六盘山半湿润区华北落叶松人工林的多种功能时空变化与优化管理
发布时间：2021-08-19 19:29
为实现我国森林多功能经营转变,需在林分这个基本空间单元上,深入理解和定量预测林分结构特征的时空变化及其多种服务功能影响并提出多功能管理决策技术。我国西北黄土高原环境脆弱、侵蚀严重、气候干旱、水资源缺乏、林水矛盾突出,其森林多功能管理需求突出和颇具特色。本研究在作为黄土高原重要水源地的宁夏六盘山区,以华北落叶松人工林为对象,于2016-2017年生长季在半湿润的香水河小流域设置了16个固定样地监测生态水文过程,利用在小流域及周边地区新调查的40个临时样地及以前的231个样地调查资料分析林分结构时空变化,在量化立地特征和林分结构对林地产水、木材生产、碳固存、林下植物多样性保护等功能影响的基础上,提出了兼顾林地产水主导功能及木材生产等其他功能的多功能管理决策程序,确定了不同海拔和林龄时的多功能管理密度,为森林多功能管理提供了理论基础和技术支持,主要成果如下:1.林分结构指标随主要因素的变化规律林分平均树高随林龄增加逐渐升高,在30年前快速增长,之后增速渐慢;随密度增大整体为逐渐降低,但密度较低时几乎不变;随海拔升高先增后减,最大值在海拔2400 m附近。林分平均胸径变化趋势与树高基本一致,随...
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
016和2017年生长季（5-10月）的气象因子日变化
第三章主要林分结构特征的时空变化规律393.1.3最大林分密度随胸径的变化一般情况下，高密度种群的增长曲线受与密度相关的死亡率和自疏性的控制。在给定平均胸径下，每公顷承载的树木数量是有限的(GadowandHui,1999)。为更合理地反映各林分结构随林龄和密度的变化，首先利用林分密度随平均胸径变化的上外包线描述了两者的关系（图3-1）。当描述样地平均胸径随林分密度增加而逐渐减小的现象时，应用的林分密度不应超过各平均胸径对应的最大林分密度。图3-1林分最大密度随平均胸径的变化Fig.3-1ThevariationofpotentialmaximumtreedensitywithrisingmeanDBHofstands由图3-1可知，当林分平均胸径小于10cm时，样地可承载的最大林分密度非常高，然而在人工林种植的初始密度是人为决定的，主要考虑造林成本和幼林培育要求，无法从样地调查数据中获得林木密度对树木胸径增加而减少的自然规律，林分最大密度的外包线从胸径＞10cm处开始计算。林分密度随林分平均胸径增加先是迅速降低，当林分平均胸径超过20cm后的降低速度逐渐趋缓。在林分平均胸径为10、20、30、40cm时，对应的最大林分密度分别为4218、1146、535和311株/hm2。3.1.4树高、胸径、LAI及郁闭度的潜在最大值根据2.3.3.1，需首先确定华北落叶松林各林分结构的理论最大值。根据有限的文献报道，华北落叶松的最大高度为30m(80年生)(张二亮等,2015)，最大胸径为100cm(无年龄记录)(中国科学院中国植物志编辑委员会编,1978)。然而，这些文献并没有同时研究影响树木生长的因素；在华北落叶松林分调查结果之间也难以得到较一致的结果，很难
第三章主要林分结构特征的时空变化规律40做出科学判断。因此，在综合考虑各因素后，初步假设华北落叶松的潜在最大树高为33m，最大DBH为110cm。此外，根据当地多年观测的LAI数值变化范围（1.17-4.84）将LAI的理论最大值设为5.5；将林冠郁闭度的理论最大值设为1.0。3.2林分平均树高对主要因素的响应与模型3.2.1林分平均树高对林龄、密度及海拔的响应根据2.3.3.1的方法建立各林分结构特征随林龄、密度及海拔变化的方程。由图3-2可知，在六盘山地区，华北落叶松林分平均树高随林龄增加而逐渐升高，在30年以前快速增长，之后增速渐慢，在50年时已长到最大树高的68%。图3-2林分平均树高对单因素的响应Fig.3-2Treeheightresponsetotheindividualinfluencingfactors林分密度对树高的影响相对较小，树高随密度增大整体表现为逐渐降低，但在密度较低时几乎不变（甚至有微弱促进作用），直到在超过1200株/hm2后才开始明显地逐渐下降；在达到2500株/hm2后，密度影响逐渐增大，树高降幅也逐渐增大。树高随海拔升高表现为先增后减，最大树高出现在海拔2350m附近，在海拔2150-2660m之间的树高可维持在最大树高的90%以上，但当海拔降到1800m时树高仅为最大树高的60%左右。树高生长对各因素的响应关系见图3-2中所列拟合函数。3.2.2林分平均树高的多因素响应模型及比较将273块调查样地分成两组，其中217块用来率定模型参数，56块用来检验模型精度，选择验证样地时注意了保持样地在林龄、密度和海拔范围内的均匀分布。基于式2.36、
【参考文献】：
期刊论文
[1]太行山东坡不同林龄杏树林碳储量及其分配特征[J]. 沈会涛,张韬,马文才,秦彦杰,武爱彬,曹建生,赵艳霞,郑振华. 生态学报. 2018(18)
[2]北川河流域森林冠层结构对林下植被多样性的影响[J]. 黄团冲,贺康宁,王先棒,王世雷. 中国水土保持科学. 2018(04)
[3]华北落叶松天然林密度对林下植被物种组成和多样性的影响研究[J]. 丁继伟,张芸香,郭跃东,杨三红,任达,贺志龙,郭晋平. 西北林学院学报. 2018(04)
[4]华北落叶松天然林密度对林木生长的影响[J]. 丁继伟,张芸香,郭跃东,杨三红,任达,贺志龙,郭晋平. 山西农业科学. 2018(06)
[5]福建省峦大杉人工林生长模拟及其数量成熟研究[J]. 欧建德,吴志庄,康永武. 东北林业大学学报. 2018(04)
[6]结构化森林经营研究进展[J]. 惠刚盈,胡艳波,赵中华. 林业科学研究. 2018(01)
[7]Characteristics of canopy interception and its simulation with a revised Gash model for a larch plantation in the Liupan Mountains, China[J]. Zebin Liu,Yanhui Wang,Ao Tian,Yu Liu,Ashley A.Webb,Yarui Wang,Haijun Zuo,Pengtao Yu,Wei Xiong,Lihong Xu. Journal of Forestry Research. 2018(01)
[8]中国人工林经营发展战略与对策:从追求木材产量的单一目标经营转向提升生态系统服务质量和效益的多目标经营[J]. 刘世荣,杨予静,王晖. 生态学报. 2018(01)
[9]六盘山半湿润区坡面华北落叶松林冠层截留的时空变化及空间尺度效应[J]. 刘泽彬,王彦辉,田奥,刘宇,邓秀秀,王晓,王亚蕊,于澎涛. 水土保持学报. 2017(05)
[10]宁夏六盘山半湿润区华北落叶松林冠层叶面积指数的时空变化及坡面尺度效应[J]. 刘泽彬,王彦辉,刘宇,田奥,王亚蕊,左海军. 植物生态学报. 2017(07)
博士论文
[1]六盘山坡面华北落叶松林水文影响的时空变化及尺度转换[D]. 刘泽彬.中国林业科学研究院 2018
[2]祁连山青海云杉林空间分布和结构特征及蒸散研究[D]. 杨文娟.中国林业科学研究院 2018
[3]西南桦人工林生长模拟及立地质量评价[D]. 唐诚.中国林业科学研究院 2017
[4]六盘山叠叠沟主要植被类型的水文过程及其坡面变化[D]. 王艳兵.中国林业科学研究院 2016
[5]宁夏六盘山华北落叶松人工林密度对多功能的影响[D]. 郝佳.中国林业科学研究院 2012
[6]六盘山香水河小流域典型植被生长固碳及耗水特征[D]. 刘延惠.中国林业科学研究院 2011
硕士论文
[1]北京山区森林植被结构对降雨输入过程的影响[D]. 张艺.北京林业大学 2013
[2]基于3-PG机理模型的杉木林碳固定及蒸散量模拟研究[D]. 赵梅芳.中南林业科技大学 2008
本文编号：3352006
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：176 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
016和2017年生长季（5-10月）的气象因子日变化
第三章主要林分结构特征的时空变化规律393.1.3最大林分密度随胸径的变化一般情况下，高密度种群的增长曲线受与密度相关的死亡率和自疏性的控制。在给定平均胸径下，每公顷承载的树木数量是有限的(GadowandHui,1999)。为更合理地反映各林分结构随林龄和密度的变化，首先利用林分密度随平均胸径变化的上外包线描述了两者的关系（图3-1）。当描述样地平均胸径随林分密度增加而逐渐减小的现象时，应用的林分密度不应超过各平均胸径对应的最大林分密度。图3-1林分最大密度随平均胸径的变化Fig.3-1ThevariationofpotentialmaximumtreedensitywithrisingmeanDBHofstands由图3-1可知，当林分平均胸径小于10cm时，样地可承载的最大林分密度非常高，然而在人工林种植的初始密度是人为决定的，主要考虑造林成本和幼林培育要求，无法从样地调查数据中获得林木密度对树木胸径增加而减少的自然规律，林分最大密度的外包线从胸径＞10cm处开始计算。林分密度随林分平均胸径增加先是迅速降低，当林分平均胸径超过20cm后的降低速度逐渐趋缓。在林分平均胸径为10、20、30、40cm时，对应的最大林分密度分别为4218、1146、535和311株/hm2。3.1.4树高、胸径、LAI及郁闭度的潜在最大值根据2.3.3.1，需首先确定华北落叶松林各林分结构的理论最大值。根据有限的文献报道，华北落叶松的最大高度为30m(80年生)(张二亮等,2015)，最大胸径为100cm(无年龄记录)(中国科学院中国植物志编辑委员会编,1978)。然而，这些文献并没有同时研究影响树木生长的因素；在华北落叶松林分调查结果之间也难以得到较一致的结果，很难
第三章主要林分结构特征的时空变化规律40做出科学判断。因此，在综合考虑各因素后，初步假设华北落叶松的潜在最大树高为33m，最大DBH为110cm。此外，根据当地多年观测的LAI数值变化范围（1.17-4.84）将LAI的理论最大值设为5.5；将林冠郁闭度的理论最大值设为1.0。3.2林分平均树高对主要因素的响应与模型3.2.1林分平均树高对林龄、密度及海拔的响应根据2.3.3.1的方法建立各林分结构特征随林龄、密度及海拔变化的方程。由图3-2可知，在六盘山地区，华北落叶松林分平均树高随林龄增加而逐渐升高，在30年以前快速增长，之后增速渐慢，在50年时已长到最大树高的68%。图3-2林分平均树高对单因素的响应Fig.3-2Treeheightresponsetotheindividualinfluencingfactors林分密度对树高的影响相对较小，树高随密度增大整体表现为逐渐降低，但在密度较低时几乎不变（甚至有微弱促进作用），直到在超过1200株/hm2后才开始明显地逐渐下降；在达到2500株/hm2后，密度影响逐渐增大，树高降幅也逐渐增大。树高随海拔升高表现为先增后减，最大树高出现在海拔2350m附近，在海拔2150-2660m之间的树高可维持在最大树高的90%以上，但当海拔降到1800m时树高仅为最大树高的60%左右。树高生长对各因素的响应关系见图3-2中所列拟合函数。3.2.2林分平均树高的多因素响应模型及比较将273块调查样地分成两组，其中217块用来率定模型参数，56块用来检验模型精度，选择验证样地时注意了保持样地在林龄、密度和海拔范围内的均匀分布。基于式2.36、
【参考文献】：
期刊论文
[1]太行山东坡不同林龄杏树林碳储量及其分配特征[J]. 沈会涛,张韬,马文才,秦彦杰,武爱彬,曹建生,赵艳霞,郑振华. 生态学报. 2018(18)
[2]北川河流域森林冠层结构对林下植被多样性的影响[J]. 黄团冲,贺康宁,王先棒,王世雷. 中国水土保持科学. 2018(04)
[3]华北落叶松天然林密度对林下植被物种组成和多样性的影响研究[J]. 丁继伟,张芸香,郭跃东,杨三红,任达,贺志龙,郭晋平. 西北林学院学报. 2018(04)
[4]华北落叶松天然林密度对林木生长的影响[J]. 丁继伟,张芸香,郭跃东,杨三红,任达,贺志龙,郭晋平. 山西农业科学. 2018(06)
[5]福建省峦大杉人工林生长模拟及其数量成熟研究[J]. 欧建德,吴志庄,康永武. 东北林业大学学报. 2018(04)
[6]结构化森林经营研究进展[J]. 惠刚盈,胡艳波,赵中华. 林业科学研究. 2018(01)
[7]Characteristics of canopy interception and its simulation with a revised Gash model for a larch plantation in the Liupan Mountains, China[J]. Zebin Liu,Yanhui Wang,Ao Tian,Yu Liu,Ashley A.Webb,Yarui Wang,Haijun Zuo,Pengtao Yu,Wei Xiong,Lihong Xu. Journal of Forestry Research. 2018(01)
[8]中国人工林经营发展战略与对策:从追求木材产量的单一目标经营转向提升生态系统服务质量和效益的多目标经营[J]. 刘世荣,杨予静,王晖. 生态学报. 2018(01)
[9]六盘山半湿润区坡面华北落叶松林冠层截留的时空变化及空间尺度效应[J]. 刘泽彬,王彦辉,田奥,刘宇,邓秀秀,王晓,王亚蕊,于澎涛. 水土保持学报. 2017(05)
[10]宁夏六盘山半湿润区华北落叶松林冠层叶面积指数的时空变化及坡面尺度效应[J]. 刘泽彬,王彦辉,刘宇,田奥,王亚蕊,左海军. 植物生态学报. 2017(07)
博士论文
[1]六盘山坡面华北落叶松林水文影响的时空变化及尺度转换[D]. 刘泽彬.中国林业科学研究院 2018
[2]祁连山青海云杉林空间分布和结构特征及蒸散研究[D]. 杨文娟.中国林业科学研究院 2018
[3]西南桦人工林生长模拟及立地质量评价[D]. 唐诚.中国林业科学研究院 2017
[4]六盘山叠叠沟主要植被类型的水文过程及其坡面变化[D]. 王艳兵.中国林业科学研究院 2016
[5]宁夏六盘山华北落叶松人工林密度对多功能的影响[D]. 郝佳.中国林业科学研究院 2012
[6]六盘山香水河小流域典型植被生长固碳及耗水特征[D]. 刘延惠.中国林业科学研究院 2011
硕士论文
[1]北京山区森林植被结构对降雨输入过程的影响[D]. 张艺.北京林业大学 2013
[2]基于3-PG机理模型的杉木林碳固定及蒸散量模拟研究[D]. 赵梅芳.中南林业科技大学 2008
本文编号：3352006
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/3352006.html
