基于多目标灰色局势决策的三峡库区防护林类型空间优化配置

基于2007年Landsat TM遥感影像和影响防护林的主导环境因子,对三峡库区的森林立地进行分类,并通过选取水源涵养量、生物量和林分生产力3个指标,利用多目标灰色局势决策模型对库区现有的针叶林、阔叶林、针阔混交林和灌木林4种防护林类型进行空间优化配置.结果表明： 2007年,三峡库区森林立地可划分为40种类型;空间配置优化后,研究区针叶林、阔叶林、针阔混交林和灌木林的面积比例分别为32.55%、29.43%、34.95%和3.07%.与优化前相比,优化后针叶林和灌木林的面积比例分别减少了8.79%和28.55%,阔叶林和针阔混交林分别增加了10.23%和27.11%.通过防护林类型的空间优化,三峡库区整体的水源涵养能力、生物量和林分生产力分别增加14.09×10⁸ m³、0.35×10⁸ t和1.08×10⁶ t.     

三北防护林体系建设工程区森林水源涵养格局变化研究

三北防护林体系水源涵养功能是三北地区生态环境状况的重要指示器,然而,三北防护林体系水源涵养研究仍较缺乏。动态评估三北防护林体系建设工程区(三北工程区)森林水源涵养功能及其影响因素,对科学认识、保护和调控三北防护林体系森林水源涵养,制定三北工程植被建设与保护决策具有重要意义。以三北工程区森林为研究对象,通过收集和分析相关数据,在植被分区的基础上,分析三北工程区森林水源涵养时空格局与变化特征,对比研究各区不同森林类型水源涵养功能差异,揭示各区森林水源涵养功能与地形及森林状况与质量的定量关系。结果表明:(1)三北工程区森林水源涵养功能持续增强,单位面积水源涵养量从1990年的73.92mm增加到2015年的75.14mm,空间格局呈东高西低、南高北低态势。(2)森林水源涵养功能在植被分区和森林类型间差异显著,森林植被区是三北工程区森林水源涵养的主体;针阔混交林是三北工程区水源涵养功能最强的森林类型。(3)三北工程区森林水源涵养受其地形、状况与质量的影响显著,除个别植被区外,各区森林水源涵养量随坡度、覆盖度和NPP增加而增大,随生物量增加而降低,这是区域植被适应及滥砍滥伐、毁林开垦、植被建设与保护等人为干扰共同作用的结果。因此,可通过调整与优化林分结构,调控区域森林水源涵养功能。     

黑龙江省森林资源生态产品产能

基于黑龙江省森林资源二类调查数据和森林生态站长期监测数据,利用森林生态功能修正系数对森林资源生态产品产能(森林生态系统服务功能)进行评估,探讨各市/地区间的森林生态系统服务功能分布格局,以及不同林分结构对评估结果的影响。结果表明,大兴安岭地区、黑河市和牡丹江市的森林生态系统服务功能位于其他市/地区前列,全省森林生态系统涵养水源量相当于本省地表水量的72.88%,以及2004—2008年间全国、辽宁省和吉林省年森林涵养水源量的10.25%、6倍和4倍;固碳量相当于抵消了本省工业碳排放量的67.61%,而2004—2008年间全国、辽宁省和吉林省年森林固碳量相当于抵消本区域内年工业碳排放量的9.97%、4.94%和14.70%。     

白马雪山国家级自然保护区典型森林生态系统服务

生态系统服务是近年来生态学研究的热点领域,对关键区域生态系统服务的研究具有重要意义.云南省白马雪山国家级自然保护区地处青藏高原南延部分,拥有独特的地理位置,是生物多样性保护的热点区域.本文对该保护区森林生态系统的生物量与生产力、水源涵养、营养物质循环等3项服务的功能量进行了评估.结果表明:保护区森林总生物量2215.86×104t,生产力171.84×104t·a-1;水源涵养量11964.56×104m3;N、P、K年吸收量分别为26025.94t、2638.57t、12016.85 t.研究表明,保护区森林生态效益显著,对于维持当地以及周边地区的生态安全具有重要意义.     

济南市森林生态系统服务功能的维持机制

森林作为陆地生态系统的重要组成部分,在维持生物多样性、固碳、水源涵养和木材供应等方面起着不可替代的作用。依据《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721—2008),以济南市12个林分类型为研究对象,对济南市森林生态系统服务功能维持机制进行研究,得出济南市年森林生态系统涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护的价值为251.80亿元。其中,涵养水源、固碳释氧、生物多样性保护排在前3位;不同林分类型生态系统服务功能价值量中黑杨类和柏类占绝对优势,而泡桐、落叶松和竹林生态系统服务功能较弱;不同林龄生态系统服务功能价值量以中幼龄林为主;济南市森林生态系统服务功能的维持机制,受到森林资源面积、林龄结构、森林起源以及自然保护区建设等诸多因素的影响。     

林地资源变化对森林生态系统服务功能的影响——以南水北调核心水源地淅川县为例

森林生态系统是人类生存与发展的基础,其服务功能不可替代。以南水北调中线工程渠首所在地淅川县为研究区,使用2004年TM、2009年TM、2014年GF1号影像等数据,在PIC、Arcgis10.0等软件支持下,分析其2004—2014年的林地资源变化,并利用InVEST模型对森林生态系统服务功能(水源涵养、水质净化和土壤保持)进行定量评估。结果表明:(1)2004—2014年县域林地资源以有林地为主,面积增长迅速,灌木林地和苗圃地面积增长缓慢,疏林地和未成林造林地面积均呈现先增后减趋势;(2)伴随林地资源变化,森林生态系统服务功能产生相应显著变化,10年间县域水源涵养量功能减少19%,森林水质净化功能提高29%,土壤保持功能增加6%;(3)同一森林类型,其生态服务功能在不同年际之间的差异表现为平均水源涵养功能逐年下降,平均水质净化能力不断提升,平均土壤保持能力先增后减;(4)对比5种森林类型的生态服务功能,有林地的服务功能最强,其次为灌木林地和疏林地;(5)10年间县域森林生态系统的水源涵养、水质净化和土壤保持服务功能的高低与森林覆被的高低程度呈正相关,呈现出北高南低的空间分布格局;(6)科学管理森林生态系统服务的关键在于合理配置林地与其他用地的分布格局,提高林地与其它用地镶嵌构成的复合土地利用的可持续性。同时加强服务功能重要区域的保护,避免对对服务功能较差区域的破坏。此外,未来森林经营需要从单纯的森林面积扩张,转变为提高森林质量和生产力,从而加强森林生态系统对气候变化影响的适应能力。     

城市郊区小尺度森林生态系统服务功能评估

该研究以沙塘林场为例,筛选出沙塘林场森林生态系统服务功能评估指标体系,包括7项功能13个指标,并制定具体评价方法。利用广西柳州市沙塘林场2009年森林资源二类调查数据、连续观测数据和社会公共数据,采用?森林生态系统服务功能评估规范?( LY/T1721-2008),评估柳州市郊区小尺度森林生态系统服务功能的总物质量及其价值量。结果表明：沙塘林场每年每公顷涵养水源量为5051.04 m3,固土29.30 t,林分年保肥量1.09 t,固碳5.27 t,释氧11.49 t。沙塘林场森林生态系统服务功能的总价值为78077001元.a-1,每公顷提供的生态服务价值为79630元. hm-2. a-1,沙塘林场各功能项价值量从大到小顺序为涵养水源(52.02％)>固碳释氧(22.36％)>生物多样性保护(12.61％)>净化大气环境(5.06％)>保育土壤(3.84％)>森林游憩(3.09％)>积累营养物质(1.03％)。不同林分类型单位面积生态系统服务功能价值由大到小的顺序为桉类(104673.43元.hm-2.a-1)>其他阔叶林(95538.66元.hm-2.a-1)>经济林(69537.58元.hm-2.a-1)>松类(69433.52元.hm-2.a-1)>杉木类(58820.11元.hm-2.a-1)。沙塘林场单位面积涵养水源量(5051.04 m3.hm-2.a-1)大于广西区单位面积涵养水源量(3368.32m3.hm-2.a-1);沙塘林场的固碳量(5.27 t.hm-2. a-1)大于广西森林的平均固碳量(3.52 t.hm-2.a-1),森林游憩的单位面积价值量也大于广西全区的平均价值量。这说明城市郊区小尺度森林在涵养水源、固碳释氧、森林游憩等方面的生态功能价值在当地生态系统服务功能中起到关键作用。该研究结果可为城市郊区小尺度森林生态功能的评估提供理论参考,为柳州市生态文明建设提供科学依据。     

基于生物量因子的山西省森林生态系统服务功能评估

根据森林生态系统的特征和服务功能的内涵,采用物质量和价值量相结合的评价方法,基于生物量因子和前人研究成果,定量评价了山西省森林的生态系统服务价值。结果表明:山西省1995、2000和2005年森林生态系统服务的总价值量分别为377.24×108、428.79×108和501.12×108元,服务单价分别为2.60×104、2.72×104和2.93×104元,均呈加速增加趋势;山西省10 a间增加的森林生态系统服务价值量由栎类贡献最大(39%),油松次之(17%),云杉贡献了14%。10 a间山西省森林面积约增加了18%,生态系统服务的各种物质量和价值量却增加了33%,表明山西省森林生态系统具有极为重要的服务功能。10 a间山西省单位面积森林生态系统服务的物质量和价值量约均增加了13%;各项功能的价值量依次为涵养水源>生物多样性保护>保育土壤>固碳释氧>净化大气环境>积累营养物质。如果不考虑生物量因子,山西省森林生态系统服务的物质量和价值量将比实际值明显偏高,表明生物量因子对森林生态系统服务功能具有重要影响。     

泰山森林生态系统服务功能及其价值评估

森林在给人类带来经济效益的同时,也带来了巨大的生态效益。随着经济社会的发展,人们越来越多地关注森林的生态效益。以泰山森林生态系统为研究对象,依据林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》,从涵养水源、保育土壤、林木营养物质积累、固碳制氧、保护生物多样性、净化大气环境及森林防护7个方面对泰山森林生态系统的生态服务功能进行了定量评估,得出泰山森林生态系统每年的生态服务价值量为18214.97万元,以涵养水源(10376.84万元/a)、生物多样性保护(3796万元/a)和固碳制氧(2736.38万元/a)价值为主;泰山森林生态系统中松栎林的生态服务价值相对高于其他林种的,尤其是以侧柏林为最高;从不同林龄的角度进行评估,泰山森林生态服务价值以中龄林为主,占到生态服务价值总量的35%,过熟林的生态价值总量虽然排在最后,但其单位面积的价值量最高。     

基于SWAT模型的浑河中上游水源涵养服务价值评估

浑河中上游流域的森林覆盖率高达68%,是辽宁省饮用水的重要水源保护地。本研究基于SWAT模型和影子工程法,评估2000—2019年浑河中上游流域的水源涵养量及其服务价值,并分析其时空变化的原因,以期为流域内生态补偿和生态恢复提供依据。结果表明:2000—2019年浑河中上游水源涵养量及其价值量呈先增加后减少趋势;年均水源涵养总量和水源涵养服务价值分别为24.6亿m³和150.4亿元;研究区水源涵养量存在明显的空间差异,高值区主要分布在清原县和新宾县,低值区集中于沈阳市辖区;不同生态系统的水源涵养服务价值差异较大,森林的单位面积水源涵养量远高于草地、农田和城市。     

百山祖国家公园公益林碳储量及分配特征

探讨区域尺度的碳储量及其空间分布特征,评估优势树种(组)的固碳能力,可为生态系统保护措施的制定提供数据参考。百山祖国家公园保存了我国东南沿海最为典型完整的中亚热带森林生态系统,但百山祖公园碳密度和碳储量的特征还不清楚。本研究以百山祖国家公园公益林为对象,利用森林资源一类清查数据,基于浙江省各优势树种(组)的相容性生物量方程,研究了不同优势树种(组)的碳密度、碳储量及其在不同区域的空间分布特征。结果表明:百山祖国家公园公益林乔木层的平均碳密度为58.12 t·hm^-2,碳储量为2088250.4 t;在优势树种(组)中,黄山松林、阔叶混交林和针阔混交林的碳密度分别为65.36、60.64和67.27 t·hm^-2,而软阔叶林和竹林的碳密度仅为29.23和16.12 t·hm^-2;幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的碳储量占总碳储量的比例分别为17. 42%、16.10%、19.41%、39. 10%和7. 97%;就碳密度分布特征而言,庆元县的碳密度为62. 16t·hm-2,比龙泉市和景宁县的碳密度高7.02%和125.87%;在空间上表现为北部、中部和西南部较高,而东部相对较低;总体来看,在百山祖公国家公园中,中幼林的碳储量占总碳储量的33.52%,在生态系统保护措施中应加强中幼林抚育,提高森林固碳能力。     

基于改进PSO的洞庭湖水源涵养林空间优化模型

以结构化森林经营思想为理论基础,从与水源林涵养水源、保持水土功能密切相关的林分物种组成(树种混交)、种内及种间竞争、空间分布格局、垂直结构4个方面选择混交度、竞争指数、角尺度、林层指数、空间密度指数、开阔比数作为水源林健康经营和林分空间结构优化的目标函数,建立洞庭湖水源林林分多目标空间优化模型,应用改进的群智能粒子群算法求解林分空间结构优化模型,并针对模型输出的目标树空间结构单元制定周密的经营策略.研究结果表明,优化模型能准确定位林分空间关系的薄弱环节,调控措施能显著改善林分空间结构,有利于促进森林生态系统的正向演替,为恢复洞庭湖水源林生态功能和健康经营提供理论依据和技术支撑.应用优化模型进行水源涵养林健康经营突破了传统森林经营模式,为智能信息技术在森林空间经营中的应用提供了新的思路.     

杉木拟赤杨混交林林分生产力及生态效应研究

 本文从林分结构、生物量、群落特征、生产力、培肥土壤、涵养水源及林内小气候等方面对不同混交模式的杉木拟赤杨混交林及其纯林进行的研究结果表明：杉木拟赤杨是具有较高生产力和协调种间关系能力的针阔混交树种。7年生3:1带状混交林蓄积量和生物量分别比杉木纯林提高7.24％和18.22％,同时混交林还表现出比杉木纯林更好的培肥土壤、涵养水源、改善林内小气候等生态功能。应用AHP法进行不同混交模式的综合选择结果表明：3:1杉木拟赤杨带状混交模式是值得南方林区大力推广的杉阔混交模式。     

我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡

在广泛收集资料的基础上,估算了我国主要森林生态系统的碳贮量和碳平衡通量,分析了它们的区域特征。主要结果如下：1)我国森林生态系统的平均碳密度是258.83t·hm^-2,基本趋势是随纬度的增加而增加;其中植被的平均碳密度是57.07t·hm^-2,随纬度的增加而减小;土壤碳密度约是植被碳密度的3．4倍,其区域特点与植被碳密度呈相反趋势,随纬度升高而增加;凋落物层平均碳密度是8.21t·hm^-2,随水热因子的改善而减小。2)森林生态系统有机碳库包括植被、土壤和凋落物层3个部分,采用林业部调查规划设计院1989～1993年最新统计的我国森林资源清查资料,估算我国主要森林生态系统碳贮量为281.16×10⁸t,其中植被碳库、土壤碳库、凋落物层碳库分别为62.00×10⁸t、210.23×10⁸t、8.92×10⁸t。落叶阔叶林、暖性针叶林、常绿落叶阔叶林、云冷杉(Picea-Abies)林、落叶松(Larix)林占森林总碳贮量的87％,是我国森林主要的碳库。3)我国森林生态系统在与大气的气体交换中表现为碳汇,年通量为4.80×10⁸t·a^-1,基本规律是从热带向寒带,碳汇功能下降,这取决于系统碳收支的各个通量之间的动态平衡;阔叶林的固碳能力大于针叶林。我国森林生态系统可以吸收生物物质、化石燃料燃烧和人口呼吸释放总碳量(9.87×10⁸t·a^-1)的48.7％。     

北京市4种城市功能区森林植被涵养水源功能评价及价值估算

本研究对北京市首都功能核心区、城市功能拓展区、城市发展新区和生态涵养发展区进行林分涵养水源功能评价及价值估算,旨在探究提升城市功能区森林水源涵养功能较优林分配置模式。结果表明：（1）北京市森林植被面积2009年为4.00×10⁵ hm²,2014年为4.59×10⁵ hm²,北京市NDVI平均值2009年为0.331,2014年为0.708,北京市森林植被面积总体呈增加趋势。北京市2014年林地绿化调节水量较2009年降低了近1/3,2014年水源涵养功能价值量较2009年分别减少了22.08%和8.24%。（2）生态涵养发展区水源涵养功能年平均能力最强（2.88×10⁸ m³/a）,城市发展新区水源涵养功能年平均能力次之（1.72×10⁸ m³/a）,而首都功能核心区水源涵养功能年平均能力相对最弱,仅1.05×10⁶ m³/a。在针叶林、阔叶林和混交林三种林分类型中,2014年混交林水源涵养功能价值量较2009年增加5.13%,而阔叶林和针叶林分别减少34.93%和55.55%。（3）培育纯林,提高森林覆盖率,对于调节水土资源和保护生态环境具有非常重要的生态意义,而从森林水源涵养功能实物量和价值量考虑,认为混交林比纯林具有更强的水源涵养功能和较优的经济价值。在城市特定的条件下,建立生态与景观相协调的人工植物群落使城市土地资源的利用达到生态、社会、经济三大效益的最佳结合,是提高城市绿地质量的关键所在。     

北京山地森林生态系统服务功能及其价值初步研究

从生态系统服务功能的概念入手,根据观测和研究资料,采用替代工程、市场价值等方法,从两个方面评价了北京山地森林生态系统服务功能的价值。结果表明,面积为4056.64km^2的北京山地森林生态系统的生态服务功能价值每年为167.78亿元,其中涵养水源价值搂91.67%亿元,净化水质价值为15.3亿元,保持土壤价值为2806.92万元,固碳制氧价值为2.24亿元,净化环境价值为48.65亿元,游憩价值为9074.98万元,林果品价值为8.73亿元。