基于3S技术生态公益林空间格局优化配置技术模拟研究

生态公益林空间格局分布与配置对森林生态系统建设及生态效益的发挥起着重要作用。该文以闽江流域生态公益林为研究对象,在对流域1986—2003年格局变化分析的基础上,以形成一个协调、稳定、效益良好的景观生态系统为目标,提出了流域生态公益林空间格局优化配置技术,模拟实现了配置结果,并利用生态学原理分析模拟结果。研究表明,经模拟配置后的闽江流域生态公益林生态系统趋于稳定,利于流域生态公益林生态效益的发挥。     

闽江流域生态公益林林型对水源涵养的影响

【目的】分析林型与降雨量、径流量的关系,为合理调整闽江流域内生态公益林林型结构布局,充分发挥公益林的水源涵养功能提供参考。【方法】以闽江流域为研究对象,借助遥感(Remote sensing,RS)和地理信息系统(Geographic information system,GIS)技术手段,对闽江流域HJ-1A/B CCD遥感影像进行处理,在提取生态公益林资源信息的基础上,结合水文数据,采用灰色关联分析法,研究流域内不同林型与年降雨量、年径流量之间的关系。【结果】经过遥感影像处理和森林资源信息提取,获得了闽江流域30个县市的多年平均径流深和降雨量栅格图及生态公益林森林资源分布图。灰色关联分析结果表明,流域内6种林型阔叶林、杉木林、马尾松林、针阔混交林、竹林、经济林与年径流量的关联度分别为0.599 6,0.544 1,0.529 8,0.546 9,0.501 5,0.457 3;与年降雨量的关联度分别为0.574 3,0.757 1,0.783 0,0.729 1,0.853 8,0.882 1。各县市生态公益林的涵养水源能力以大田、闽清、三明、沙县、尤溪等较强,德化、仙游、古田和福州、建瓯、明溪等表现为从一般到较强,光泽和武夷山最差。【结论】流域内不同林型的水源涵养能力大小依次为阔叶林针阔混交林杉木林马尾松林竹林经济林;当阔叶林、杉木林、针阔混交林面积分别约占有林地面积的20%,18%和26%时,森林涵养水源的能力较强。     

闽江流域生态服务功能的遥感监测研究

以闽江流域为研究区域,采用Costanza等人对全球生态系统服务价值的测算方法,结合遥感技术,提江流域各个县市的水域、林地、草地、耕地和其他用地的专题信息,实现闽江流域生态服务功能价值以及流域态公益林生态服务价值的估算.研究结果表明: 1986-2003年,闽江流域生态服务功能的价值发生很大变化,了人为干扰对生态系统的影响. 2003年闽江流域生态服务功能价值较1986年增加3.147×10~(18)元,林地贡献最生态公益林生态服务功能价值的增长量为4.137×10~(18)元,占总增长量的37.093%.闽江流域生态服务功能价长率可划分为较低、一般、较高、高四个等级,对增长率处于10%以下的15个县市,应更加注意在经济发展时,加强对植被资源的保护.闽江流域生态公益林各生态服务功能价值增长趋于均衡化. 1986年生态公益林服务功能的价值为3.570×1018元, 2003年为4.737×10~(18)元,净增1.167×10~(18)元,年均增加6.867×10~(16)元.市生态公益林生态服务功能增长率除沙县和三明为负外,其他县市均为正,福州和长乐更是保持100%以上的率,这受益于政府相关保护和鼓励政策.

Abstract：

The values of the ecosystem service functions of Minjiang Watershed and the non-commercial ec-ological forests there are estimated with the method proposed by Contanza in combination with RS technol-ogy, based on the relevant information of waters, forest land, grassland, cultivated land and the other types of land of the counties within the watershed. Great changes in the value of the ecosystem service functions in Minjiang Watershed appear to have occurred from 1986 to 2003, which indicates the influence of human interruption on the ecosystem. Compared with the figures in 1986, the value has increased by 3.147×10~(18)yuan (RMB) in 2003 mainly due to the forest land. The value of the ecological forests has in-creased by 4.137×1018yuan (RMB), accounting for 37.093% of the total increase rate. The value of the ecological service functions of Minjiang Watershed is classified into 4 grades: lower grade, general grade,higher grade and highest grade. It is very important for the 15 counties whose rates of increase are below 10% to strengthen the protection to vegetation resources in developing their local economy. The increase of the value of the ecosystem functions of the ecological forests in Minjiang Watershed is becoming stable.This value in 1986 is 3.570×10~(18)yuan (RMB), while it is 4.737×10~(18)yuan (RMB) in 2003, which is 1.167×10~(18)more than the former and has an annual increased value of 6.867×10~(16)yuan (RMB). With the exception of Shaxian and Sanming all the other counties in the study area show a positive increase. The counties of Fuzhou and Changle have consistently maintained an increase rate greater than 100%, which is profited by the policies of protection and encouragement taken by the governments.     

抚育间伐对冀北山地典型生态公益林林分生长的影响

在冀北山地选取典型生态公益林为研究对象,比较分析抚育间伐对其林木胸径、林分单株材积和总蓄积量的影响。结果表明:1)抚育间伐促进了林木胸径的增长,间伐林分各个树种的平均胸径均大于对照林分,间伐林分胸径年平均增长量(0.52cm)是对照林分胸径年平均增长量(0.28cm)的1.86倍;抚育间伐增加了林分大径阶林木的比例,使林分径阶分布更接近正态分布,且分散程度下降;2)抚育间伐后,各个林分的单株材积均得到了提高,其中落叶松白桦混交林中落叶松单株材积年增长量增加最大;3)抚育间伐后林分蓄积生长量(45.67m3/hm2·年)比对照样地(40.16m3/hm2·年)提高了13.73%;4)抚育间伐整体上降低了林分的总蓄积量,间伐样地林分总蓄积量平均值(69.997 1m3/hm2·年)比对照样地(93.997 9m3/hm2·年)降低25.52%。因此,抚育间伐有利于生态公益林林分结构的调整,促进林分保留木的生长,改善林分与生长有关的各种生态功能的提高。     

应用无人机可见光遥感技术估测林分蓄积量

以云南省富民县典型天然云南松(Pinus yunnanensis)纯林为研究对象,结合无人机影像获取和外业样地调查对林分蓄积量估测。结果表明：利用目视解译方法提取云南松单木冠幅,精度达72%;采用11种模型拟合得到云南松林分不同郁闭度的胸径-冠幅最优回归模型;3个郁闭度等级林分的平均蓄积量估测精度分别达53.12%、78.65%和81.16%。由此可见,中、高郁闭度林分的平均蓄积量估测精度较高,说明了无人机遥感估测林分蓄积量的可行性和适用性。     

闽江生态公益林类型与森林水源涵养关系

本文通过ERDAS软件对闽江流域遥感影像图进行处理、分类编制森林资源分布图,在此基础上,结合水文数据,采用灰色关联分析法,研究流域内不同森林类型与年降雨量、年径流量之间的关系。为合理调整流域内生态公益林体系森林类型结构布局,充分发挥公益林水源涵养功能提供参考。研究结果表明,流域内森林水源涵养功能最强的森林类型为针阔混交林,其次是阔叶林和毛竹林,而灌木林、经济林则最差。     

南方集体林区生态公益林阔叶树枯损模型的构建研究

探讨阔叶树林分枯损模型的构建,对于经营管理作为我国南方集林区生态公益林的主要树种的阔叶树林分具有重要意义。利用顺昌县优势树种为阔叶树的1996和2006固定样地资料,构建阔叶树枯损模型。结果表明,模型估测的阔叶树林分枯损总数的估测精度为93.89%。     

基于林分结构响应的PALSAR森林结构参数估测

为提高ALOS PALSAR数据估测森林结构参数的精度,引入代表林分结构复杂程度的调整熵值(ENTadj)参与估测,以消除林分结构对雷达后向散射系数的干扰。首先利用野外样地实测的树高计算林分的调整熵值,与Landsat8 OLI第6波段建立线性回归模型,获得基于像元的调整熵值。一般森林结构参数与ALOS PALSAR后向散射系数之间的关系可以用对数模型模拟。引入基于像元的调整熵值作为自变量对原始对数模型进行改进,分别对林分平均高、林分平均胸径、林分蓄积量建立了3种形式的改进模型。利用原始模型和改进模型分别对杉木林、马尾松林、阔叶林和针阔混交林的上述森林结构参数进行估测。最后比较模型拟合精度筛选出3项森林结构参数在各类森林中的最优模型,共计12个。结果表明:考虑林分结构干扰后,雷达估测森林结构参数模型的拟合精度R2均得到了提高。马尾松林各项森林结构参数模型的拟合度提高最大。精度检验结果表明:林分平均高估测精度(RMSE为0.74~2.51 m)、林分平均胸径估测精度(RMSE为2.61~5.61 cm)和林分蓄积量估测精度(RMSE为21.71~30.92 m3/hm2)都比较理想。本研究探讨了林分结构信息应用于合成孔径雷达后向散射系数反演森林结构参数方面的潜力,提高了光学数据结合雷达数据估算森林结构参数的能力。      

桂南巨尾桉人工林生长及经济效益分析

对广西上思县平广林场连续年龄系列(1-6年)巨尾桉人工林生长量进行测定,并估算其经济效益。结果表明:巨尾桉连续年龄系列胸径年总生长量为4.0-15.3 cm,年平均生长量和连年生长量分别为3.4、2.6 cm;树高年总生长量为5.0-19.2 m,年平均生长量和连年生长量分别为4.3、3.2 m;林分立木年总蓄积量为7.7-289.7 m3·hm-2,年平均蓄积量和连年蓄积量分别为33.6、48.3 m3·hm-2。回归分析表明,胸径、树高和林分蓄积年总生长量分别与树龄呈紧密的对数和直线关系(R2=0.9638-0.9898)。因此,可根据不同树龄段估测其胸径、树高和林分蓄积年总生长量。本研究中,当林分生长至6年时,其产出∶投入=2.3∶1.0,年均纯经济收入达12246元·hm-2。     

中亚热带天然阔叶林可持续经营的若干问题

中亚热带天然阔叶林是中亚热带地区森林资源的主要组成部分(占林分面积的1/3、蓄积的1/2);在维护区域生态平衡及促进区域社会经济发展中具有十分重要的、不可替代的作用;但当前在景观和林分水平上均处于不可持续状态,急需实施可持续经营.中亚热带天然阔叶林景观水平可持续经营的重点是严格控制天然阔叶林的转型(即转成人工林),以保持现有天然阔叶林面积及分布格局;林分水平可持续经营需在景观水平可持续经营要求下进行,要求长期保持林分健康、活力、更新能力及生产力,保持生物多样性,重点是提高现有天然阔叶林分单位面积蓄积量,提高其生产力.     

基于SPSS相容性林分生物量非线性模型研究

林分生物量是森林生态系统最基本的数量特征,是研究许多林业问题和生态问题的基础.建立林分生物量模型是进行林分生物量估测的主要手段.以往所构建模型存在一个严重的缺陷,即各分量模型与总量模型之间不相容.本研究根据闽江流域杉木林分的生物量实测数据,从模型相容性的定义出发,分析各分量的代数关系,利用SPSS统计分析软件构建了林分各分量的相容性模型.研究结果表明:利用SPSS统计分析软件能够快速地构建各种林分非线性模型;本研究所构建的相容性林分生物量非线性模型预测精度较高,可用于实际生产中,且所采用的方法具有较好的通用性.     

基于专家分类知识库的林地分类

将闽江流域林地划分为有林地、灌木林地、疏林地和其他林地,并将有林地划分为杉木林、马尾松林、阔叶树林、竹林和经济林.利用福建省第5次森林资源连续清查固定样地资料,提取闽江流域各林地类型在闽江流域遥感图像图上的像元光谱值,分析各林地类型光谱曲线变化规律,基于遥感图像处理软件的专家分类知识库,建立闽江流域林地分类模型,对闽江流域林地利用现状进行分类.所建立模型划分出了闽江流域林地利用现状,林地分类精度总体达79%.     

闽江流域森林生产力遥感空间分区

借助遥感和地理信息系统及其集成技术,以闽江流域林地多年平均温度、多年平均降水量栅格数据库及主要土壤质量因子栅格数据库为基础,建立森林气候生产力和森林生产力栅格数据库.运用ERDAS建模功能及动态聚类生成闽江流域林地森林气候生产力和森林生产力分布图.通过对2个生产力空间分区分析,全流域各生产力总体空间分布上大致呈从东南向西北略有递增的趋势,中部和西北部较高,东南和西部相对较低.研究结果为闽江流域森林资源合理利用提供决策和技术支持.     

东北林业大学帽儿山实验林场森林的流域经营技术

在流域划分的基础上，以Ⅱ级流域的单元，根据流域内森林，草地，农田，湿地，水源等地类和自然环境异质程度的动态变化特点，确定了东北天然次生林区4种经营类型，即封育型，培育型，利用型和改造型。通过采取人工造林，人工与天然多层混交，梯度采伐分层抚育等系统经营措施，使其各地类均处于优人配置状态，达到提高植被数量和质量，增强流域整体生态功能的目的。研究结果表明，林业用地面积1997年与1958年相比增加了40.2%，有林地增加了141.7%。无林地减少了81.7%。非林业用地减少了16.42%，森林覆被率相对增加了131.9%。林业用地稳定，有林地增加，非林地增加，非林地和无林地减少，改变了不合理地类结构，从而提高了土地利用率，森林资源的数量和林分的质量得到了提高，总蓄积增加了570.5%，单位面积蓄积量提高了189.5%，年公顷蓄积生长量增加了95.6%，此外，1997年流域贮水量比1958年增加而流出量减少，这量流域生态环境得到改善的重要标志。     

基于遥感和GIS的森林生产力空间格局与分异

借助遥感和地理信息系统及其集成技术,以通过克里格插值获得的闽江流域林地多年平均温度、多年平均降水量栅格图层及主要土壤质量因子栅格图层为基础,建立森林气候生产力、森林生产力和林木产量栅格图层。运用ERDAS建模功能及动态聚类方法生成闽江流域林地森林气候生产力、森林生产力及林木产量分布图。通过对各生产力空间格局和分异分析,全流域各生产力类型以高、中生产力面积占绝对优势,总体空间分布上大致呈从东南向西北略有递增的趋势,中部和西北部较高,东南和西部相对较低的状态。研究结果为闽江流域林地资源合理利用提供决策和技术支持。     

岷江上游油松人工林对降水的截留分配效应

为了评估人工油松林的水源涵养服务功能 ,选择岷江上游典型的 2 3年生油松人工林 ,定位监测了冠层对 1年中共 136次降水事件的截留分配效应 .观测期降水总量为 80 5 8mm ,林冠截留、茎流和穿透水量分别是 2 97 892、6 7 771和 4 4 0 137mm ,林冠截留率、茎流率、穿透率分别为 36 97%、8 4 1%、5 4 6 2 % .林外降水量大于 0 3mm时才观测到林内穿透雨 ,而大于 2 8mm时 ,才观测到树干茎流 .林冠对降水的截流分配与降水量、降水形态以及林分特征密切相关 .冠层截留量、茎流量和穿透量与降水量均呈显著的线性正相关 ,但冠层截留率与降水量呈对数负相关 ,而茎流率和穿透率呈对数正相关 ;林冠对降雪的截留强于降雨 ,而降雨的穿透量强于降雪 .同一降水事件下树干茎流量随着胸径的增大而增加 .松针自身吸水对降水有一定的截流分配作用 .综合分析表明 ,岷江上游 2 3年生油松人工林较其他油松林林冠对降水有更好的截留率 .     

晋西黄土区油松和刺槐人工林土壤养分及其化学计量比对林分密度的响应

  目的  研究对比油松和刺槐林在不同密度下土壤养分及其化学计量比的变化规律及差异性,以加强黄土区人工林的林分管理和生态恢复建设。  方法  以油松和刺槐人工林为研究对象,分别将其划分为高（2 000 ~ 2 700株/hm2）、中（1 100 ~ 1 600株/hm2）、低（800 ~ 1 100株/hm2）3组林分密度类型,每组挑选4个不同林分密度的林地,分别分层采取土样,测定土壤理化性质。  结果  （1）双因素方差分析显示,林分类型对全磷含量（TP）、碳磷比（C∶P）、氮磷比（N∶P）均有显著影响,林分密度仅对TP有显著影响,林分类型与林分密度的交互作用对有机碳含量（SOC）、全氮含量（TN）、TP、C∶P、N∶P均有显著影响。（2）不同林分密度的油松林和刺槐林的SOC和TN表现为:高密度油松林（油H） > 中密度油松林（油M） > 低密度刺槐林（刺L） > 高密度刺槐林（刺H） > 低密度油松林（油L） > 中密度刺槐林（刺M）,全P表现为:刺M > 油H > 刺L > 刺H > 油M > 油L;随林分密度增加,油松林各土层SOC和TN逐渐增加,TP变化相对稳定且无显著性差异,刺槐林各土层SOC和TN先减少后略有增加,TP则是先增加后减少;同一密度在不同林分类型下,油松林土壤养分含量在高密度和中密度时均优于刺槐林,低密度时则相反。（3）不同林分密度的油松和刺槐林的C:N比值表现为:油H > 刺H > 刺L > 油M > 刺M > 油L,C∶P和N∶P比值均表现为:油H > 油M > 刺L > 刺H > 油L > 刺M;随林分密度的增加,油松林土壤C∶P和N∶P逐渐增大,磷的有效性逐渐减小,刺槐林土壤C∶P和N∶P先减小后增大,磷的有效性先升高后降低,油松林土壤磷的有效性在高和中密度下低于同等密度的刺槐林,低密度下则相反;土壤SOC和TN分别在很大程度上决定了C∶P和N∶P水平;不同林分密度下土壤C∶N比较稳定,土壤氮含量较缺乏,林分生长过程受氮素的限制。（4）油松和刺槐林在不同林分密度下的土壤各养分含量呈现出“表聚现象”且随土层深度增加土壤SOC、TN、TP、C∶P、N∶P逐渐减小,C∶N无明显规律;随林分密度增加,油松林土壤属性变异强度先降低后升高,刺槐林则是缓慢升高;相比于油松林,林分密度对刺槐林土壤养分及其化学计量比的垂直变异影响较小,垂直变异更趋于平稳。（5）林分密度的变化会不同程度地改变土壤物理性质对土壤养分及其化学计量比的影响力度,不同林分密度下土壤密度对土壤养分含量及化学计量比的影响最大,非毛管孔隙次之。  结论  综合来看,同一林分类型在不同密度下,油松林在中密度时土壤养分含量及其垂直变异、磷的有效性发挥、受氮素的限制等方面上均处于较优水平,而刺槐林则是在低密度时;同一密度在不同林分类型下,油松林在高密度和中密度的综合表现优于同等密度的刺槐林,低密度时则相反。