像元尺度上不确定性对空间景观直观模型模拟的影响

LANDIS模型是模拟自然和人为干扰下森林景观变化的空间直观景观模型。模型把景观概念化为由相同大小的像元或样地组成的格网。在每一个像元上,模型要求输入物种和年龄组信息。但是,由于研究区一般由成千上百万个像元构成,不可能通过实际调查获取每一个像元上的物种和年龄组信息。因此,采用了一种基于小班的随机赋值法从森林调查数据中获取每一个像元的物种和年龄组信息。该方法是一种基于概率的方法,会在LANDIS模型模拟的物种和年龄组信息的输入中引入不确定性。为了评价由基于小班的随机赋值法所引入像元尺度上的不确定性对模型模拟结果的影响,用蒙特卡罗模拟法进行不确定性分析。对LANDIS模型模拟的每一个物种,用众数年龄组发生频率来定量化单个像元上年龄组信息的不确定性,用所有像元上的众数年龄组平均发生频率来定量化年龄组信息在像元尺度上总的不确定性。平均发生频率越高,不确定性越低。为了评价基于小班的随机赋值法对景观尺度上模型模拟结果的影响,计算了每一个物种在整个研究区内的面积百分比和聚集度指数。变异系数越大,不确定性越高。对所有物种,年龄组信息不确定性在模型模拟的初期是比较低的(平均发生频率大于10)。种子传播、建群、死亡和火干扰使模型结果的不确定性随模拟时间增加而增加。最后,不确定性达到稳定状态,达到平衡状态的时间与物种寿命接近。此时,初始的物种和年龄组信息不再对模型结果有影响。在景观尺度上,物种分布面积百分比和由聚集度指数所定量化的空间格局并未受像元尺度上不确定性增加的影响。因为LANDIS模型模拟研究的目的在于预测总的景观格局变化,而不是单一的事件,所以,基于小班的随机赋值法可用于LANDIS模型的参数化。     

大兴安岭北坡落叶松林火后植被演替过程研究

采用由植被空间序列推断时间系列的方法 ,分析大兴安岭呼中林区近 2 0年来不同火烧迹地植被变化情况。结果表明 ,森林火后初始 ,植物尤其是草本物种迅速增多 ,火烧迹地的植被主要由草本所占据 ,但随着时间的推移 ,草本物种不仅在数量上有明显减少 ,在物种组成上有很大的变化 ,而且盖度也逐渐减少。灌木及乔木物种由于种类较少 ,在种类及组成上演替初期变化不如草本明显 ,但是盖度却逐渐增多。在本地区火后植被次生演替过程中 ,高频物种所占的比例较高且呈上升趋势 ,这明显有悖于Raunkiaer频度定律关于在相对稳定的群落中高频物种所占的比例应相对较低的规律。另外 ,不同火烧迹地间灌木的物种相似度明显高于草本的物种相似度 ,火烧年份相近的火烧迹地上的草本物种相似度要明显高于火烧年份远的草本物种相似度 ,但灌木间的物种相似度却没有出现这种现象 ,没有明显的规律。     

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。     

气候变暖对长白山主要树种的潜在影响

应用LINKAGES模型对长白山自然保护区内主要树种在各斑块类型中对气候变化的潜在响应进行了模拟,模拟时选择了目前和未来变暖2种气候条件,对于目前气候状态,模型使用目前气象参数;而对于未来变暖气候,则按温度增加5℃,降水无明显变化作为模拟假设,温度的增加假定各月都相同,即各月均增加5度,模拟结果表明,对于高山岳桦林,气温变暖后岳桦依然扮演重要角色,但落叶松,云极,冷杉等目前这一林带的伴生树种,在气温上升后,其生物量均有较大辐度的增加,部分占据目前岳桦的位置,即目前下部的云冷杉林带有上移的趋势;对于亚高山云冷杉林,其优势种云杉和冷杉在气温变暖后,生物量有较大幅度的增加,落叶松虽有增加的趋势但幅度较小,即云杉和冷杉在未来气温变暖后依然是这一林带的优势种,但生长会加快,阔叶红松林的主要建群种在气温升高后,其生物量只有较小的增加,其它主要伴生种的生物量随气温上升的增加趋势非常相似,表明阔叶红松林在未来气候变暖情况下仍将维持目前的结构状态。     

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.     

生态保护政策对岷江上游地区土地利用/覆被的影响

采用CLUE-S模型模拟方法,对基于历史发展趋势以及“天然林保护工程”和“退耕还林还草工程”政策下2000-2020年间岷江上游地区土地利用/覆被变化进行了预案分析.结果表明：2000-2020年间,按历史发展趋势,作为研究区景观基质的林地面积将不断减少,而灌木林地和草地面积将不断增加,景观破碎化程度将不断加剧;“天然林保护工程”和“退耕还林还草工程”能够有效增加研究区林地面积,并使草地面积不断下降,同时能够扭转景观破碎化趋势,使景观格局向着更加优化的方向发展.     

丰林自然保护区阔叶红松林粗木质残体研究

粗木质残体(CWD)是森林生态系统的重要组成部分,对维持森林生态系统健康具有不可忽视的贡献.采用典型取样法在黑龙江丰林国家级自然保护区设置了17块20×20m的标准样地,拟对保护区内阔叶红松林中粗木质残体的贮量、形态组成、直径、长度及腐烂度等特征进行研究.研究结果表明:(1)CWD总贮量为75.1m³·hm^-2,其中倒木,枯立木和树桩的贮量分别为.24 m³·hm^-2,2.03m³·hm^-2和7.34m³ ·hm^-2.(2)倒木和枯立木的优势径级范围分别为11cm～20cm(占CWD总数的4%)和0-10cm(45%);倒木和枯立木的优势长度范围分别为0-5m (%)和m-10m(49%).(3)CWD腐烂度呈近正态分布,且主要分布在Ⅱ(28%),Ⅲ(35%)和Ⅳ(2%)腐烂等级上.     

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．     

空间直观景观模型LANDIS Ⅰ．运行机制

空间直观景观模型是指在异质景观中模拟景观尺度上生态过程的空间直观模型．LANDIS是一个用于模拟森林景观干扰、演替和管理的空间直观景观模型．通过在样地尺度上跟踪以10年为间隔的物种年龄级,半定量化地描述火和风倒,及使用位数组表示物种年龄结构,LANDIS能同时在物种、样地和景观尺度上模拟各种生态过程及其相互关系．详细论述了LANDIS模型对种子传播、火、风倒和砍伐等生态过程的模拟,并讨论了模型中存在的一些不足．     

生态模型的灵敏度分析

灵敏度分析用于定性或定量地评价模型参数误差对模型结果产生的影响,是模型参数化过程和模型校正过程中的有用工具,具有重要的生态学意义．灵敏度分析包括局部灵敏度分析和全局灵敏度分析．局部灵敏度分析只检验单个参数的变化对模型结果的影响程度;全局灵敏度分析则检验多个参数的变化对模型运行结果总的影响,并分析每一个参数及其参数之间相互作用对模型结果的影响．目前,在对生态模型的灵敏度分析中,越来越倾向于使用全局灵敏度分析的方法．但国内仍多采用局部灵敏度分析方法,很少采用全局灵敏度分析方法．文中详细论述了局部灵敏分析和全局灵敏度分析的主要方法(一次变换法、多元回归法、Morris法、Sobol’法、傅里叶幅度灵敏度检验法和傅里叶幅度灵敏度检验扩展法),希望能为国内生态模型的发展提供一个比较完善的灵敏度分析方法库．结合国内外的灵敏度分析发展现状,指出联合灵敏度研究、灵敏度共性研究及空间直观景观模型的灵敏度分析将为生态模型灵敏度分析研究中的热点和难点．