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长白山月亮湾亚高山湿地生态系统碳氮储量沿水分梯度空间分异规律及机制
1
作者 崔雅如 牟长城 +1 位作者 姬文慧 郝鑫海 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第18期7977-7990,共14页
湿地在全球碳氮循环中具有重要作用,揭示高海拔湿地碳、氮储量空间分异规律有助于减少其碳氮储量估算的不确定性。采用相对生长方程法与碳/氮分析仪测定法,同步测定长白山月亮湾亚高山湿地沿水分梯度(生长季水位由23 cm降低至-20 cm)依... 湿地在全球碳氮循环中具有重要作用,揭示高海拔湿地碳、氮储量空间分异规律有助于减少其碳氮储量估算的不确定性。采用相对生长方程法与碳/氮分析仪测定法,同步测定长白山月亮湾亚高山湿地沿水分梯度(生长季水位由23 cm降低至-20 cm)依次分布的6种天然沼泽类型(下半段湖泊水分梯度的草丛沼泽-C、芦苇沼泽-L、灌丛沼泽-G和上半段阶地水分梯度的下部-LNx、中部-LNz和上部-LNs生境的落叶松泥炭藓沼泽)的生态系统碳储量、氮储量(植被和土壤)及其相关环境因子(水位、土壤有机质、全氮和全磷等),揭示高海拔湿地生态系统碳、氮储存能力沿水分梯度的空间分异规律及其形成机制,并探寻碳氮在植被、土壤和生态系统尺度上的耦合关系。结果表明:(1)其植被碳储量(2.95—59.94 t/hm^(2))和氮储量(0.044—0.733 t/hm^(2))沿水分梯度均呈下半段恒定及上半段递增的规律性,故其植被碳氮在水平空间上存在强耦合性;(2)土壤碳储量(252.05—436.86 t/hm^(2))和氮储量(10.96—18.06 t/hm^(2))沿水分梯度呈双递减型或草丛沼泽和3类生境上的落叶松泥炭藓沼泽显著高于芦苇沼泽和灌丛沼泽的变化规律性,故其土壤碳氮在水平空间上耦合性较弱,但其土壤碳、氮储量在垂直空间上的耦合性相对较强且根据其碳、氮储量的垂直变化趋势是否完全一致可分为2种类型(完全耦合型(G和LNz土壤碳氮垂直变化趋势完全一致)和基本耦合型(C、L、LNx、LNs土壤碳氮垂直变化趋势仅在表层明显不同));(3)生态系统碳储量(258.35—464.89 t/hm^(2))和氮储量(11.05—18.21 t/hm^(2))沿水分梯度呈下半段递减和上半段恒定或草丛沼泽和3类生境上的落叶松泥炭藓沼泽显著高于芦苇沼泽和灌丛沼泽的变化规律性,故其生态系统碳氮存在较强的耦合性(上半段完全耦合及下半段耦合性减弱),且其生态系统碳、氮储量均以土壤占主体且占比沿水分梯度呈递减趋势(87.13%—99.28%和95.98%—99.74%),而植被仅占次要地位且其占比沿水分梯度呈递增趋势(0.72%—12.87%和0.26%—4.02%);(4)其生态系统各组分碳、氮储量沿水分梯度空间分异的主控因子并不同,其植被碳、氮储量主要受水位所抑制,而其土壤和生态系统的碳、氮储量主要受土壤全磷所促进。因此,长白山月亮湾亚高山湿地的生态系统碳、氮储量沿水分梯度存在明显的空间分异规律,且其形成机制为微地形对水分再分配决定着植物群落类型的分布,进而控制碳氮储存能力及其两者的耦合性,故对这类环境梯度的完整性应加以重点保护。 展开更多
关键词 高海拔 沼泽湿地 生态系统碳氮储量 空间分异规律 主控因子
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极端气候影响华中和东南地区森林生态系统结构与功能的研究进展 被引量：1
2
作者 黄长江 何杨辉 +3 位作者 周灵燕 刘瑞强 王国锋 周旭辉 《陆地生态系统与保护学报》 2022年第5期71-83,共13页
受气候变化影响,华中、东南地区极端气候事件出现频率及强度均显著增加,对区域森林生态系统结构、功能和稳定性产生了严重影响。全面和准确地评估极端气候对森林生态系统的影响,可为区域森林生态保护与经济协调发展提供数据基础与决策... 受气候变化影响,华中、东南地区极端气候事件出现频率及强度均显著增加,对区域森林生态系统结构、功能和稳定性产生了严重影响。全面和准确地评估极端气候对森林生态系统的影响,可为区域森林生态保护与经济协调发展提供数据基础与决策依据。以热浪、极端干旱、台风/极端降雨、冰冻雨雪为例,系统总结了极端气候对华中、东南地区森林生态系统结构与功能的影响。极端气候事件的发生一方面通过增加植物的死亡率,抑制树木光合作用,进而影响植被净初级生产力与生态系统碳吸收;另一方面通过增加凋落物数量和林隙面积,影响森林生态系统的生物多样性和稳定性,深刻改变森林生物地球化学循环过程。此外,森林生态系统受干扰程度受极端气候事件频率及强度的影响,且在不同研究手段和方法的结果之间存在显著差异,这为准确评估与预测极端气候对森林生态系统的影响带来极大的不确定性。 展开更多
关键词 极端气候事件 森林生态系统 结构 功能
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宏中微三层维度在森林经营中的应用
3
作者 赵睿 刘玉臣 +7 位作者 闫平 沈海龙 张鹏 贾炜玮 王超 杨剑飞 郑瞳 唐伟 《温带林业研究》 2025年第2期44-48,共5页
森林经营是对现有森林进行科学培育以提高森林产量和质量的生产活动总称,主要包括森林抚育、林木改造、采伐更新、护林防火及副产品利用等。基于层次分析法,本文将经营方式与措施按照经营主体对象的维度划分为宏观、中观及微观。经营方... 森林经营是对现有森林进行科学培育以提高森林产量和质量的生产活动总称,主要包括森林抚育、林木改造、采伐更新、护林防火及副产品利用等。基于层次分析法,本文将经营方式与措施按照经营主体对象的维度划分为宏观、中观及微观。经营方式与经营层次的不同,对经营策略的制定与最终的经营效果会造成显著差别。现在单一类别和层次的经营方式,难以满足多功能、多目标的森林经营理念和发展趋势,需要综合性、多维度的森林经营方式对森林生态系统、林木生长进行精准提升。因此,本文以宏观维度在森林经营中的应用、中观维度在森林经营中的应用、微观维度在森林经营中的应用、宏观中观微观维度在森林经营中的应用这4个方面进行综合概述。本文对未来森林经营方式进行展望,探究科技化、深层次及综合性的新型智慧森林经营理念和经营方式,以期为森林经营的可持续深入发展提供方法指导和理论依据。 展开更多
关键词 森林经营 宏观 中观 微观 联动 智慧林业
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基于系统动力学的帽儿山实验林场可持续发展水平预测 被引量：4
4
作者 李泓莹 董灵波 刘兆刚 《森林工程》 北大核心 2023年第1期11-20,共10页
建立可持续发展评价体系是研究可持续发展水平的重要手段,然而多数相关研究仅对研究区域现状进行分析,对区域未来的可持续发展趋势进行仿真预测的研究相对较少。为此,以帽儿山实验林场2004年和2016年的2期森林资源二类调查数据为基础,... 建立可持续发展评价体系是研究可持续发展水平的重要手段,然而多数相关研究仅对研究区域现状进行分析,对区域未来的可持续发展趋势进行仿真预测的研究相对较少。为此,以帽儿山实验林场2004年和2016年的2期森林资源二类调查数据为基础,结合前人经验从经济、环境和社会等方面选择23项指标建立经营单位尺度可持续发展评价指标体系;通过熵权法和层次分析法(AHP)确定指标权重,采用指数加权法计算得到评价结果;并借助系统动力学方法,采用Vensim PLE软件绘制系统动力学流程图,寻找变量间的关系,构建系统动力学模型,对未来至2035年5种不同发展路径下林场的可持续发展水平进行预测。结果表明,2004年可持续发展水平为0.597,2016年为0.833,表明帽儿山实验林场已经由弱可持续阶段提升到了初级可持续阶段,呈现出了良好的发展趋势;在模拟的5种发展路径中,综合发展型可使林场的可持续发展水平于2035年达到0.924,相比于保持现状型路径(模拟水平0.899)及其他发展路径,其为更优的发展路径。 展开更多
关键词 帽儿山实验林场 可持续发展 熵权法 AHP法 系统动力学
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病虫害干扰对森林碳汇影响的研究进展
5
作者 陈汝婷 迟德富 《林业科学》 北大核心 2025年第2期1-11,共11页
在全球气候变化背景下,森林生态系统常因本地或外来病虫害的干扰,而影响其物种组成、空间结构、生物多样性以及固碳释氧等功能。森林病虫害干扰对生态系统碳汇的影响主要集中在以下几个方面:1)降低光合作用效率。当林木遭到病虫危害时,... 在全球气候变化背景下,森林生态系统常因本地或外来病虫害的干扰,而影响其物种组成、空间结构、生物多样性以及固碳释氧等功能。森林病虫害干扰对生态系统碳汇的影响主要集中在以下几个方面:1)降低光合作用效率。当林木遭到病虫危害时,光合速率、气孔导度以及蒸腾作用等光合指标降低,与光合相关的基因下调,参与光合作用的暗反应能力也相应减弱,甚至会因干扰而受到抑制。2)光合产物减少从而影响生态系统的地上和地下固碳能力。当光合产物减少时,林木自身会将体内的蔗糖重新分配以满足林木新陈代谢需求。林木的根系生物量、土壤自养呼吸能力以及地下碳的长期固存都会因光合产物减少而降低。3)造成植物组织的损伤,影响宿主的生长、繁殖和生存,从而降低生物多样性、破坏森林结构进而减少功能冗余。4)被病虫害干扰后的森林生态系统,其存活植物的生长能力以及微生物的分解能力受到长期影响,进而长时间改变森林的固碳能力和增大碳排放。5)昆虫和微生物可以加速枯木分解并释放碳。取食木材的昆虫不仅可以直接取食和消耗枯木,也可以通过与微生物群落互作,间接对枯木分解产生影响。研究表明,森林病虫害干扰会减少森林面积、降低固碳能力以及增高碳通量,使森林从“碳汇”转变为“碳源”。 展开更多
关键词 森林碳汇 森林生态系统 病虫害干扰 光合作用 碳固定 碳通量
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不同优化算法在林分经营中的应用与对比研究
6
作者 罗隽泳 金星姬 +1 位作者 Timo Pukkala 郝元朔 《西南林业大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第3期184-193,共10页
引入一种控制参数少、寻优机制强的人工蜂群算法(ABC),以红松人工林为例基于净现值(NPV)最大为目标优化林分经营措施,并同Hooke&Jeeves直接搜索算法、差分进化算法(DE)、进化策略算法(ES)和粒子群优化算法(PSO)进行对比评估,探讨AB... 引入一种控制参数少、寻优机制强的人工蜂群算法(ABC),以红松人工林为例基于净现值(NPV)最大为目标优化林分经营措施,并同Hooke&Jeeves直接搜索算法、差分进化算法(DE)、进化策略算法(ES)和粒子群优化算法(PSO)进行对比评估,探讨ABC算法参数配置及各算法特性。通过模拟器推演标准红松人工林的生长及经营过程,以NPV为经营目标,遍历ABC算法参数组合,确定最优参数。结果表明:根据ABC算法参数寻优结果显示,随着蜂群规模大小增加NPV呈上升趋势,当蜂群大小为90时NPV均高于385500元/hm^(2)。NPV均值的排序为PSO>ABC>DE>ES>HJ,变异系数的排序为DE<PSO<ABC<ES<HJ;当仅将群体大小减少到5,而其他参数保持最优时,NPV均值排序为ABC>DE>PSO>ES,变异系数排序为DE<ABC<PSO<ES。本研究系统评估了5种林分经营优化算法在最优参数配置下的性能,整体上,DE、PSO和ABC算法均表现优异且能维持候选解的多样性,在处理复杂优化问题时,ABC算法的执行效率颇具优势。通过对比,本研究评估了5种算法优化经营措施的可行性,为ABC算法在林分经营优化中的应用提供了参考。 展开更多
关键词 红松 人工林 经营优化 人工蜂群算法 直接搜索算法
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基于模拟退火算法逆转搜索的森林空间经营规划 被引量：7
7
作者 孙云霞 刘兆刚 董灵波 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期52-62,共11页
【目的】研究逆转搜索策略对模拟退火算法性能的提升作用,为复杂森林经营规划问题的优化求解提供技术支撑。【方法】以大兴安岭塔河林业局盘古林场森林空间收获安排问题为例,以模拟退火算法1-邻域和2-邻域技术为基础构建逆转搜索过程,... 【目的】研究逆转搜索策略对模拟退火算法性能的提升作用,为复杂森林经营规划问题的优化求解提供技术支撑。【方法】以大兴安岭塔河林业局盘古林场森林空间收获安排问题为例,以模拟退火算法1-邻域和2-邻域技术为基础构建逆转搜索过程,并将其应用于具体的森林经营规划实践。规划模型以10年规划期内的木材均衡收获为目标函数,根据经营措施选用不同空间约束形式,对抚育措施采用面积限制模型,对皆伐措施采用单位限制模型,2种模型均满足3年的绿量约束期。【结果】对于最小化森林经营规划问题而言,逆转搜索中不同邻域间的交互次数对规划结果影响不显著,但其平均目标函数值均显著低于传统模拟退火算法1-邻域(P<0.01)和2-邻域(P<0.01),而算法优化时间分别比1-邻域和2-邻域增加约5和2倍,逆转搜索策略具有显著的优越性能和广泛的应用前景;最优森林经营方案表明,整个规划期(10年)内预计可收获木材约5.00×10^5 m^3,其中抚育出材量3.12×10^5 m^3,抚育林分面积占林场总面积的10.94%,皆伐出材量1.88×10^5 m^3,皆伐林分面积占林场总面积的1.02%,该方案能够满足森林可持续经营的目标。【结论】逆转搜索是一种高效、稳定的优化求解技术,能够满足复杂森林经营规划问题的需要,可为森林经营方案的编制提供技术支撑。 展开更多
关键词 模拟退火算法 逆转搜索 经营规划 邻接约束 绿量约束
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大兴安岭盘古林场森林碳汇木材复合经营规划 被引量：8
8
作者 董灵波 蔺雪莹 刘兆刚 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1-11,共11页
【目的】长期以来,我国森林经营研究主要集中在林分(或样地)尺度上,以期总结出适用于各种林型的最优经营模式,而忽略了不同经营选项的时空配置问题。因此,本文将在传统木材收获规划模型的基础上引入碳增量目标建立能够兼顾不同择伐强度... 【目的】长期以来,我国森林经营研究主要集中在林分(或样地)尺度上,以期总结出适用于各种林型的最优经营模式,而忽略了不同经营选项的时空配置问题。因此,本文将在传统木材收获规划模型的基础上引入碳增量目标建立能够兼顾不同择伐强度时空配置的多目标空间经营规划模型,以期为我国森林资源的多目标经营管理提供理论依据和技术支撑。【方法】本研究在森林分类经营思想指导下,以大兴安岭塔河林业局盘古林场为研究对象,以规划周期内木材生产和地上乔木层碳增量的经济收益为经营目标,以规划期内木材均衡收获、期末碳储量及择伐措施时空分布为主要约束,最后采用模拟退火算法建立经营单位尺度森林多目标空间经营规划模型;基于该模型,在我国当前碳贸易和木材市场的双重约束下,确定盘古林场50年规划期内最优森林经营方案,分析最优森林经营方案内各分期木材收获量、碳增量以及择伐措施的时空分布特征。【结果】当碳价格为120元/t时,盘古林场50年规划周期内碳汇木材复合经营的经济收益可达1.54×10^8元,其中木材收益1.37×10^8元,碳收益0.17×10^8元;规划期内木材产量累计达1.78×106 m3,碳增量达1.68×106 t,期末碳储量达5.99×106 t,单位面积平均碳储量较规划期初增加了约38.98%;规划期内受保护面积44.36%,总择伐面积48.01%,未经营面积7.63%,其中重度择伐面积约占研究区域总面积的41.78%;同时,各分期内不同择伐作业方式的配置存在显著差异,其中重度择伐作业的收获蓄积、择伐面积以及择伐小班数量均占各自总体的90%以上;最优森林经营方案具有显著的空间分布特征,但均符合规划模型的各项约束条件。【结论】森林碳汇木材复合经营规划结果具有多方面优势:(1)均衡收获能够保证整个经营单位在规划期内始终获得相对稳定的经济收入,从而保障林区经济社会的可持续发展;(2)期末碳储量约束能够有效避免森林资源的过度采伐,进而确保森林碳汇效益的持续发挥;(3)规划模型能够在兼顾森林木材生产和碳汇功能的同时合理安排经营措施的时空分布,这些均对我国森林资源的多目标经营管理具有重要借鉴意义,但进一步研究和确定恰当的约束参数是构建切实可行的森林多目标经营规划的关键。 展开更多
关键词 碳增量 木材生产 经营规划 空间约束 模拟退火算法
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依据不同空间约束的人工林森林经营规划模拟 被引量：2
9
作者 宋博 董灵波 刘兆刚 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期17-22,共6页
以孟家岗林场人工落叶松林和人工樟子松林为研究对象,基于2016年森林资源二类调查数据,建立4种不同约束条件的森林规划模型,分析不同空间约束对规划结果的影响。4种规划模型均以规划期内木材产量最大化为经营目标,均含有最小收获年龄、... 以孟家岗林场人工落叶松林和人工樟子松林为研究对象,基于2016年森林资源二类调查数据,建立4种不同约束条件的森林规划模型,分析不同空间约束对规划结果的影响。4种规划模型均以规划期内木材产量最大化为经营目标,均含有最小收获年龄、蓄积均衡收获、各分期蓄积收获限额、采伐次数及[0-1]型决策变量等约束,其中非空间模型仅包含以上非空间约束,其他3种空间模型除上述约束外,邻接模型不允许相邻小班在同一规划分期内同时采伐,T_(m)=1模型不允许相邻小班在相邻的一个分期内被采伐,T_(m)=2模型不允许相邻小班在相邻的两个规划分期内被采伐。基于Lingo11.0软件求解的结果分析可知,与非空间模型相比,3种空间规划模型的目标函数值分别较非空间模型减少了约0.53%、4.39%和18.12%,经T检验可得,非空间模型、邻接模型及T_(m)=1模型之间无明显差异,T_(m)=2模型与其余3种规划模型之间均差异显著,4种约束条件下规划期末龄级面积分配均有所改善,其中T_(m)=1模型龄级调整效果最好。在森林规划过程中加入空间信息,虽然会降低木材产量,但经营措施的时空分布更加合理化。空间约束中考虑不同的绿量期会对规划结果有不同程度的影响,因此,森林决策者应当根据实际情况和经营需求做出相应的抉择。 展开更多
关键词 森林经营规划 邻接约束 绿量约束
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森林结构差异对大兴安岭森林小流域径流情势和退水特征的影响 被引量：1
10
作者 崔杨 蔡玉山 +2 位作者 刘欢 杨晓晨 段亮亮 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期103-111,共9页
径流情势和流域退水是反映水文过程至关重要的指标,除气候因素外,主要受到下垫面和流域水文地质特征的影响。利用准配对流域法,对比大兴安岭地区森林结构不同的2个小流域(老爷岭流域、圣诞村流域),排除气候和地形地貌的干扰,探究森林结... 径流情势和流域退水是反映水文过程至关重要的指标,除气候因素外,主要受到下垫面和流域水文地质特征的影响。利用准配对流域法,对比大兴安岭地区森林结构不同的2个小流域(老爷岭流域、圣诞村流域),排除气候和地形地貌的干扰,探究森林结构变化对流域径流情势及退水过程的影响。结果表明:老爷岭流域的全年洪峰历时比圣诞村流域延长5 h、平均洪峰滞时推迟2 h,洪峰径流量、变异系数均无显著差异。随着森林平均蓄积量、树种组成、郁闭度等森林结构指标的提高,老爷岭流域(森林结构综合指数较高)较圣诞村流域(森林结构综合指数低)的枯水径流时间低4 h,平均枯水径流深提高0.65 mm(是圣诞村流域3倍),平均枯水径流变异系数低33%,且流域间差异均达到了极显著水平(P<0.01)。通过退水分析,结果表明:老爷岭流域和圣诞村流域退水系数(k)的均值分别为16.9、8.5 d,退水常数(α)均值分别为0.909 4、0.862 6,老爷岭流域的平均退水时间比圣诞村流域延缓了8.4 d。该地区流域水文特征受森林植被变化的影响明显,森林结构复杂、森林质量高的老爷岭流域枯水径流量高并且稳定,退水过程更慢,水源涵养功能更好。 展开更多
关键词 森林结构 水文情势 退水特征 洪峰径流 枯水径流
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采伐限额对大兴安岭盘古林场森林碳汇强度的长期影响
11
作者 董灵波 蔺雪莹 刘兆刚 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1-11,共11页
【目的】探明采伐限额对林场尺度森林碳汇强度及其持续时间的影响规律和机制,量化不同采伐限额对林场尺度森林多目标经营决策的影响,为全面提升森林质量和碳汇功能提供理论基础。【方法】以大兴安岭塔河林业局盘古林场为例,模拟退火为... 【目的】探明采伐限额对林场尺度森林碳汇强度及其持续时间的影响规律和机制,量化不同采伐限额对林场尺度森林多目标经营决策的影响,为全面提升森林质量和碳汇功能提供理论基础。【方法】以大兴安岭塔河林业局盘古林场为例,模拟退火为优化算法,考虑活立木、枯死木、枯落物、木材产品、采伐/加工以及替代效应的碳库,建立以木材生产、生物质能源和碳汇综合收益最大化为目标的经营规划模型,并量化不同采伐限额(情景1:每分期0 m^(3);情景2:每分期19000 m^(3);情景3:每分期38000 m^(3);情景4:每分期56000 m^(3))对100年规划期(10个分期,每分期10年)内经济收益、木材产量、生物质能源产量、碳汇量以及经营措施的综合影响。【结果】当仅考虑碳汇收益时,规划期内盘古林场的总经济收益为15416.19×10^(4)yuan;随着采伐限额的增加,规划期内总经济收益呈明显增加趋势,情景2,3和4分别较情景1增加19.74%、39.14%和58.81%;各分期净碳汇量随着规划分期的增加呈明显降低趋势,而各分期林地碳储量呈明显增加趋势;整个规划期内平均碳汇量0.16~0.24 t·hm^(-2)a^(-1),规划期末林地碳储量高达77.47~77.90 t·hm^(-2),较规划期初增加约48.07%;规划期内中径材蓄积比例呈增加趋势(从5.80%到36.18%),而小径材比例呈明显下降趋势(从45.74%到16.09%),但短小材比例则相对稳定(平均43.98%);各情景中生物质能源产量与木材产量密切相关,其比值分别为0.2437、0.2497和0.2477,整体以收获树干(45.70%)和树根(36.03%)中的生物质能源为主;情景2~4中,平均每分期采伐面积分别为890、1742和2385 hm2,整体以轻度择伐为主(从75.08%到67.65%),但中度(从17.98%到22.25%)和重度(从6.95%到10.10%)择伐面积比例呈明显增加趋势。【结论】长远来看,适当增加大兴安岭地区的森林采伐限额不仅能够增加森林的碳汇强度,还能够显著延长碳汇的持续时间。 展开更多
关键词 采伐限额 碳汇强度 木材生产 生物质能源 模拟退火算法
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基于地理加权随机森林的黑龙江省森林碳储量遥感估测 被引量：4
12
作者 卫格冉 李明泽 +3 位作者 全迎 王斌 刘建阳 明烺 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期64-76,共13页
【目的】构建地理加权随机森林(Geographically weighted random forest,GWRF)模型估算森林碳储量以解决区域尺度范围内森林碳储量估算精度不高的问题,对科学经营管理森林、推动碳循环和碳汇相关研究、实现我国“双碳”目标有重要指导... 【目的】构建地理加权随机森林(Geographically weighted random forest,GWRF)模型估算森林碳储量以解决区域尺度范围内森林碳储量估算精度不高的问题,对科学经营管理森林、推动碳循环和碳汇相关研究、实现我国“双碳”目标有重要指导意义。【方法】以黑龙江省小兴安岭、长白山地区森林植被碳储量为研究对象,基于2015年森林资源连续清查数据和Landsat8-OLI影像,采用普通最小二乘(Ordinary least squares,OLS)、随机森林(Random forest,RF)模型、地理加权回归(Geographically weighted regression,GWR)模型以及地理加权随机森林模型分别构建不同林型及总体(不分林型)的森林碳储量估测模型,比较是否区分林分类型时,不同模型预测精度之间的差异,实现对研究区森林碳储量的精准反演。【结果】1)各个模型在区分林型时的预测精度均高于总体(不分林型)情况,以GWRF模型精度最优,其中针叶林精度最高(R^(2)=0.58,RMSE=15.97 t/hm^(2));阔叶林次之(R^(2)=0.46,RMSE=17.66 t/hm^(2));针阔混交林随后(R^(2)=0.45,RMSE=19.51 t/hm^(2));总体(不分林型)最低(R^(2)=0.40,RMSE=20.22 t/hm^(2))。2)4种模型的检验精度GWRF>RF>GWR>OLS。与OLS相比,GWRF在针叶林、阔叶林、针阔混交林和总体(不分林型)中提升的ΔR^(2)分别为0.15、0.09、0.16和0.04;降低的ΔRMSE分别为2.09、1.35、3.47和0.89 t/hm^(2);与RF相比,GWRF提升的ΔR^(2)分别为针叶林0.14、阔叶林0.06、针阔混交林0.04、总体(不分林型)0.02;降低的ΔRMSE分别为针叶林1.95 t/hm^(2)、阔叶林0.86 t/hm^(2)、针阔混交林0.67 t/hm^(2)、总体(不分林型)0.29 t/hm^(2)。3)研究区森林碳储量密度最高预测值为77.08 t/hm^(2),最低值为5.24 t/hm^(2),平均值为41.07 t/hm^(2),总量为552.04 Tg;从空间上看,森林碳储量高值分布在小兴安岭东南部、张广财岭等地区,呈现斑状不均匀性分布。【结论】相比于其他3种模型,GWRF作为局部模型,考虑到空间异质性,在区域尺度范围内估测森林碳储量有较好的应用前景。区分林分类型能提高预测精度,在今后对森林生物量或碳储量的研究中,应考虑区分林分类型建模。本研究的模型和方法有一定适应性,可为森林资源的快速和精准监测提供方法借鉴。 展开更多
关键词 森林碳储量 地理加权随机森林 地理加权回归 随机森林 遥感估测
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森林管理对东北次生林植被碳密度及其分配的影响 被引量：1
13
作者 郭万桂 张全智 +1 位作者 王传宽 王燕 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第19期8651-8660,共10页
以东北东部山区4种管理梯度下相同演替年龄的森林群落为研究对象,包括天然次生林(WB)及在其冠下人工更新红松(Pinus koraiensis)的混交林(MA),并对MA进行透光抚育形成的择伐红松林(SK)和对SK适时疏伐形成的疏伐红松林(KT),其管理程度依... 以东北东部山区4种管理梯度下相同演替年龄的森林群落为研究对象,包括天然次生林(WB)及在其冠下人工更新红松(Pinus koraiensis)的混交林(MA),并对MA进行透光抚育形成的择伐红松林(SK)和对SK适时疏伐形成的疏伐红松林(KT),其管理程度依次增强。采用样地清查结合异速生长方程法量化植被碳密度(VC)及其各组分碳密度;测定多样性、针阔比等群落特征和土壤氮、磷等养分特征,探究森林管理对植被碳密度的影响。结果表明:演替先锋优势种(PI)、演替后期优势种(LT)和林下植被层(UC)的碳密度在4种管理措施间存在显著差异,其中,LT由WB的9.39 t/hm^(2)增加到KT的107.02 t/hm^(2)。但是,伴生种的碳密度在4种管理措施间差异不显著,其碳密度波动范围为8.41—14.89 t/hm^(2)。VC随森林管理强度显著提升,其波动范围为96.34—135.40 t/hm^(2),VC年平均增长量波动范围为1.50—2.11 t hm-2 a-1,且在管理措施间存在显著差异。PI、LT和UC占植被总碳密度的比例在4种管理措施间存在显著差异,其中PI的占比随着上述管理措施逐渐降低,而LT的占比显著升高(由WB的14.0%提升到KT的82.2%);植被残体与活体生物量碳密度之比以及地下与地上的生物量碳密度之比在4种管理措施间均存在显著差异,其比值的波动范围依次分别为0.05—0.13和0.24—0.30。乔木层碳密度与树种多样性存在显著负相关,而林下植被层碳密度与树种多样性呈显著正相关。并且VC与土壤氮储量、磷储量无显著相关性。这表明,在同一气候条件下,群落特征和树种组成是决定植被碳密度分异的重要因素,并且通过提升后期优势种占比的积极森林管理提升了东北次生林植被的碳密度和碳固持能力。 展开更多
关键词 温带森林 森林管理 碳密度 多样性 森林碳固持
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云冷杉红松林优势树种生态位、种间联结及群落稳定性 被引量：3
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作者 栾宜通 李念森 +3 位作者 乔璐靖 琚存勇 蔡体久 孙佩丽 《植物研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期753-762,共10页
以细鳞河国家级自然保护区云冷杉红松(Picea koraiensis-Abies nephrolepis-Pinus koraiensis)林固定监测样地为对象,采用α多样性指数、生态位测定、方差比率法(VR)、χ^(2)检验、Spearman秩相关检验和M.Godron稳定性分析云冷杉红松林... 以细鳞河国家级自然保护区云冷杉红松(Picea koraiensis-Abies nephrolepis-Pinus koraiensis)林固定监测样地为对象,采用α多样性指数、生态位测定、方差比率法(VR)、χ^(2)检验、Spearman秩相关检验和M.Godron稳定性分析云冷杉红松林树种多样性、优势树种生态位、种间联结及群落稳定性。结果表明:(1)样地共有乔木树种14科14属20种,林木分布均匀,α多样性指数较高;(2)样地生态位重叠指数较高,但生态位重叠指数较大(>0.7)或较小(<0.4)的情况较少,生态位分化程度一般;(3)样地总体关联性呈不显著正关联,主要树种种间以正相关和不显著相关为主,种间独立性较强;(4)样地M.Godron稳定性计算结果落于点(32.79,67.21),远离稳定点(20,80),群落稳定性较差;(5)红松重要值与生态位宽度最大,与其他树种的生态位重叠指数均值高于样地均值,以大径级个体为主,树种相对频度较低。因此,在云冷杉红松林生态系统恢复过程中,应进行适当的人工干预,促进红松种群数量恢复,调节种间关系,提高种间联结强度,在群落稳定性下降时加强珍稀植物种群监测及保护。 展开更多
关键词 云冷杉红松林 群落组成 生态位 种间关系 群落稳定性
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森林可燃物调控技术及其评价方法 被引量：1
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作者 李保中 杨光 +1 位作者 宁吉彬 于宏洲 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期143-153,共11页
森林可燃物作为森林燃烧三要素之一,其载量、燃烧特性和连续性分布均会影响林火的发生、蔓延和防控。森林可燃物作为林火发生的物质基础和必要条件,是林火蔓延的主要载体。一旦发生高强度火灾会严重破坏森林生态环境和森林资源。开展森... 森林可燃物作为森林燃烧三要素之一,其载量、燃烧特性和连续性分布均会影响林火的发生、蔓延和防控。森林可燃物作为林火发生的物质基础和必要条件,是林火蔓延的主要载体。一旦发生高强度火灾会严重破坏森林生态环境和森林资源。开展森林可燃物调控,减少可燃物积累,改善可燃物的燃烧特性以及改变其水平和垂直连续性,对降低林火风险,减小林火强度有重要意义。本文从可燃物调控技术(人工调控、机械清除、计划烧除、化学除草、微生物降解、营造生物防火林带等)和评价方法(林火行为、森林燃烧性、火灾风险和生态效应等)2方面,综述了国内外研究现状,总结归纳了森林可燃物调控技术和调控效果评价方法,对比了不同调控措施的有效性,分析了各种评价方法的优缺点。并对可燃物调控技术的未来研究方向和评价方法进行了展望,提出需要开展森林可燃物的基础研究,针对性探讨适宜重点火险区的调控措施,并长期监测和动态评估调控效果,量化调控效果的时间变化及生态环境影响。在理解阻火原理的基础上,提出以“绿色防火”理念结合森林生态调控等综合技术,助力实现“双碳”目标,是未来森林防火研究与管理的重要方向。 展开更多
关键词 可燃物调控 计划火烧 机械清除 生物防火带 林火行为 燃烧性
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多年冻土区森林大火对生态服务功能的影响研究 被引量：10
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作者 李晓英 金会军 +1 位作者 何瑞霞 黄亚冬 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2020年第5期545-554,共10页
在气候变暖背景下,大兴安岭森林大火导致多年冻土退化,植被发生更新和演替,对森林生态系统服务功能造成重要影响。文中选取大兴安岭北部多年冻土区满归和阿龙山火烧区为研究对象,通过定量方法计算了林火后,固碳释氧效益损失;净化环境效... 在气候变暖背景下,大兴安岭森林大火导致多年冻土退化,植被发生更新和演替,对森林生态系统服务功能造成重要影响。文中选取大兴安岭北部多年冻土区满归和阿龙山火烧区为研究对象,通过定量方法计算了林火后,固碳释氧效益损失;净化环境效益损失,包括吸收SO_2和粉尘净化价值;水文效益损失,包括防洪和涵养水源效益;小气候效益损失;保护野生生物以及游憩效益损失。研究发现,满归和阿龙山火烧后,生态系统服务效益损失重大。其中,固碳释氧效益和净化环境效益损失较大,分别占总效益损失的42.34%和41.94%;水文效益和保护野生生物效益损失较小,分别为2.82%和0.80%;小气候效益和游憩效益居中,分别占8.61%和3.49%。即使针叶林生态系统恢复到阔叶林生态系统,净化环境效益损失仍然可达69.3%。由此看来,保护多年冻土区的针叶林,减少森林火灾的发生对维持多年冻土区森林生态系统的稳定性和可持续发展至关重要。 展开更多
关键词 多年冻土区 森林大火 生态服务功能 针叶林
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基于局部回归模型的森林生物量动态变化分析 被引量：1
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作者 卢士欣 贾炜玮 +3 位作者 孙毓蔓 张小勇 吴思敏 肖锐 《西南林业大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2024年第3期148-156,共9页
基于丰林县地区4期Landsat影像和对应气象站点数据,结合该地区248块固定样地数据,利用全局回归模型(多元线性模型)和2种局部回归模型(地理加权回归模型、时空地理加权回归模型)建立研究区乔木地上生物量和遥感因子之间的关系,选出最优... 基于丰林县地区4期Landsat影像和对应气象站点数据,结合该地区248块固定样地数据,利用全局回归模型(多元线性模型)和2种局部回归模型(地理加权回归模型、时空地理加权回归模型)建立研究区乔木地上生物量和遥感因子之间的关系,选出最优模型来研究丰林县乔木地上生物量时空变化。结果表明:根据3种模型的模拟结果数据与实测值的分析对比可以发现,局部回归模型的拟合效果要优于全局模型,加入时间特征的时空地理加权回归模型的拟合效果最好,模型评价指标与地理加权回归模型相比更为理想。统计得到研究区4个时期内总的乔木地上生物量分别为1.63×10^(7)、2.05×10^(7)、2.32×10^(7)、3.37×10^(7)t,4个时期的平均乔木地上生物量分别为54.82、68.98、77.87、113.46 t/hm2,乔木地上生物量呈现出逐期增加的趋势。利用遥感因子估测丰林地区的地上生物量,为未来该地区生物量分布的估计提供了依据。 展开更多
关键词 时空地理加权回归模型 地上生物量 时空动态变化 遥感估算
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落叶松球蚜生物学和生态学特性研究进展
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作者 张春文 孟昭军 +1 位作者 严善春 迟德富 《西北林学院学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期210-218,240,共10页
落叶松球蚜属于半翅目球蚜科,是一种以刺吸方式为害云杉和落叶松顶芽和枝梢的重要害虫。本研究首先概述了落叶松球蚜2个亚种的地理分布、寄主树种、生活史,以及各世代形态特征和生活代史等生物学特性;其次,对其空间分布型、生态位分布... 落叶松球蚜属于半翅目球蚜科,是一种以刺吸方式为害云杉和落叶松顶芽和枝梢的重要害虫。本研究首先概述了落叶松球蚜2个亚种的地理分布、寄主树种、生活史,以及各世代形态特征和生活代史等生物学特性;其次,对其空间分布型、生态位分布及各种生态因子对个体发育、种群发生和分布等生态学特性进行了总结。在综述已有研究基础上,提出未来4个主要研究方向:深入研究落叶松球蚜及与其基因型相同的球蚜物种间不同的地理种群遗传机制;深入研究落叶松球蚜与寄主植物、天敌昆虫之间的相互作用机制;建立落叶松球蚜种群的遥感监测及长期的预测预报体系;再次强调多树种混交林对实现落叶松球蚜绿色防控的重要性。研究旨在为落叶松球蚜的预测预报和绿色防控提供理论基础,并提出了一些关键的科学问题。 展开更多
关键词 落叶松球蚜 球蚜科 全周期型 寄主交替 云杉 落叶松
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应用全极化合成孔径雷达数据构建多变量估算森林地上生物量模型 被引量：2
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作者 贾康 刘媛媛 范文义 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期61-66,102,共7页
以河北塞罕坝机械林场为研究对象,Alos-2全极化SAR数据以及实测样地数据为基础,采用多种方法进行目标分解,计算多极化通道的后向散射系数,通过皮尔逊相关性检验,筛选显著相关的参数,构建线性及非线性偏最小二乘(PLS)生物量估算模型,并... 以河北塞罕坝机械林场为研究对象,Alos-2全极化SAR数据以及实测样地数据为基础,采用多种方法进行目标分解,计算多极化通道的后向散射系数,通过皮尔逊相关性检验,筛选显著相关的参数,构建线性及非线性偏最小二乘(PLS)生物量估算模型,并对模型进行检验。结果表明:线性PLS模型均方根误差为21.75 t·hm^(-2),决定系数(R^(2))为0.6185,平均相对偏差绝对值为31.1%,平均偏差为-1.844 t·hm^(-2);非线性PLS模型均方根误差为18.218 t·hm^(-2),决定系数(R^(2))为0.6969,平均相对偏差绝对值为23.86%,平均偏差为0.0001 t·hm^(-2)。对模型贡献最大的参数为非负特征值分解的奇次散射参数、VH极化后向散射系数、HV极化后向散射系数、特征向量分解参数l1和主要散射机制平均参数。非线性方法在模型拟合和预测中都表现出更好的效果,全极化SAR目标分解参数以及交叉极化下的后向散射系数,在估算森林地上生物量时没有饱和点出现。 展开更多
关键词 偏最小二乘法 全极化SAR 极化分解 森林地上生物量
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基于集合卡尔曼滤波的帽儿山森林多源LAI产品重建及融合校正方法
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作者 包塔娜 范文义 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期841-849,共9页
【目的】现有叶面积指数(LAI)产品大多存在分辨率低、数据异常和精度低等问题,难以满足某些应用需求。因此,本研究提出一种多源LAI数据的融合方法,以减少不同来源数据的差异并提高产品精度。【方法】以帽儿山实验林场的阔叶林和针叶林... 【目的】现有叶面积指数(LAI)产品大多存在分辨率低、数据异常和精度低等问题,难以满足某些应用需求。因此,本研究提出一种多源LAI数据的融合方法,以减少不同来源数据的差异并提高产品精度。【方法】以帽儿山实验林场的阔叶林和针叶林区域为研究区,基于2017年的MODIS、VIIRS和PROBA-V的LAI产品,利用多年LAI数据作为先验知识建立LAI背景库修正低质量数据,对3种LAI数据集进行混合像元分解的降尺度处理,基于Sentinel-2反射率产品耦合集合卡尔曼滤波(EnKF)算法、LAI动态模型和辐射传输模型进行数据同化,最后对同化后的3种LAI数据进行赋权融合,使用实测数据进行精度评价。【结果】在阔叶林,同化后的MODIS、VIIRS和PROBA-V LAI与实测数据的相关系数分别为0.59、0.56和0.62,比原始数据提升了0.57、0.52和0.57;均方根误差分别为0.37、0.31和0.14,比原始数据减小了1.23、1.69和1.06。在针叶林,同化后的MODIS、VIIRS和PROBA-V LAI与实测数据的相关系数分别为0.59、0.49和0.56,比原始数据提升了0.52、0.30和0.40;均方根误差分别为0.24、0.28和0.19,比原始数据减小了1.22、0.67和1.35。通过融合方法,阔叶林LAI和针叶林LAI的相关系数分别为0.83和0.76,比同化后数据的相关性更高;均方根误差分别为0.15和0.13,比同化后数据的误差更小。【结论】通过数据同化提升了3种LAI产品精度,融合后LAI较同化后单一LAI具有更高的精度和可靠性。 展开更多
关键词 叶面积指数(LAI) MODIS VIIRS PROBA-V 重建 集合卡尔曼滤波(EnKF) 数据融合
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