大兴安岭天然落叶松林健康评价研究

摘要

森林被称为“地球之肺”，它维系着大气中的碳氧平衡，净化人类生存环境，为陆地生物不断提供新鲜空气。健康的森林能够更好的为人类提供这些服务，反之，人类的可持续发展必然受到不可估量的损失。健康的森林生态系统是人类健康、社会安定和区域可持续发展的基础。森林健康评价为森林健康经营及示范区建设提供科学依据和理论基础，是森林健康研究的重要组成部分，一直受到国内外相关机构和学者的广泛关注。
　　本文基于森林健康和系统科学理论，借助熵值法、综合指数法、遥感及地理信息系统等技术手段，对研究区盘古林场44块天然落叶松林固定样地及样地内4944株单木、盘古林场二类调查数据完整的4474块小班进行了不同尺度的森林健康评价研究。
　　首先，优化筛选单木健康评价指标共5项:树冠透视度、树冠枯梢比重、树冠偏斜程度、活冠层比重及树冠重叠程度。评价结果表明:健康林木907株;亚健康林木3639株;中健康林木92株;不健康林木306株，处于亚健康等级的林木最多。利用判别分析法构建了单木健康预测模型，预测精度高达97.21％。然后，以现代系统科学为理论依据，结合定性和定量分析，筛选出以固定样地为评价单元的林分级森林健康评价指标11项:下木覆盖度、每公顷蓄积、群落结构、单木健康度、林火等级、土壤侵蚀度、病虫害程度、土壤厚度、地位级、近自然度和枯枝落叶层厚度。并将单木健康度作为一项重要指标融入该评价指标体系中，实现了两尺度评价过程的耦合，有利于阐明森林健康本质。评价结果表明:健康样地2块;亚健康样地13块;中健康样地21块;不健康样地8块，多数被判定为亚健康和中健康等级。接下来，充分利用二类小班调查资料，构建了以林场小班为评价单元的林分级森林健康评价指标9项:下木覆盖度、每公顷蓄积、地被物盖度、林火等级、土壤侵蚀度、土壤厚度、地位级、腐殖质层厚度及叶面积指数。评价结果表明:健康小班共有964个，面积为23086hm2;亚健康小班有1391个，面积达到35199hm2;中健康小班共有1439个，面积达到36179hm2;不健康有小班680个，面积为17601hm2，盘古林场大部分小班处于亚健康和中健康等级。林场管理人员应采取有效的健康经营措施以提高天然落叶松林的健康等级。最后，将森林经理学、综合评价技术体系及地理信息系统二次开发技术相结合，基于C＃语言和ArcGIS Engine组件设计和开发了森林健康评价辅助系统。该系统内置了森林健康评价指标和层次分析法、熵值法、综合指数法、模糊综合评价法、自然裂点法及等距划分法等综合评价中常见的算法和模型，以供用户根据具体情况选择使用。

目录

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 存在的问题和发展趋势

1．5 研究内容

2 研究区概况与数据库建立

2．1 研究区概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 地形地貌

2．1．3 气候水文

2．1．4 自然资源

2．2 数据准备

2．2．1 数据收集

2．2．2 数据处理

2．3 数据库设计

2．3．1 空间数据库

2．3．2 属性数据库

2．3．3 空间数据与属性数据连接

2．4 小结

3 研究方法与技术路线

3．1 研究方法

3．1．1 指标筛选

3．1．2 指标赋权

3．1．3 评价模型

3．1．4 预测模型

3．1．5 分级标准

3．1．6 评价系统

3．2 技术路线

3．3 小结

4 天然落叶松林单木健康评价

4．1 单木健康评价指标体系

4．1．1 根部状态

4．1．2 树冠落叶程度

4．1．3 树冠透视度

4．1．4 树冠重叠程度

4．1．5 树冠枯梢比重

4．1．6 活冠层比重

4．1．7 树冠偏斜程度

4．2 单木健康评价指标筛选

4．2．1 根部状态得分统计

4．2．2 单木健康指标的相关性分析

4．3 单木健康指标的无量纲化处理

4．4 单木健康评价指标权重

4．5 单木健康评价模型

4．6 单木健康评价分级标准

4．7 单木健康评价结果及分析

4．8 单木健康预测模型

4．8．1 距离判别分析模型的建立

4．8．2 判别模型的检验

4．9 小结

5 天然落叶松林林分级森林健康评价

5．1 样地健康评价指标体系

5．1．1 完整性指标

5．1．2 稳定性指标

5．1．3 可持续性指标

5．2 样地健康评价指标计算

5．2．1 林火等级

5．2．2 病虫害程度

5．2．3 土壤侵蚀度

5．2．4 单木健康度

5．3 样地健康评价指标筛选

5．4 样地健康评价指标标准

5．4．1 定性指标标准

5．4．2 根据前人结论设定各级阈值

5．4．3 根据研究区具体情况设定各级阈值

5．5 样地健康评价指标权重

5．6 样地健康评价模型

5．7 样地健康评价结果

5．8 盘古林场小班森林健康评价

5．8．1 盘古林场森林健康评价技术体系

5．8．2 盘古林场森林健康评价结果

5．9 小结

6 森林健康评价辅助系统的设计与实现

6．1 系统总体设计

6．1．1 需求分析

6．1．2 开发环境

6．1．3 结构设计

6．2 系统功能设计

6．2．1 基本GIS功能

6．2．2 评价模块的设计与实现

6．3 系统演示——以盘古林场为例

6．3．1 固定样地及其周边森林健康评价

6．3．2 林场小班森林健康评价

6．4 小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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