森林的多功能意味著需要充分發(fā)揮森林的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)價(jià)值,滿(mǎn)足人類(lèi)生產(chǎn)生活的需求,進(jìn)而提升森林的整體效益。因此,越來(lái)越多的林業(yè)學(xué)者開(kāi)始探求怎樣把目前生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱的森林轉(zhuǎn)化成能夠發(fā)揮多重效益的森林。林分的空間結(jié)構(gòu)及非空間結(jié)構(gòu)極大的影響了森林的多功能,而最直觀的展現(xiàn)形式及最基本的調(diào)控因子就是森林的空間結(jié)構(gòu)指標(biāo),這些結(jié)構(gòu)指標(biāo)影響了林木之間的競(jìng)爭(zhēng)情況與空間生態(tài)位,同樣也決定間伐木的選擇。合理的結(jié)構(gòu)決定著森林的功能,從林分的全混交度、大小比數(shù)、開(kāi)闊比數(shù)、林層指數(shù)以及角尺度出發(fā)對(duì)其空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,進(jìn)而提高森林的多功能效益。本文基于多功能森林經(jīng)營(yíng)理論,以永州市祁陽(yáng)縣金洞林場(chǎng)杉木-閩楠混交林為研究對(duì)象,分析該林分的空間結(jié)構(gòu)與植物多樣性功能、土壤水源涵養(yǎng)功能、固碳能力與生產(chǎn)力水平,并建立空間結(jié)構(gòu)參數(shù)及多功能指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)模型,并運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化的方法得到基于整體功能的理想空間結(jié)構(gòu)模式。利用乘除法的思想構(gòu)建空間結(jié)構(gòu)綜合指數(shù),篩選出空間結(jié)構(gòu)綜合指數(shù)的較低的林木進(jìn)行模擬優(yōu)化,對(duì)樣地進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模擬。通過(guò)SketchUp軟件對(duì)樣地空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行可視化模擬,最后提出相應(yīng)的多功能經(jīng)營(yíng)措施。主要研究結(jié)果如下:(1)杉木-閩楠混交林空間結(jié)構(gòu)與多功能指標(biāo)分析�；谒闹昴痉ù_定空間結(jié)構(gòu)單元,選取全混交度、大小比數(shù)、開(kāi)敞度、林層指數(shù)與角尺度5個(gè)參數(shù)分析空間結(jié)構(gòu)。12塊樣地5個(gè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)的平均值分別為:0.33、0.50、0.76、0.20、0.64,相對(duì)應(yīng)的處于中度混交狀態(tài)、中庸?fàn)顟B(tài)、較高開(kāi)敞度、較低分化程度及團(tuán)狀分布狀態(tài)。選取土壤水源涵養(yǎng)功能、植被多樣性功能、固碳功能及生產(chǎn)力功能作為多功能分析指標(biāo),運(yùn)用CRITIC法計(jì)算出土壤持水量、土壤孔隙度及土壤容重之間的權(quán)重,計(jì)算出土壤水源涵養(yǎng)綜合指數(shù)S1為0.50,處于中等水平;計(jì)算豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)及Pielou均勻度指數(shù)之間的權(quán)重,確定物種多樣性功能綜合指數(shù)S2為0.49,處于中等水平;杉木-閩楠混交林樣地林分平均碳儲(chǔ)量為140.25t/hm2;林分平均生物量為41.59 t/hm2。(2)通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化的思想得到基于整體功能最優(yōu)的空間結(jié)構(gòu)模式。首先利用多元二次回歸構(gòu)建4個(gè)功能指標(biāo)與空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的模型,再運(yùn)用MATLAB軟件計(jì)算出4個(gè)基于單一主導(dǎo)功能的理想空間結(jié)構(gòu)模式及空間結(jié)構(gòu)綜合指數(shù),進(jìn)而確定單一主導(dǎo)功能的最大值。最后依據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化的思想,使目標(biāo)函數(shù)的加權(quán)偏差變量達(dá)到最小值,求解出整體最優(yōu)功能的空間結(jié)構(gòu)模式為{0.34,0.59,0.78,0.08,0.574},此時(shí)空間結(jié)構(gòu)綜合指數(shù)為21.89。(3)林分空間結(jié)構(gòu)擇伐模擬。構(gòu)建了擇伐木篩選模型,在實(shí)驗(yàn)區(qū)選擇樣地對(duì)林分進(jìn)行模擬優(yōu)化后表明:林分全混交度達(dá)到0.21,較優(yōu)化前提高了 10.5%;優(yōu)化后林分林層指數(shù)不變,林分垂直分層變化幅度不大;林分大小比數(shù)達(dá)到0.51,較擇伐前降低了3.8%;開(kāi)闊比數(shù)增加了6.8%,說(shuō)明林分的透光條件得到改善。林分空間結(jié)構(gòu)綜合指數(shù)提高了24.9%,達(dá)到19.12,接近基于整體功能的空間結(jié)構(gòu)綜合指數(shù)21.89。將優(yōu)化前后的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)帶入4個(gè)基于單一主導(dǎo)功能的空間結(jié)構(gòu)模型,得到各個(gè)多功能指標(biāo)模擬優(yōu)化后的變化情況:土壤水源涵養(yǎng)功能預(yù)測(cè)值增加12.08%,物種多樣性功能預(yù)測(cè)值增加9.48%,生產(chǎn)力功能預(yù)測(cè)值增加11.40%,固碳功能預(yù)測(cè)值增加8.26%。說(shuō)明森林的空間結(jié)構(gòu)開(kāi)始向理想狀況轉(zhuǎn)化,但由于林分的生長(zhǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程,無(wú)法一次性實(shí)現(xiàn)森林的多功能效益最大化,因此在當(dāng)前階段下的擇伐措施達(dá)到的多功能指標(biāo)與理想值還有差距。
【學(xué)位單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：S718.5
【部分圖文】：

中南林業(yè)科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于多功能經(jīng)營(yíng)的杉木－閩楠混交林林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化研宂??２材料與方法??２．１研究區(qū)概況??２．１．１自然地理情況??（１）地理位置??研宄地點(diǎn)位于湖南祁陽(yáng)縣金洞林場(chǎng)（２６°２＇１０＂？２６°２１３７＂，丨丨０°５３４３＂？丨１２°丨３３７＂）??內(nèi)，總面積約６４０ｍ２。東臨衡陽(yáng)常寧市，南靠雙牌縣、寧遠(yuǎn)縣、新田＆、桂陽(yáng)縣，西??抵永州市零陵區(qū)，北接永州祁陽(yáng)縣。??

尺測(cè)算各株編號(hào)的林木在小樣格中的相對(duì)位置坐標(biāo)（Ｘ，Ｙ），依據(jù)六個(gè)小樣格在整個(gè)標(biāo)??準(zhǔn)地內(nèi)的排列情況，對(duì)每株林木相對(duì)位置坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到林木在整個(gè)樣地中的坐??標(biāo)，進(jìn)而確定每株編號(hào)木在整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地中的相對(duì)位置（如圖２．２）。????（Ｆ??Ｔ?ｆｐ＝ｉ￣￣￣￣＾｜ａ．Ｓ，６個(gè)腿??乎?ｉ?＾?３??１０?ｍ?ｖ?［］－????Ｉ?一＂?＾?▲?了卜－Ｉ叫??１?＊?〇?１二二一—丨?＾??＜?????＇〇??２０?ｍ?口?????￣一?ＣＡ，?３?個(gè)?ｌｘｌｍ??＿＿?ｒｉ??－Ｂ?％．?３?個(gè)?ＳｘＳｍ??丨：?１盼?＿???１０?ｒ、?＾??圖２．２樣地設(shè)置??Ｆｉｇ．２．２?Ｐｌｏｔ?ｓｅｔ??２．２．２數(shù)據(jù)調(diào)查??喬木層調(diào)查是從每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)六個(gè)距離原點(diǎn)最近的樹(shù)開(kāi)始記錄，按照Ｓ型路線(xiàn)進(jìn)??行每木檢尺，記錄每株樹(shù)的位置（Ｘ，?Ｙ）、冠幅、樹(shù)高及胸徑等常規(guī)測(cè)樹(shù)指標(biāo)（具??體情況見(jiàn)表２．１），且把調(diào)查單元內(nèi)每一株樹(shù)進(jìn)行編號(hào)及掛牌處理，便于復(fù)查。??（１）

尺測(cè)算各株編號(hào)的林木在小樣格中的相對(duì)位置坐標(biāo)（Ｘ，Ｙ），依據(jù)六個(gè)小樣格在整個(gè)標(biāo)??準(zhǔn)地內(nèi)的排列情況，對(duì)每株林木相對(duì)位置坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，得到林木在整個(gè)樣地中的坐??標(biāo)，進(jìn)而確定每株編號(hào)木在整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地中的相對(duì)位置（如圖２．２）。????（Ｆ??Ｔ?ｆｐ＝ｉ￣￣￣￣＾｜ａ．Ｓ，６個(gè)腿??乎?ｉ?＾?３??１０?ｍ?ｖ?［］－????Ｉ?一＂?＾?▲?了卜－Ｉ叫??１?＊?〇?１二二一—丨?＾??＜?????＇〇??２０?ｍ?口?????￣一?ＣＡ，?３?個(gè)?ｌｘｌｍ??＿＿?ｒｉ??－Ｂ?％．?３?個(gè)?ＳｘＳｍ??丨：?１盼?＿???１０?ｒ、?＾??圖２．２樣地設(shè)置??Ｆｉｇ．２．２?Ｐｌｏｔ?ｓｅｔ??２．２．２數(shù)據(jù)調(diào)查??喬木層調(diào)查是從每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)六個(gè)距離原點(diǎn)最近的樹(shù)開(kāi)始記錄，按照Ｓ型路線(xiàn)進(jìn)??行每木檢尺，記錄每株樹(shù)的位置（Ｘ，?Ｙ）、冠幅、樹(shù)高及胸徑等常規(guī)測(cè)樹(shù)指標(biāo)（具??體情況見(jiàn)表２．１），且把調(diào)查單元內(nèi)每一株樹(shù)進(jìn)行編號(hào)及掛牌處理，便于復(fù)查。??（１）
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2861418