热带林业实验中心森林资源监测和经营效果评价研究

摘要

森林经营单位的森林资源监测能够使经营单位实时掌握资源的现状和动态，评价经营措施的效果，预测资源的变化趋势，为经营决策提供依据，同时为上一级森林资源管理单位提供森林资源信息。准确了解森林资源状况，才能有针对性的制定森林经营措施。森林经营是林业永恒的主题，对提高我国林业实力，使传统林业向现代林业转变具有重要意义，近自然森林经营充分利用森林生态系统自身内部的自然生长发育规律，从森林天然更新到逐渐发育为稳定的项级群落这一完整的发育演替过程的时间跨度为时间单元来计划和实施各项经营措施，优化森林结构和功能，充分利用森林自然力，不断优化森林经营从而使生态与经济效益达到最优结合的一种接近自然的森林的经营模式。因此，本文利用经营单位级系统抽样监测样地，近自然经营典型林分样地及其他数据对经营单位热带林业实验中心（简称“热林中心”）森林资源和经营动态进行研究。 本研究在国际统一森林资源评价指标框架内，提出针对森林经营单位级森林资源监测评价指标体系，共8个评价指标类，25个观测指标，改变了目前森林资源评价指标体系庞大，且评价范围大多为区域水平的现状。同时提出了评价指标数据获取方法即将经营单位级森林资源系统抽样监测样地分为常规样地和集约样地2个空间水平，短周期监测与长周期监测2个监测强度，既提高调查效率也满足评价需求。此外，本研究系统提出了不同层次调查数据即单木-林分-森林类型-经营单位级林分参数计算和分析方法。 本文提出林分经营动态监测评价指标并按One-way ANOVA方差分析法分析不同经营模式下的林分各指标之间的差异显著性。近自然经营相对于轮伐期经营主要是对林分上层木和下层木生长促进效果明显，对中层木生长影响与轮伐期经营效果差异不明显。近自然经营能够有效提高保留木（目标树和一般木）的生长，培育出大径材，有效增加林分进界蓄积和林分蓄积生长量(PAI)，而轮伐期经营相对于无经营林分对提高林分进界蓄积和蓄积生长量没有显著效果。近自然经营相对于轮伐期经营能有效增加马尾松与阔叶树种的蓄积生长量，因此，在提高林分生产力方面，近自然经营优于轮伐期经营。近自然经营林分树种多样性与均匀度高于轮伐期经营林分，两者树种多样性指数差异显著，近自然经营林下补植阔叶树种对天然更新幼苗具有保护作用，增加了物种多样性，改善林下环境，促进了林下幼苗幼树的生长从而进入主林层，同时改善林分垂直结构，弥补林层缺失，尤其是林分下层及更新层的缺失，使森林短期内发生正向演替，缩短演替时间，形成目标林相，即多林层异龄混交林。 近自然经营3个处理措施类型中处理Ⅱ(保留木450-600株/hm2，目标树150-75株/hm2)最有利于林下补植阔叶树的生长，存活率最高，且林分进界蓄积最大，阔叶树胸径范围最大，因此是马尾松中龄林近自然改造以目标树为导向的最优作业措施，另外，林下人工补植阔叶树种大叶栎、灰木莲生长最好，其次是红锥和香梓楠，天然更新树种安息香、鸭脚木和麻栎生长较好。 森林发育演替阶段划分是目标树单株木经营体系的基础，便于定义和描述相应的林学措施和作业方式。经营条件下的马尾松林发育演替阶段细分为森林建群、竞争生长、质量选择、近自然林和恒续林5个阶段。利用逐步判别分析(Wilks'Lambda)对初选的13个林分指标进行筛选，马尾松年龄、平均胸径、大树蓄积比、林分胸高断面积、胸径变异系数5个指标能够较好地区分森林发育演替阶段，利用这5个指标建立Fisher判别式与Bayes判别式，2种判别方法的正判率完全一致，训练样本正判率为94％，验证样本正判率为89％。而且大树蓄积比是划分马尾松林发育演替阶段的最好指标。 本研究根据2013年经营单位级系统抽样监测样地调查数据得到:热林中心有林地面积17048 hm2，森林覆盖率74.4％。2011年至2013年马尾松纯林面积减少，针阔混交林与阔叶林增加。森林年蓄积生长量为11.9 m3/hm2/yr，估计精度为85.3％，桉树林、针阔混交林、马尾松林蓄积生长量分别为19.1 m3/hm2/yr，12.6 m3/hm2/yr和12.1 m3/hm2/yr，阔叶树种多数处于针阔混交林中的中层或下层，而在阔叶纯林中主要处在中幼林阶段，需要重点经营，进行抚育性间伐，促进阔叶树种生长。 马尾松单木胸径生长量与期初胸径、立地指数、对象木胸径与林分平均胸径比、比对象木胸径大的所有林木胸高断面积之和成正相关，与坡度、混交度、林分胸高断面积负相关，不同坡度等级和立地指数生长量差异显著。软阔类树种（米老排、灰木莲、大叶栎、火力楠、西楠桦）与期初胸径、对象木胸径与林分平均胸径比正相关，与坡向正弦值、林分断面积负相关。在东南、南坡生长最好，东坡、北坡、西南坡次之，东北坡、西北坡、西坡最小，且三组坡向之间生长量差异显著。利用马尾松与阔叶树种单木生长模型可以预测热林中心未来森林资源数量包括蓄积、蓄积生长量。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外研究综述

1．3．1 森林资源动态监测

1．3．2 等距抽样(系统抽样)的估计方法

1．3．3 单木生长模型

1．3．4 森林经营与效果评价

1．3．5 森林发育演替阶段划分

1．4 研究的主要内容

1．5 研究技术路线

第二章 研究地区概况和数据

2．1 研究区概况

2．1．1 地理位置

2．1．2 气候

2．1．3 土壤

2．1．4 动植物资源

2．1．5 社会经济条件

2．1．6 机构与人员状况

2．1．7 经营历史与现状

2．2 研究数据

2．2．1 林分级固定样地

2．2．3 经营单位级系统抽样监测样地

第三章 研究方法

3．1 林分样地的数据分析方法

3．2 系统抽样体系的数据分析方法

3．3 模型建立方法

3．3．1 参数估计和显著性检验

3．3．2 模型评价与检验指标

3．3．3 判别评价方法

3．4 方差分析方法

第四章 经营单位级森林资源监测

4．1 森林资源监测体系构成

4．2 森林资源监测评价指标体系

4．3 指标调查方法

4．3．1 监测空间水平

4．3．2 监测周期

4．4 本章小结

第五章 基于监测体系的森林资源现状分析

5．1 主要树种树高曲线

5．2 林分类型划分

5．3 各类森林面积估计

5．4 各类森林蓄积估计

5．4．1 森林总蓄积估计

5．4．2 森林类型蓄积估计

5．5 森林龄组分布

5．6 本章小结

第六章 森林生长动态分析

6．1 总蓄积生长量

6．2 林分类型生长量

6．3 树种生长量

6．4 林分结构动态

6．4．1 林分径阶结构变化

6．4．2 林分林层结构及树种组成变化

6．5 单木胸径生长模型

6．5．1 数据整理和模型建立

6．5．2 指标选择与模型评价检验

6．5．3 模型验证

6．6 基于单木模型的生长分析

6．6．1 马尾松生长分析

6．6．2 软阔类生长分析

6．7 本章小结

第七章 森林经营效果评价

7．1 样地选择与数据准备

7．1．1 马尾松人工林3种经营模式样地选择

7．1．2 近自然经营3种抚育作业(处理)样地

7．2 马尾松人工林不同经营模式效果评价

7．2．1 各径阶平均生长量

7．2．2 各林层平均生长量

7．2．3 不同林木类型生长量

7．2．4 林分蓄积生长量

7．2．5 林分不同树种蓄积生长量

7．2．6 林木大小与蓄积分布

7．2．7 树种组成

7．2．8 林层结构

7．3 近自然经营不同抚育作业效果评价

7．3．1 单木水平生长量

7．3．2 林分蓄积生长量

7．3．3 林下树种高生长动态

7．3．4 径阶分布

7．3．5 林分树种组成

7．4 本章小结

第八章 森林发育演替阶段量化指标研究

8．1 样地选择与数据准备

8．2 不同演替发育阶段林分指标

8．3 指标筛选

8．4 判别函数建立

8．4．1 Fisher判别函数

8．4．2 Bayes判别函数

8．4．3 判别函数检验

8．5 本章小结

第九章 结论与讨论

9．1 主要研究结论

9．2 主要创新点

9．3 讨论

9．4 展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢