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。     

森林采伐对森林景观的长期影响模拟

应用空间直观景观模型(LANDIS),模拟了小兴安岭友好林业局在有无采伐方案下400年内森林景观的动态变化,并利用统计软件APACK计算代表性树种的分布面积、年龄级和反映物种分布格局的聚集度指数.结果表明:与无采伐相反,采伐下的火干扰模式为高频率小面积低强度火烧;采伐对各种群的分布面积影响不大,但显著改变了种群的年龄结构,主要表现为降低了过熟林的分布面积,而增加了其他年龄级森林的分布面积;采伐降低了各树种的聚集度,导致森林景观一定程度上的破碎化.     

停止商业性采伐对大兴安岭森林结构与地上生物量的影响

采伐是北方森林最主要的人为干扰之一,过去高强度采伐导致森林植被组成单一化和均质化。为提高森林的生态功能和经济效益,国家先后于2000年实施"天然林资源保护工程"、2014年实施全面停止天然林商业性采伐。为评价这两种政策下不同的采伐干扰对森林的直接影响,以大兴安岭林区为研究对象,采用空间直观景观模型LANDIS PRO,模拟比较2000—2100年"天然林资源保护工程"、全面停止商业性采伐政策下森林树种组成、年龄结构及森林地上生物量的长期变化特征及其差异性。研究结果表明:1)模型初始化的林分密度、地上生物量与2000年野外调查数据相吻合(P0.01),模型模拟结果具有较高的可靠性;2)对比分类经营,全面停止商业性采伐的实施:增大了优势树种(落叶松与白桦)的树种组成比例,减小了保护树种(云杉与樟子松)的比例;对树种组成在中长期影响显著(P0.05),降低了树种组成结构的多样性;总体上增加了林分平均胸高断面积,减小了林分密度;3)模型模拟100年,全面停止商业性采伐下中幼龄林向成熟林过渡,改善森林年龄结构;4)与分类经营相比,整个模拟时期内全面停止商业性采伐增加森林地上生物量,提高森林恢复速率,有助于森林地上总生物量的恢复与累积。但保护树种(云杉与樟子松)森林地上生物量在一定程度上有所下降,不利于提高珍贵树种的丰度。对评估森林管理方案在森林资源恢复上的作用和有效实施森林生态系统管理有重要的参考意义。     

长白山露水河林业局森林景观格局动态

基于1987、1995、2003年长白山露水河林业局森林资源二类调查资料,利用ArcGIS和FRAGSTATS等软件,在景观水平和斑块水平上分析了1987-2003年该区景观格局变化及其与森林经营机制之间的关系.结果表明：研究期间,研究区森林景观破碎化程度加剧、景观异质性程度加大;1987-2003年,研究区斑块数增加979块,最大斑块面积比例逐渐下降,由1987年的28.7%降至2003年的12.7%;由于经营方式的转变,该区景观基质由1987年的阔叶混交林转变为1995年后的混合景观基质;景观破碎化程度在1995-2003年的变化趋势较1987-1995年有所减缓;期间,该区阔叶混交林的平均斑块面积下降最多、边界分割程度最高,表明天然次生林受人类干扰最大.     

模拟西伯利亚红松种植对大兴安岭中北部森林地上生物量的长期影响

西伯利亚红松是寒温带森林重要建群树种,其在大兴安岭引种种植将直接影响区域森林生态系统的结构和固碳功能。分析引种种植西伯利亚红松对大兴安岭森林地上生物量的长期影响,对厘清区域碳汇及碳中和有重要意义。本研究采用野外调查数据和森林景观模型相结合的方法,量化景观尺度西伯利亚红松不同种植强度对大兴安岭中北部森林及本地主要树种地上生物量动态影响。结果表明：引种种植西伯利亚红松对提高大兴安岭中北部林区森林地上生物量起积极作用,未来可在该区域大面积引种种植西伯利亚红松;不同种植强度预案下森林地上生物量变化趋势相似,均提高了森林地上生物量,其中低强度种植预案下森林地上生物量增幅最大,达8.66 Mg·hm^-2;西伯利亚红松引种种植对本地主要树种的影响存在明显差异,兴安落叶松和云杉地上生物量升高0.19～8.88 Mg·hm^-2,樟子松、山杨和白桦地上生物量降低0.42～12.86 Mg·hm^-2。     

气候变化和不同强度造林对大兴安岭主要树种林分信息和地上生物量的长期影响

气候变化及相应火干扰在不同尺度上影响着我国大兴安岭地区森林动态,且在未来的影响可能继续加剧。为了提高森林生态功能和应对气候变暖,国家在分类经营基础上全面实施抚育采伐和补植造林,效果较好,但抚育采伐对森林主要树种的长期影响知之甚少,其在未来气候下的可持续性也有待进一步评估,同时,探讨造林措施对未来森林的影响也显得尤为重要。本文运用森林景观模型LANDIS PRO,模拟气候变化及火干扰、采伐和造林对大兴安岭地区主要树种的长期影响。结果表明:1)模型初始化、短期和长期模拟结果均得到了有效验证,模拟结果与森林调查数据之间无显著性差异(P0.05),基于火烧迹地数据的林火干扰验证亦能够反映当前火干扰的效果,模型模拟结果的可信度较高;2)与当前气候相比,气候变暖及火干扰明显改变了树种组成、年龄结构和地上生物量,B1气候下研究区森林基本上以针叶树种为主要树种,A2气候下优势树种向阔叶树转变;3)与无采伐预案相比,当前气候下,抚育采伐使落叶松的林分密度和地上生物量分别降低了(165±94.9)株/hm~2和(8.5±5.1) Mg/hm~2,增加了樟子松、白桦和云杉等树木株数和地上生物量(3.3—753.4株/hm~2和0.2—4.0 Mg/hm~2),而对山杨的影响较小;B1和A2气候下抚育采伐显著改变林分密度,降低景观尺度地上生物量,进而表现为不可持续;4)B1气候下,推荐实施中低强度造林预案(10%和20%强度),在A2气候下,各强度造林均可在模拟后期增加树种地上生物量。     

黑龙江省黑河地区森林地上生物量和NPP估测及时空格局

根据黑龙江省黑河地区2005和2010年1390块固定样地数据和东北地区树种生物量异速模型,估算各样地单位面积森林地上生物量(AGB)和净初级生产力(NPP).结合该地区2005和2010年两期ETM⁺遥感图像,运用地统计克里格与协同克里格法对AGB和NPP进行插值,比较多种方差函数的拟合效果,并用最佳插值方法得出该地区AGB和NPP的分布图;通过两期分布图的对比,分析该区域AGB和NPP随时间和空间的动态变化趋势,及其与地形因子(坡向、坡度、海拔)和不同林分类型的时空变化规律.结果表明: 2005—2010年,黑河地区AGB呈现增加趋势,高于40 t·hm^-2的生物量面积明显增加;NPP有所下降,出现高NPP地区向低NPP地区转变的现象.AGB和NPP与各地形因子均有一定的相关性,其中,与海拔的相关性明显,说明AGB和NPP的分布受海拔影响显著.研究期间,AGB在各个坡向均有所提高,NPP则降低;AGB和NPP随着坡度增大、海拔增高有增加趋势;常绿针叶林AGB和NPP增长最多,针阔混交林AGB增长最少,落叶阔叶林NPP增长最少.     

庐山森林景观格局变化的长期动态模拟

在以植被格局为基础的森林景观动态分析中,可通过森林演替推断景观格局的动态变化以及相应的景观生态过程。运用空间直观景观模型LANDIS,以庐山风景区为案例地,模拟森林植被在未来300 a的自然演替动态,在此基础上选取斑块面积比、聚集度、分维数、多样性指数和均匀度指数等景观格局指数,分析森林景观格局随森林演替的动态变化。结果表明：（1）阔叶林树种的绝对优势地位保证其斑块面积比呈现持续增长的稳定趋势,森林植被将朝着地带性常绿阔叶林方向演替;（2）景观聚集度特征方面,阔叶林树种在前150 a缓慢增长,而后150 a保持相对稳定,杉木林一直保持平稳,毛竹林在整个模拟阶段一直在不断下降直至演替结束;（3）各优势树种植被斑块的分维数都保持在1-1.1之间,说明各景观斑块的边缘相对较规则且变化较小;（4）景观多样性指数呈现出先上升后缓慢下降的趋势,而均匀度指数则呈现出先下降后上升再缓慢下降的变化态势。景观格局指数的变化特征与植被向顶极群落演替的趋势相吻合,该模拟结果可运用到庐山森林景观的管理实践中。从长远来看,应该继续实行严格的封山育林政策。     

森林所有制对景观格局和动物生境的影响研究进展

在欧美等地区的林业发达国家,多种森林所有制长期并存,至今,多种所有制影响下森林景观和生境格局的变化以及与动物保护之间的关系成为研究热点和重点.本文首先阐述了森林所有制对森林景观格局和动物生境的影响,以及林权分散和林权流转的加剧带来的生态后果,包括提供多样化的生境和导致原有大面积生境的破碎化;其次,总结了林业发达国家解决林权分散与生物保护之间矛盾的两个理论途径--改变所有制格局和相对统一各所有制的管理行为,分析现多采用后一种途径的原因,并指出目前森林所有制研究中模拟方法的局限;最后,论述我国的研究现状以及面临的机遇和挑战,提出近期发展建议.     

黑龙江长白山森林生物量的时空变化分析

森林生物量碳储量的空间分布及其变化信息, 对揭示地表空间变化规律及驱动因子、分析评价森林生产力及生态功能具有重要意义。该文以20世纪70年代、80年代、90年代和21世纪初4个时期的遥感数据和同期的森林资源清查样地数据为基础, 应用遥感信息模型, 估算了黑龙江长白山地区的森林生物量, 分析了该地区森林生物量的时空动态变化, 以及森林生物量随高程、坡度和坡向的变化规律。结果表明: 该地区4个时期的森林平均生物量分别为81.56、44.27、48.27和54.82 t·hm^-2。4个时期总的森林生物量分别为5.37 × 10 ⁸、2.83 × 10 ⁸、3.06 × 10 ⁸和3.46 × 10 ⁸ t。20世纪70年代到21世纪初森林平均生物量和总的森林生物量都呈现出先降低后增加的趋势, 呈先下降趋势的主要原因是20世纪70-80年代以森林采伐为主, 后增加趋势的主要原因是实施天然林保护工程起到了很大的作用。该地区4个时期森林生物量随高程、坡度和坡向都表现出一致性的变化规律, 森林生物量随高程和坡度变化都呈先增加后减少的趋势, 导致这一现象的主要原因是, 高程、坡度和坡向变化引起了局地气候条件的变化, 从而直接影响森林生长环境, 造成森林分布的变化。森林生物量在200-400 m高程所占的比例最大, 约为35%, 在坡度5°-15°所占的比例接近50%。森林生物量在南坡和西南坡所占的比例最小, 为7%; 平坡所占的比例最大, 为28%; 南坡次之, 为19%。     

长白山森林景观破碎的遥感探测

天然林数量的减少以及质量的降低对中国的生态环境和经济发展产生不利影响。虽然林地的破碎对各种自然灾害起到关键性作用,林地是如何被破碎的尚不十分清楚。应用卫星遥感技术,以及地理信息系统和空间分析手段研究中国东北－原始的针阔混交林的破碎过程。结果表明,本来完整的原始森林,已经被一种“复叶”状小面积皆伐作业分割为零碎的斑真。采伐地的面积平均为15hm^2, 但随着采伐的继续、采伐地段连为一体,增大了采伐迹地的面积,从而保留的林地面积越来越小。采伐地点的选择没有考虑物种和环境的保护,林地破碎的特征是保留林地面积的缩小,中、小林地数量的增加,林地斑块形状的改变,以及林缘长度的增加。最后就保护东北森林植被完整性的角度提出林业政策与森林经营的改进意见。     

黑河中游荒漠草地地上和地下生物量的分配格局

草地生态系统中地上和地下生物量的分配方式对于研究生态系统碳储量和碳循环有着重要的意义。为了解黑河中游荒漠草地的地上和地下生物量分配格局, 从群落和个体两个水平对黑河中游的地上和地下生物量进行了调查。结果表明: 群落水平上地上生物量介于3.2-559.2 g·m^-2之间, 地下生物量介于3.3-188.2 g·m^-2之间, 个体水平上地上生物量介于6.1-489.0 g·株^-1之间, 地下生物量介于2.4-244.2 g·株^-1之间, 群落水平上的根冠比(R/S)为0.10-2.49, 个体水平上为0.07-1.55, 地下生物量均小于地上生物量, 群落水平上R/S值大于个体水平。群落和个体水平地上和地下生物量的拟合斜率分别为1.1001和0.9913, 与1没有显著差异, 说明地上与地下生物量呈等速生长关系。群落和个体水平土壤表层0-20 cm和0-30 cm的根系生物量分别占全部根系生物量的89.81%、96.95%和81.42%、93.62%, 表明地下生物量主要集中在0-20 cm和0-30 cm土壤表层。     

采伐和火烧对森林氮动态的影响

森林是重要的陆地生态系统类型,它通过特有的养分循环机制维持其结构和功能.其中氮素对林木生长和发育十分重要,而且常是森林生产力的限制因素.另一方面,森林氮动态又常受到人类活动干扰的影响.根据国内外研究结果综述了采伐和火烧对森林氮动态的影响.结果表明采伐后环境因素的变化将影响森林N动态,其中最为关注的是采伐后一系列因素引起的N损失,如:N淋溶增加、伴随生物量的N迁移以及因径流或侵蚀增加造成的枯枝落叶层和土壤层N流失.这些N损失又将影响更新林分的生长和生产力.此外,采伐后N吸收速率一般下降,但随着植被快速生长N吸收速率将不断增加.采伐后氨化和硝化过程增强,但因短期内同化作用较弱,生态系统中大部分N将发生损失.火烧对森林N动态的短期影响主要包括:第一,火烧时N直接挥发损失;第二,火烧后N有效性增加,这主要由灰分沉积、根和微生物死亡及有机质N矿化增强等综合造成.随着时间延长,N有效性逐渐降低,这可能与火烧引起的有机质损失、植物N吸收增加、淋溶或侵蚀损失有关.然而,目前关于火烧造成的长期生态影响,如火烧后地上植被恢复与地下生物地球化学过程变化有何联系仍不太清楚.未来研究应着重于探讨氮素对森林采伐和火烧作出的短期响应将如何长期影响森林的结构和功能.此外,建议在实施营林方案时需考虑采伐和火烧对生态系统氮的影响.     

遥感在森林地上生物量估算中的应用

生物量是地表C循环研究的重要组成部分,生物量研究有助于深入认识区域乃至全球的C平衡。森林作为地球最重要的陆地生态系统,区域乃至全球尺度的森林地上生物量估算一直是生态学研究的难点之一。在大的空间尺度上,遥感技术是估算森林地上生物量的有效手段。TM、AVHRR、SAR等数据以及多源数据的融合在森林生物量估算方面广泛应用,并取得了显著效果。运用遥感技术进行森林生物量估算时,所采用的数据源不同,分析方法也不相同,主要分析方法有:相关分析、多元回归分析、神经网络和数学模型模拟等。随着测定不同空间、时间和波谱分辨率的各种传感器的广泛使用,以及生物量遥感估算模型的进一步发展和完善,大尺度森林生物量的遥感估算研究必将向前迈进一大步。     

火干扰强度对大兴安岭森林地上植被碳储量的影响

以大兴安岭呼中林区不同强度的火烧迹地为研究对象,对森林地上植被(乔木层、灌木层和草本层)碳储量进行分层采样,采用异速生长方程和生物量收获法获得各层生物量并转换为碳储量,分析了不同火烧强度下研究区地上植被碳储量的差异.结果表明: 火烧强度显著影响研究区森林地上植被碳储量,表现为未火烧＞轻度火烧＞中度火烧＞重度火烧.相同火烧强度下,各林层碳储量变化状况表现为乔木层＞灌木层＞草本层.乔木层碳储量在不同火烧强度下表现为未火烧＞轻度火烧＞中度火烧＞重度火烧;灌木层碳储量在不同火烧强度下表现为轻度火烧>未火烧>中度火烧>重度火烧;草本层的碳储量在不同火烧强度下表现为轻度火烧>未火烧>重度火烧>中度火烧.火烧强度显著影响森林生态系统乔木层和草本层的碳储量,对灌木层碳储量的影响不显著.     

基于随机森林模型的青藏高原森林地上生物量遥感估算

遥感数据可以实时快速获取森林属性信息,利用遥感技术数据估算的森林地上生物量(aboveground biomass, AGB)具有空间连续性且精度较高的优势。与低纬度或低海拔的森林生态系统相比,高寒区因地形复杂、气候特殊,森林属性信息的获取更加困难,因此遥感是获取大尺度高寒区森林属性的重要手段。本研究以青藏高原为研究区,利用MODIS卫星影像和样地调查数据,建立随机森林模型(RF)估算森林AGB,并结合K最近邻算法(KNN)进一步探究该区域主要树种AGB。本研究在不同尺度上验证了模型预测精度,并分析预测变量的重要性。结果表明：(1)建立的AGB估算模型在像元(R²=0.82,RMSE=64.93 t·hm^-2)和景观尺度(t=0.15,P=0.88)上皆表现较好;(2)青藏高原森林AGB空间分布呈现由东南向西北逐渐降低的趋势,平均森林AGB为181.28±104.54 t·hm^-2;最高的森林AGB出现在海拔1000 m以下,为237.66±60.92 t·hm^-2;树种水平上,冷杉、云杉和云南松A...     

长白山林区森林生物量变化定量驱动分析

根据研究区单木生物量模型及森林资源清查资料计算样地生物量,采用试验精度较高的遥感模型进行4期遥感数据的森林生物量估算,获得区域单位面积生物量变化值,并利用bootstrap方法对引起这种变化的气象因素、森林经营活动因素和社会经济因素等驱动因子进行变量筛选,利用偏最小二乘算法建立不同时间段的森林生物量变化驱动模型,计算变量投影重要性指标（VIP）定量刻画各因素对森林生物量变化的影响重要程度.结果表明：目前人为因素对长白山林区森林生物量变化的影响程度（VIP值）已经小于自然因素,说明国家对林区的森林保护政策已经起到了明显的效果.本文拓宽了森林生物量变化驱动分析的内容,引入了VIP值对森林生物量的变化驱动因子进行定量刻画,为定量分析森林生物量的变化提供了一条新的途径.     

贵州省森林生物量及其空间格局

利用1996—2000年贵州省森林资源连续清查5500个样地的资料,依据主要森林类型蓄积量-生物量的转换函数估算贵州省各种林地的生物量,分析其空间分布格局,以及喀斯特和非喀斯特地貌上森林生物量的差异.结果表明:贵州省林地和非林地乔灌木的总生物量为3.51×108 t,其中非喀斯特林木占82%,喀斯特林木占18%.不同林地类型的生物量存在差异,林分生物量最高,占总林地生物量的71.4%.喀斯特林地总生物量明显低于非喀斯特林地.不同优势种(组)中,杉木林总生物量最高,达5.38×107 t,硬阔类为4.99×107 t,马尾松、云南松及栎类在2.87×107～3.54×107 t,柏木和软阔叶类分别为1.52×107 t和1.43×107 t,其他优势种(组)均低于1.0×107 t.行政区划上,黔东南州的林地总生物量(9.83×107 t)和林分生物量(5.88×107 t)为遵义、铜仁和黔南地区的2～3倍,且远高于黔西南、毕节、贵阳、安顺和六盘水地区(总生物量为0.53×107～1.85×107 t,林分生物量为0.16×107～0.86×107t).高生物量(>400 t·hm-2)和中高生物量密度(100...     

辽东山区落叶松人工林地上生物量和养分元素分配格局

落叶松是我国北方最主要的人工用材林树种,由于人工林树种单一、结构简单等原因,导致土壤养分循环出现失衡.研究落叶松生物量和养分元素分配规律,可以为落叶松人工林的合理经营和养分循环研究提供科学参考.本文以辽东山区19年生二代落叶松人工林(胸径12.8 cm,树高15.3 m,密度2308株·hm^-2)为对象,研究其地上各器官(干、枝、皮、叶)生物量、碳和养分元素含量(N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn)的积累规律和分配格局.结果表明：单株落叶松生物量为70.26 kg,林分水平落叶松生物量为162.16 t·hm^-2,各器官生物量差异显著,排序为：树干>树枝>树皮>树叶;单株落叶松养分积累量为749.94 g,林分水平落叶松养分积累量为1730.86 kg·hm^-2,其中,大量元素和微量元素的养分积累量均为树干显著高于树枝、树皮和树叶.全叶期每砍伐一棵落叶松(19年生),平均从系统中带出749.94 g养分元素;如果将树皮、树枝、树叶留在林地仅仅带走树干,带出的养分元素可减少40.7%.
     

森林采伐格局控制的√2原则

森林生产力可以由独占圆推导的原则所优化,独占圆是以林木为圆心．以其邻体距离的1／2为半径所画的圆。已经证明独占圆有如下3个特性：(1)独占圆之间不会重叠,最近的关系是相切;(2)完全均匀分布格局的独占圆总面积与植物株数无关．而且是样地总面积的√2倍;(3)从样地上去掉一株植物,只会增大某些独占圆的面积．而不会减少其它蚀占圆的而积,定义均匀度(L)为：样地上的独占圆总面积除以完全均匀格局的相同样地上的独占圆总面积。均匀度(L)服从分布：L～x^2(2n)／2πn,且有E(L)=1／π=0．318,L的方差D(L)=1／nm^2,可见E(L)与n和样地而积均无关．L是一个相对指标。L可以用于对格局类型的检验。“增面积林木”定义为：去掉它可以增加独占圆总面积的林木。第二邻体距离大于第一邻体距离√2倍的林木就是增面积林木,这就是所谓√2原则。在所调查的样地上．随意性地将样地分成6块．在每块样地上其增面积林小的比例均约为1／2,无一例外。在随机格局的假设下．推导了6块分割样地的增面积林木的期单比例．其值为0．35～0．41,显然．期望值与抽样值的差异明显,而引起差的原因尚难以解释,有待进一步研究。提出了在择伐中增加林地均匀度的两条原则：(1)独占圆面积偏小;(2)增面积林木．它可以用√2原则来找到。