基于克里金插值法的湖南省慈利县森林碳储量专题图研究

基于2014年湖南省慈利县森林资源二类调查的结果,利用生物量换算因子连续函数法以及不同森林类型的碳含量,求得慈利县森林碳储量,并利用地统计学中普通克里金（Kriging）插值的方法,基于最优的半变异函数绘制湖南省慈利县森林碳密度分布专题图。结果表明,在6种常用的半变异函数中,指数模型作为半变异函数的预测精度较高,决定系数（R²）为0.756,残差平方和（SSR）为0.000 7,很好地反映了研究区森林碳密度的空间结构特征,结果显示慈利县的中北部、西南部和东部的碳密度较高,大于18.84 t·hm^-2,其余地方的碳密度较低,小于15.77 t·hm^-2。插值结果显示,碳密度在11.19~14.33 t·hm^-2的面积最大,达到慈利县总面积的22%;其次为18.84~21.98 t·hm^-2,达到全县总面积的16.35%;碳密度在14.33~15.77 t·hm^-2以及17.40~18.84 t·hm^-2的面积较少,分别占到全县总面积的13.54%和11.58%;碳密度大于28.83 t·hm^-2的面积最少,仅占1.76%。可见慈利县主要林分的碳密度还是处于较低水平,林分质量差,不能有效地发挥森林固碳功能,需要开展科学经营改善林分结构与树种组成,实现固碳能力的提升。研究湖南省慈利县森林植被碳储量、碳密度及其地理空间区域分布特征,为慈利县森林碳汇经营、林业碳汇核算和政府科学决策提供科学依据。     

长白山森林植被碳储量与碳汇价值评价

以长白山金沟岭林场作为研究区域,研究了主要森林类型碳储量和碳密度的时空变化,为我国森林生态系统碳平衡提供基础资料。结果表明:1)金沟岭林场森林植被碳储量从1997年的7 621.842 2 t 增加到2007年的8 018.125 9 t,净增加了466.283 7 t。碳储量分布以中龄林与近熟林为主,1997年与2007年所占的比例分别为87%与79%,是一个潜在的巨大碳库;2)森林植被的平均碳密度随着龄级结构的增长而增加,1997年与2007年分别为47.541 7 mg·hm^-2与50.186 6 mg·hm^-2,高于全国2008年森林平均植被碳密度42.82 mg·hm^-2,但是低于世界的平均水平86.00 mg·hm^-2;3)利用1997年与2007年两期数据分析了该林场森林植被的年固碳增量为39.63 t·hm^-2·a^-1,平均年增长率0.51%,低于我国森林的平均年增长率1.6%,该林场森林植被仍具有潜在的固碳空间;4)对森林植被的碳汇效益进行了计量, 1997年与2007年分别为2 728.130 8万元与2 744.954 8万元,净增长了16.824 0万元。应加强对现有森林经营,尤其是中幼龄林抚育,提高森林质量,从而增加现存森林的碳密度,以此来提高森林固碳潜力。     

基于第九次森林资源清查的云南森林碳储量特征研究

系统估算云南省森林植被的碳储量和碳密度,为研究区域尺度的森林碳储量提供科学依据。以云南第9次森林资源清查数据为基础,采用生物量-蓄积量转换模型法和平均生物量法,结合不同树种的含碳率,分析乔木林中不同优势树种、林种、起源和龄组的碳储量分布特征。结果表明：1)云南不同森林类型的总碳储量为1.05×10⁹ t,平均碳密度44.96 t·hm^-2;2)乔木林中不同龄组的总碳储量大小排序为幼龄林>中龄林>近熟林>成熟林>过熟林;3)云南省天然乔木林碳储量为9.07×10⁸ t,占乔木林总碳储量的90.76%;4)天然林的平均碳密度为62.44 t·hm^-2,近人工林的3倍。云南省森林碳储量、碳密度与林龄结构和起源关系密切,表现出森林碳密度随林龄增长而增加,森林碳储量随林龄增长而减少的趋势,天然林碳密度和碳储量均远远大于人工林,该研究为区域尺度的森林碳储量提供了科学依据。     

地形因子对青海祁连圆柏林土壤有机碳空间分布的影响

做为青海三江源区主要森林类型之一，祁连圆柏（Juniperus przewalskii）林提供着重要的生态系统服务功能，尤其在增加青海省陆地生态系统碳储量方面。以青海祁连圆柏林为研究对象，采用野外样地调查、室内试验和数理统计相结合的方法，分析主要地形因子（海拔、坡向、坡位、坡度）对土壤有机碳空间分布的影响。结果表明，祁连圆柏林土壤有机碳密度均值为209.56 t·hm^-2。其中，以兴海中铁林场（247.37 t·hm^-2）最大，泽库麦秀林场（158.96 t·hm^-2）最小，各区域间存在一定差异。青海祁连圆柏林土壤有机碳密度随海拔增加呈先升后降的趋势，其中，以海拔3 500～3 700 m范围最大，为255.93 t·hm^-2，海拔2 900～3 100 m最小，为152.03 t·hm^-2；土壤有机碳密度随坡度增大而下降，坡度5°～15°最大，为297.22 t·hm^-2；下坡位（251.76 t·hm^-2）＞中坡位（212.56 t·hm^-2）＞上坡位（153.24 t·hm^-2）；阳坡土壤有机碳密度（206.72 t·hm^-2）略低于阴坡（215.55 t·hm^-2）。通过t检验，不同海拔、坡度和坡位间土壤有机碳密度存在差异。总之，在不同立地因子中，海拔和坡位是调控祁连圆柏林土壤有机碳密度的主导因子。     

快速城市化地区城市森林景观破碎化的动态演变分析

【目的】综合分析城市森林景观破碎化的动态演变趋势,为快速城市化地区的城市总体规划、绿地系统规划、森林城市建设、城市可持续发展提供科学依据。【方法】基于广东省惠州市1990、2000、2010年Landsat TM/ETM+卫星影像,采用景观格局数量分析和转移矩阵从中心区、近郊区和远郊区3个梯度分析城市森林景观破碎化动态特征及演变。【结果】惠州市城市中心区斑块密度由1990年的0.08个·hm~(-2)增加到2010年的0.25个·hm~(-2),平均斑块面积由11.81 hm~2下降到3.92 hm~2;近郊区的斑块密度和平均斑块面积也呈相似的变化趋势,但2000—2010年间的变化相对较小,说明破碎化斑块逐步缩小;在远郊区,景观破碎化趋势较为缓慢,斑块密度由0.18个·hm~(-2)增加到0.30个·hm~(-2),再降至0.11个·hm~(-2),平均斑块面积由9.12 hm~2减小至3.51 hm~2。在1990—2000年期间,城市无序和快速的扩张,城市绿地的斑块数量增多,面积减小;但在2000—2010年期间,通过城市公园、人工荒山绿化、生态修复等人工绿地的有序建设,城市绿地斑块面积逐渐增大,斑块整合逐渐加强,景观破碎化程度逐步降低,表现出典型的逆破碎化趋势。【结论】人为有序和有规划的生态修复和重建可以有效地改善城市森林景观状态,提高城市森林覆盖率。     

色季拉山急尖长苞冷杉林下灌木群落空间格局及其与倒木关联性分析

分析西藏色季拉山急尖长苞冷杉原始林下灌木群落的空间分布格局及其与倒木的关联性，探讨该森林生态系统内灌木的分布规律，并从空间分布格局角度量化倒木对灌木分布的影响。以色季拉山急尖长苞冷杉原始林下灌木和倒木为研究对象，通过典型样地调查，用点格局法分析其空间分布格局以及与倒木的关联性。结果表明:1）样地内共有灌木7种，总密度730株·hm^-2，不同灌木种群分密度依次为杯萼忍冬（359株·hm^-2）>长尾槭（185株·hm^-2）>西南花楸（61株·hm^-2）>猴斑杜鹃（55株·hm^-2）>冰川茶藨子（53株·hm^-2）>光秃绣线菊（株·hm^-2）>峨眉蔷薇（株·hm^-2）；2）在0~50 m空间尺度内，冰川茶藨子、猴斑杜鹃、长尾槭、杯萼忍冬以集群分布为主要特征；西南花楸以随机分布为主要特征，只是在个别尺度呈现显著的集群分布；3）Ⅰ腐烂等级倒木与灌木在0~50 m空间尺度上呈显著的负关联，倒木整体与灌木及Ⅱ~Ⅴ腐烂等级倒木与灌木在0~50 m空间尺度上均无显著关联。不同灌木种群因对环境的适应性不同而具有不同的空间分布格局，灌木空间格局形成的生态过程及倒木对灌木空间分布的影响均具有复杂性。     

密度调控对马尾松人工林生态系统碳储量的影响

采用密度调控对贵州台江县12年生马尾松人工林碳储量进行研究。结果表明,密度调控提高了马尾松人工林乔木层、林下植被和凋落物层碳的累积,高密度(H)（1 800株·hm^-2）、中密度(M)（1 566株·hm^-2）和低密度(L)（1 350株·hm^-2）及CK（未间伐:2 016株·hm^-2）密度下马尾松人工林各组分碳储量乔木层＞土壤层＞林下植被层＞凋落物层。乔木层碳储量分别高出CK2.58、5.69 t·hm^-2和1.38 t·hm^-2;土壤层分别高出CK3.50、4.95 t·hm^-2和-13.43 t·hm^-2;林下植被层分别高于CK1.88、2.59 t·hm^-2和4.14 t·hm^-2,凋落物层分别高于CK0.14、0.27 t·hm^-2和0.36 t·hm^-2,林下植被和凋落物层碳储量较CK达显著差异（p＜0.05）;H和M密度下生态系统总碳储量分别较CK提高8.1 t·hm^-2和13.49 t·hm^-2,L密度低于CK7.54 t·hm^-2,马尾松人工林生态系统总碳储量以M密度调控最大,故马尾松中龄人工林林分经营过程中以M密度经营较好。     

固碳能力提升目标下自然生态空间保护研究——以喀斯特山区宁远县为例

自然生态空间与碳汇空间高度重合,自然生态空间的保护和修复是固碳能力提升的必然举措.以国家级生态功能区、南岭山区喀斯特地貌广泛分布的湖南省永州市宁远县为例,运用MODIS NPP数据、景观格局指数、最小累积阻力模型,识别县域碳汇空间、县域自然生态空间景观结构格局特征及生态安全格局,进而提出自然生态空间保护方案.结果表明：(1)宁远县固碳能力较强,年固碳量达1 702.77×10⁴ t,但空间分布差异大,最大固碳密度为2.07 kg C/m²,最小固碳密度为0.32 kg C/m².(2)宁远县生态资源优越,森林资源丰富,受生产建设和石漠化侵蚀等因素影响,生态斑块破碎,生态廊道连通性不够.(3)从保护目标设置、空间布局优化、用途管制、生态保护修复4个方面提出自然生态空间保护方案,符合县域自然生态空间格局的形成和优化,为南岭山区自然生态空间保护修复提供参考.     

应用XGBoost算法对森林地上生物量的机载LiDAR反演

为了探究机载LiDAR数据结合极端梯度提升(XGBoost)算法估算森林地上生物量的可行性和适用性，寻求更优的森林地上生物量的监测和估算模型的建模方法。根据125块地面样地调查数据和机载激光雷达提取的点云特征变量，结合根据皮尔森相关系数和递归特征消除筛选变量，采用多元线性回归(MLR)、随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和极端梯度提升(XGBoost)算法，建立4种不同算法的地上生物量估测模型并进行对比分析。结果表明：在训练集中，RF模型表现最好(R_MSE=9.98 t·hm^-2,R²=0.93,M_AE=5.69 t·hm^-2),其次是XGBoost模型(R_MSE=10.80 t·hm^-2,R²=0.89,M_AE=7.24 t·hm^-2);在测试集中，采用XGBoost算法建立的模型表现(R_MSE=12.20 t·hm^-2...     

湖北省不同森林类型和不同地区间林下灌木层生物量和碳密度特征

通过在湖北全省内的12种森林类型中设置212块样地,采用标准木全株收获法测定林下灌木层生物量和碳密度,评估不同森林类型和不同地区间林下灌木层生物量和碳密度现状。结果表明,湖北省不同森林类型灌木层碳密度介于0.44~8.35 t·hm^-2之间,平均碳密度为2.80 t·hm^-2,最大的为天然阔叶中龄林,最小的为人工针阔混交林。从森林起源上比较,天然林灌木层生物量和碳密度明显高于人工林;从森林类型上比较,阔叶林＞针叶林＞针阔混交林;而从龄组上比较,灌木层碳密度随着林龄的增加而不断增加。不同地区间天然林灌木层碳密度除神农架林区与其他地区间均存在显著差异外,其他地区间无差异。因此灌木层生物量和碳密度只与森林起源、森林类型和林龄具有密切联系,与地区间的分布相关性不大。     

海南清澜港杯萼海桑生态系统碳密度及分配特征

采用Komiyama红树林异速生长模型,对海南清澜港杯萼海桑生态系统的植被生物量、碳密度及其空间分布特征进行研究。结果表明:杯萼海桑植被层总生物量为(177.89±14.36)t·hm^-2,碳密度为(80.35±6.92)t·hm^-2,其中,乔木层生物量为(176.52±14.23)t·hm^-2,碳密度为(79.69±6.86)t·hm^-2,占林分植被层总碳密度的99.2%。杯萼海桑生态系统总有机碳库密度为(536.91±54.99)t·hm^-2,其中0~105 cm土壤碳密度为(456.56±48.07)t·hm^-2,占总碳贮量的85.0%,植被有机碳密度占总碳贮量的14.85%,林下植被层和现存凋落物层仅占0.15%。     

基于GIS的汾河源头森林景观格局分析

【目的】分析汾河源头森林景观格局,为当地森林生态系统的保护提供支持。【方法】以2009年山西省汾河源头的SPOT5遥感影像、森林资源二类调查数据和实地补充调查数据为基本资料,基于GIS平台和Fragstats软件,从研究区域的林业用地、有林地和优势树种等3个尺度,对研究区内森林景观的格局和异质性进行分析。【结果】林业用地的斑块面积从大到小依次为有林地、宜林荒山荒地、灌木林地、人工造林未成林地、疏林地和无立木林地;斑块边界形状较为复杂,分布较为分散。在有林地斑块中,从树种构成比例来看,以纯林为主,混交林较少;从林木起源来看,以天然林为主,且分布集中,人工林较少。从优势树种组成来看,华北落叶松和云杉是最主要的优势乔木,沙棘和绣线菊是最主要的优势灌木。【结论】研究区域森林景观格局分析表明,森林群落的空间结构复杂,破碎化程度高,受人为干扰比较强烈。     

基于GIS的黄龙山林区森林景观格局分析

【目的】分析黄龙山林区的森林景观格局,揭示森林景观受环境因素的影响规律。【方法】以黄龙山林业局2006年森林资源二类调查数据为基础,在ArcGIS的支持下,利用Fragstats 3.3软件,采用土地利用类型和优势树种组2级景观要素,选取10个景观指数对研究区域森林景观的要素组成、斑块特征、异质性和空间分布等进行分析。【结果】在以土地利用类型和优势树种组为依据的2级森林景观类型体系中,有林地面积占黄龙山林区总面积的90%以上,是主要的土地利用类型。在以有林地为基质的森林景观格局中,栎类具有很强的优势性,呈现团聚状态;油松的异质性最高;栎类、油松、桦类处于扩张状态。【结论】黄龙山林区森林景观格局受人类活动的影响不明显,各树种斑块都分别表现出与之生态和林学特性相适应的状态。     

长白山地区森林景观格局动态变化分析

【目的】通过对景观格局动态变化分析为长白山地区景观资源有效保护提供依据。【方法】以吉林省长白山地区1991年、1999年、2010年的3期TM遥感影像为数据源,通过RS解译、景观特征指数计算,结合自然要素与人为干扰,具体分析了长白山地区森林景观格局的变化规律。【结果】分析结果表明:近20年间,研究区景观斑块面积和数量发生明显变化,除针叶林外其他各景观斑块数量大幅增加,研究区景观动态度变化显著,针叶林、阔叶林、针阔混交林的面积减少,而灌草丛、耕地、高山植被、建设用地、水体面积增加。研究区景观破碎程度和异构性较高。景观分维数较小,形状较简单,且20年来变化不大。连通程度较高的优势斑块类型减少,连通性变差,景观格局向密集化发展。【结论】该研究区景观斑块呈明显的破碎化发展趋势,表现出明显的脆弱性。     

陕西省宜君县森林碳密度及空间分布格局研究

【目的】对宜君县森林碳储量、碳密度及空间分布格局进行研究,为宜君县森林价值及服务功能估算等提供参考。【方法】以宜君县第7次二类森林资源清查资料为数据源,运用材积源生物量法和平均生物量法进行生物量估算,结合不同树种的分子式含碳率,进行宜君县森林碳储量和碳密度的估算,并结合GIS软件进行数据的空间分析,探讨碳储量和碳密度的空间分布格局。【结果】宜君县森林碳储量为1 093 721.91t,森林平均碳密度为15.20t/hm2,总体呈自西向东递减的趋势,西部碳储量和碳密度明显高于东部。林分和灌木碳储量占森林碳储量的94.97%,林分平均碳密度为18.42t/hm2,天然林的碳密度均高于人工林。乡镇与国有林场森林在碳密度结构上存在差异性,国有林场森林碳密度呈自西向东递减的趋势,而乡镇森林碳密度呈自西南向东北递减的趋势。【结论】宜君县林分的碳密度低于陕西省林分的平均碳密度,也低于全国平均水平。     

北京鹫峰景观格局空间特征与森林火险的关联分析

  目的  研究景观格局空间特征与森林火险的关系与影响,为深入研究基于景观尺度的森林空间布局对降低森林火灾风险的影响奠定理论基础。  方法  本研究以北京市鹫峰林场区域为研究对象,利用层次分析法计算森林火险指数并做火险等级评价,提取景观尺度下景观格局信息,探索各景观指数与森林火险指数的关系。先对所获得的GF-1高峰一号遥感影像进行预处理并分类,得到鹫峰土地利用分类图。利用Fragstats4.2计算林场各小班的景观指数,用层次分析法结合二类清查资料计算各个小班火险指数,并对火险分5个等级。统计各火险等级的景观指数,采用灰色关联度分析和相关性分析法,研究景观格局空间特征与森林火险指数的关系。  结果  （1）景观形状指数LSI,景观丰度指数PR,香浓多样性指数SHDI在低火险区最大值最高。说明在一定程度上斑块形状越复杂,景观分割度越大,生物多样性越大,阻火性能越好。（2）在低火险区,7种景观指数（斑块数量NP,斑块密度PD,蔓延度CONTAG,景观分割度DIVISION,景观丰度PR,景观丰都密度PRD,香浓多样性SHDI）对森林火险的线性影响均不大;在中火险等级区域中,与森林火险指数的关联度最低的是斑块密度指数PD,关联度最高的是景观丰度密度指数PRD。在较低火险等级（II）,高（IV）、较高火险（V）等级中,均是斑块密度指数PD与森林火险指数的关联度最小,PR与森林火险指数关联度最大,PR与森林火险指数相关系数分别为?0.452和?0.497呈负相关,相关性较显著,说明景观异质性随着景观要素种类增多而提高,景观异质性越高,森林火灾发生的危险性越小。  结论  在一定程度上,景观斑块密度越大,景观丰度越高,蔓延度越低,越不容易发生火灾,在火灾中抗干扰能力和阻碍能力最强。景观格局内异质性低、生物多样性少则更容易发生火灾。通过对众多景观指数与森林火险指数的灰色关联度和相关性计算,筛选更能表征与森林抗火性有关的指数,其中蔓延度指数CONTAG,景观分割度指数DIVISION,香农多样性指数SHDI,景观丰度PR和景观丰度密度指数PRD等能更好的表达对森林景观的抗火性。      

森林景观“斑块耦合网络”视角下森林经营的思考

森林经营理论和实践经历了从单一永续利用到多目标持续利用, 最终实现森林可持续经营的演变过程。森林景观“斑块耦合网络” 代表森林景观整体结构的骨架,对森林可持续经营具有指导意义。阐释了森林景观“斑块耦合网络”理论对森林异质性经营、适应性经营与跨尺度经营的实践应用价值,进一步揭示森林异质性景观的稳定机制、森林整体约束下的适应性调控机制与多尺度上森林经营机制,提出了现代森林经营对“斑块耦合网络”研究的启示与展望。     

基于GIS的大兴安岭呼中森林景观格局分析

以大兴安岭呼中林场的林相图和森林资源小班调查数据为基本资料,利用GIS技术对图形、数据进行处理分析,并结合景观生态学的原理和方法,按用地类型和优势树种将研究区森林景观划分为二级景观要素类型组。选取类型斑块数、斑块面积、面积百分比、最大斑块指数、边缘长度、分维数、斑块密度、边缘密度、聚集度、斑块均匀度、多样性指数等景观格局指标,对林场森林景观的结构分布和空间格局特征进行了系统的分析研究,所建立的森林景观分类体系以及形成的景观分布图,可为森林景观的优化配置、林业可持续经营、规划发展及森林景观恢复提供决策依据。     

土地利用变化对森林植被碳储量的影响分析——以江西省宁都县为例

【目的】确定土地利用变化对江西省宁都县森林植被碳储量的影响,探讨土地利用类型间转换对森林植被碳储量影响的具体原因,以期为国土空间格局优化,政府主管部门碳汇林业经营决策、林业碳汇计量监测及应对气候变化响应等提供决策参考或科学依据。【方法】基于土地利用变化,利用江西省宁都县林地变更年度数据、应用马尔科夫转移矩阵对土地利用变化进行分析,采用生物量扩展因子法、单位面积生物量法估算因土地利用变化导致的森林植被碳储量变化,分析土地利用变化对森林植被碳储量的影响,并通过面积权重和单位面积森林植被碳储量变化进一步分析主要影响因子的具体原因。【结果】2017—2021年,宁都县土地利用类型之间的转换面积为26 299.85 hm²,总体来看主要还是林业用地之间的转换,其中乔木林转出12 968.15 hm²、占49.31%,转入9 968.21 hm²、占37.9%,是变化最活跃的土地利用类型;土地利用类型变化引起的森林植被碳储量变化值+120 429.46 Mg,表明森林植被碳储量是增加的;土地利用类型变化对森林植被碳储量影响排序前6的...     

黄河下游城市区域绿色空间时空演变的规律与机制

【目的】绿色空间是城乡发展的生态基础，良好的绿色空间体系是协调城市发展和自然保护的重要保障。全面测度黄河下游城市区域绿色空间时空演变规律并探究其演变机制，有助于下游绿色生态走廊建设和滩区生态综合整治中的规划应对。【方法】以黄河下游4个城市济南、菏泽、郑州、新乡为研究对象，以1990、2000、2010、2020年为时间节点，基于土地利用二级分类和植被覆盖密度划分区域绿色空间类型，进而运用转移矩阵、景观格局指数、城乡梯度、地理探测等方法，对绿色空间时空演变的规律与机制开展定量研究。【结果】(1)30年间，绿色空间合计向裸露地表转出3 223 km²，裸露地表向各类绿色空间转出1 181 km²；绿色空间之间互相转换735 km²，其中较高密度向较低密度绿色空间转出466 km²，较低密度向较高密度绿色空间转出269 km²。(2)各类绿色空间斑块数量减少，斑块平均面积、功能连通度增加，低密度绿色空间斑块面积比、面积加权平均形状指数减少是景观格局指数变化的普遍规律。(3)城乡梯度上...