江西森林碳储量分布：Zipf定律与分形理论的揭示

本研究论文由中国科技论文在线发布，作者郑吉、王伟峰和刘苑秋合作完成，他们分别代表江西农业大学园林与艺术学院进行研究。论文的核心内容聚焦于利用Zipf定律和分形理论来探讨江西省森林土壤有机碳储量以及植被碳储量的分布特征。Zipf定律是一种统计法则，用于描述自然资源规模分布的普遍规律，它指出在一个系统中，最大的N个单位的大小（如碳储量）遵循一个特定的比例关系，即最大的N个单位的频率与它们的大小成反比。 研究结果显示，无论是森林土壤有机碳储量还是森林植被碳储量，其规模分布都符合Zipf定律，这表明通过Zipf定律可以有效地理解碳储量规模的分布情况。具体来说，对于0-20cm土壤有机碳储量，研究发现存在两个次级结构子系统：系统I的Zipf维数q小于1，分形维数D较大，代表的赣州市、吉安市等6地区碳储量规模相对集中，具有较好的分形形态；而系统II的q大于1，D较小，反映出景德镇市、萍乡市等地的碳储量规模差异大，分布较为分散，分形特性较弱。 进一步深入到0-100cm土壤有机碳储量和森林植被碳储量的研究中，同样的双分形特征和两个子系统得以显现。系统I和系统II的构成城市与0-20cm层的子系统相同，但碳储量规模的分布模式有所区别，并且子系统之间的变化呈现出跳跃式突变。 该研究揭示了江西省森林土壤有机碳储量和植被碳储量的规模分布规律，不仅符合Zipf定律，还展现出了双分形特征。这种分析方法不仅有助于我们理解和预测碳储量的分布趋势，也为森林资源管理和生态保护提供了科学依据。通过深入理解这些复杂分布背后的数学原理，我们可以更好地制定相关政策和管理策略，以实现可持续的碳管理和资源利用。