森林健康經(jīng)營空間途徑與評價系統(tǒng)研究.pdf

1、ThestudyofSpaceApproachesandEvaluationSystemontheforesthealthymanagementbyZHANGJiangAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofAgriculturalinForestManagementinCentralSouthUniversityofFore

2、stryandTechnology498ShaoshanSouthRoad，TianxinDistrictChangshaHunan410004，PRCHINASupervisorProfessorLVYongMay,2014摘要森林是一個復(fù)雜系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)與健康密切相關(guān)，影響因子繁多，涉及面廣，維數(shù)多。從包含空間信息的森林結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化調(diào)整研究森林健康經(jīng)營的理論、方法和技術(shù)是國內(nèi)外林學(xué)、生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。我國南方，特別是長江以南，南方

3、淡水湖泊周邊森林群落，多年以來，湖泊不斷萎縮，周邊森林面積逐年縮小，生物資源急劇減少，外來樹種增多，森林群落類型正快速從原生群落向人工群落演變，使這一地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能遭受了嚴(yán)重破壞，甚至影響到長江流域經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。因此，依據(jù)系統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)功能關(guān)系原理，從森林空間途徑研究南方森林健康及其經(jīng)營，通過調(diào)整森林空間結(jié)構(gòu)，恢復(fù)森林生態(tài)系統(tǒng)功能，維持森林健康穩(wěn)定，對提高研究區(qū)森林經(jīng)營水平，構(gòu)建“兩型社會”和低碳經(jīng)濟(jì)社會具有重要的理論

4、和現(xiàn)實(shí)意義。森林健康影響因子眾多，經(jīng)營措施各異，森林健康經(jīng)營實(shí)際上是一個非線性多目標(biāo)規(guī)劃問題，國內(nèi)外為對其研究也缺少系統(tǒng)和科學(xué)性。本文以長沙市大圍山自然保護(hù)區(qū)、瀏陽湖國有林場、長沙黑麇峰國家森林公園、長沙市湖南省森林植物園、沅江市龍虎山林場和湖北省崇陽縣桂花林場典型闊葉混交林為研究對象，依據(jù)森林健康、生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)工程等理論，從結(jié)構(gòu)、功能與森林健康的關(guān)系入手，在森林生態(tài)系統(tǒng)尺度分析影響長沙市森林健康各因子，分析森林健康狀況以及存在的問題，

5、提出森林空間結(jié)構(gòu)合理性評價標(biāo)準(zhǔn)和評價方法。應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘、智能進(jìn)化算法研究生態(tài)系統(tǒng)健康經(jīng)營空間結(jié)構(gòu)調(diào)控策略，在智能進(jìn)化算法求解多目標(biāo)規(guī)劃問題的基礎(chǔ)上，研究森林健康經(jīng)營多目標(biāo)空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，確定目標(biāo)空間結(jié)構(gòu)，建立長沙市典型森林類型健康經(jīng)營空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，在此研究基礎(chǔ)上，并提出了相應(yīng)改善措施，調(diào)整森林生態(tài)系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)，制定正確的經(jīng)營思想和經(jīng)營目標(biāo)及措施。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)論如下：(1)基于Voronoi圖的林分空間結(jié)構(gòu)分格局分析方法研究

6、。以研究區(qū)大圍山自然保護(hù)區(qū)、瀏陽湖國有林場、望城區(qū)黑麇峰國家森林公園，湖南省森林植物園天然次生林為對象，提出基于Voronoi圖的林分空間結(jié)構(gòu)分格局分析方法，研究結(jié)果表明，基于Voronoi圖的格局分析方法同樣能有效刻畫林木空間分布特征，可從不同的時空尺度上描述了林分主要樹種的空間格局動態(tài)。(2)基于多目標(biāo)優(yōu)化的森林空間結(jié)構(gòu)綜合評價研究。借鑒生態(tài)學(xué)有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部均衡和均質(zhì)原理，在森林生態(tài)系統(tǒng)(斑塊)尺度，從空間結(jié)構(gòu)的混交、競爭、空間分