基于森林空间规划问题的模拟退火算法参数敏感性研究

[目的]以森林空间收获安排问题为基础,系统探讨模拟退火算法参数(初始解数量、初始温度、降温速率和每温度下重复次数)设置对森林空间规划问题目标解质量的影响。[方法]规划模型以10个5年规划分期内的最大化木材收获为基本目标,同时满足均衡收获和最大连续采伐面积约束。模拟数据由5个假设的栅格数据组成,共产生了3 300 81 600个0-1型决策变量。[结果]表明:各规划问题目标函数值的平均变异系数仅在0.18%14.95%间波动,说明模拟退火算法优化结果的高度稳定性;每温度下重复次数和初始温度分别与林分数量呈显著的多项式(R~2=0.85)和指数(R~2=0.66)关系,而降温速率则与林分数量倒数呈显著的多项式(R~2=0.98)关系,初始解数量虽不受林分数量影响,但至少应维持在500次以上。同时,研究还表明规划问题规模不仅显著影响各参数的取值,同时还显著影响算法获得满意解概率(PN)和求解效率(RE),其中满意解概率随林分数量的增加而呈显著线性增加趋势(R~2=0.98),但求解效率则呈显著线性下降趋势(R~2=0.55)。[结论]模拟退火算法优化结果具有高度稳定性,能够适应复杂森林规划问题的需求;模拟退火算法优化结果对参数设置和林分数量具有高度的敏感性,因此森林经营决策人员在采用模拟退火算法解决具体的森林规划问题时应慎重选择各参数的取值,以确保规划结果的稳定性和可靠性。     

森工林区过伐林场森林经营的对策

由于长期过量采伐,我省大部分林区的森林已呈现过伐状态,如何对这部分过伐经营利用是急需解决的问题.本文以南岔林业局石头沟林场为例,探讨我省森工林区过伐林场的森林经营问题。 1.过伐林场森林结构特点 1.1 林层特点:由于长期过量采伐,造成过伐林区单层结构特点,有的林分形成稀疏的“四不象”林分,有的是原生林分皆伐后天然更新成次生     

丽水市白云山生态林场森林经营方案编制

森林经营方案是国有林场科学经营森林的法定依据,为探索现代国有林场森林经营管理模式,提高森林经营水平,加快现代林业建设,充分发挥国有林场的骨干示范作用。依据丽水市白云山生态林场的森林资源现状,分析了森林资源特点,确定了林场经营方针和经营目标,编制了森林经营规划,提出了森林经营规划的重点。结果表明:在分类经营和森林可持续经营理论原则的指导下,规划下一经理期人工造林更新面积18701亩,规划幼林抚育97136亩/次,规划抚育间伐面积18366亩,规划采伐总量48709 m³,前3年年伐量4519 m³。由此严格地按照森林经营方案实施,至经理期末,森林蓄积量可提高10%以上,树种结构更趋合理,森林质量将得到有效提升,森林生态优势将得到良好发挥,林场生产生活条件将得到明显改善,可为国有林场科学经营提供参考。     

白杆、华北落叶松一元材积表的编制

立木材积表是森林经营和森林调查中不可缺少的常用数表之一。编制立木材积表,最好是利用皆伐标准地的伐倒木。但由于我省主伐林分很少,皆伐作业不多,历来编制立木材积表都是依靠调查中随机或机械抽取的一定数量的林木,伐倒测定其直径和计算材积所得。特别是自杆和华北落叶松集中分布的管涔林区,林相整齐,材质很好,林龄大多为中龄林。作业主要是间伐抚育。要想利用皆伐标准地,伐倒林木编制材积表,在过去是不可能的,今后也是不会很多的。1986年,我们结合经营采伐试验,在500亩小面积皆伐的林分中,利用伐倒木,     

优化理论层次分析法在确定森林合理年伐量中的应用研究

确定合理年伐量是维持森林生态系统稳定与均衡生产的重要措施之一。为了改变已往根据林分内部结构特点确定合理年伐量的常规方法,文中采用优化理论与层次分析法对9个年伐量模型进行收获、调整和均衡性的综合评价,从中选择最适模型计算年伐量,确定经理期标准年伐量。从而为林场经营森林提供可靠准确的决策依据。     

不同经营模式对蒙古栎天然次生林林分结构和植物多样性的影响

【目的】研究不同经营模式对蒙古栎天然林林分结构和物种多样性的影响,为蒙古栎天然次生林恢复、森林质量提升及可持续经营提供科学依据。【方法】以黑龙江省哈尔滨市丹清河实验林场的蒙古栎天然次生林群落为研究对象,采取随机布设与典型抽样相结合的方法进行样地调查,研究目标树经营、综合抚育经营和无干扰3种经营模式对植物群落结构和多样性的影响。【结果】经过17年的经营实践,目标树经营模式中蒙古栎优势度下降明显,红松和红皮云杉优势度大幅增加并成为优势种;综合抚育经营和无干扰林分中蒙古栎优势度保持不变,其他树种优势度降低但树种组成发生变化;目标树经营和综合抚育经营模式中出现新的珍贵树种(黄檗、胡桃楸);蒙古栎胸高断面积绝对值在3种经营模式间差异很大,表现为目标树经营(5.3 m2·hm-2)综合抚育经营(11.0m2·hm-2)无干扰(21.6 m2·hm-2);蒙古栎在各经营模式中均占有最大优势度,且目标树经营(55.1%)明显小于综合抚育经营(78.1%)和无干扰(79.6%);红松在目标树经营模式中的胸高断面积(2.8 m2·hm-2)和优势度(32.3%)都明显高于另外2种经营模式;林分平均密度和平均树高表现为无干扰显著大于另外2种经营模式(P0.05),目标树经营与综合抚育经营模式间无显著差异;林木平均胸径在3种经营模式间无显著差异;从径级结构来看,除1~5和35~40 cm 2个径级外,无干扰模式的其他径级林木数量都明显多于目标树经营和综合抚育经营;从垂直结构来看,无干扰模式在10 m的各层级都明显大于目标树经营和综合抚育经营;目标树经营、综合抚育经营和无干扰3种经营模式下乔木层物种多样性无显著性差异(P0.05);综合抚育的灌木层物种多样性显著大于目标树经营和无干扰(P0.05);目标树经营和综合抚育经营的草本层物种丰富度指数显著大于无干扰,3种经营模式中其他类型的多样性指数无显著差异(P0.05);目标树经营与综合抚育经营的林分相似度最高,而目标树经营与无干扰林分相似度最低。【结论】目标树经营通过补植红松等后期树种的方式,成功地将后期树种引入林分,同时促进一些珍贵树种的生长;而短期来看,不加干扰的林分生产力水平高于目标树经营和综合抚育经营的林分;对于蒙古栎天然次生林而言,森林经营如何在长时间尺度上提高林分生长量,还需长期监测和深入研究。     

延安市刺槐林块状皆伐更新作业法

刺槐是延安市荒山造林的主要树种。在全市30余万亩人工林中,刺槐林占六成以上,其中10年生以上的约5万余亩。多年来,由于没有研究制订出对刺槐林的经营管理技术措施,多数地段只是进行一些抚育修枝,少数地段甚至出现了无计划地择伐,致使林相遭到破坏。为了摸索总结刺槐人工林的经营管理经验,1976——1978年,该市甘谷驿公社代家沟大队林场、麻洞川林场、柳林林场及苏家沟大队林场,先后开展了刺槐人工林的抚育间伐和皆伐更新试验。试验面积共121.7亩,其中块状皆伐66.7亩、抚育间伐55亩。众所周知,抚育间伐和块状皆伐都是经营刺槐林的重要方法。但对刺槐人工林更新来说,我们认为以块状皆伐更为理想。     

用动态规划方法确定华北落叶松最优轮伐期及最佳林分密度

本文采用Richards函数的修正式拟合林分胸高断面积生长方程,并考虑株数密度对断面积生长的影响;用每公顷胸高断面积和每公顷株数作为状态变量,用森林纯收益作为指标函数,建立了离散确定性动态规划模型,确定了塞罕坝林场华北落叶松人工林的最优轮伐期,并为各地位指数及不同年龄、不同初始状态的林分提供了确定最适经营密度的方法。     

浅谈中幼林抚育间伐

抚育间伐的主要目地是调整林分组成,提高森林质量和单位面积产量,改善林分卫生状况,增强和发挥森林多种效能。目前将中幼林的抚育间伐分为透光抚育(透光伐)和生长抚育(生长伐)。     

白龙江林区森林采伐与更新造林探讨

通过多年的调查研究和经营历史的回顾,分析森林特点和林分类型、林分结构的基础上确定白龙江林区的森林应以生态效能为主,在总消耗量不超过总生长量的原则下充分利用,同时对白龙江、洮河两个林区的森林采伐更新提出了:更新择伐;抚育择伐;孔状择伐;按自然坡面皆伐,保留母树群,辅以人工更新;带状皆伐,人工更新;块状皆伐,人工更新;三次渐伐,人工促进天然更新及以改造低产林为目的的林分改造等8种采伐更新方式。     

皆伐前后油松人工林下植物多样性变化及与土壤水分的关系

【目的】探讨油松人工林皆伐前后林下植物多样性的变化及与土壤水分的关系,为在油松林皆伐后植被恢复和发育阶段维持生物多样性、保持林分结构稳定、发挥更高生态效益等方面提供科学依据和经营措施建议。【方法】采用时序研究法,在河北平泉地区选择立地一致的不同林龄油松人工林(32年中龄林、40年近熟林、53年成熟林)和皆伐后不同时间(5、10、24 a)的天然更新林作为研究对象,分析不同生长发育阶段油松人工林下植物物种组成与多样性的变化规律及与土壤水分间的相关性。【结果】1)皆伐前后6种林分样地共出现灌木植物21种,草本植物65种,不同样地林下植物组成存在差异。胡枝子在各林分样地均有出现,且重要值均> 20%,在灌木层优势地位明显;草本层中菊科植物种类最多,有18种,其次是蔷薇科和禾本科,分别为6种和4种。2)不同林分样地林下植物多样性指数均表现为草本层>灌木层,皆伐前随着林龄增加林下植物多样性逐渐增加;皆伐后灌木层植物多样性表现为先下降后增加再下降,且变化幅度明显,伐后10 a灌木层Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数最大,分别为1.40、0.61、1.24和0.74,与53年样地差异不显著。皆伐后不同时间的天然更新林草本层植物多样性均与伐前53年样地的差异不显著,皆伐对灌木层植物的影响较大。3)不同林地土壤水分变化规律较一致,表现为伐前随林龄增加而逐渐增加,伐后5~10 a仍保持较高水平,伐后24 a出现下降,经相关分析植物多样性指数与土壤水分之间有显著的正相关关系,与草本层的相关性达极显著水平。【结论】伐前林下植物多样性变化主要与林分密度降低、光照条件改善有关,伐后主要与油松天然更新及种间竞争有关。依靠油松天然更新恢复的林地保持了较高的生物多样性,但在皆伐10 a后出现下降的趋势,建议在此时对油松更新苗进行人工抚育、降低密度以维持植物多样性。土壤水分是影响植物多样性的关键生态因子,良好的土壤水分条件和林下植被的恢复和发展可以相互促进。     

基于无人机影像的天山云杉林伐后更新地林分密度估测研究

【目的】林分密度是影响森林生态系统结构和功能的主要因素,是森林资源调查的一项重要指标,对林木生长发育有着十分重要的影响。基于无人机影像,以实现提取不同郁闭度的林分密度,旨在为天然林保护工程实施后山区森林资源更新恢复评价提供技术支撑。【方法】以新疆农业大学实习林场伐后更新的天然林为研究对象,以天山云杉Picea schrenkiana var.tianshanica纯林为主,基于无人机影像,利用面向对象多尺度分割方法提取了低、中、高3种不同郁闭度林分的天山云杉冠幅信息,进而估算林分密度,提出了采用平均冠幅法估测高郁闭度林分冠层遮挡区域林木株数的方法。【结果】采用面向对象方法对新疆农业大学实习林场伐后更新的天山云杉树冠边缘信息提取精度较高,提取的林分密度与实测结果相近。其中低、中郁闭度林分中林分密度提取精度分别为0.9868和0.9333,高郁闭度林分中林分密度提取精度相对较低,为0.7657。【结论】总体来看,该方法用于研究区天山云杉林伐后更新地林分密度估测是可行的,采用树冠平均冠幅法能够快速准确地提取伐后更新造林地的林分密度。     

基于标准林的森林抚育诊断决策系统初步研究

森林抚育诊断决策系统以抚育经营小班为对象,根据森林演替规律,依据森林经营技术规程和研究成果,生成树种结构和空间结构理想化的标准林,通过对比分析现有林与标准林因子的差异,诊断决策现有林“是否需要抚育”及“如何抚育”。以松江河林业局前川林场（sjq31-1）小班和神农架林区徐家庄林场庙坪村（xjmp-2）小班作为对象,开展诊断林分结构现状的研究。结果表明：FTDDSS 具有生成标准林、诊断林分树种组成和空间结构及提出森林抚育决策意见的能力,可以作为开展森林抚育设计决策的辅助工具。     

湖南省楠木次生林收获表的研制

【目的】利用湖南省森林资源连续清查样地中楠木数据,编制楠木次生林主要收获表,为林分生长收获预估、鉴定经营效果及制定营林措施提供科学依据。【方法】采用主要生长方程对楠木次生林平均胸径、断面积生长规律进行拟合,以计算平均提升系数的方法将现实林分提升至标准林分状态,利用Reineke模型为基础,加入林分类型效应构建湖南楠木次生林自稀疏混合效应模型,对比Reineke模型和自稀疏混合效应模型拟合结果,筛选拟合效果较好的模型来反映林分自稀疏规律。根据林分各调查因子间相互关系,编制出湖南楠木次生林现实收获表、正常收获表。【结果】修正Weibull方程对各指数级林分平均胸径生长规律的拟合效果最好,12、15指数级林分断面生长规律拟合效果最好的分别是修正Weibull方程和Logistic方程,模型χ2检验显示各指数级林分平均胸径、断面积均有χ2χ02.05,加入林分类型效应的自稀疏混合效应模型AIC、BIC值均比基础模型小,残差分布范围较小且相对均匀,相关系数R2由基础模型的0.681提升为0.796,模型拟合效果较好。【结论】生长方程拟合理论值与林木实际生长情况相符,自稀疏混合效应模型可很好地反映林分自稀疏规律,所编制的楠木次生林收获表精度较高,可为科学制定楠木次生林经营方案提供技术支持。     

福建省霞浦水门国有林场森林抚育项目实施及成效监测

通过对福建省霞浦水门国有林场森林抚育补贴试点项目实施成效的监测,探索总结了适合霞浦水门国有林场森林资源增效的抚育措施,为调整林分结构,提高林分产量质量,科学经营森林提供依据。监测结果表明:经森林抚育的林分比没有抚育的林分蓄积年均生长量增长5.21m3/hm2,抚育成效结果为:生长伐为主综合抚育疏伐为主综合抚育割灌除草抚育。     

宁武县国有长方山林场森林经营方案编制探讨

通过长方山林场森林资源现状分析,提出了幼龄林抚育采伐、宜林地造林绿化、灌木林封山育林的经营措施,最终使林分结构得到改善、森林面积逐步增加、生物多样性更趋稳定、综合效益更加突出。     

天山中部雪岭云杉林多功能权衡与协同关系

【目的】分析森林供给(生产力)、调节(固碳释氧和涵养水源)、支持(生物多样性)功能间的权衡和协同性,为森林多功能经营提供理论依据。【方法】以新疆天山中部雪岭云杉林为研究对象,基于42块样地调查数据和板房沟林场森林资源二类调查1 170个小班数据,采用随机森林法对小班生产力、固碳释氧、涵养水源和生物多样性进行预测,分析林分4种功能间及平均林龄、平均树高、平均胸径、郁闭度、坡度、海拔、植被盖度和蓄积量8个林分因子与功能的关联特征。【结果】对生产力、涵养水源、固碳释氧、生物多样性影响较大的因子有林分平均胸径、蓄积量、植被盖度、平均年龄和郁闭度。林分平均年龄、平均树高、平均胸径、郁闭度、蓄积量与生产力、涵养水源、固碳释氧、生物多样性和综合功能间呈正相关,相关系数为0225～0917(P001);坡度与涵养水源、固碳释氧和生物多样性间呈正相关,相关系数为0167～0393(P001);海拔与生产力、涵养水源和综合功能间呈负相关,相关系数为-0264～-0143(P001);植被盖度与涵养水源和生物多样性间存在正相关关系,相关系数分别为0237和0081(P001)。生产力、涵养水源、固碳释氧、生物多样性4种功能均存在不同程度正相关关系,相关系数为0228～0645(P001),其中生物多样性与固碳释氧间相关程度最高;林分功能间均呈协同关系。【结论】雪岭云杉林生产力、涵养水源、固碳释氧、生物多样性4种功能间呈协同关系,通过合理的森林经营可实现多种功能的协调。     

南方集体林区人工林抚育间伐集运材方式的研究

南方集体林区的森林,随着经营年限的增长,林分结构发生了根本变化。原始林的比重逐年下降,而人工林的比重逐年加大。木材生产已由过去的大面积皆伐(原始林)逐步过渡到人工林的抚育间伐(以下简称间伐)和小面积皆伐、择伐。全国有用材林面积14.7亿亩,其中中幼林面积为9.7亿亩(大部分为人工林),占用材林面积的66％。由于间伐集运材方式没有得到很好解决,致使大量的中幼林不能及时进行间伐。目前急待进行间伐的中幼林面积达4.5亿亩,这样     

基于GM(1,1)的天然次生林空间结构预测

【目的】系统地分析已有天然次生林林分空间结构数据,通过灰色模型预测天然次生林林分空间结构各指标未来的发展趋势,对天然林经营具有十分重要的意义。【方法】以湖南大围山自然保护区典型次生林为研究对象,依据结构化森林经营理论,选取了混交度、竞争指数、角尺度、空间密度指数、开阔比数、大小比数、林分综合均质性指数作为天然次生林林分空间结构合理性评价与预测的量化指标,构建了基于GM(1,1)的天然次生林林分空间结构灰色预测模型。模型将2008年林分空间结构各指标的平均值作为初始值,并在研究区设置了面积为20 m×20 m的5个研究样地(M1,M2,M3,M4,M5),利用保护区2008-2018年典型样地林分空间信息,预测了研究区调研样地2019年-2021年林分空间结构各指标未来的变化趋势。【结果】利用精度检验机制对该模型的精确度进行了有效性检验,检验结果表明,所有指标预测合格概率P合=71.43%,良好的概率P良好=22.86%,优的概率P优=5.71%,表明该预测模型符合精度检验要求。【结论】样地未来3 a各指标整体变化尺度不大,林分空间结构基本稳定。从各指标在2008-2018年时空上的变化规律来看,各样地林分平均竞争指数、平均大小比数及平均空间密度指数是影响林分均质性指数的关键指标。     

基于森林可持续经营的林业碳汇开发路径初探 ——以乌尔旗汉林业局为例

乌尔旗汉林业局可持续经营碳汇试点研究项目是自治区2016年应对气候变化及低碳发展科研课题之一。该项目仅选取森林可持续经营试点中人工林落叶松中龄林林分,通过森林经营类碳汇方法学在可持续经营中的运用,探索森林可持续经营中森林固碳功能提升的具体措施。研究表明,影响森林碳储量及其稳定性的主要因子是森林结构、合理的经营密度、森林公顷蓄积量等质量指标,而经营密度是核心因子。本项目通过不同抚育强度措施,找到森林结构和密度的最佳调整值,研究结论是:在中龄林范围内,基线株数密度平均为3225株/hm^2,时,最佳抚育强度为20%,应该在合理的经营间隔期内进行后续抚育经营;基线株数密度平均为2417株/hm^2时,最佳抚育强度为20%,在合理的间隔期内进行后续抚育经营;基线株数密度平均为1842株/hm^2,时,最佳抚育强度为10%o应打破现行落叶松人工林龄组限制,通过后续监测,找到落叶松人工林年生长率低于2%的数量成熟林龄,在林分数量成熟时,及时均匀伐除部分林木,林下栽植其他幼龄喜阴树种,营造复层异龄混交林,以改善林分内林木生长发育的环境,提髙林分稳定性,促进林地生产力提升,使森林多重效益得到提高,最终实现林分碳储量的最大化。经专家论证,该项目填补了内蒙古大兴安岭林区自主开发森林经营碳汇项目的空白。