森林采伐方式对森林景观的影响模拟——以大兴安岭呼中林区为例

干扰对森林景观变化的影响是一个长期的过程,传统的定位观测很难探究大空间尺度上干扰对森林景观的长期影响,模型模拟是目前常用的研究方法.本研究采用空间直观景观模型(LANDIS),模拟大兴安岭呼中林区在无采伐、皆伐、渐伐和择伐共4种预案下300年内森林景观的长期动态变化.选取落叶松和白桦为典型代表,以平均斑块面积、物种面积比例、聚集度以及年龄结构为指标,探讨不同采伐方式对森林景观的长期影响.结果表明:采伐降低了落叶松的面积比例,提高了白桦的面积比例,不同采伐方式之间差异不明显;采伐降低了落叶松的聚集度,提高了白桦的聚集度,皆伐预案高于其他预案;采伐在模拟前期降低了落叶松的平均斑块面积,提高了白桦的平均斑块面积;采伐提高了落叶松和白桦的中幼龄林比例,皆伐预案下白桦中幼龄林面积增加最明显.采伐使森林生态景观破碎化,皆伐预案下森林景观破碎化最为严重.建议,在采伐强度相同的条件下,尽量采用择伐方式,降低森林采伐对森林生态系统的影响,进而促进森林生态系统健康稳定的发展.     

呼中林业局森林采伐方式对森林景观格局的长期影响

采用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了大兴安岭地区呼中林业局在无采伐和同一采伐量下皆伐、二次渐伐和择伐共4种方案下森林景观300年的长期动态变化。结果表明,与无采伐方案相比较,采伐使落叶松和云杉的分布面积减小,樟子松、白桦的分布面积增大;择伐对本区分布面积最大的2个树种———落叶松和白桦的影响最小。采伐改变了树种年龄结构,降低了过熟林的相对面积;相对于皆伐而言,渐伐和择伐时降低的程度较大。各种采伐方式间落叶松和云杉的聚集度差异较小,白桦和樟子松的聚集度则存在显著差异。     

兴安落叶松老头林对大兴安岭森林景观变化的影响研究

采用空间直观景观模型LANDIS ,以大兴安岭呼中林业局为研究区 ,研究对老头林进行采伐和不进行采伐预案下的森林景观变化动态。结果表明 ,在对老头林不进行采伐预案下 ,各物种的过熟林分布面积要高于进行采伐预案下的分布面积。老头林的存在能使森林景观组分和格局具有更高的稳定性 ,对采伐等干扰具有更大的抗性。因此 ,保护老头林对于大兴安岭森林的可持续发展具有重要的生态学意义。     

空间直观景观模型LANDIS在大兴安岭呼中林区的应用

应用空间直观景观模型(LANDIS),研究有采伐和无采伐预案下大兴安岭呼中林区的森林景观的长期变化。用APACK计算每一个物种及各年龄级的分布面积。为了研究物种分布格局的变化,计算了物种分布的聚集度指数。研究结果如下：(1)在无采伐预案下。火干扰模式为低频率大面积高强度火烧;在有采伐预下,火干扰模式为高频率小面积低强度火烧;(2)在无采伐预案下,火会造成各种群分布面积的强烈波动,但是对种群的年龄结构没有很大影响;在有采伐预案下,火对种群分布面积和年龄结构都没有很大的影响;(3)采伐能完全改变各种群的年龄结构。降低种群分布的聚集度,但是对各种群的分布面积并没有很大影响;(4)在有采伐预案下,各种群为增长型种群,增长量通过采伐取走,群落处于演替的干扰顶极状态;在无采伐预案下,各种群为稳定型种群(樟子松和偃松除外),大面积高强度火烧使群落产生较大的波动。结果表明,在呼中林业局,在没有人为干扰情况下,火干扰是森林景观变化的主导因素。自从有了人为干扰,采伐开始逐渐取代火干扰成为影响森林景观变化的主导因素。空间直观景观模型的一个挑战是模型的验证。由于缺乏详细的空间数据及模型模拟中的随机性,很难通过模型模拟结果与实地调查或遥感数据的比较进行验证。通过对火模拟、物种分布和物种组成的生态或生物学实现对模型进行验证。     

采伐对红松种群结构与动态的影响

红松是我国长白山阔叶红松林的主要建群种,受森林采伐的影响,种群数量急剧下降,现已被列为国家二级保护植物。通过绘制种群静态生命表、生存函数、存活曲线和径级分布图,研究原始林,15%择伐、40%择伐和皆伐后恢复的天然次生林内,红松种群结构和动态的变化规律。结果表明:(1)采伐干扰对红松种群的波动周期影响不大,15%的择伐强度可以提高红松种群的生存期望。(2)原始林和15%择伐林内红松种群存活曲线均为DeeveyⅡ型,种群处于稳定期;40%择伐林内存活曲线介于DeeveyⅡ型和DeeveyⅢ型之间,种群由稳定期向成熟期过渡;皆伐林内存活曲线为DeeveyⅠ型,种群处在增长期。(3)原始阔叶红松林林、15%择伐林和40%择伐林内,红松种群径级结构均呈稳定的倒J型,且在幼树阶段均存在生长更新的停滞现象;与原始林相比,15%择伐林内幼树比例略有下降;40%择伐林和皆伐迹地,随采伐强度的增加,幼树比例明显增大。(4)方差分析表明,4个种群的生存过程差异较大,采伐干扰对红松种群生存过程的影响达到显著水平。     

三维可视化软件在辽东山区森林生态系统管理中的应用

利用三维可视化软件WCS 6.0,结合林相图信息,构建了辽东山区普乐堡乡的虚拟森林景观,并模拟了4种经营管理方案(封育未成林幼抚、小面积皆伐、择伐和二次渐伐)下研究区林相的动态变化.结果表明：对幼龄林采取保育措施后,10～30龄长白落叶松的生长速度较快,大约以0.6 m·a^-1的速度生长,蒙古栎的生长速度稍慢,约为0.4 m·a-¹;小面积皆伐对林分的影响较大,二次渐伐其次,低强度的择伐对林分的影响最小.WCS 能够直观地显示各种森林经营管理方案的后果,可以为森林经营决策提供科学依据.     

气候变化条件下小兴安岭林区森林采伐面积模拟

运用空间直观景观模型LANDIS6.0PRO,以采伐面积代替蓄积量作为采伐量,模拟了气候变化条件下,不同采伐强度交替采伐(交替时间分别为10、20、30年)情况下小兴安岭地区2000—2400年间当前采伐方案和11组模拟采伐预案下的森林采伐面积比.结果表明:不同采伐强度的交替进行,一定程度上可以增加研究区采伐面积;与当前采伐方案相比,短期内(10～30年),研究区模拟预案下每10年的采伐面积将增加3%～5%,中期(40～60年)内,研究区模拟预案下每10年的采伐面积将增加2.5%～7%,长期(70～100年)内,研究区模拟预案下每10年的采伐面积将增加3.5%～8%.总体上,研究区当前总采伐面积仍然过高,改变采伐模式虽然可以在一段时间内增加采伐面积,但不具有可持续性.若使研究区森林可持续发展,还需降低采伐强度、转变森林经营管理理念,变可持续林业产出为森林生态系统可持续管理.     

山西太岳山油松群落对采伐干扰的生态响应

森林群落受到采伐干扰后的生态响应程度一直是森林生态学领域关注的研究前沿。本文以太岳山的油松林为对象,选择受不同采伐干扰强度和恢复时间的4块样地,通过固定标准地群落的调查获得数据资料,选用丰富度指数、Simpson指数（λ）、Shannon-Wiener指数（H'）、均匀度指数（E1）和Jaccard、Sprenson两种相似性指数,研究油松林对不同采伐方式生态响应,探讨不同采伐干扰强度和恢复时间下油松林生物多样性变化和更新演替规律。研究结果表明：1）受采伐干扰的样地中阳性植物的种类明显增多,随着恢复时间的增长,植物处于生长逐步旺盛、物种逐步丰富的阶段,其种类组成表现出由简单到复杂、由喜阳植物垄断到耐阴种类不断增多、种类由少变多的动态特征。2）适度的择伐可以提高群落整体的多样性,但皆伐则降低了群落的综合物种多样性。3）受相同择伐强度干扰后,群落之间保持了最高的相似性,皆伐干扰使群落环境有了本质的变化,与天然林的物种相似性最低。4）受采伐干扰后形成的次生林内,恢复初期中更新幼苗幼树出现6个树种,主要以油松和辽东栎（Quercus liaodungensi）为主。天然林中的环境最有利于油松幼苗的生长,择伐后恢复初期18a间幼树数量最高,幼苗数量最低,皆伐后更新幼苗幼树数量最少,环境条件最不利于更新。     

大兴安岭呼中区紫貂生境格局变化及采伐的影响

本文根据紫貂（Martes zibellina）行为生态学特征,利用景观生态学的原理和技术,将大兴安岭呼中区紫貂生境划分成最适、一般适宜和非适宜三种类型。以其紧邻的呼中自然保护区核心区1989年的生境格局代表呼中区1970年开发前的原始生境,揭示原始生境、1989年、2000年3个时期紫貂生境格局及变化。结果表明,1970-2000年紫貂生境格局持续恶化,已极不利于紫貂的生存。适宜生境向非适宜生境呈单一方向转变,且适宜生境由沟谷两侧向远离河谷的森林腹地大幅度萎缩。生境格局变化与经营时问长短关系密切,原始状态是以适宜生境为基质的均质状态,开发至一定时期,生境格局的异质化程度增大,继续开发则异质化程度又减小,形成以非适宜生境为基质的相对均质状态。大于巢区最小面积f4km0）的生境斑块的面积百分比、斑块密度明显下降,斑块间距离显著增大。进而对导致生境格局变化的要素进行分析后发现,持续采伐是紫貂生境格局变化的主要驱动因子,采伐改变了植被条件,而植被条件的非适宜性造成了紫貂非适宜生境。1989-2000年的采伐格局也并不合理,各年伐区在研究区内均匀分布,采伐设计时没有考虑动物生境保护。但可以推断,1999年后开始逐步实施的“天然林保护工程”有利于紫貂生境的恢复,本研究强调森林采伐经营的空间格局与动物生境保护之间的关系,旨在促进决策部门将生物保护作为采伐经营政策制定的重要决策因子。     

落叶松毛虫对大兴安岭呼中林区森林的景观长期影响模拟

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了落叶松毛虫对呼中林区森林景观的长期影响,利用统计软件APACK计算了落叶松毛虫、代表性树种的分布面积以及反映物种分布格局的聚集度指数和森林斑块的平均面积,模拟了300年(1990—2290年)内有无落叶松毛虫干扰预案下大兴安岭呼中林区森林景观的动态变化.结果表明:研究区落叶松毛虫的分布面积呈先增加后降低的趋势;在落叶松毛虫干扰预案下,落叶松在模拟前150年的分布面积、平均斑块面积均低于无干扰预案,聚集度指数在前190年低于无干扰预案;干扰预案下白桦的分布面积和平均斑块面积百分比均高于无干扰预案,聚集度指数只在模拟的80～190年高于无干扰预案;樟子松的分布面积、聚集度指数和平均斑块面积在干扰预案下略低于无干扰预案.落叶松毛虫在一定程度上导致森林景观的破碎化.     

气候变化、林火和营林措施对寒温带典型森林生态弹性的影响

生态弹性是森林生态系统在遭受外在扰动后恢复到稳定状态的能力,是森林资源可持续发展的重要目标之一,且森林生态弹性对诸如气候变化、林火和营林措施等外部因子的影响较为敏感.探究这些外部因子对森林生态弹性的影响在未来森林生态系统管理方面有重要意义.本研究首先从森林组成、结构和功能等方面选取指标因子并估算了森林生态弹性值,然后运用LANDIS PRO模型,模拟气候变化、林火干扰和营林措施等对寒温带典型森林生态弹性的影响,并探讨了当前抚育采伐方案在未来气候下的可持续性.结果表明: 模型初始化的2000年林分密度和胸高断面积与2000年真实景观较为吻合,模拟的2010年森林景观与野外调查数据无明显差异,基于当前林火干扰状况的模拟结果与火烧迹地调查数据基本匹配,说明林火模块能很好地模拟当前研究区林火发生状况.林火干扰增加30%将会使该区模拟期内景观水平上森林生态弹性提高15.7%～40.8%,而林火干扰增加200%则会降低该区4.4%～24.6%的森林生态弹性.短期和中期林火干扰增加对森林生态弹性的影响大于气候变化的影响.与当前预案相比,B1气候(林火增加30%预案)和A2气候(林火增加200%预案)对整个模拟阶段景观尺度森林生态弹性的影响分别处于-15.9%～38.9%和-60.4%～34.8%范围内.与无采伐预案相比,B1和A2气候下在整个模拟时期内若继续实施当前抚育采伐方案,将不利于景观水平森林生态弹性的提高.在B1气候(林火增加30%预案)下,在各模拟时期内无需实施任何营林措施;而在A2气候(林火增加200%预案)下,建议实施中、高强度种植的营林措施以提升景观水平森林生态弹性.     

空间直观景观模型在呼中林区土壤侵蚀预测研究中的初步应用

土壤通用流失方程(USLE)已被广泛应用于大尺度的土壤侵蚀预测．在以往的土壤侵蚀研究中,由于只能获得静态的植被图,土壤通用流失方程只能用于土壤侵蚀的静态估算．空间直观景观模型能在大尺度上模拟植被动态,为土壤通用流失方程提供动态的植被因子,从而使土壤侵蚀的动态模拟成为可能．本研究结合空间直观景观模型LANDIS和土壤通用流失修正方程,以大兴安岭呼中林区为研究区。动态地模拟未来650年内有采伐和无采伐预案下的土壤侵蚀量;同时以无火无采伐预案下的土壤侵蚀为对比值．结果表明,土壤侵蚀量随时间变化呈周期性的波动,其波动程度在无火无采伐预案下最小,而在有火无采伐预案下最大;采伐对土壤侵蚀的影响没有火对土壤侵蚀的影响在空间上表现得明显,但是其累积效果则比火的影响强;降低采伐所产生的裸露土能有效降低年平均土壤侵蚀量,但是对土壤侵蚀动态变化的影响不明显;虽然采伐增加使平均土壤侵蚀量增加,但是也同时使土壤侵蚀的年际变化更趋于平稳．     

不同营林面积情景下鹿科动物的潜在生境分布

在有人为干扰的森林景观中开展鹿科动物适宜生境分布研究,对于解决大尺度生境保护与小面积森林经营的矛盾问题有着重要的参考意义,也符合我国林区的现实需求.2013—2015年冬季进行的多次野外调查收集196处鹿科动物出现点信息,将这些点作为分布点数据,选取地形、景观类型、植被特征和人类干扰4类17种因子作为环境变量,利用最大熵模型方法,分析4种林下经营面积情景下小兴安岭铁力林业局马鹿和狍的潜在适宜生境分布特征及其对环境因子的响应.结果表明:模型预测精度达到优秀水平,稳定性好,鹿科动物的适宜生境主要集中在东部区域;不同情景下,两种鹿科动物的主要环境影响因子相似,均为距农田距离、距居民点距离、距河流距离、距营林区距离和海拔因子,其中,距营林区距离因子的贡献率稳定在4%～6%;两种鹿科动物躲避人类经营活动干扰的距离(1200～1300 m)较为接近.在无林下经营情景中,鹿科动物的适宜生境分布较广、面积较大;随着经营面积的增大,适宜生境面积减少;当经营面积扩大到现实情况的2～3倍时,鹿科动物栖息地面积缩减较为严重.     

模拟分类经营对小兴安岭林区森林生物量的影响

运用空间直观景观模型LANDIS 7.0 PRO,模拟了在当前采伐模式和无采伐两个预案下,小兴安岭林区森林生物量及主要树种生物量在2000—2200年间的动态。模拟结果如下:(1)无采伐预案下,森林生物量由最初的93.6 t/hm2逐渐升高,90a后达到最大值258 t/hm2,之后森林生物量在245 t/hm2上下小幅波动;(2)前100a采伐预案会明显降低森林生物量,与无采伐预案相比森林生物量最大可降低21.4 t/hm2,平均减少14.7 t/hm2;后100a采伐对森林生物量的影响逐渐减弱,森林生物量平均减少2.6 t/hm2;(3)当前采伐模式促进保护树种红松和紫椴生长,其生物量分别最大可提高9.0 t/hm2和0.53 t/hm2,占到无采伐预案生物量的56%和15%;(4)采伐预案对云冷杉生物量影响较小,主要降低先锋树种(白桦、山杨)和一些阔叶树种(枫桦、春榆)的生物量。研究结果表明现行采伐模式在未来100 a内会显著影响森林生物量,之后其影响逐渐减小,并且保护政策能提高所保护树种(红松、紫椴)的生物量,但要保持较高的总生物量,仍需要降低目前的采伐强度。     

卧龙自然保护区大熊猫生境破碎化研究

生境破碎化主要有两个方面,一是形态（景观结构）上的破碎化;二是生态功能上的破碎化,将景观连接度的概念引入卧龙自然保护区大熊猫的生境评价研究中,通过选择影响大熊猫生存的３种典型景观因子;地形高度,地形坡度和食物来源,从生态功能上研究３种景观因子由于空间组合的不匹配而形成的生境破碎化现状,在生物各景观因子重要性的基础上进行景观连接模糊相对赋值,并建立景观连接度评价模型,在地理信息系统支持下,研究了卧龙     

基于MaxEnt模型不同气候变化情景下的豆梨潜在地理分布

针对豆梨的原生境保护和资源利用问题,本研究基于豆梨全球236个分布点和19个环境因子,利用最大熵模型(MaxEnt)和地理信息系统(GIS)预测了豆梨在不同气候条件下的全球生态适宜区.结果表明: 豆梨的生态适宜区主要集中在北美洲、亚洲等地区,面积共约1.6×10⁷ km².其中,中国生态适宜度较高的地区主要分布在湖南省、湖北省、安徽省、江西省、江苏省、浙江省、福建省等地.影响豆梨地理分布的主要气候因子是年平均气温和年降水量,气温季节性变化次之.由模型预测可知,在不同的气候背景下,豆梨适宜生境和低适宜生境的面积有所不同.在空间分布上,豆梨适宜生境和低适宜生境的范围和几何中心都由东部向西部地区扩散,北美洲的适宜生境增长较快,而欧洲地区的低适宜生境增长较快.