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结合大斑啄木鸟生境适宜性的林分空间结构优化

盛琪 董灵波 刘兆刚

盛琪, 董灵波, 刘兆刚. 结合大斑啄木鸟生境适宜性的林分空间结构优化[J]. 北京林业大学学报, 2021, 43(5): 24-32. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200141
引用本文: 盛琪, 董灵波, 刘兆刚. 结合大斑啄木鸟生境适宜性的林分空间结构优化[J]. 北京林业大学学报, 2021, 43(5): 24-32. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200141
Sheng Qi, Dong Lingbo, Liu Zhaogang. Stand spatial structure optimization combined with habitat suitability of great spotted woodpecker[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2021, 43(5): 24-32. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200141
Citation: Sheng Qi, Dong Lingbo, Liu Zhaogang. Stand spatial structure optimization combined with habitat suitability of great spotted woodpecker[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2021, 43(5): 24-32. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200141

结合大斑啄木鸟生境适宜性的林分空间结构优化

doi: 10.12171/j.1000-1522.20200141
基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFC0504103),黑龙江省森林可持续经营试验示范区建设项目(201522-2)
详细信息
    作者简介:

    盛琪。主要研究方向:森林可续经营。Email:599540072@qq.com 地址:150040 黑龙江省哈尔滨市和兴路26号东北林业大学林学院

    责任作者:

    刘兆刚,博士,教授。主要研究方向:森林可续经营。Email:lzg19700602@163.com 地址:同上

  • 中图分类号: S759.94;S750

Stand spatial structure optimization combined with habitat suitability of great spotted woodpecker

  • 摘要:   目的  优化林分空间结构,提高现有林分质量的同时更好地保护野生动物栖息地,为帽儿山地区的森林经营提供理论依据。  方法  本文以帽儿山林场为研究对象,根据全混交度、角尺度、竞争指数、林层指数4个空间结构指标和生境适宜性指数,采用乘除法思想构建林分空间优化模型。生境适宜性指数以大斑啄木鸟为例根据2016年帽儿山林场森林资源二类调查数据进行计算。利用R语言进行林分优化模拟,比较不同采伐强度下林分结构和生境适宜性指数的变化,分析将生境适宜性指数融入到优化模型中的可行性。  结果  通过对比不同采伐强度(10%、20%、30%)下各指标和目标函数值(Q)的变化,确定最优采伐强度为20%。最优采伐强度下Q值的最大值为73.28,平均值为49.59,郁闭度为0.62,林分结构平均状态达到最佳,采伐木主要集中于林木密集区域共计采伐133株;林分空间结构优化后林分全混交度和林层指数提高,竞争指数减小,角尺度介于[0.475,0.517]之间,由聚集分布状态调整为随机分布状态;并且生境适宜性指数由0.52提高到0.57属于较适宜区域。  结论  表明本次优化模拟将生境适宜性指数融入到林分空间优化模型中,在优化林分结构和提高林分质量的基础上,一定程度上提高了生境适宜性指数;为空间结构优化调整和保护帽儿山野生动物的生存环境提供科学依据。

     

  • 图  1  帽儿山林场大斑啄木鸟生境适宜性等级分布

    Figure  1.  Grade distribution of habitat suitability of Dendrocopos major in Maoershan Mountain

    图  2  各采伐强度下最优模拟采伐木位置

    红色为采伐木的位置。The red part represents the location of cutting trees.

    Figure  2.  Optimal simulated location of cutting trees under different thinning intensities

    图  3  优化前后林分径阶分布

    空心圆和实心圆分别代表优化前后径阶分布,三角形代表采伐木径阶分布。The open circle represents the optimized diameter class distribution, and the solid circle represents the optimized diameter class distribution, and the triangles represent the distribution of diameter steps of felled trees.

    Figure  3.  Distribution of diameter grade before and after optimization

    表  1  样地内林木基本信息

    Table  1.   Basic information of trees in the sample plots

    树种
    Tree species
    平均胸径
    Average
    DBH/cm
    平均树高
    Average
    tree height/m
    株数
    Tree
    number
    全混交度
    Complete
    mingling
    角尺度
    Uniform
    angle
    竞争指数
    Competition
    index
    林层指数
    Stand layer
    index
    色木槭 Acer mono12.9810.651510.630.543.710.60
    白牛槭 Acer mandshuricum10.939.441370.560.543.640.61
    榆树 Ulmus pumila13.5510.511350.590.544.980.57
    椴树 Tilia tuan22.8314.28880.600.536.220.64
    胡桃楸 Juglans mandshurica39.5319.09680.560.554.660.63
    水曲柳 Fraxinus mandshurica30.9718.42460.610.514.390.72
    青楷槭 Acer tegmentosum 10.578.50430.540.524.120.59
    其他 Others17.6311.741450.610.544.010.61
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    表  2  大斑啄木鸟生境评价因子等级及类型划分标准

    Table  2.   Habitat quality evaluation factor grading and standard of great spotted woodpecker

    评价因子
    Evaluation factor
    类型划分等级 Classification and grading来源文献
    Source literature
    权重
    Weight
    林分类型
    Stand type
    阔叶林
    Broadleaved forest
    针阔混交林
    Coniferous and broadleaved
    mixed forest
    针叶林
    Coniferous forest
    [13, 18-19, 27] 0.15
    林分平均年龄
    Stand average age
    近、成熟林
    Near-mature and
    mature forest
    过熟林
    Overmature forest
    中、幼龄林
    Young and middle aged forest
    [15, 27-28] 0.13
    平均胸径
    Average DBH/cm
    30 ~ 35 20 ~ 30 < 20, > 35 [13, 16, 20, 24-26] 0.23
    枯立木比例
    Dead tree proportion
    0 ~ 0.03 0.03 ~ 0.09 ≥ 0.09, 0 [11, 28-29] 0.18
    水源与栖息地距离
    Distance to water/m
    ≤ 200 200 ~ 600 ≥ 600 [13, 15-16] 0.15
    道路与栖息地距离
    Distance to road/m
    ≥ 400 50 ~ 400 < 50 [11, 16, 30] 0.16
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    表  3  采伐强度模拟结果

    Table  3.   Simulation results of thinning intensity

    样地号
    Sample
    plot No.
    采伐强度
    Thinning
    intensity/%
    目标函数值
    Objective function value (Q)
    郁闭度
    Canopy
    density
    平均值
    Mean value
    最大值
    Max. value
    最小值
    Min. value
    RK011044.0259.0234.420.64
    2049.5973.2831.060.62
    3057.7596.8334.650.57
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    表  4  不同采伐强度模拟指数变化

    Table  4.   Variations in simulation indexes under different thinning intensities

    采伐强度
    Thinning intensity/%
    q
    q value
    全混交度
    Complete mingling
    角尺度
    Uniform angle
    竞争指数
    Competition index
    林层指数
    Stand layer index
    生境适宜性指数
    Habitat suitability index
    目标函数值
    Objective function value
    101.340.600.523.780.630.5559.02
    201.350.610.513.360.640.5773.28
    301.320.620.503.080.630.5796.83
    注:q值为相邻径阶株数之比。下同。Notes: q value is the ratio of the number of adjacent diameter class. The same below.
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    表  5  优化前后各指数变化

    Table  5.   Changes of indexes before and after optimization

    指数
    Index
    优化前
    Before optimization
    优化后
    After optimization
    变化趋势
    Changing trend
    变化幅度
    Changing range/%
    径阶数 Diameter order (D)1515不变 Constant0
    树种数 Tree species number (N)1616不变 Constant0
    qq value1.201.35增加 Increase 2.27
    全混交度 Complete mingling (M)0.590.61增加 Increase 3.38
    角尺度 Uniform angle (W)0.540.51 减小 Decrease 5.56
    林层指数 Stand layer index (S)0.610.64增加 Increase 4.92
    竞争指数 Competition index (CI)4.383.36 减小 Decrease 23.28
    生境适宜性指数 Habitat suitability index (HSI)0.520.57增加 Increase 9.62
    目标函数值 Objective function value (Q)32.6773.28增加 Increase124.30
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-11
  • 修回日期:  2020-06-28
  • 网络出版日期:  2021-04-22
  • 刊出日期:  2021-05-27

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