Using Locally Developed Allometric Equations Improves Biomass Estimation in Managed Forests
本研究表明，局部开发的异速生长方程通过准确捕捉由预先商业化间伐引起的树冠结构变化，显著提高了密集管理型 lodgepole 松林生物量估算的准确性，而全国性的通用方程未能考虑到这一点，从而导致了估算值的低估。
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森林不仅仅是树木的集合；它们是复杂的生命系统，每一根树枝和每一片叶子都在为地球的健康发挥作用。科学家依靠对森林生物量（即所有活体植物物质的总重量）的测量，来了解树木储存了多少碳、森林的生产力如何，以及有多少燃料可以支撑火灾穿过林冠层。为了在不砍伐每一棵树的情况下获得这些数据，研究人员使用被称为“异速生长方程”的数学公式。这些公式就像是一个翻译器，将易于测量的特征（如树干的宽度和总高度）转化为对其总重量的估算。几十年来，科学家一直使用这些宽泛的国家级版本公式，这些公式对于自然生长、未受人为干扰的森林非常有效。然而，如今许多森林都处于积极管理之下。林务员经常会进行人工疏伐，移除幼龄林中的竞争者，从而为剩余的树木提供更多生长空间。这改变了树木的形状，但目前尚不清楚这些旧有的、通用的公式是否仍能准确称量这些被重新塑造后的“巨兽”。
在一项于艾伯塔省怀特库特（Whitecourt）附近山麓进行的项研究中，研究人员旨在测试这些标准公式在人工管理森林中是否依然适用。他们将重点放在了该地区常见的洛基山针叶松上，这些树木生长在经过预商业性疏伐的林分中。这种做法包括在年轻的竞争树木尚未达到可作为木材销售的大小之前将其砍伐，从而让剩余的树木能够扩张树冠并长得更快。研究团队选择了九个不同地点，这些地点的疏伐工作是在七到八年前完成的。在每个样地中，他们都设立了包含疏伐区和未疏伐对照区的样方。为了获得尽可能精确的数据，他们在这些样方中砍倒了52棵树——其中27棵来自未疏伐区域，25棵来自疏伐区域。回到实验室后，他们细致地分离了每一根树枝和每一片针叶，称量了叶片、小枝和较大的树枝的重量，以确定每棵树的精确生物量。
有了这些精确的数据，研究人员专门针对这些管理林开发了一套新的局部方程。与主要依赖树干宽度和高度的国家级公式不同，新的局部模型纳入了树木被活枝覆盖的百分比。这一细节被证明至关重要。研究发现，在相同树干宽度的条件下，疏伐样地中的树木比未疏伐树木拥有显著更多的叶片和枝干重量。这是因为疏伐减少了对阳光的竞争，使得这些树木保留了更多的下部树枝并长出了更丰满的树冠。考虑到了这些额外绿色的局部方程，能够高精度地预测这些树木的重量。
当研究人员将标准的国家级方程应用于相同的树木时，结果却出人意料。对于那些密集分布的未疏伐树木，国家级公式表现良好，与局部预测结果高度吻合。然而，在疏伐林分中，国家级公式一致地低估了生物量。平均而言，它们计算出的叶片量比实际值少约14%，枝干重量比实际值少约7%。国家模型未能捕捉到由疏伐处理引起的结构变化。它们似乎假设具有特定树干宽度的树木会拥有较小的树冠，却没意识到这棵受管理的树木已经从竞争中释放出来，并长得更加庞大且丰满。
这种差异的影响是重大的。如果森林管理者和气候科学家在处理疏伐森林时使用标准公式，他们将系统性地低估这些森林所储存的碳量。此外，从火灾安全的角度来看，这种低估是危险的。林冠燃料载量是预测火灾可能蔓延高度及速度的关键因素。通过低估枝干和针叶的重量，国家级公式可能会导致对这些人工管理景观中火灾风险的低估。研究结论指出，虽然宽泛的国家级公式对于天然、未受管理的森林是稳健的，但对于构成很大一部分木材供应的人工管理森林来说，它们并不足够。为了准确掌握这些区域的生物量、碳储量和火灾风险，科学家需要使用能够识别人类管理如何重塑森林结构的局部开发方程。
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