火地塘林区景观格局动态及其生态效益研究

论文摘要

生态系统长期定位观测是国际上为研究、揭示生态系统的结构与功能变化规律而采用的一种研究方法。其中，不同时期生态系统及环境要素的变化规律及其动因与主要类型生态系统服务功能及其价值评价是生态系统结构与功能研究的重要组成部分。本文以1958年、1988年和2004年秦岭火地塘林区森林生态定位站森林资源二类调查资料为主要数据来源，利用GIS软件作为研究手段，选用有代表性的数量分析方法，分析了该林区三个时期的景观特征、景观格局变化以及人为干扰对林区景观格局的影响。同时，基于森林资源调查资料，运用市场价值法、机会成本法、影子价格法和替代工程法估算了林区主要森林生态系统的服务功能价值。以期揭示人为干扰对林区森林生态系统结构和功能的影响，为今后林区建设、林业资源保护和准确评估森林在全球变化中的作用提供基础数据和一定的理论依据。主要研究结论如下： 1．地形通过影响热量，光照和水分从而影响植被格局，其中海拔是最重要的一个地形影响因子，直接影响热量的分布：其次是坡度和坡位，这两个因子决定小尺度地形的水分状况；最后是坡向与坡面，决定植被的光照条件。海拔从景观尺度影响植被的格局，其它因子从斑块水平影响植被的分布。所有这些因子综合起来看，地形对山地森林植被格局异质性的解释能力大概在23％左右。 2．趋势面分析方法可以有效地用于分析复杂景观中景观要素空间分布的总体趋势，借以把握景观格局的总体特征，揭示景观要素空间分布的规律和控制因素。火地塘林区景观空间格局受综合因素控制，海拔、坡度和坡向等环境因子及其组合状况对研究区生物量的空间分布有显著影响，不同海拔、坡度和坡向上生物量的分布表现出各异的变化规律。 3．森林采伐使得原生和次生森林景观格局发生了变化，这种变化体现在组成景观的类型和数目上，次生森林景观的景观类型数比原生森林景观的类型数增多。干扰引起部分景观类型的消长变化，营林活动使得次生森林景观中增加了大面积的阔叶混交林类型，也使得原生森林景观中大面积存在的山杨林、卜氏杨林和柳林消失。华山松林、栎林、桦木林和云杉林是景观变化过程中稳定存在的景观类型，也是该林区的地带性植被，受到干扰后自主更新能力强，只是在斑块的分布区域和面积大小上发生一定的变化。 4．火地塘林区高强度的外界干扰，增加了该地区的景观多样性和丰富度。由于人类强度干扰，造成火地塘林区一些景观类型退化或消失，一些景观类型范围增加或出现。采伐虽然促进了新的树种发育，但却暂时使森林的演替发生了倒退。采伐后森林植被能

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 景观格局分析与动态变化研究
• 1.1.1 景观格局分析方法
• 1.1.2 景观格局动态变化
• 1.1.3 中国森林景观格局研究
• 1.2 森林生态系统的服务功能及其评价
• 1.2.1 森林生态效益的内涵
• 1.2.2 森林生态效益评价研究的理论基础及主要方法
• 1.2.3 森林生态效益评价研究现状
• 1.3 结语
• 第二章 研究区概况与研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.1.1 自然地理
• 2.1.2 自然资源
• 2.1.3 社会经济
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 景观结构单元的特征指数
• 2.2.2 景观异质性指数
• 2.2.3 主要森林类型生物量回归方程
• 2.2.4 火地塘林区景观类型划分的原则与标准
• 第三章 火地塘林区景观格局的数量分析
• 3.1 研究方法
• 3.1.1 数据来源
• 3.1.2 数量分析方法
• 3.2 植被排序结果与分析
• 3.2.1 CCA/DCCA排序轴与环境因子的相关性比较
• 3.2.2 样方的 CCA排序结果
• 3.2.3 植被格局影响因子的分离
• 3.3 生物量随地形因子变化趋势分析
• 3.3.1 地形因子变化趋势分析
• 3.3.2 生物量沿地形空间格局分布趋势分析
• 3.4 小结
• 第四章 火地塘林区景观格局及其破碎度变化
• 4.1 研究方法
• 4.1.1 景观格局划分的原则
• 4.1.2 图形数据处理
• 4.2 火地塘林区2004年景观特征分析
• 4.2.1 一级分类
• 4.2.2 二级分类
• 4.3 不同时期火地塘林区景观格局比较分析
• 4.3.1 不同时期火地塘林区景观格局总体特征
• 4.3.2 一级分类林区不同景观类型特征分析
• 4.3.3 二级分类林区不同景观类型特征分析
• 4.4 小结
• 第五章 地形对火地塘林区植被恢复的影响
• 5.1 研究方法
• 5.1.1 景观格局划分的原则
• 5.1.2 图形数据来源
• 5.1.3 属性数据处理
• 5.1.4 生物量计算
• 5.2 不同时期森林景观生物量分布分析
• 5.2.1 生物量随地形变化统计
• 5.2.2 生物量沿海拔梯度的分布
• 5.2.3 生物量沿坡度梯度的变化
• 5.2.4 生物量沿坡向梯度的变化
• 5.3 植被恢复过程中地形对主要景观类型影响分析
• 5.3.1 火地塘林区不同时期主要景观类型及其总体特征
• 5.3.2 森林景观在地形梯度上分布格局变化分析
• 5.4 小结
• 第六章 火地塘林区景观格局的模拟与预测
• 6.1 研究方法
• 6.1.1 模型训练指标的选择
• 6.1.2 主要生态环境要素分类
• 6.1.3 数据转化
• 6.1.4 景观格局划分依据
• 6.1.5 马尔柯夫模型与初始状态矩阵
• 6.2 景观格局的人工神经网络模型
• 6.2.1 BP网络及其算法介绍
• 6.2.2 模型训练样本数据
• 6.2.3 网络结构设计
• 6.2.4 不同BP网络算法的比较
• 6.2.5 BP网络模型的应用
• 6.3 火地塘林区景观格局变化研究
• 6.3.1 一级景观划分下的转移概率
• 6.3.2 主要林分的转移概率
• 6.4 小结
• 第七章 火地塘林区森林生态效益评价与分析
• 7.1 生态系统服务功能价值评价方法
• 7.1.1 森林木材价值
• 7.1.2 土壤保持功能
• 7.1.3 生态系统涵养水分功能
• 2和释放O₂功能'>7.1.4 生态系统固定 CO₂和释放O₂功能
• 7.1.5 生态系统维持营养物质循环功能
• 7.1.6 生态系统净化环境功能
• 7.2 火地塘林区生态系统服务功能与价值
• 7.2.1 生态系统产品价值评价
• 7.2.2 生态系统土壤保持功能评价
• 7.2.3 生态系统涵养水源功能评价
• 2和释放 O₂功能评价'>7.2.4 生态系统固定 CO₂和释放 O₂功能评价
• 7.2.5 生态系统维持营养物质循环功能评价
• 7.2.6 生态系统净化环境功能评价
• 7.2.7 生态系统综合服务功能
• 7.3 小结
• 第八章 火地塘林区生态系统管理与近自然林理论
• 8.1 近自然可持续发展的森林经营理论
• 8.1.1 基本思想
• 8.1.2 近自然林经营技术基本原则
• 8.2 火地塘林场森林经营历史、现状及存在问题
• 8.2.1 火地塘林区森林经营历史回顾
• 8.2.2 采伐后火地塘林区森林资源的特点
• 8.2.3 火地塘林区森林经营存在的问题
• 8.3 近自然林理论在火地塘森林生态系统管理中应用研究
• 8.4 小结
• 第九章 结论与讨论
• 9.1 结论
• 9.2 建议
• 9.3 讨论
• 9.3.1 景观格局研究中存在的问题
• 9.3.2 森林生态效益评价研究存在的问题
• 9.4 创新点
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介