發(fā)布時間：2020-04-11 00:15

【摘要】：森林資源不僅為我們提供了較多的林木產(chǎn)品,而且對于涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳釋氧、凈化環(huán)境、保護生物多樣性、維持區(qū)域生態(tài)平衡等都具有不可替代的作用,對于保障生態(tài)安全具有十分重要的戰(zhàn)略意義。我國亞熱帶有著世界上最為典型的闊葉林植被,其群落組成結構復雜,類型多樣,在生物多樣性保護和維持區(qū)域生態(tài)安全方面發(fā)揮重要作用。但由于長期經(jīng)營活動、過量采伐而形成了大量的過伐林和次生林,導致其分布面積減少,現(xiàn)存森林結構出現(xiàn)了嚴重不合理,結構簡單化、生物多樣性降低和功能退化等系列生態(tài)問題,如何通過技術手段改善森林結構、恢復和重建亞熱帶常綠闊葉林群落己成為亟待研究的重要課題。本文以環(huán)洞庭湖闊葉林群落為對象,在調查分析研究區(qū)典型闊葉林群落結構、空間格局、更新特征及其影響因子的基礎上,分析了多種判別林木空間分布格局方法,提出了基于最優(yōu)網(wǎng)格的林分分布格局評價方法,由此建立林分空間結構優(yōu)化模型,并應用改進智能進化算法求解模型,提出了基于林木分布格局的林分空間結構優(yōu)化方案,完善了林木空間分布格局參數(shù)描述和分析方法,為環(huán)洞庭湖以及我國南方中亞熱帶地帶性闊葉林植被的重建和恢復、天然林保護和可持續(xù)經(jīng)營提供理論依據(jù)。主要研究內容和研究結論如下:(1)環(huán)洞庭湖區(qū)典型闊葉林林分結構特征分析。以湖南蘆頭國有林場、湖南沅江龍虎山國有林場,長沙瀏陽大圍山自然保護區(qū)、長沙大山?jīng)_國有林場、湖南烏云界自然保護區(qū)的闊葉林次生林為對象。應用包括樹種組成、樹種多樣性、林分直徑結構、林分垂直結構等森林結構特征指標對典型天然闊葉林結構進行了分析,結果表明:調查直徑大于5cm的1364株闊葉林群落立木各徑級79.91%在5-20 cm之間,林分直徑分布成反J型曲線,株數(shù)隨徑階的增加而減少;樹高小于10m林木株數(shù)最多,達761株,樹高超過15m的林木株數(shù)只有281株;林分多樣性指數(shù)差別性明顯,simpson指數(shù)在0.383至0.791之間。(2)在分析林分密度對林分生長的影響的基礎上,基于林分內林木的平均冠幅,構建林分內理想的林木分布狀態(tài),提出了與林木樹冠保持相對獨立且與相鄰木相切的林分密度確定方法。(3)以南洞庭湖龍虎山國有林場和湖南大圍山國家自然保護區(qū)調查林分數(shù)據(jù)為測試與驗證數(shù)據(jù),基于模擬數(shù)據(jù)及實際的林分數(shù)據(jù),對比分析最近鄰體法、角尺度法、Voronoi變異系數(shù)、Ripley,sL函數(shù)、雙相關函數(shù)等5種方法在判定過程及方式上的差異性;從各研究方法原理出發(fā),探討各方法的統(tǒng)計學特征,從實驗中找到各方法內核的共性和異性;研究各方法在評價不同面積、不同林分密度和不同聚集程度樣地的空間分布格局時的優(yōu)劣性及適應性,從而為選取最適宜的林木空間分布格局方法提供參考和依據(jù)。研究得到不同方法對同一林分及同一方法對不同特征林分空間分布格局的判定結果。(4)將統(tǒng)計學、計算幾何結合到林學和生態(tài)學中,在角尺度等多種判別林木空間分布格局方法的基礎上,通過理想森林分布網(wǎng)格節(jié)點分析,提出了最優(yōu)網(wǎng)格構建及基于最優(yōu)網(wǎng)格林木分布格局均勻性評價方法—林分最優(yōu)網(wǎng)格度,25個調查闊葉林林分最優(yōu)網(wǎng)格度范圍在32.0%到46.0%之間,環(huán)洞庭湖闊葉林空間分布格局均勻性較低,存在的林分空間結構不合理因素較多。這一結論較真實地反映了五個區(qū)域闊葉次生林資源現(xiàn)狀。(5)針對最優(yōu)網(wǎng)格構建了環(huán)狀分布指數(shù)。構建描述相鄰木圍繞參照樹的均勻性來判定林木分布格局的環(huán)狀分布指數(shù),用以刻畫林分內林木空間分布格局。經(jīng)過研究區(qū)25個林分角尺度和環(huán)狀分布指數(shù)的相關性檢驗,r在-0.509和-0.985之間。相關性分析說明,環(huán)狀分布指數(shù)與角尺度在不同林分中均具有顯著相關性,實例分析及與角尺度的相關性檢驗表明:環(huán)狀分布指數(shù)模型客觀和真實反映林木在水平地面的分布狀況,是可釋性強的格局分析指數(shù),計算結果既可用均值也可用單個值的分布來表達,對復雜森林的空間結構有較強的解析能力,尤其適應于森林空間分布格局分析和空間結構調控,為實現(xiàn)林分空間結構定量調控提供了理論依據(jù);(6)基于環(huán)狀分布指數(shù)的森林結構調控方法研究�；诹址肿顑�(yōu)網(wǎng)格度分布格局均勻性評價和林木環(huán)狀分布指數(shù)分析,從傳統(tǒng)林分結構、林分空間結構、林分垂直結構三個層面構建了林分空間結構優(yōu)化的目標結構,基于結構化森林經(jīng)營思想建立了包括樹種混交度、競爭指數(shù)、環(huán)狀分布指數(shù)、林層指數(shù)、空間密度、開闊比數(shù)、大小比數(shù)7個指標的林分空間結構多目標調整優(yōu)化模型。利用智能PSO算法的并行計算能力搜索林分空間的薄弱環(huán)節(jié),地將林分多目標空間規(guī)劃問題轉化為粒子群體迭代尋優(yōu)問題,實際應用結果表明,優(yōu)化模型在結構調控前后,林分混交度、競爭指數(shù)、環(huán)狀分布指數(shù)、空間密度指數(shù)、林層指數(shù)、開闊比數(shù)均得到了大幅度的改善,森林穩(wěn)定性增強。本文通過全面歸納總結國內外天然次生林空間分布格局方法,特別是在研究各參數(shù)的優(yōu)缺點的基礎上,從林木和林分兩個尺度上提出了綜合考慮最優(yōu)網(wǎng)格林分分布格局評價方法和林木環(huán)狀分布指數(shù),解釋了其林學和生態(tài)學的意義,為評價森林空間特征中存在的不合理性,確定合適的經(jīng)營措施提供了理論依據(jù),為提高天然林空間分布格局評判標準的合理性提供了思路和研究的方向。為森林經(jīng)營的理想結構及其表達探索一條新途徑。
【圖文】：

、替及其群落的穩(wěn)定性狀況。研究林分的垂直結構還有很多方法如樹干分析法、目逡逑測分層蓋度結合無標準地點一四分法等。鄭景明等采用目測分層蓋度結合無樣地逡逑點一四分法取樣對長白山紅松闊葉林及其次生林進行了林分垂直結構多樣性的逡逑測定研宄，還提出了垂直結構異質性指數(shù)為各小樣方的垂直蓋度指數(shù)的平均值，逡逑表示垂直方向上枝葉對林地的覆蓋程度（＞。逡逑１．３．２天然林林分空間分布格局研究進展逡逑森林空間分布格局是指林木的配置狀況或水平格局，有人稱之為群落的二維逡逑結構％它表現(xiàn)為組成群落的各種植物或生活型在群落中的水平分布模式。其形逡逑成格局是由物種生態(tài)學特征、種間相互關系以及環(huán)境條件綜合決定的，在構成群逡逑落的形態(tài)、功能和動態(tài)方面都具有重要作用ｕ。逡逑林木空間分布格局類型主要表現(xiàn)為３種形式：聚集分布、隨機分布和均勻分逡逑布。逡逑Ｃｌｕ？丨＊丨邋夤邐Ｒａｎｄｏｍ邋＾１１邐Ｒｅｇｕｌａｒ逡逑0邋，，邐■邋■邋■邐ｏ邐ｉ邐ｏ邋邐逡逑ｆ＞．ｉ邐？？逡逑

圖１－２林分中不同大小的林木的不同空間分布模式逡逑Ｆｉｇｕｒｅ．邋１－２邋ＤｉｌＴｅｒｅｎｔ邋ｓｐａｔｉａｌ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｏｆ邋ｔｒｅｅ邋ｓｉｚｅｓ逡逑圖１－２為不同大小的林木從左到右由相互吸引，相互獨立，相互排斥。即分逡逑別表示大樹之間相互吸引，大樹和小樹間完全獨立分布，大樹和小樹之間相互吸逡逑弓丨。紅色的圓圈代表大樹，黑色為小樹。逡逑森林群落內林木呈隨機分布時，林木個體在森林群落內的分布完全由機會決逡逑定，也就是每個個體的位置與其它個休的位置沒有必然聯(lián)系，個體分布是偶然的，逡逑這在自然界中并＋普遍，只是在生境條件對于很多種的作用相差＋大時，或某一逡逑主導因素呈隨機分布時，才會引起種群個體的隨機分布；其中，以種子繁殖的植逡逑物擴散到新地區(qū)的初期常呈隨機分布。集群分布的種群極不均勻，常成群、成簇、逡逑成塊或成斑點密集分布
【學位授予單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S718.5

【參考文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 李盾;帽兒山天然次生林林木空間結構控制方法[D];東北林業(yè)大學;2005年

本文編號：2622890