滇中云南松林景观格局、林分结构及近自然经营模式研究

论文摘要

云南松（Pinus yunnanensis Franch）又称飞松、青松,是我国西南地区的一个特有森林类型,也是我国西部偏干性亚热带的典型代表群系,分布于云、贵、川、广西、西藏等地区。在云南的分布面积约500万hm2,拥有约3亿m3的蓄积量,占云南省林地面积的52%,有林蓄积的32%。云南松是制作人造板材的重要工业用材树种,也是生产工业原料松香的主要树种。但是,云南松林中80%为同龄纯林,组成简单、生物多样性低,林分稳定性较差,林木分化严重、密度不合理,不能充分利用林地生产力。因此,如何提高云南松纯林的林分质量和林地生产力,并使其生产功能及生态功能得以协调发挥和可持续利用是云南林业急需解决的主要问题之一。本研究以滇中一平浪林场云南松林为研究对象,在分析评价云南松林景观尺度的经营的基础上,研究了云南松林可持续经营的林场级尺度的景观规划和林分尺度的近自然改造技术。主要研究成果包括以下几个方面:在数据获取方面:（1）借助ArcGIS空间分析功能,通过DEM来快捷准确地提取了研究区地形地貌等环境因子,并与小班因子属性数据库叠加,获得了研究区基于小班的空间和属性等信息。这些方法的应用节约了使用常规调查方法而需要的大量时间和资金,提高了数据的可靠性和适时性。（2）本文在用Erdas和ArcGIS技术支持下,充分应用一平浪林场二类森林资源清查数据、遥感和地理信息系统的有效结合,从宏观角度研究区域生态立地信息的快速采集和存储管理,实现及时准确地掌握研究区生态立地情况,表述复杂生境的空间关系,高精度绘制研究区的群落生境图并对其进行了评价,为林场级尺度规划云南松林立地和经营级的森林景观分类提供有效的技术手段。在林场级尺度的云南松林景观评价方面:（1）按土地利用类型进行一级景观分类,将一平浪林场划分为有林地、疏林地、灌丛地、未成林造林地、苗圃地、荒山荒地、迹地、农地、沼泽地、水域、其它11种景观类型。进一步按优势树种和景观生态立地因子（坡向、坡度,海拔和土层厚度）进行二级景观分类,采用TWINSPAN数量分类方法将有林地划分为4种森林景观经营类型,共划分出15种森林景观类型。（2）采用国际上先进的TWINSPAN方法,对367个小班按指示属性和小班号进行双向排序,发现了森林景观演替序列和规律。演替顺序从低到高依次为:栲栎青冈阔叶混交林景观、栎类阔叶混交林景观、云华旱桤针阔混交林景观、山地半湿性软硬常绿阔叶林景观,说明TWINSPAN方法不仅可用于植被群落类型的分类排序,同样可用于森林景观分类与排序,对景观演替的时空梯度有一定指示意义。（3）运用CCA典范对应分析,分析了影响森林景观变化的优势种与环境因子的相关关系,研究发现,土壤厚度和海拔是影响森林景观分布的主要因素,这与实际调查情况相吻合。在云南松林分经营研究方面,研究结果表明:（1）滇中高原云南松林的直径结构分布呈左偏,形状上属单峰山形,较正态分布尖峭。通过x2拟合检验,weibull分布函数和β分布函数均能较好地描述云南松天然林和人工林的直径分布。weibull分布函数的拟合效果优于β分布函数,可以用它来预估滇中高原云南松林分产量、出材量以及评价经营效果。（2）滇中高原云南松林样地数据和拟合结果反映了该地区林分结构极其不合理,急需根据拟合分布模型参数进行适当的改造,调整调整云南松林分直径结构,使其逐步过渡到合理的经营密度,提高其生产力和产量。（3）利用国家森林资源二类调查数据,建立云南松树高生长模型,直径生长模型,林分密度指数,蓄积生长模型以及多形林分生长模型等5个生长模型。分析了云南松树高与年龄,直径与年龄,蓄积与年龄因子之间的相关关系,为云南松林分生长过程的计算与模拟提供了依据。（4）云南松生长发育过程可划分为苗木生长初期、树高速生期、直径速生期和速生后期4个生长阶段。分析了各个生长阶段的树高与直径的生长规律,提出各阶段抚育管理措施的重点,为云南松林的经营管理提供基础数据。（5）在云南松林分中,不同林木个体平均单株材积不相同,优势木进入直径速生期比平均木要早5-8年,在15年时单株材积平均生长量达0.0034 m3,为平均木平均生长量的3.78倍。“近自然林”经营思想的核心技术之一是目标树的经营管理体系。因此,目标树的经营可以理解为优势木的经营,以培育大径级林木为目的对其持续的抚育管理,通过近自然林经营措施进行林分改造,直到目标树达到目标直径并有了足够的第二代下层更新幼树时即可择伐利用,建立云南松的目标树经营管理体系。在云南松林可持续经营的近自然化改造方面:（1）云南松林林场级尺度上的景观规划主要表现在面积分配上,根据演替规律和适地适树原则,使现有不合理的云南松纯林景观格局,通过近自然森林发展类型设计,通过群落生境制图落实到山头地块,创造出合乎森林演替进程中的各种近自然森林景观。（2）提出了研究区云南松林景观合理配置模式。通过近自然规划设计方法,将试验区云南松林景观配置发展方向,应当维护和保护现有的山地常绿软、硬阔叶混交林森林景观类型,扩大当地地带性森林植被——常绿阔叶林顶极景观类型,改善生态稳定经济高效的云南松、华山松和滇油杉集约经营景观类型状况,同时以云南松群落生境斑块为对象进行了森林景观规划面积的调控;（3）提出了云南松纯林两种近自然改造模式:云南松林分经营模式和云南松天然林目标树单木经营模式,总结了云南松林分近自然化改造的工作流程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 云南松林经营国内外研究概况
• 1.2.1 云南松林的选种研究
• 1.2.2 云南松的培育研究
• 1.2.3 造林及迹地更新研究
• 1.2.4 云南松的林分经营研究
• 1.3 云南松林不同尺度经营评价体系及研究现状
• 1.3.1 中大尺度的景观评价体系与研究现状
• 1.3.2 林分尺度经营评价体系与研究现状
• 1.3.3 云南松林未来经营研究发展方向
• 1.4 主要解决的问题与技术路线
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 重点解决的问题
• 1.4.3 技术路线
• 第二章 研究区域概况与调查方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 自然条件
• 2.1.2 社会经营状况
• 2.1.3 森林资源分布
• 2.1.4 森林经营历史
• 2.1.5 森林景观现状
• 2.2 调查方法
• 2.2.1 资料收集
• 2.2.2 群落生境与林分调查
• 第三章 研究区群落生境制图
• 3.1 引言
• 3.2 研究区群落立地类型划分
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 群落生境类型划分原则
• 3.2.3 地形斑块划分
• 3.3 群落立地类型空间数据库的建立
• 3.3.1 数字高程模型（DEM）
• 3.3.2 数字高程模型（DEM）和优势树种斑块图的生成
• 3.3.3 地形斑块图层的生成
• 3.3.4 空间基础数据库的生成
• 3.4 小结与讨论
• 第四章 云南松林景观格局评价及群落演替研究
• 4.1 引言
• 4.2 云南松林景观分类
• 4.2.1 分类依据与尺度界定
• 4.2.2 一级景观类型的划分
• 4.2.3 二级景观类型划分
• 4.3 云南松林景观分类与群落演替分析
• 4.3.1 云南松林景观分类结果
• 4.3.2 云南松群落演替分析
• 4.4 云南松林景观格局与环境关系分析
• 4.4.1 典范对应分析（CCA）
• 4.4.2 数据生成
• 4.4.3 景观与环境影响分析
• 4.5 结论与云南松林景观经营建议
• 4.5.1 小结与讨论
• 4.5.2 景观经营建议
• 第五章 云南松林分结构与生长动态研究
• 5.1 引言
• 5.1.1 林分结构研究现状
• 5.1.2 林分动态模拟研究现状
• 5.2 研究方法
• 5.2.1 树种结构及多样性指数
• 5.2.2 水平结构研究
• 5.2.3 垂直结构研究
• 5.2.4 空间结构研究
• 5.2.5 林分生长模型研究方法
• 5.3 结果分析
• 5.3.1 物种结构及多样性分析
• 5.3.2 水平结构分析
• 5.3.3 垂直结构分析
• 5.3.4 空间结构分析
• 5.3.5 生长动态分析
• 5.4 小结与讨论
• 第六章 云南松林近自然经营模式设计与实现
• 6.1 引言
• 6.1.1 近自然林业理论
• 6.1.2 我国近自然森林经营应用现状
• 6.1.3 森林近自然度评价与目标林相
• 6.2 云南松天然林景观规划的近自然设计
• 6.2.1 规划目标
• 6.2.2 规划依据与原则
• 6.2.3 云南松林景观近自然发展类型设计
• 6.3 云南松纯林近自然改造模式研究
• 6.3.1 近自然改造的依据和原则
• 6.3.2 近自然改造的方法与途径
• 6.3.3 云南松纯林可持续经营的近自然改造模式
• 6.4 小结与讨论
• 第七章 结论与讨论
• 7.1 结论
• 7.2 讨论
• 7.3 展望
• 参考文献
• 在读期间的学术研究
• 致谢