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黑河市森林生态系统碳汇估计及火干扰分析
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作者 赵圆 于颖 范文义 《森林工程》 北大核心 2025年第5期1000-1012,共13页
定量评价黑龙江省黑河市森林生态系统长时间序列固碳能力,分析森林火干扰对碳汇动态影响,为国家“双碳”目标提供参考数据。依据2005、2010、2015年黑河市1649个森林样地动态监测数据,结合加拿大森林碳收支模型(carbon budget model of ... 定量评价黑龙江省黑河市森林生态系统长时间序列固碳能力,分析森林火干扰对碳汇动态影响,为国家“双碳”目标提供参考数据。依据2005、2010、2015年黑河市1649个森林样地动态监测数据,结合加拿大森林碳收支模型(carbon budget model of the canadion forest sector model,CBM-CFS3),在对模型参数本土化改进的基础上评估2005、2010、2015年黑河市森林生态系统多层次(地上、地下、枯落物、枯死木及土壤碳库)碳储量及碳汇能力,并分析火干扰影响。结果表明,2005、2010、2015年,黑河森林总生态系统碳密度从207.15 t C/hm^(2)增至218.63 t C/hm^(2),碳汇量达531.54 t C。火灾发生频次逐年下降,含碳气体排放量2015年较2005年同比下降60.3%。以2005年因碳干扰情况为例,轻微火干扰在一定程度上提升森林生态系统固碳能力,而中度和严重火干扰分别使固碳速率下降23.9%和38.0%。此阶段,森林生态系统在碳固持方面具有积极作用,加强火灾监测和防控可有效提升固碳能力,保障区域生态环境的稳定与可持续发展。 展开更多
关键词 黑河市 森林碳储量 CBM-CFS3模型 碳密度 火干扰
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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 被引量:2
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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
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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
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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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10种林木效应在森林经营中的应用
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作者 张耀明 刘玉臣 +2 位作者 赵睿 郭文慧 闫平 《温带林业研究》 2025年第5期81-85,共5页
林木在其生长过程中,由于某种因素所产生的一种特定的自然现象为林木生态效应。林木效应在森林经营活动中至关重要,研究林木效应有助于揭示林木的生长规律、生长策略、环境影响等,并解决森林经营中如何精准提升特定区域的林木质量、减... 林木在其生长过程中,由于某种因素所产生的一种特定的自然现象为林木生态效应。林木效应在森林经营活动中至关重要,研究林木效应有助于揭示林木的生长规律、生长策略、环境影响等,并解决森林经营中如何精准提升特定区域的林木质量、减少森林灾害等问题。林木效应有很多种,本文重点探讨最常见的10种林木效应,包括林窗效应、林缘效应、径级效应、邻体效应、超产效应、水文效应、温湿效应、消波效应、化感效应以及耦合效应。并且,本文从林木效应的表现形式、发生规律及生态影响三个方面进行综合论述,以期为森林资源的可持续经营提供理论指导。 展开更多
关键词 林木效应 森林经营 森林培育 生长规律 生态影响
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中国东北地区森林碳源汇时空格局变化及对极端气候的响应
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作者 甄贞 黄杰 +2 位作者 刘佳宇 魏庆彬 赵颖慧 《森林工程》 北大核心 2025年第5期969-980,共12页
基于中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)的MOD17A3GF数据集估算东北地区森林净生态系统生产力(net ecosystem productivity,NEP),旨在探究其与极端气候事件之间的时空耦合关系。通过整合气温、... 基于中分辨率成像光谱仪(moderate resolution imaging spectroradiometer,MODIS)的MOD17A3GF数据集估算东北地区森林净生态系统生产力(net ecosystem productivity,NEP),旨在探究其与极端气候事件之间的时空耦合关系。通过整合气温、降水数据及RClimDex计算的极端气候指数,分析2000—2020年NEP与10个气候因子的时空变化特征,并采用地理探测器从因子探测与交互探测2个维度评估各气候因子对NEP的影响力。结果表明,1)在过去21 a中,东北地区森林的年平均NEP呈现出缓慢但持续上升的趋势。2000—2010年的年均NEP增加了30.94 g C/(m^(2)·a),2010—2020年的增幅变缓,仅为9.16 g C/(m^(2)·a)。空间上主要增长区域集中在大、小兴安岭;2)极端气候事件呈现出“冷事件减少、暖事件增加、湿润增强”的趋势,具体表现为冷持续指数(cold persistence index,CSDI)减少、暖持续指数(warm persistence index,WSDI)上升,年降水量显著增加,持续干旱日数(continuous dryness index,CDD)减少,部分区域干旱程度有所缓解;3)年均温、年降水量与霜冻日数为NEP空间分布的主导因子(q>0.2),其次为持续干旱日数、持续湿润指数与暖持续指数,气温日较差与强降水日数解释力较弱。任意2种气候因子的交互作用对NEP的解释力普遍强于单因子作用,年降水量与霜冻日数、年降水量与年均温、年降水量与暖持续指数之间的交互作用在多数年份中均表现出较高的q。研究结果揭示近21 a东北森林NEP对气候(尤其是极端气候)的响应,强调气候变化背景下评估极端气候与森林碳源汇耦合效应的重要性,为东北地区森林生态系统碳收支调控与气候适应性管理提供技术支撑。 展开更多
关键词 极端气候 净生态系统生产力 东北森林 地理探测器 RClimDex
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病虫害干扰对森林碳汇影响的研究进展 被引量:3
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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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基于多尺度地理加权回归模型的辽宁省森林碳储量估算
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作者 李婉丽 李凤日 +1 位作者 甄贞 赵颖慧 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第9期130-140,共11页
【目的】基于多尺度地理加权回归模型,结合遥感数据,估算辽宁省森林地上碳储量,并通过不同特征变量的筛选,评估空间异质性对碳储量估算的影响。【方法】以2015年辽宁省1068块森林资源清查样地数据、数字高程模型数据和Landsat 8 OLI影... 【目的】基于多尺度地理加权回归模型,结合遥感数据,估算辽宁省森林地上碳储量,并通过不同特征变量的筛选,评估空间异质性对碳储量估算的影响。【方法】以2015年辽宁省1068块森林资源清查样地数据、数字高程模型数据和Landsat 8 OLI影像为数据源,提取63个特征变量(地形特征2个、波段特征6个、植被指数7个、纹理特征48个),分别采用逐步回归和随机森林(RF)算法筛选特征变量,构建普通最小二乘回归模型、地理加权回归模型、MGWR模型和随机森林回归模型估算森林地上碳储量(AGC),比较不同模型的预测精度,实现对研究区AGC的精准反演。【结果】1)采用逐步回归法筛选特征变量下的各个模型预测精度均高于采用RF法筛选的特征变量,MGWR模型的精度最高(R2为0.74,RMSE为11.66 t/hm^(2)),GWR模型次之(R2为0.72,RMSE为12.30 t/hm^(2)),RFR模型随后(R2为0.37,RMSE为16.32 t/hm^(2)),OLS模型最低(R2为0.26,RMSE为16.41 t/hm^(2))。2)采用逐步回归法筛选特征变量时,MGWR模型与OLS、GWR和RFR模型相比,R2分别提升了0.48、0.02和0.37,RMSE分别降低了4.75、0.64和4.66 t/hm^(2);采用RF法筛选特征变量时,MGWR模型的R2分别比OLS、GWR和RFR模型提升了0.46、0.05和0.33,RMSE则降低了6.95、1.23和5.36 t/hm^(2)。3)研究区森林地上碳储量预测范围为37.25~190.22 t/hm^(2),总量为135.165 Tg;从空间上看,森林地上碳储量高值主要分布在西部和东部小范围地区,东部大部分区域有所降低,而中部平原区域最低。【结论】采用逐步回归法筛选特征变量构建MGWR模型,通过灵活的尺度(带宽)设置有效解决了空间异质性问题,揭示了辽宁省AGC的多尺度空间分布特征,适用于大尺度AGC的精确估算,为区域碳管理和生态系统服务的提升提供了科学依据。 展开更多
关键词 森林地上碳储量 Landsat 8 OLI影像 地理加权回归模型 多尺度地理加权回归模型
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白音敖包国家级自然保护区典型乔、灌木叶、枝及细根生态化学计量特征
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作者 杨昕瑜 张硕 +3 位作者 张曦文 郑青山 苏日力格 谷加存 《植物研究》 北大核心 2025年第5期795-806,共12页
为揭示半干旱地区木本植物的养分限制因子与养分利用策略,研究了内蒙古白音敖包国家级自然保护区6种典型木本植物(乔木和灌木各3种)叶、枝、吸收根和运输根碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的差异和相关性。结果表明:6种木本植物叶平均C... 为揭示半干旱地区木本植物的养分限制因子与养分利用策略,研究了内蒙古白音敖包国家级自然保护区6种典型木本植物(乔木和灌木各3种)叶、枝、吸收根和运输根碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征的差异和相关性。结果表明:6种木本植物叶平均C/N(质量比)和C/P(质量比)显著低于枝、吸收根和运输根,而吸收根平均N/P(质量比)则显著高于叶、枝和运输根(P<0.05)。乔木叶和枝平均C含量显著高于灌木,而吸收根和运输根C含量显著低于灌木(P<0.05)。乔木叶平均C/N(22.45)、C/P(291.04)分别高于灌木叶C/N(16.16)、C/P(153.70),乔木枝、吸收根和运输根平均C/N(43.84、24.56和43.56)与C/P(369.27、555.20和800.79)则分别低于灌木(C/N为61.97、32.31和52.69;C/P为542.75、725.56和813.76)。乔木仅叶平均N/P(14.12)显著高于灌木(9.53)(P<0.05)。叶C含量与枝C、P含量极显著正相关(P<0.01),吸收根与运输根N、P、C/N和C/P间显著正相关(P<0.05),而地上与地下器官间的相关性相对较弱。综上,乔木叶表现出较高的养分利用效率,而灌木地下器官则具有更高的养分利用效率,叶和枝在C分配上、吸收根和运输根在N、P分配及利用上均表现出协同关系。 展开更多
关键词 生态化学计量学 器官 生活型 沙地云杉 半干旱森林生态系统
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鲁东地区黑松和赤松枝叶功能性状变异及其生态策略
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作者 杨玉洁 逄晨 +6 位作者 崔君滕 钟杰超 赵芸 宋昱君 耿鹏飞 刘志理 金光泽 《生态学报》 北大核心 2025年第19期9639-9650,共12页
枝条和叶片功能性状的变异及其相关性是影响植物资源分配和碳投资策略的关键因素。以鲁东地区青岛崂山区人工林中黑松(Pinus thunbergia)和赤松(Pinus densiflora)为研究对象,通过测量当年生和多年生枝条、叶片的叶质量密度(leaf mass d... 枝条和叶片功能性状的变异及其相关性是影响植物资源分配和碳投资策略的关键因素。以鲁东地区青岛崂山区人工林中黑松(Pinus thunbergia)和赤松(Pinus densiflora)为研究对象,通过测量当年生和多年生枝条、叶片的叶质量密度(leaf mass density,LMD)、叶干物质含量(leaf dry matter content,LDMC)、总叶面积(total leaf area,TLA)、枝木质密度(branch wood density,BWD)、枝干物质含量(branch dry matter content,BDMC)、出叶强度(leaf intensity volume,LIV)和比枝长(specific branch length,SBL),采用单因素方差分析法(One-Way ANOVA)对不同年龄阶段和树种间的性状差异进行检验,利用标准化主轴估计(standardized major axis estimation,SMA)分析不同树种和不同年龄枝条、叶片性状间的相关性,并通过主成分分析法(principal component analysis,PCA)探究多性状间的协作关系。研究结果表明:黑松和赤松的叶质量密度、叶干物质含量和枝木质密度均随枝叶年龄的增加而显著上升,而比枝长和出叶强度则与枝叶年龄呈负相关。此外,枝条、叶片性状间的相关性因树种和枝叶年龄的不同而呈现显著性变化。在树种水平上,黑松叶质量和枝干物质含量高,比枝长和出叶强度低,表现为“缓慢投资-收益”型(保守型)策略;赤松则相反,表现为“快速投资-收益”型(获取性)策略;进一步分析发现,2个树种在当年生倾向于选择获取型策略,在多年生则偏向于选择保守型策略。总体而言,黑松和赤松在不同年龄阶段的枝条和叶片性状变异及权衡模式存在显著差异,这种差异反映了二者在资源分配和碳投资策略上的分化。研究结果为进一步理解常绿针叶树种的生态适应策略提供了重要依据。 展开更多
关键词 黑松 赤松 植物功能性状 枝叶年龄 性状变异 权衡关系
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苏打盐碱退化湿地淹水恢复对植物-土壤系统有机碳储量的影响
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作者 冯伟辉 文波龙 +2 位作者 孙晓新 罗那那 杨静 《水土保持学报》 北大核心 2025年第5期24-32,共9页
[目的]为探索苏打盐碱退化湿地淹水恢复后植物-土壤系统有机碳储量的变化规律。[方法]选择松嫩平原西部盐碱区域典型沼泽湿地退化多年地块(碱斑地、羊草地)和经淹水恢复的芦苇沼泽地为研究样地,基于样地植被地上-地下生物量、地下1 m土... [目的]为探索苏打盐碱退化湿地淹水恢复后植物-土壤系统有机碳储量的变化规律。[方法]选择松嫩平原西部盐碱区域典型沼泽湿地退化多年地块(碱斑地、羊草地)和经淹水恢复的芦苇沼泽地为研究样地,基于样地植被地上-地下生物量、地下1 m土壤剖面理化性质指标的测定,分析探讨退化盐碱湿地恢复过程中土壤有机碳(soil organic carbon, SOC)质量分数及储量的变化规律及影响因子。[结果]恢复后芦苇湿地植被生物量为7 807.78 g/m^(2),碳库为1.90 kg/m^(2),较羊草地分别增加383.15%和216.67%,碱斑地植被生物量和碳库为0,淹水恢复促进植被生物量和碳储量的增加;芦苇湿地地下1 m土壤剖面SOC储量为17.38 kg/m^(2),较碱斑地、羊草地分别增加64.12%、4.45%,且深层SOC储量高于表层,淹水恢复促进SOC储量的增加;SOC质量分数及储量与土壤含水率呈显著正相关(p<0.05),与总氮、总磷、电导率、氮磷比呈显著负相关(p<0.05),且碱斑地、羊草地、芦苇湿地土壤理化性质之间存在显著差异(p<0.05),退化湿地恢复过程中土壤环境的改善有利于SOC积累。[结论]苏打盐碱退化湿地淹水恢复有利于提升植物-土壤系统碳汇能力。 展开更多
关键词 苏打盐碱湿地 退化 淹水恢复 土壤有机碳
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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:5
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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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林火扑救虚拟仿真系统的设计与实现
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作者 赵雅欣 宁吉彬 +1 位作者 杨光 于宏洲 《森林工程》 北大核心 2025年第5期981-989,共9页
森林火灾具有危险性大、影响范围广、火场无法再现和人员难以靠近等特点,虚拟仿真技术(virtual reality,VR)在模拟森林火灾蔓延、进行林火扑救训练等方面具有重要优势。通过介绍林火扑救虚拟仿真系统的设计与实现,探讨系统设计的关键原... 森林火灾具有危险性大、影响范围广、火场无法再现和人员难以靠近等特点,虚拟仿真技术(virtual reality,VR)在模拟森林火灾蔓延、进行林火扑救训练等方面具有重要优势。通过介绍林火扑救虚拟仿真系统的设计与实现,探讨系统设计的关键原理和技术,包括计算机模拟技术、无线红外追踪动作捕捉技术以及数字化可视化处理技术;详细介绍系统的总体设计、硬件与软件配置,并分析系统主要功能,如灭火机具的认识与操作、林火蔓延模拟、扑救指挥与决策的实现方式。通过本系统的研发和应用,能够大幅提升林火扑救人员的操作熟练度和决策质量,为林火防控和灾害管理提供有力的技术支持,进而有效降低林火灾害的损失,保护人民生命财产安全及森林资源。 展开更多
关键词 虚拟仿真 虚拟现实 森林火灾 林火扑救 系统设计
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不同优化算法在林分经营中的应用与对比研究
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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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2001—2023年气候和水分利用变化对东北森林植被物候的影响
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作者 刘佳宇 赵颖慧 +1 位作者 甄贞 王可意 《东北林业大学学报》 北大核心 2025年第11期54-65,共12页
为了探究森林植被物候特征与气象因素(气温、降水量)及水分利用效率变化的关系,采用线性插值和S-G滤波(Savitzky-Golay)构建高时间分辨率(4 d)核归一化植被指数序列,使用动态阈值法提取2001—2023年东北地区森林植被物候指数,分析各生... 为了探究森林植被物候特征与气象因素(气温、降水量)及水分利用效率变化的关系,采用线性插值和S-G滤波(Savitzky-Golay)构建高时间分辨率(4 d)核归一化植被指数序列,使用动态阈值法提取2001—2023年东北地区森林植被物候指数,分析各生态区和植被类型的物候分布、趋势,以及各季节气温、降水量、水分利用效率对森林植被物候指数的影响。结果表明:东北地区森林植被的平均生长季开始期出现在第126天(第100~150天),生长季结束期为第256天(第235~280天),生长季长度为124 d(80~160 d);森氏斜率法(Sen’s slope)分析表明,平均每年生长季开始期提前0.19 d,生长季结束期延后0.06 d,生长季长度延长0.33 d,针叶林由于其高纬度和耐寒的特性,与其他植被类型相比趋势较弱或相反,尤其是常绿针叶林。东北森林地区气温、降水量、水分利用效率均呈增加趋势,春季气温升高使生长季开始期提前,降水量增加和水分利用效率提高与生长季结束期延后之间存在一定关系;23 a间,影响生长季开始期的主导因子从春季气温转变为冬季气温,影响生长季结束期的关键因素则从秋季降水量转变为秋季气温,水分利用效率与物候的相互影响作用日益突出,特别是与生长季开始期的关系增强。23 a来,东北地区森林植被生长季整体提前开始并延长,但针叶林特别是常绿针叶林的物候变化显著滞后;气温升高和水分条件改善是主要驱动力,水分利用效率对物候变化的影响作用日益显著。 展开更多
关键词 植被物候 水分利用效率 气候变化 东北地区 核归一化植被指数
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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
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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
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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
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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
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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
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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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