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天然红松阔叶林经营可视化研究

徐海  
【摘要】: 森林不仅具有空间尺度大的特有属性,更具有周期长的显著特点。传统森林经营通常以文字和简单的二维图表作为经营活动的最终表现形式,对森林经营的情景表达能力不强。传统森林经营效果的评价采用的方法是功能评价,经营活动的效果往往要在一段时间之后才能体现。因此,一旦森林经营决策者做出一定的经营决策并付诸实施,将对森林日后的生长和经营起着决定性的作用,其效果往往要等到数年甚至数十年后才能显现,不可预见性很大。 林分可视化“用图形图像来表示数据”,利用计算机图形技术和方法对大量森林资源调查数据进行处理,以图形图像的方式形象具体地表达出来,可实时地表现林分和森林经营活动的情景状态,能够反映有关的森林空间数据的变化,直观地揭示森林数据之间的关系,能明显地加强人们处理森林动态变化这种长时间大尺度因果关系问题的能力。 森林经营可视化通过在林分计算机视图上点击鼠标直接进行森林经营模拟活动,根据林分的空间结构特征适时地调整林分经营方案,可更科学地经营现实林分,大大地缩短森林经营研究周期,节约人、财、物力,实现经营方案的预设计,减少森林经营决策的风险,在森林的经营决策、景观规划设计、林业教学等方面都具有实用价值。 本论文研究根据吉林蛟河天然红松阔叶林样地调查(100m×100m)获取的空间结构数据,在利用森林空间结构分析软件Winkelmass分析林分空间结构特征的基础上,利用演替法重建天然红松阔叶林的空间结构;利用SVS林分可视化系统开展林分可视化并基于空间结构特征进行可视化森林经营;遵循可持续森林经营的原则,利用空间利用程度、物种多样性、建群种竞争态势以及林分组成等四个方面的情景状态指标,对森林经营效果进行评价。主要研究结果如下: (1)吉林蛟河天然红松阔叶林林木分布格局为随机分布;林分中林木的树种混交程度达到强度至极强度,各树种的混交强度总体上与其相对多度呈负相关关系;林分中水曲柳、核桃楸占有明显优势,顶极树种红松、沙冷杉相对多度较低,但中大径木比例大,与水曲柳、核桃楸同时位居林分上层; (2)重建林分结构与样地调查数据所反映的林分结构之间无显著差异; (3)天然红松阔叶林主要树种生长因子之间相关关系大多达到极显著水平;利用SVS的Tree designer模块设计了红松、沙冷杉、水曲柳、核桃楸、白牛槭、色木槭、榆树及优势阔叶树种组、亚优势阔叶树种组、其它阔叶树种组、针叶树种组等11个主要树种(组)的树形;分别根据有坐标的林木个体记录数据和按径阶统计的林分调查数据,利用SVS对天然红松阔叶林进行可视化显示; (4)根据结构化森林经营的原则,以调整林木分布格局的主要手段,选择采伐木34株,在SVS的“Tree marking and treatment”窗口中可视化地进行采伐木的标记及各种采伐情景的模拟; (5)评价结果表明,研究采取的疏伐经营干扰强度为弱度,疏伐后林地仍能保持连续覆盖,林木的水平分布格局、物种多样性和直径分布没有明显变化,疏伐提高了顶极树种和优势树种在林分中的比例上升,将有助于缓解顶极树种的竞争压力,恢复顶极树种在群落中的优势地位,并将巩固优势树种的既有优势。 本论文开创性地利用SVS林分可视化系统设计天然红松阔叶林主要树种(组)的树形,并对其林分进行可视化;根据系统结构决定系统功能的生态学原理,遵循可持续森林经营的原则,采用结构化森林经营方法,以培育健康稳定的森林为目标,以优化林分空间结构为手段,通过“试错法”对天然红松阔叶林开展可视化经营;采用基于森林空间结构的情景状态评价方法,进行森林经营效果的评价,从而使森林经营活动从全程跟踪式控制转变为以事前控制为主成为可能,将对推动我国林分可视化及天然林经营的健康发展起到积极作用。


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