基于林分状态特征的森林自然度评价研究

摘要

森林可持续经营是现代林业发展的主题，如何科学的经营、保护和培育多功能的森林资源是当前国际上林学界所面临的一项重大课题。现存的森林群落大都是在人类长期干扰影响下，与立地环境长期适应的综合结果，已被迫或多或少地离开其天然状态，打上了历史上人类对它们影响的烙印。为评定和描述历史上人类对植被干扰影响的程度，更加科学地探究可持续的森林经营措施，人们提出了森林自然度的概念。本研究从林分状态特征的角度提出了森林自然度的评价方法，并以不同气候区的15个典型林分为例，分析了树种组成、结构特征、树种多样性、活力特征和干扰强度等状态特征，评价了林分的森林自然度，主要研究结论如下：
　　(1)提出了基于林分状态的森林自然度的概念，即现实森林与地带性原始群落或顶极群落在树种组成、结构特征、树种多样性和活力等方面的相似程度以及人为干扰程度的大小，它不仅包括森林的树种组成、水平结构特征、空间结构特征，而且包括森林的更新能力、生产能力及人为干扰程度。
　　(2)从森林的树种组成、结构特征、树种多样性、活力和干扰程度等5个方面选择了14指标来评价现实森林的自然度，提出了分为参照系存在和参照系不存在时2种方法进行森林自然度评价，实现了森林自然度量化分析，并运用定性与定量的方法把森林自然度划分为7个不同的等级。
　　(3)处于温带大陆性气候带的天然阔叶红松林树种组成丰富，树种多样性较高；54林班样地内各树种分布较均匀，且优势树种的集中性较高，而52林班B样地内各树种分布均匀性在3个林分中最差，优势树种集中性较低；3个天然阔叶红松林林分的直径分布不合理；52林班A样地的林下更新不良，52林班B样地和54林班样更新良好；3个样地内都有一定数量的枯立（倒）木，以伴生树种和先锋树种为主；
　　(4)天然阔叶红松林林木分布格局为随机分布，林分平均混交度都处于强度混交向极强度混交过渡的状态；在52林班A样地中，杨树、核桃楸、枫桦、红松等树种在空间结构单元中占优势，而暴马子，蒙古栎、青楷槭、水榆花楸则处于劣势；在B样地中，杨树、稠李、黄菠萝、枫桦、核桃楸、蒙古栎和水曲柳在空间结构单元中占优势，白扭槭、千金榆、裂叶榆和暴马子在空间结构单元中处于被压状态；在54林班样地中，杉松、枫桦、水曲柳和鱼鳞云杉在结构单元中处于优势地位；红松、臭冷杉、榆树、椴树、色木槭和蒙古栎的在结构单元中整体上处于中庸状态，千金榆、白扭槭、青楷槭和暴马子处于中庸向劣势过渡的状态，没有处于绝对劣势的树种；3个林分的林层结构都为复层结构；
　　(5)处于暖温带向北亚热带过渡区的小陇山锐齿栎天然林树种组成比较复杂，树种丰富度和多样性较高，林下更新良好；在王安沟林分内存在大量的枯立（倒）木，而在响潭沟林分和白营西沟林分内未见到枯立（倒）木的存在。王安沟林分和响潭沟林分的直径分布为合理异龄林直径分布，白营西沟林分直径分布为多峰山状分布；王安沟林分和白营西沟林分的林木分布格局为随机分布，响潭沟林分为轻微团状分布；王安沟林分总体上为强度混交向极强度混交过渡，锐齿栎种群个体大小分化程度明显；响潭沟林分为强度混交，树种的大小分化程度较复杂；白营西沟林分则是中度混交向强度混交过渡，在结构单元中锐齿栎种群整体上为优势向中庸过渡；林分的林层结构都为复层结构；
　　(6)小陇山天然灌木林地改造人工林后，林分树种组成简单，多样性较低，林下更新良好，林分内几乎没有枯立（倒）木；林分的直径分布并没有都表现出人工林的直径分布特征；林分的林木分布格局除带状改造华山松为随机分布外，其它均为均匀分布；5种林分的平均混交度较低，属于弱度混交与中度混交的过渡类型；不同改造模式中树种大小分化程度明显，林分中针叶树种处于亚优势地位，阔叶树种处于劣势和绝对劣势的状态，林层结构简单，为单层林向复层过渡的状态。
　　(7)处于亚热带湿润气候带的贵州常绿阔叶混交林树种组成相对简单，多样性较低，直径分布不合理，林下更新良好，枯立（倒）木数量相对较多；针阔混交林树种组成复杂，多样性和均匀度较高，直径分布合理，林下更新良好，枯立（倒）木数量相对较少；常绿阔叶混交林的林木分布格局为随机分布，树种隔离程度较低，整体上处于中庸状态，青冈、枫树和漆树个体的大小分化程度明显，林层结构为复层结构；针阔混交林林木个体的整体分布格局为团状分布，树种隔离程度相对较高，各树种的大小分化程度较复杂，林层结构处于单层向复层过渡的状态；
　　(8)运用2种森林自然度评价方法分别评价了甘肃小陇山研究区7个林分的自然度，响潭沟天然林皆伐后天然恢复林分和白营西沟天然林择伐林分状态均为次生林状态，自然度等级为5；全面割灌改造华山松模式、带状割灌改造华山松模式、油松模式均为乡土树种混交林状态，自然度等级为4；全面割灌改造油松模式为乡土树种纯林状态，自然度等级为3；日本落叶松模式为外来树种与乡土树种混交状态，自然度等级为3；小陇山不同林分类型运用2种方法评价所得结果一致。
　　(9)运用熵权法支持下的层次分析法对东北阔叶红松林、贵州常绿阔叶混交林、针阔混交林等7个林分类型进行森林自然度评价，贵州常绿阔叶混交林和东北阔叶红松林54 林班等3个林分为原生性次生林状态，自然度等级为6；贵州针阔混交林林分、东北红松阔叶林52林班林分等4个林分为次生林状态，自然度等级为5。
　　本研究从林分状态的角度出发，分为参照系存在和参照系不存在两种途径构建了森林自然度评价指标体系，提出了评价方法，实现了森林自然度评价的量化分析；将林分的空间结构特征和林分更新、枯立（倒）木等指标运用于森林自然度评价，在评价指标赋权过程中将熵权法与层次分析法相结合，使森林自然度的评价更加符合客观实际；本研究提出的森林自然度分析方法具有很好的区分度，能够反映出不同林分类型的近自然程度，易于操作，可释性强，为森林自然度评价提供了一个全新的视角，具有一定的实用价值。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状与评述

1.2.1自然度研究进展

1.2.2 与本研究相关的基本概念

1.2.3 与本文有关的研究进展

1.3 研究目标和主要研究内容

1.3.1 关键科学问题及研究目标

1.3.2 主要研究内容

1.4 研究技术路线

第二章 研究材料与方法

2.1 研究区域概况

2.1.1阔叶红松林区概况

2.1.2锐齿栎天然林概况

2.1.3青冈常绿阔叶混交林、针阔混交林区概况

2.2研究方法

2.2.1森林自然度评价方法

2.2.2样地调查方法

2.2.3林分状态特征分析方法

第三章 结果与分析

3.1不同林分类型状态特征分析

3.1.1天然阔叶红松林林分状态特征分析

3.1.2锐齿栎天然林林分状态特征分析

3.1.3小陇山林区灌木林地不同改造模式林分状态特征分析

3.1.4贵州常绿阔叶混交林和针阔混交林林分状态特征分析

3.1.5 不同林分类型状态特征聚类分析

3.2不同林分类型的森林自然度

3.2.1 方法Ⅰ的评价结果

3.2.2 方法Ⅱ的评价结果

3.2.3小结

第四章 结论与讨论

4.1主要结论

4.2讨论

4.3研究展望

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢