基于結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)的天然異齡林空間優(yōu)化經(jīng)營(yíng)模型研究.pdf

1、天然異齡林具有十分重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。本研究以結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)為基礎(chǔ)，利用各種結(jié)構(gòu)參數(shù)的技術(shù)手段，在林分水平上通過計(jì)算機(jī)優(yōu)化調(diào)整森林的空間結(jié)構(gòu)，促進(jìn)天然林更加健康和穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。研究拓展了空間結(jié)構(gòu)量化分析方法的分析范圍，提出了基于結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)理論的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化經(jīng)營(yíng)模型(SSOM)，將計(jì)算機(jī)模擬的天然異齡林優(yōu)化方案與實(shí)地優(yōu)化方案進(jìn)行了比較，并用林分狀態(tài)分析方法對(duì)優(yōu)化經(jīng)營(yíng)方案進(jìn)行了評(píng)價(jià)。取得如下結(jié)論：
　　(1)提

2、出兩個(gè)新的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)—林木開闊比數(shù)和密集指數(shù)，使用修正的林分混交度描述樹種空間隔離程度。通過比較林木之間高差和水平距離的關(guān)系，提出描述林分中高大喬木光環(huán)境的“林木開闊比數(shù)”，其取值從小到大，分別對(duì)應(yīng)于完全遮擋、遮擋、中等開闊、開闊和非常開闊的5個(gè)光環(huán)境等級(jí)；研究通過比較參照樹和其最近相鄰木的冠幅與水平距離的關(guān)系，提出描述林分空間利用程度的“密集指數(shù)”，其取值越大說明林木對(duì)空間的利用程度越高；林分的修正混交度結(jié)構(gòu)單元取值等級(jí)清楚、含

3、義明確，同時(shí)包含空間結(jié)構(gòu)單元的樹種數(shù)，除了明確表達(dá)林分中的樹種空間隔離程度，還能夠體現(xiàn)林分的樹種多樣性。
　　(2)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化經(jīng)營(yíng)時(shí)，分析經(jīng)營(yíng)措施的優(yōu)先性，構(gòu)建計(jì)算機(jī)經(jīng)營(yíng)規(guī)則。依據(jù)結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)培育健康穩(wěn)定森林的總體目標(biāo)和原則，以及指標(biāo)與林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化或健康的關(guān)系密切程度，提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的經(jīng)營(yíng)優(yōu)先順序應(yīng)是：林木健康>頂極樹種優(yōu)勢(shì)度>林分空間分布格局>樹種混交程度>林木成熟度。在具體經(jīng)營(yíng)中，并不是對(duì)所有因子都進(jìn)行調(diào)整，而是

4、根據(jù)具體林分經(jīng)營(yíng)迫切性的分析評(píng)價(jià)結(jié)果，有針對(duì)性地對(duì)不符合健康穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的林分指標(biāo)按照這個(gè)先后順序逐一調(diào)整。采伐優(yōu)先性在指導(dǎo)林分的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化經(jīng)營(yíng)時(shí)，使經(jīng)營(yíng)更加快速和有效。
　　(3)基于結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)的林分空間優(yōu)化經(jīng)營(yíng)模型的構(gòu)建，應(yīng)以格局、頂級(jí)樹種和主要伴生樹種中大徑木的優(yōu)勢(shì)程度、樹種混交程度等空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化為目標(biāo)，以健康穩(wěn)定的森林結(jié)構(gòu)特征為約束，以局部窮舉為優(yōu)化算法，以目標(biāo)函數(shù)取得最小值為標(biāo)志，獲得有限域內(nèi)的最優(yōu)林分空間結(jié)構(gòu)。目標(biāo)函

5、數(shù)中的樹種混交程度以修正混交度代替原來的混交度，在約束條件中以樹種優(yōu)勢(shì)度代替樹種大小比數(shù)，同時(shí)加入健康林木比例限制、格局限制、空間利用程度限制和郁閉度限制，以便更好地使經(jīng)營(yíng)采伐在保證林分健康穩(wěn)定的前提下，優(yōu)化其空間結(jié)構(gòu)。
　　(4)研究認(rèn)為水曲柳-紅松針闊天然混交林林分的經(jīng)營(yíng)迫切性為一般迫切。應(yīng)用混交度、角尺度、林木大小比數(shù)、樹種優(yōu)勢(shì)度、密集指數(shù)、開闊比數(shù)、多樣性指數(shù)、直徑分布、郁閉度以及其他統(tǒng)計(jì)參數(shù)，詳細(xì)分析了位于吉林蛟河的水曲

6、柳-紅松針闊天然混交林林分的空間結(jié)構(gòu)和非空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)，并對(duì)該林分進(jìn)行經(jīng)營(yíng)診斷，認(rèn)為該林分的近自然度評(píng)價(jià)為次生林，由經(jīng)營(yíng)迫切性評(píng)價(jià)結(jié)果可知，這一類東北闊葉紅松天然異齡林的結(jié)構(gòu)優(yōu)化經(jīng)營(yíng)方向首先是提高頂級(jí)樹種的優(yōu)勢(shì)度，或者說進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)調(diào)節(jié)，降低頂極樹種的競(jìng)爭(zhēng)壓力；其次是對(duì)達(dá)到目標(biāo)直徑的大經(jīng)木進(jìn)行適當(dāng)采伐；另外注重保護(hù)更新，提高林分更新幼苗的數(shù)量和質(zhì)量。
　　(5)通過實(shí)地經(jīng)營(yíng)和模型經(jīng)營(yíng)兩種方式對(duì)林分進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并對(duì)優(yōu)化經(jīng)營(yíng)進(jìn)行效果分析，

7、評(píng)價(jià)結(jié)果表明：兩種優(yōu)化方案都能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)：在保持林地連續(xù)覆蓋、保護(hù)林分的樹種多樣性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的前提下，降低頂極樹種的競(jìng)爭(zhēng)壓力、提高頂極樹種的優(yōu)勢(shì)度，同時(shí)在一定程度上調(diào)整樹種組成，并取得一定數(shù)量的木材；另外，兩者各有自己的適用范圍，模型經(jīng)營(yíng)能夠利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)從整體上控制空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化效果，在滿足全部約束的情況下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，并利用完整的空間結(jié)構(gòu)信息，摸索空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的規(guī)律；經(jīng)營(yíng)者的實(shí)地經(jīng)營(yíng)能夠利用前者得到的規(guī)律，在沒有定位