森林经营试验样地的数据调查与分析方法研究——以京西山地人工侧柏林为例

[目的]在林分空间结构描述方法的基础上,大样地调查方法应用最广泛,点抽样的调查技术也日趋完善。以京西山地人工侧柏林为试验样地,应用完全随机优化设计方法布设小区。为尽量去除小区间的边缘变异效应,需要对调查数据进行处理,以提高森林经营试验的精度。[方法]逐渐缩小各小区的调查面积,以探索最适宜该样地的小区间隔离带距离,之后逐渐减少调查小区的个数,在24个小区中随机抽取n个小区,分别重复1 000次,找到不同隔离带大小时需要的小区重复个数;以各小区中心点为抽样点,调查距离各小区中心点最近林木,当调查株数不同时分别重复1 000次,最终找到不同调查林木株数需要的小区重复个数。通过验证京西山地人工侧柏林样地内小区重复次数与大样地林分状态的关系,找到适合该样地的数据处理方法,并改变小区隔离带大小或小区中心点最近林木株数,分析其与大样地林分状态的关系。[结果]表明:当小区间隔离带为2 m时,只需要6个重复即可达到90%以上概率与林分状态相似。当调查小区中心点的最近林木时,调查12个小区内距中心点最近的4株木即可满足调查的要求,或6个小区内各调查距中心点最近的11株林木。[结论]确定了京西山地人工侧柏林样地试验处理的小区间隔离带距离与重复的关系,也确定了在进行经营试验时只重复6次即可满足调查需求。     

森林经营模式对锐齿栎次生林林分状态的影响

森林经营模式评价是筛选有效经营技术和森林经营决策的基础,为了探讨小陇山林区锐齿栎天然阔叶混交林林分状态对不同森林经营模式的响应,为天然次生林经营提供有益方法,以小陇山林区地带性顶级群落状态特征为参照,从空间利用、树种多样性、建群种竞争势、林分组成4个方面采用遗传绝对距离和相对差异率法量化不同经营模式锐齿栎天然混交林与参照林分的状态差异。结果表明,按结构化森林经营模式进行经营的次生林,其林分状态与参照林分最为接近,其次是天然林采育择伐模式和近自然森林经营模式,平均差异分别为0.141、0.183和0.197。结构化森林经营能使所经营的次生林更加接近自然,尤其在物种多样性和建群种竞争态势方面与地带性顶级群落状态特征差异最小,仅为0.047和0.069。     

基于森林生态系统管理的森林经营与传统森林经营的比较研究

通过长期定位观测研究,对基于森林生态系统管理的经营方法与传统森林经营方法进行了对比研究。结果表明:与传统森林经营方法相比,基于森林生态系统管理的经营方法可有效提高林分年蓄积增长量,采取基于森林生态系统管理经营的林分单位面积年蓄积增长量分别是择伐林分、抚育采伐及对照林分年蓄积增长量的1.20、1.17和1.49倍;林内物种多样性及丰富度指数较传统森林经营方法(抚育、择伐)明显增大,优势种相对明显,个体数在不同种类间的分布较为集中;林内土壤含水量及凋落物输入量增大,土壤肥力明显提高。     

优化林分空间结构的森林经营方法探讨

基于空间结构分析的经营方案的优化设计是目前国际上森林经营研究的一个重要方向.本研究提出了利用已知的空间结构参数来指导森林经营的新方法,指出对现有林分的经营应尽量以原始林的空间结构为经营方向,调整林分的水平分布格局、树种混交和相对大小等空间关系,促进森林的进展演替.     

樟子松人工林空间结构优化及可视化模拟

为实现人工林的近自然化改造,以帽儿山樟子松人工林为研究对象,以可视化模拟为手段,以林分空间结构优化为目标,以常用空间结构参数(角尺度、混交度、大小比)为切入点,按照森林演替的一般规律构建樟子松人工林的空间结构优化方案,并将其与林分三维可视化模拟模型进行耦合,建立樟子松人工林三维可视化经营模拟系统.模拟实例表明:林分的平均角尺度从0.461提高到0.487,林木分布格局由均匀分布变为随机分布;林分混交度由0.284上升到0.308,混交程度得到提高;林分大小比由0.515变为0.481,林木个体生长的优势程度得到提高;基于林分空间结构的择伐,使林分空间结构得到了显著优化.该系统可以在虚拟森林环境中实现对森林经营过程的模拟、经营方案的评价和优化、林分未来生长状况的预测以及森林经营活动对林分结构的影响,为我国人工林的科学经营和管理提供一个全新的平台.     

基于三维虚拟环境的林分结构可视化分析

指出了林分结构分析对研究林分生长经营有着极为重要的作用,通过对林分结构的分析调整,能优化林分结构,提高林分整体质量。以湖南攸县黄丰桥国有林场杉木与鹅掌楸人工混交林为研究对象,基于三维虚拟可视化模拟系统,对杉木树高和胸径结构,以及角尺度、大小比和混交度进行可视化分析。实验结果表明:研究提出的可视化分析方法,森林经营者能够更加直观地观察林分的整体状态以及所处环境,更利于其制定合理及完善的经营方案,提高森林生态的稳定性。     

基于模拟退火算法的林分多目标经营动态可视化模拟

[目的]基于模拟退火算法,研究一种考虑林分结构健康状况和目标平均胸径的多目标森林经营方法,同时结合单木生长方程,基于Unity3D可视化引擎实现林分经营动态可视化模拟。[方法]以湖南省攸县黄丰桥国有林场5块杉木人工纯林2012—2017年样地连年调查数据为数据源,考虑林分分布状况、竞争程度、营养空间,以平均角尺度、平均大小比、林分拥挤度3个结构参数建立空间结构函数。在此基础上,以健康林分结构和平均胸径为经营目标,以竞争指数为参考初步筛选出的间伐木组合排列的结果作为经营方案的集合,通过模拟退火算法进行最优间伐经营方案解的选择。最后,通过建立考虑Hegyi竞争指数的可变生长率的单木生长方程,以结构分析-经营-生长三者不断迭代的方式并基于Unity3D渲染引擎实现林分经营动态可视化模拟。[结果]通过对5号样地(初始林分230株,年龄16 a,平均胸径20.21 cm)以健康林分结构和30 cm林分平均胸径为经营目标进行经营动态可视化模拟,结果表明林分年龄在21、26、31 a分别进行过间伐模拟,当林分年龄31 a间伐后,林分平均胸径达到30.10 cm,林分平均角尺度为0.64,林分拥挤度为0.74,林分结构接近健康水平。[结论]本研究提出的基于模拟退火算法的林分多目标经营动态可视化模拟方法能够模拟在多目标经营需求下的林分动态,并且形象直观,可以进一步为林业科研和生产提供支持。     

田间试验设计和统计分析(Ⅴ)——5.平衡不完全区组试验的设计和统计分析

5.1平衡不完全区组试验的设计 随机区组设计的每个区组内的小区数要求等于试验的处理数,但有时由于受试验地的限制,而使这种要求不能得到满足,即这时区组内的小区数小于处理数,在这种情况下可以采用平衡不完全区组试验设计。 平衡不完全区组试验(以下简称BIB)设计也是一种区组设计,但区组内的小区数要小于试验的处理数。BIB设计在把V个处理安排在b个区组时使得     

山湾子林场基本矮林的近自然经营研究

为了提高山湾子林场基本矮林的林分质量,最大程度发挥其生态价值和经济价值,借鉴适合天然次生林的近自然森林经营方法,对山湾子林场基本矮林进行经营改造。设计近自然经营和传统经营2种经营方法的对比,通过对不同方法经营的林分胸径、蓄积和土壤化学性质的调查分析,结果显示,采用近自然方法经营的林分胸径平均提高了20%,蓄积平均提高了46%,土壤有机质和氮磷钾含量均有不同程度的增加。近自然经营使森林结构更加合理,森林价值大幅提升,最终使林分发展成为高质量的针阔混交林。     

林地病害防治试验设计简介

林地病害防治试验应在往年发病较重的林分中进行。小规模的试验可采用单株试验,每种处理株数为10～20株。较大规模的试验则采用小区试验,小区面积为1～10亩。在单株试验和小区试验取得一定成果的基础上,可以进行大规模的防治试验。 林地防治试验单株或小区的排列通常多用对比排列方式。由于林地地形复杂,土壤条件     

结构化森林经营方法在阔叶红松林中的应用

介绍了结构化森林经营的基本理论与主要技术,包括数据调查、林分状态特征分析、经营设计以及经营效果评价等,并以东北阔叶红松林经营实践为例,具体介绍了结构化森林经营方法的应用。应用结构化森林经营方法分析表明,经营阔叶红松林林分为次生林状态,经营类型为抚育间伐型,经营迫切性评价等级为比较迫切,经营方向为提高林分的健康水平和顶极树种的优势程度。本次经营调整顶极树种竞争势及树种混交76株,采伐不健康林木122株。经营后效果评价表明:经营强度属于轻度干扰,顶极树种和主要伴生树种红松、杉松、黄波罗、椴树、核桃楸等的优势度较经营前明显上升,林分中健康林木比例明显上升。本次经营达到了经营目标。     

How to quantify forest management intensity in Central European forests

Existing approaches for the assessment of forest management intensity lack a widely accepted, purely quantitative measure for ranking a set of forest stands along a gradient of management intensity. We have developed a silvicultural management intensity indicator (SMI) which combines three main characteristics of a given stand: tree species, stand age and aboveground, living and dead wooden biomass. Data on these three factors are used as input to represent the risk of stand loss, which is a function of tree species and stand age, and stand density, which is a function of the silvicultural regime, stand age and tree species. Consequently, the indicator consists of a risk component (SMI_r) and a density component (SMI_d). We used SMI to rank traditional management of the main Central European tree species: Norway spruce (Picea abies [Karst.] L.), European beech (Fagus sylvatica L.), Scots pine (Pinus sylvestris L.), and oak (Quercus robur L. and Quercus petraea L.). By analysing SMI over their whole rotation period, we found the following ranking of management intensity: oak<beech<pine?spruce. Additionally, we quantified the SMI of actual research plots of the German Biodiversity exploratories, which represent unmanaged and managed forest stands including conifer forests cultivated outside their natural range. SMI not only successfully separate managed from unmanaged forests, but also reflected the variability of forest management and stand properties across the entire sample and within the different management groups. We suggest using SMI to quantify silvicultual management intensity of stands differing in species composition, age, silvicultural system (even-aged vs. uneven-aged), thinning grade and stages of stand conversion from one stand type into another. Using SMI may facilitate the assessment of the impact of forest management intensity on biodiversity in temperate forests.     

基于发展类型理念的多功能人工林经营模式研究

现代森林经营已经从木材导向的单一经营向探索森林多功能可持续经营和实现预期林相技术的转变,但人多地少的林情和不同的功能需求亟待改变长期以来追求木材产量的经营理念,导向社会与生态效益的多功能人工林模式。文中基于发展类型多功能人工林经营理念,探讨了多功能人工林经营模式下的概念框架、目标内容,重点阐述了多功能人工林经营的林分作业法设计,以杉木和木麻黄人工林经营模式为典型应用案例解释了森林发展类型的发展目标、树种比例、混交类型、近期营林措施等设计理念,以期为多功能人工林经营设计提供一种有效可行的思路与技术参考。     

小陇山不同经营措施下次生锐齿栎天然林物种多样性研究

采用固定样地和样方法调查了小陇山林区百花林场3个实施不同经营措施的锐齿栎天然林林分特征和物种组成,运用4种常用的物种多样性指数对调查林分的乔木层、灌木层和草本层的物种多样性进行对比分析,结果表明:3种类型锐齿天然林的灌木层相对于其乔木层和草本物种组成丰富,多样性高;长期封育后的锐齿栎天然林群落在3种天然林类型中物种组成最丰富,乔木层、灌木层和草本层的Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Margalef指数值在3个林分中最高;近自然技术单株经营后的锐齿栎天然林各层次的物种组成相对较少,多样性较低,但其林分中保留的乔木树种个体较大;结构优化抚育后的锐齿栎天然林的物种组成和多样性介于二者之间.抚育经营措施对林分的影响与抚育经营强度密切相关,适当的抚育经营强度能够促进林分多样性提高,否则会带来不利的影响,结构化森林经营技术是一种有效的经营方法.     

基于土壤水分承载力的林分密度计算与调控——以六盘山华北落叶松人工林为例

立地水分条件决定的植被承载力是干旱缺水地区森林合理经营的重要依据。考虑到干旱缺水地区的森林蒸散耗水在水分输出中占据绝对主导地位,其大小直接与叶面积指数(LAI)相关,将林冠LAI在生长季一段时间内的最大值(LAImax)作为植被承载力(LAIc)的量化指标,利用冠层分析仪(LAI-2000),在六盘山香水河小流域和叠叠沟小流域的44个华北落叶松人工林样地,实测了冠层LAI的季节动态变化,研究了生长季内LAImax与林分断面积、郁闭度、平均树高、密度等常用林分结构指标的关系。结果表明:LAImax与林分不同结构指标均呈幂函数关系,其决定系数(R2)依次为0.84、0.82、0.56、0.47,说明能同时反映林分密度和树体大小的林分断面积与林冠LAI相关最紧密。将LAImax与林分断面积的幂函数关系嵌入了林分平均胸径与林分密度和林龄关系的模型,用以描述LAImax与林龄和密度的关系,并利用样地实测数据拟合了模型参数。拟合建立的模型对所有样地的LAImax的计算值与实测值的相对误差平均为8.6%(0%20.4%),能较好地描述LAI与林龄和密度的关系。利用此模型,进一步导出了能依据给定的LAIc,简捷计算出不同林龄时的可承载林分密度的模型,从而为基于立地水分植被承载力的林分密度管理和森林多功能经营等提供技术支持。     

Plant β-diversity in human-altered forest ecosystems: the importance of the structural,spatial, and topographical characteristics of stands in patterning plant species assemblages

An understanding of spatial patterns of plant species diversity and the factors that drive those patterns is critical for the development of appropriate biodiversity management in forest ecosystems. We studied the spatial organization of plant species in human-modified and managed oak forests (primarily, Quercus faginea) in the Central Pre-Pyrenees, Spain. To test whether plant community assemblages varied non-randomly across the spatial scales, we used multiplicative diversity partitioning based on a nested hierarchical design of three increasingly coarser spatial scales (transect, stand, region). To quantify the importance of the structural, spatial, and topographical characteristics of stands in patterning plant species assemblages and identify the determinants of plant diversity patterns, we used canonical ordination. We observed a high contribution of β-diversity to total γ-diversity and found β-diversity to be higher and α-diversity to be lower than expected by random distributions of individuals at different spatial scales. Results, however, partly depended on the weighting of rare and abundant species. Variables expressing the historical management intensities of the stand such as mean stand age, the abundance of the dominant tree species (Q. faginea), age structure of the stand, and stand size were the main factors that explained the compositional variation in plant communities. The results indicate that (1) the structural, spatial, and topographical characteristics of the forest stands have the greatest effect on diversity patterns, (2) forests in landscapes that have different land use histories are environmentally heterogeneous and, therefore, can experience high levels of compositional differentiation, even at local scales (e.g., within the same stand). Maintaining habitat heterogeneity at multiple spatial scales should be considered in the development of management plans for enhancing plant diversity and related functions in human-altered forests.     

Disturbance history and dynamics of an old-growth mixed species mountain forest in the Slovenian Alps

A long history of human presence in the Alps has made studies of natural forest structure, composition, and disturbance processes difficult. In the Slovenian Alps, we identified a mixed European beech (Fagus sylvatica L.)-silver fir (Abies alba Mill.)-Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) stand with old-growth characteristics that escaped past cutting. We reconstructed the dynamics of the stand using a combination of stand and age structure analyses, dendroecological evidence of past canopy disturbance, and historical evidence of past human activities. The disturbance reconstruction revealed a stand-scale disturbance in the 1850s. Based on the presence of pit-and-mound topography throughout much of the stand and the absence of logging activities found in historical records, we assume this event was caused by strong winds. The current structure and composition of the stand are largely a result of this event. Post-disturbance forest development was dominated by the release of shade tolerant regeneration, especially F. sylvatica. The windthrow also created appropriate conditions (i.e. increased light and exposed mineral soil) for recruitment of less shade tolerant species, including larch (Larix decidua Mill.) and maple (Acer pseudoplatanus L.). The results suggest that periodic, intermediate severity wind disturbances, similar to the event documented here, may have had an important influence on pre-settlement forest dynamics in mixed mountain forests of the Alps, and add to the limited available information regarding the historic range of natural variability of disturbance processes. This information may be useful for forest management that attempts to emulate natural processes.     

我国天然云冷杉针阔混交林结构特征、更新特点及经营管理

天然云冷杉林是世界主要森林类型之一, 具有重要的生态、经济和社会效益。探明天然云冷杉林结构特点和演替规律, 制定科学的经营管理措施, 因地制宜地合理经营云冷杉林意义深远而迫切。文中概述了我国天然云冷杉林的分布、结构和更新演替特征, 分析了经营管理现状及存在的问题, 并提出建议:1)对禁伐区内的云冷杉林分, 坚决杜绝一切采伐活动; 对限伐区要严格控制采伐强度, 一般控制在伐前蓄积量的15%以内; 对商品林经营区可按每公顷蓄积量的大小确定适宜采伐强度, 并按照林分特点进行经营, 做到科学择伐。2)对林地草本植被密集、灌木覆盖度不大、采伐迹地上有种源条件的进行封育、栽植或补植, 人工促进天然更新。3)建立秦岭冷杉、大果青杄、元宝山冷杉等珍稀濒危物种自然保护区和科学试验站, 积极开展就地保护, 减少人为破坏。4)适时采种, 就地建立苗圃, 开展育苗造林, 扩大人工种群, 促进天然更新。     

北京九龙山侧柏生态公益林空间结构分析与评价

[目的]分析侧柏生态公益林空间结构并进行经营迫切性评价,为侧柏生态公益林空间结构的优化调整及区域内其它生态公益人工林空间结构优化调整奠定理论基础。[方法]基于北京九龙山侧柏生态公益林的实测数据,选取混交度、大小比数、角尺度、密集度、林层指数、开敞度和竞争指数7个空间结构参数分析侧柏生态公益林的空间结构特征,并从密度、格局、竞争和混交等方面选取10个指标构建了经营迫切性评价指标体系并确定评价标准,进而对侧柏林进行了经营迫切性评价。[结果]侧柏生态公益林空间结构较为简单,林分呈均匀分布,树种组成单一,以零度和弱度混交为主,呈现单种聚集趋势;林木大小分化不明显,侧柏的优势度最大;林木之间较为密集,处于很密集和比较密集的林木比例较高;林分中所有林木几乎都分布在中林层与上林层,林层指数为0.288,林层结构不太明显;林分开敞度和竞争指数分别为0.274和0.318,总体处于生长空间不足、中度竞争状态;侧柏林的经营迫切性指数为0.8,经营迫切性等级为特别迫切,说明侧柏人工林大多数状态特征不符合标准,急需通过采取有效的经营措施优化林分配置,改善森林状况,以实现侧柏人工林可持续发展的目的。[结论]林分空间结构的分析与经营迫切性评价,不仅能够发现林分结构的不合理方面,还能针对性的制定空间结构调整措施,促进侧柏生态公益林不断向健康稳定的方向发展,实现其生态、经济和社会效益的持续发挥。