY/T2660）、《立木生物量模型及碳計量參數(shù)楓香》（LY/T2661）、《立木生物量模型及碳計量參數(shù)建模規(guī)范按《立木生物量建模方法技術(shù)規(guī)程》（LY/T2258）14721）、《林業(yè)碳匯計量監(jiān)測術(shù)語》（LY/T3253-2021）的相關(guān)術(shù)語也是規(guī)范性引用文件。（二）關(guān)于術(shù)語和定義術(shù)語，引用了《森林資源術(shù)語》中的優(yōu)勢樹種（組）術(shù)語，編制組定義了“森林蓄積量模型”、“森林生物量”、“森林（三）關(guān)于建模樣本本次建模的優(yōu)勢樹種為杉木林、馬尾松林、桉樹林、濕地松林、櫟樹林、木荷林及楓香林，各優(yōu)勢樹種占樣地株數(shù)65%以上；數(shù)據(jù)來源是2010-2020年以來的廣西森林資源連續(xù)清查樣地調(diào)查資料，樣地大小為666.6平方米，總樣地數(shù)量1249個，其中杉木林樣地320個，馬尾松林樣地217個，桉樹林樣地448個，濕地松林樣地64個，櫟類林樣地82個，荷木林樣地67個，楓香林樣地51個，每個森林類型建模樣地數(shù)量均大于50個，樣地分布在廣西壯族自治區(qū)14個地市圖1建模樣地分布示意圖(四)關(guān)于樹高曲線本文件以2010-2020年以來多期連清樣地實測樣木的胸徑、樹高數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用理查德方程建立了廣西典型森林類型主要樹高曲線模型簇，并結(jié)合樣地內(nèi)實測平均胸徑和樹高數(shù)據(jù)，選擇一條對應(yīng)樹種最適的樹種曲線，計算樣地內(nèi)所有樣木的樹高，主要樹種的樹高曲線簇如圖2。（五）關(guān)于二元材積模型用此樣地實測胸徑和測算樹高數(shù)據(jù)，結(jié)合廣西主要樹種二元材積表計算樣地內(nèi)樣木材積，各樹種的材積方程如下：一般桉類：=0.0434785?0.00675245+0.0002736522+0.0005020442?0.00335291;1.87892370?0.00569185503+0.65259805+0.00784753507?(+)；杉木：=0.000065671?1.7694121.069769；馬尾松：=0.0000714265437?1.8670080.9014632；云南松：=0.000050440?1.943725?0.977397；闊葉樹：=0.0000667054?1.847954500.96657509。上述蓄積公式中，表示樣木蓄積，單位為立方米；表示樣木胸徑，單位為厘米；表示樣木樹高，單位為米。（六）關(guān)于單木生物量、碳儲量計量各樹種分別利用LY/T2264、LY/T2263、LY/T2261、DB45/T2751、LY/T2658、LY/T2660、LY/T2661標準計量樣木生物量，采用樹種含碳率及生物量計算樣木碳儲量，樣地內(nèi)伴生樹種的生物量測算分別采用《中國主要林木生物量模型手冊》、《中國主要優(yōu)勢樹種生物量方程》的模型來測算；對于還未有生物量模型的樹種，采用立木材積、基本木材密度和生物量擴展因子估測，匯總樣地單木的數(shù)據(jù)，從而獲得樣方的蓄積量、生物量、碳儲量。在此基礎(chǔ)上建立形成樣木號、森林類型、胸高斷面積、平均樹高、蓄積量、生物量、碳儲量為字段的建模數(shù)據(jù)庫。建模樣地特征值見表2。Form.Liquidambarformosana（七）關(guān)于典型森林類型模型研建將7種森林類型1249個樣地的蓄積量、生物量、碳儲量實測數(shù)據(jù)，首先用非線性回歸方法建立“三儲量”的獨立回歸模型，再用非線性誤差變量聯(lián)立方程組方法建立模型系統(tǒng)；最后用采用含啞變量的非線性誤差變量聯(lián)立方程組方法，聯(lián)合建立7種森林類型的蓄積量、生物量和碳儲量模型。上述模型屬于誤差變量聯(lián)立方程組，其中G、H為解釋變量(也稱為外生變量)，作為無誤差變量，M、B、C為需要估計的目標變量(也稱為內(nèi)生變量)，作為誤差變量。聯(lián)立方程采用中國林科院研發(fā)的ForStat軟件“統(tǒng)計分析”模塊中的“非線性誤差變量聯(lián)立方程組”進行求解。2、聯(lián)立儲量模型的參數(shù)估計值和模型評價指標（1）聯(lián)立儲量模型的參數(shù)估計值所建立典型森林類型的蓄積量、生物量和碳儲量模型參數(shù)值見表3。a1b0b1杉木林Form.Cunninghamia楓香林Form.Liquidambarformosana（2）模型評價選擇確定系數(shù)（R2）、估計值的標準差（SEE）、總相和平均百分標準誤差（MPSE）等6項指標作為基本評價指標，見式（2）~式（7）：2=1?σ?2/σ?2（2）SEE=σ?2/σ?2TRE=σ?2/σ×100—實際觀測值；—模型預(yù)估值；—樣本平均值；n—樣本單元數(shù)；p—參數(shù)個數(shù)；（3）評價結(jié)果7種典型森林類型蓄積量模型的確定系數(shù)R2在0.994~0.998之間，生物量模型的R2在0.989~0.997之間，碳儲量模型的R2在0.990~0.997之間。林分單位蓄積量主要與斷面積、平均高有關(guān)，林分生物量主要與蓄積量、平均高有關(guān)；誤差指標MPE和MPSE的大小，前者反映對總體估計值的平均誤差，后者反映對林分或小班估計值的平均誤差，本文件所建7種森林類型的碳儲量模型，MPE在0.28%~1.72%之間，均未超過2%；MPSE在3.16%~8.01%之間，均未超過9%，均未超過15%，說明模型的實用性和穩(wěn)定總體相對誤差TRE和平均系統(tǒng)誤差MSE都在±1%以內(nèi)且大部分都趨向于0，說明含啞變量的非線性誤差變量聯(lián)立方程組方法，是建立林分水平儲量模型系統(tǒng)的可行方法。評價結(jié)果見下表4。杉木林Form.Cunninghamia楓香林Form.Liquidambarformosana杉木林Form.Cunninghamia楓香林Form.Liquidambarformosana杉木林Form.Cunninghamia楓香林Form.Liquidambarformosana（八）關(guān)于模型驗證采用5折交叉檢驗及外業(yè)補充調(diào)查數(shù)據(jù)的方法進行模型驗證，確保模型參數(shù)的穩(wěn)定性。采用5折交叉檢驗：5折交叉檢驗相當于建5次模型，每次用80%數(shù)據(jù)建模，用另外20%數(shù)據(jù)來檢驗，最后聯(lián)合計算統(tǒng)計指標。模型驗證結(jié)果詳見表5。從驗證結(jié)果看，模型精度都在誤差允許范圍內(nèi)，說明建模樣本分布比較理想，模型參數(shù)很穩(wěn)定。杉木林Form.Cunninghamia楓香林Form.Liquidambarformosana杉木林Form.Cunninghamia楓香林Form.Liquidambarformosana杉木林Form.Cunninghamia楓香林Form.Liquidambarformosana