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Forest resources in Qingyuan County of Liaoning, Northeast China: Their structure and optimal spatial allocation.

辽宁省清原县森林资源结构及其空间优化配置


利用RS、GIS技术和多目标灰色局势决策方法,综合森林的经济效益指标(生物量、林分生产力)和生态效益指标(涵养水源量、固土量),对清原县现有森林类型进行空间优化配置.结果表明: 经优化配置后,清原县森林类型的结构比例发生了明显的变化,其中针叶林和阔叶林面积由43%、51%减少到23%、31%,针阔混交林面积由3%增加到43%,灌木林面积保持不变;森林生态系统生物量、林分生产力分别增加0.6%、2.1%,而涵养水源功能增加31.7%,固土功能基本保持不变,在保留较高木材生产效益的同时,可充分发挥涵养水源功能,实现森林生态系统经济效益和生态效益的最大化.

By using RS/GIS techniques and the method of multiple objective grey situation decision, and in considering the forest economic benefits (biomass and stand productivity) and ecological benefits (water and soil conservation), an optimal spatial allocation of the present forest types in Qingyuan County of Liaoning, Northeast China was approached in this study. After the optimization of spatial allocation, the structural proportions of different forest types in Qingyuan County changed obviously, with the area of coniferous forests reduced from 43% to 23%, the area of broadleaved forests reduced from 51% to 31%, the area of mixed coniferousbroadleaf forests increased from 3% to 43%, and the area of shrubs remained unchanged. As compared with the results before optimization, the biomass, stand productivity, and water conservation function of the forest ecosystem in Qingyuan County after optimization increased by 0.6%, 2.1%, and 31.7%, respectively, and the soil conservation function remained unchanged. It could be concluded that after the optimization of spatial allocation, the forest ecosystem of Qingyuan County could maintain its soil conservation function, and, at the time of keeping higher timber production, fully exert water conservation function, realizing the maximization of the economic and ecological benefits of the forest ecosystem.
 


全 文 :辽宁省清原县森林资源结构及其空间优化配置*
步长千1,2,3 摇 胡志斌1,2**摇 于立忠1,2 摇 闫巧玲1,2 摇 郑摇 晓1,2
( 1中国科学院沈阳应用生态研究所森林与土壤生态国家重点实验室, 沈阳 110164; 2中国科学院清原森林生态实验站, 沈阳
110016; 3中国科学院大学, 北京 100049)
摘摇 要摇 利用 RS、GIS技术和多目标灰色局势决策方法,综合森林的经济效益指标(生物量、
林分生产力)和生态效益指标(涵养水源量、固土量),对清原县现有森林类型进行空间优化配
置.结果表明: 经优化配置后,清原县森林类型的结构比例发生了明显的变化,其中针叶林和
阔叶林面积由 43% 、51%减少到 23% 、31% ,针阔混交林面积由 3%增加到 43% ,灌木林面积
保持不变;森林生态系统生物量、林分生产力分别增加 0. 6% 、2. 1% ,而涵养水源功能增加
31. 7% ,固土功能基本保持不变,在保留较高木材生产效益的同时,可充分发挥涵养水源功
能,实现森林生态系统经济效益和生态效益的最大化.
关键词摇 辽宁省清原县摇 多目标灰色局势决策摇 空间优化配置摇 森林生态系统
文章编号摇 1001-9332(2013)04-1070-07摇 中图分类号摇 S719摇 文献标识码摇 A
Forest resources in Qingyuan County of Liaoning, Northeast China: Their structure and op鄄
timal spatial allocation. BU Chang鄄qian1,2,3, HU Zhi鄄bin1,2, YU Li鄄zhong1,2, YAN Qiao鄄ling1,2,
ZHENG Xiao1,2 ( 1 State Key Laboratory of Forest and Soil Ecology, Institute of Applied Ecology,
Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110164, China; 2Qingyuan Experimental Station of Forest
Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China; 3University of Chinese Academy of
Sciences, Beijing 100049, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(4): 1070-1076.
Abstract: By using RS / GIS techniques and the method of multiple objective grey situation deci鄄
sion, and in considering the forest economic benefits (biomass and stand productivity) and ecologi鄄
cal benefits (water and soil conservation), an optimal spatial allocation of the present forest types
in Qingyuan County of Liaoning, Northeast China was approached in this study. After the optimiza鄄
tion of spatial allocation, the structural proportions of different forest types in Qingyuan County
changed obviously, with the area of coniferous forests reduced from 43% to 23% , the area of broa鄄
dleaved forests reduced from 51% to 31% , the area of mixed coniferous鄄broadleaf forests increased
from 3% to 43% , and the area of shrubs remained unchanged. As compared with the results before
optimization, the biomass, stand productivity, and water conservation function of the forest ecosys鄄
tem in Qingyuan County after optimization increased by 0. 6% , 2. 1% , and 31. 7% , respectively,
and the soil conservation function remained unchanged. It could be concluded that after the optimi鄄
zation of spatial allocation, the forest ecosystem of Qingyuan County could maintain its soil conser鄄
vation function, and, at the time of keeping higher timber production, fully exert water conservation
function, realizing the maximization of the economic and ecological benefits of the forest ecosystem.
Key words: Qingyuan County of Liaoning; multiple objective grey situation decision; spatial opti鄄
mum allocation; forest ecosystem.
*国家重点基础研究发展计划项目(2012CB416906)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zhibinhu@ iae. ac. cn
2012鄄07鄄27 收稿,2013鄄01鄄27 接受.
摇 摇 森林作为陆地生态系统的主体,是人类和各种
生物赖以生存和发展的基础[1] . 长期以来,森林经
营一直以在一定条件下获得最大木材收获量为经营
目标[2-3],一些地区片面追求森林的高生产力,忽视
森林的生态服务功能,从而对森林分布格局产生一
系列影响,导致森林资源分布不均、林分结构单一、
人工针叶纯林面积过大、森林生态系统衰退[4-6]等.
因此,研究森林空间配置与其生态服务功能的关系,
优化森林空间配置模式,充分发挥森林生态系统功
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 4 月摇 第 24 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2013,24(4): 1070-1076
能,进而促进区域生态环境改善,实现森林的可持续
经营具有重要的现实意义.
目前,在森林空间结构优化配置方面已有较多
研究.杨光等[7]研究了延安黄土丘陵区植被建设中
的主要营造技术和空间配置,对人工植被的空间布
局进行了重点选择,提出配置模式;孟宪宇等[8]根
据森林可持续经营的森林资源结构调整原则和相应
技术指标,结合当地实际情况,调整了五道河林场的
森林资源结构;Ripple 等[9]运用遥感技术研究了俄
勒冈州森林景观动态变化,利用 TM 影像分析森林
斑块大小、组成和结构等特征;Mladenoff 等[10]从森
林生态系统可持续经营角度分析了美国北方阔叶混
交林区景观结构变化特点,提出森林经营活动要与
森林空间整体结构和功能之间相互协调. 但现有研
究中进行定量分析的仍较少,且易受人为主观因素
的影响.如何定量分析森林空间结构配置是目前研
究的一个重点.
辽宁省抚顺市清原满族自治县(以下简称“清
原县冶)现有森林大多是由原始林经过长期人为(自
然)干扰形成的次生林[11],而且近些年由于大力发
展人工林形成了大面积的人工针叶纯林,造成了该
地区的林分结构过于单一、针叶化严重、年龄结构不
合理等一系列问题[12],影响了森林生态功能的有效
发挥.因此,有必要对清原县的森林资源结构及其空
间优化配置与生态服务功能关系开展深入研究. 森
林类型空间优化配置就是通过森林资源空间结构分
析,联系森林在景观尺度上的经营目标,建立森林多
目标优化模型,从而实现景观尺度上的资源最优配
置.基于此,本研究结合 GIS和多目标灰色局势决策
模型,在分析清原森林空间结构现状的基础上,应用
多目标灰色局势决策方法,定量分析不同空间配置
下清原县森林生态系统的生产和生态功能,以期找
到能够充分发挥森林多种效益的有效配置方案,为
景观尺度下森林经营规划提供建议.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
清原县位于辽宁省东部(41毅47忆52义—42毅28忆25义
N,124毅20忆06义—125毅28忆58义 E),下辖 9 个镇 5 个乡.
乡镇下辖 188 个行政村.全境地势东南高,西北低,
中部起伏不平.气候类型属于温带大陆性季风气候,
年均气温 5 ~ 8 益,年均降水量 700 ~ 1200 mm, 降
水季节分配不均,多集中在 7—9 月.境内土壤类型
以棕壤和暗棕壤为主,占全县总面积的 90%以上,
此外还分布有少量的草甸土、白浆土和水稻土等.清
原县森林类型大致可以分为针叶林、阔叶林、灌木林
和针阔混交林 4 类[13],是辽宁省重要的商品用材林
基地,同时又是浑河、清河、柴河、柳河的发源地和大
伙房水库、清河水库、磨盘山水库的集水区. 作为辽
东地区重要的涵养水源基地,其为下游和周边地区
的工农业生产和居民生活用水提供了重要保障.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 数据来源及提取摇 研究采用日本 ALOS 遥感
影像,成像时间为 2007 年 9 月 22 日,其中全色影像
分辨率为 2. 5 m,多光谱分辨率为 10 m,图像处理软
件为 ERDAS IMAGINE 9. 2、ARCGIS 9. 3.首先对影
像进行几何校正、影像镶嵌和影像增强等预处理,进
而提取研究区域,以清原县标准地形图、土地利用图
等资料为参考,结合实地考察验证,最后通过目视解
译的方式获得清原县森林类型分布数据.
根据清原县主要森林类型的组成和分布,结合
不同类型森林生态服务功能差异的研究成果[14-16],
在遥感影像上提取出清原县针叶林、阔叶林、针阔混
交林和灌木林 4 种森林类型的分布范围和面积. 同
时,通过 ARCGIS的空间分析和统计功能,结合 2006
年清原县森林资源二类调查数据,分析了该县现有
森林的起源结构、龄组结构和林种结构.
1郾 2郾 2 森林结构优化配置方案摇 为充分发挥清原县
森林生态系统的经济效益和生态效益,确定科学、合
理、可行的森林类型配置方案,建立优化的森林类型
结构配置.根据遥感影像分类提取结果,灌木林只占
清原县有林地面积的 3% ,多分布在综合立地条件
比较差的区域,而且灌木林的经济和生态效益与乔
木林相比要小许多.因此,根据清原县的实际立地条
件和造林原则,在设置优化方案时对灌木林不予考
虑(始终保持其现实比例 3% ).
从数学角度讲,森林类型优化配置比例可以取
区间内的任意值,因而优化方案可以有无数种.结合
提取的各森林类型分布现实比例(针叶林 43% 、阔
叶林 51% 、针阔混交林 3% ),本研究按照 5%的比
例差将各种林型的比例分成 19 种可行级别[17-18] .
其中:
针叶林的比例集合:C = {3% ,8% ,13% ,…,
83% ,88% ,93% }
阔叶林的比例集合:B = {1% ,6% ,11% ,…,
81% ,86% ,91% }
针阔混交林的比例集合:M = {3% ,8% ,13% ,
…,83% ,88% ,93% }
17014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 步长千等: 辽宁省清原县森林资源结构及其空间优化配置摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 不同林型的优化方案
Table 1摇 Optimization scheme of forest types (%)
林型
Forest type
优化方案 Optimization scheme
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
针叶林 Coniferous forest 23 23 23 23 23 28 28 28 28 33 33 33 38 38 43
阔叶林 Broadleaf forest 31 36 41 46 51 31 36 41 46 31 36 41 31 36 31
针阔混交林
Mixed coniferous鄄broadleaf forest
43 38 33 28 23 38 33 28 23 33 28 23 28 23 23
摇 摇 对 C、B、M相互取交,当 C+B+M=97%时,这一
方案为基本可行方案. 根据清原森林现实配置情况
以及各林种比例之间相互制约关系,选出 15 种优化
方案(表 1).
1郾 2郾 3 优化指标的选择摇 选取森林生物量、生产力、
涵养水源量、固土量等[19-21]作为森林结构空间优化
配置的指标.其中,生物量是反映森林生态系统结构
和生产力的重要指标[22];林分生产力直接反映了森
林生态系统的经济效益;水源涵养是森林生态系统
的重要生态功能;固土量是体现森林保持水土的重
要指标.
1郾 2郾 4 优化指标样本值摇 本研究选用的 4 个森林类
型优化指标均采用前人的研究结果.其中,生物量和
林分生产力数据来源于方精云等[15]数据;涵养水源
量和固土量数据来源于《中国森林生态服务功能评
估》 [16]数据(表 2).
1郾 2郾 5 多目标灰色局势决策模型摇 多目标灰色局势
决策是一种定量化的分析方法,是针对多种事件、多
种目标或多个局势情况下获得满意的决策[23-25],可
以用矩阵形式来表达. 本研究将森林生态系统的生
产功能和生态功能作为事件 ai,将得到的 15 种优化
方案作为对策集 b j,组成局势 sij = (ai,b j). 其次,将
生物量、林分生产力、涵养水源量和固土量 4 个决策
指标作为目标集,目标的大小决定局势 sij的优劣,由
表 2摇 不同林型的优化指标样本值
Table 2摇 Sample value of optimum indices for different for鄄
est types
林 型
Forest type
生物量
Biomass
(t·hm-2)
林分生产力
Stand
productivity
(t·hm-2·
a-1)
涵养水源量
Water
conservation
amount (m3·
hm-2·a-1)
固土量
Soil鄄fixation
amount
(t·hm-2·
a-1)
针叶林
Coniferous forest
102. 601 12. 637 827. 59 26. 03
阔叶林
Broadleaf forest
90. 476 8. 850 2206. 90 32. 41
针阔混交林
Mixed coniferous鄄broadleaf
forest
98. 022 11. 257 2758. 62 29. 31
此依次构建 4 个目标的效果样本矩阵 Uk:
Uk =(ukij)=
uk11 uk12 … uk1j
uk21 uk22 … uk2j
… … … …
uki1 uki2 … uki
é
ë
ê
ê
ê
ê
êê
ù
û
ú
ú
ú
ú
úú
j
由于不同目标的效果样本值具有量纲差异,为
增加数据的可比性,采用极差变化公式定义区间的
灰数.因为所选的指标都为效果越大越好,所以采用
上限效果测度:
rkij =ukij / ukmax
其中:ukij为 sij中的实际效果值;ukmax为 sij中所有实际
效果中的最大值;ukij臆ukmax;rkij臆1.
由此得到多目标局势决策的综合矩阵 D(移):
D(移) =
r(移)11
s11
r(移)12
s12

r(移)1j
s1j
r(移)21
s21
r(移)22
s22

r(移)2j
s2j
… … … …
r(移)i1
si1
r(移)i2
si2

r(移)ij
s
é
ë
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ê
ù
û
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ú
ij
其中,综合效果测度为: r(移)ij =
1
N移
N
k = 1
r(k)ij .
最后,根据得到的综合效果测度以及相应的研
究准则,即可得到事件 ai 的最优对策.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 清原县森林资源结构现状
根据遥感影像解译结果(图 1)和 2006 年清原
县森林资源二类调查统计资料,全县有林地面积为
285. 95伊103 hm2,活立木总蓄积为 2457. 3伊104 m3,
森林覆盖率为 72. 8% . 主要森林类型中,针叶林面
积为 122. 96伊103 hm2,蓄积为 1267. 5伊104 m3;阔叶
林面积为 145. 84伊103 hm2,蓄积为 1131. 7伊104 m3;
针阔混交林面积为 8. 579伊103 hm2,蓄积为 57. 412伊
104 m3 .
2701 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 1摇 清原县森林资源分布
Fig. 1摇 Spatial distribution of forests in Qingyuan County.
玉:针叶林 Coniferous forest; 域:阔叶林 Broadleaf forest; 芋:针阔混交
林 Mixed coniferous鄄broadleaf forest; 郁:灌木林 Shrub; 吁:其他用地
Other land.
2郾 1郾 1 起源结构 摇 清原县人工林面积 123. 06 伊
103 hm2,蓄积量 1286. 8伊104 m3,主要树种以落叶松
(Larix spp. )为主,其面积和蓄积量分别占人工林面
积和蓄积量的 88. 3%和 88. 6% ,其次是红松(Pinus
koraiensis)、油松(P. tabulaeformis)、赤松(P. densi鄄
flora)和樟子松(P. sylvestris var. mongolica). 天然
次生林面积和蓄积量分别为 142. 57 伊 103 hm2和
1130. 3伊104 m3,主要树种以蒙古栎(Quercus mongoli鄄
ca)为主,面积和蓄积量分别占 90. 3%和 89郾 8% .另
外,还有一些珍贵树种如水曲柳(Fraxinus mandshuri鄄
ca)、胡桃楸( Juglans mandshurica)、黄波罗(Phello鄄
dendron amurense)和椴树(Tilia amurensis)等.
2郾 1郾 2 龄组结构摇 清原现有森林龄组结构和蓄积比
例见表 3.由表 3 可以看出,中幼龄林占林分总面积
的 87. 4% ,蓄积量也超过总蓄积的 75% ,说明龄组
蓄积分布不合理,森林后备资源丰富,但目前可利用
资源严重不足.
2郾 1郾 3林种结构摇 清原县现有用材林、薪炭林、经济
表 3摇 清原县森林龄组结构和蓄积量
Table 3 摇 Age structure and stock volume of forests in
Qingyuan County
龄组
Age groups
面积
Area
(hm2)
比例
Percentage
(% )
蓄积量
Volume
(104 m3)
比例
Percentage
(% )
幼龄林
Young forest
152245 55. 0 764. 1 31. 1
中龄林
Middle鄄age forest
89574 32. 4 1087. 3 44. 3
近熟林
Near鄄mature forest
25146 9. 1 416. 5 16. 9
成熟林
Mature forest
9306 3. 4 184. 5 7. 5
过熟林
Over鄄mature forest
282 0. 1 4. 2 0. 2
林和防护林 4 个林种,面积分别为 108. 71 伊 103、
3郾 712伊103、7. 827伊103和 87. 185伊103 hm2 . 其中,用
材林占有林地面积的 38% ,防护林占有林地面积的
30% .
针对目前清原县森林资源空间配置格局现状,
初步判断现有森林布局欠合理,尤其是针叶人工用
材林所占比重较大,而且大多分布于主要河流两侧.
这种分布格局可能对木材集中生产带来一定效益,
但是长久发展下去必然导致防护林难以发挥应有的
防护效益.
2郾 2摇 清原县森林结构优化配置方案
根据各优化指标样本值,结合组成的局势 sij =
(ai,b j),构建多目标综合局势决策矩阵,对前述 15
种优化方案进行计算.并由此获得对应 15 种优化方
案的效果测度和综合效果测度矩阵,根据决策目标
选出 5 种各目标效果测度和综合效果测度指标值均
比其他方案高的最优化方案(表 4).
由表 4 可知,方案 1、方案 3 和方案 5 的生物量
以及林分生产力目标值相对较高,说明这 3 种方案
的森林生态系统拥有较高的生产功能,也间接表明
表 4摇 森林类型优化配置方案结果
Table 4摇 Optimum allocation of forest types
序号
No.
林型
Forest type (% )
针叶林
Coniferous
forest
阔叶林
Broadleaf
forest
针阔
混交林
Mixed
coniferous鄄
broadleaf
forest
经济效益
Economic benefit
生物量
Biomass
效果测度
Effect
measurement
林分
生产力
Stand
productivity
效果测度
Effect
measurement
生态效益
Ecological benefit
涵养水
源量
Water
conservation
amount
效果测度
Effect
measurement
固土量
Soil鄄
fixation
amount
效果测度
Effect
measurement
综合效果
测度
Compre鄄
hensive
effect
measurement
1 23 31 43 9380 0. 9449 1049 0. 8614 206069 0. 7888 2864 0. 9192 0. 8786
2 23 36 38 9342 0. 9411 1037 0. 8515 203311 0. 7782 2879 0. 9242 0. 8738
3 28 36 33 9365 0. 9434 1044 0. 8572 193655 0. 7413 2863 0. 9189 0. 8652
4 28 41 28 9327 0. 9396 1032 0. 8473 190897 0. 7307 2878 0. 9239 0. 8604
5 33 41 23 9350 0. 9419 1039 0. 8530 181242 0. 6938 2862 0. 9187 0. 8518
37014 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 步长千等: 辽宁省清原县森林资源结构及其空间优化配置摇 摇 摇 摇 摇
表 5摇 不同森林类型优化配置前后面积对比
Table 5 摇 Area comparison of forest types between before
and after optimization
林型
Forest type
优化前面积
Area before
optimization
(hm2)
优化后面积
Area after
optimization
(hm2)
面积绝对
变化量
Area
variation
(hm2)
面积变化率
Percentage
of area
variation
(% )
针叶林
Coniferous forest
122960 65769 -57191 -20
阔叶林
Broadleaf forest
145836 88645 -57191 -20
针阔混交林
Mixed coniferous鄄broadleaf
forest
8579 122961 114382 40
灌木林 Shrub 8578 8578 0摇 0
了这 3 种方案具有良好的经济效益. 但方案 3 和方
案 5 的涵养水源目标值比较低,说明其生态服务功
能价值损失比较大. 如果着重从涵养水源目标来考
虑,则方案 1 和方案 2 的涵养水源功能要比其他方
案高.从固土量目标看,方案 2 和方案 4 更能增强森
林生态系统的土壤保持功能,有效地遏制水土流失.
摇 摇 衡量森林生态系统的价值,不仅要考虑其产生
的直接经济效益,还应注重其蕴含的生态价值.清原
县作为浑河、清河、柴河和柳河 4 条河流的发源地,
是辽宁省重要的涵养水源基地,该区域的森林生态
系统的涵养水源功能高低显得尤为重要. 方案 1 的
3 种目标效果测度均比较高,而且综合效果测度也
最大.因此,此方案既能产生比较高的经济价值,又
能有效发挥森林生态系统的多种生态服务功能. 故
本研究选定方案 1 为清原县森林结构优化的最优配
置方案.
2郾 3摇 森林类型优化配置前后对比
由表 5 可以看出,清原县森林类型优化配置前
后各森林类型面积比例变化明显.与优化前相比,针
叶林和阔叶林面积比例均相应减少,针阔混交林的
面积比例大幅增加,而且研究区森林生态系统的生
态服务功能得到了很大改善.经优化配置后,研究区
针阔混交林的面积比例明显增加,由优化前的 3%
增加到 43% .这是因为针阔混交林的降雨截留量、
土壤持水量和有机质含量、空气净化能力等均高于
纯林[26-28],相比其他森林类型,能够提供更好的生
态服务功能.此外,针阔混交林生态系统具有丰富的
生物多样性[29],能形成良好的生物化学循环[1],调
节和改善地力,有助于提高林分生产力[30] . 与优化
前相比,优化后清原县森林生态系统生物量和林分
生产力分别增加了 0. 6%和 2. 1% ,而涵养水源功能
增加了 31. 7% ,固土功能基本保持不变(表 6). 优
化后的清原县森林类型结构更加趋于合理,在保留
原有较高经济效益的同时,又发挥更大的生态效益,
更符合研究区目前的实际情况.
表 6摇 森林类型优化配置前后各目标综合样本值对比
Table 6摇 Comparison of comprehensive sample value between before and after optimization
时间
Time
经济效益 Economic benefit
生物量
Biomass
效果测度
Effect
measurement
林分生产力
Stand
productivity
效果测度
Effect
measurement
生态效益 Ecological benefit
涵养水源量
Water
conservation
amount
效果测度
Effect
measurement
固土量
Soil鄄fixation
amount
效果测度
Effect
measurement
综合效果
测度
Compre鄄
hensive effect
measurement
优化前
Before optimization
9320 0. 9389 1028 0. 8445 156414 0. 5987 2860 0. 9181 0. 8251
优化后
After optimization
9380 0. 9449 1049 0. 8614 206069 0. 7888 2864 0. 9192 0. 8786
3摇 讨摇 摇 论
根据遥感影像解译结果,清原县现有森林类型
中,针叶林、阔叶林、针阔混交林和灌木林的面积分
别为 122960、145836、8579 和 8578 hm2 .研究区各森
林类型面积比例差异明显,其中针叶林和阔叶林占
主导地位,二者所占面积比例高达 94% ,针阔混交
林的面积比例偏小,仅占 3% .此种森林类型配置方
式虽有较高的经济效益,但难以发挥良好的森林生
态效益.
经多目标灰色局势决策模型优化后,清原县森
林类型结构变化明显. 其中,针叶林面积比例由
43%减少到 23% 、阔叶林面积比例由 51%减少到
31% 、针阔混交林面积比例由 3%增加到 43% ,而灌
木林面积保持不变.与优化前相比,优化后清原县森
林生态系统的生物量和林分生产力分别增加了
0郾 6%和 2. 1% ,而涵养水源功能增加了 31. 7% ,固
土功能基本保持不变. 为充分发挥森林生态系统的
多种功能,产生更多的生态效益,应对研究区现有大
面积人工针叶纯林进行改造,如通过林下更新,引种
4701 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
耐阴阔叶树形成复层针阔混交林,或者间伐改造后,
引入阔叶树等方法改造成针阔混交林;同时,通过
“栽针保阔冶等技术对现有的次生阔叶林进行改造,
使之成为针阔混交林,从而为提高区域内森林生态
系统的涵养水源和水土保持功能提供可靠的保障.
由于 GIS技术拥有比较强大的空间数据处理、
分析和可视化能力,可操作性更强,为景观尺度下处
理森林空间结构问题提供了有效的方法和途
径[31-32] .在森林类型空间优化配置方面,与其他方
法相比,本研究所采用的多目标灰色局势决策模型,
把通常根据专家经验判断决定转变为针对多个事
件、多个目标或多个局势的综合评价来决定对策的
优劣,是一种解决森林类型空间配置结构的定量化
方法,并且在计算过程中考虑到多个因子间的相互
影响.该方法更科学,结果可信度高. 但由于森林类
型的空间优化配置是一个比较复杂的问题,需要考
虑的目标很多,研究方法也有多种,而且森林生态系
统的综合效益指标还没有统一的标准. 因此需要在
优化指标的量化和选择方面开展深入研究,以此来
确保森林空间优化配置结果的可靠性和准确性.
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作者简介摇 步长千,男,1986 年生,硕士.主要从事森林景观
格局研究. E鄄mail: buchangqian@ 163. com
责任编辑摇 李凤琴
6701 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷