论文部分内容阅读
我国人工林面积已达6.93×107 ha，居世界之首。华北落叶松（Larixprincipis-rupprechtii）是我国主要的人工林树种之一;我国华北落叶松人工林在华北地区的木材生产、水土保持、生态环境调节等起着重要作用。河北省塞罕坝机械林场是北半球最大的华北落叶松人工林林场，也是我国重要的木材生产基地。大面积的单层同龄林导致了塞罕坝机械林场华北落叶松人工林产生了林分结构单一、抵御病虫害的能力差等问题。而且，塞罕坝机械林场大面积（占林场所有落叶松人工林面积的44.7％）华北落叶松进入了主伐期（林龄40年生）;以往林场的采伐方式多为择伐和大面积皆伐，皆伐第二年在皆伐地进行100％的人工造林，造林树种仍以华北落叶松为主。这样的代际更替方式使人工林地力无法得到有效的恢复，生态系统受到了很大的破坏。如何在景观尺度上从代际更替的角度进行森林经营规划（即，确定最佳采伐面积和造林比例），协调稳定性与林分生产力之间的矛盾是亟需开展的研究。 本文通过对比华北落叶松人工林区与天然林区的水热条件以及景观格局，确定人工林区（塞罕坝机械林场）栽植华北落叶松的适宜性;以ALOS PALSAR雷达影像与地面数据结合估算了人工林区华北落叶松人工林的蓄积量，并与林龄叠加获得了华北落叶松人工林不同林龄的蓄积量;以LANDIS PRO7.0模型模拟不同的代际更替（采伐和人工造林）方案，分析不同代际更替方案对景观格局和蓄积量的影响，从而在景观尺度上确定代际更替的最佳采伐面积和造林比例，优化华北落叶松人工林的景观结构，为指导人工林的可持续发展提供参考。主要结果如下: (1)人工林区栽植适宜性与景观结构分析:塞罕坝机械林场海拔在华北落叶松天然分布范围内，且其水热条件与华北落叶松天然林区一致，因此，人工林区气候条件适宜华北落叶松的栽植和生长;华北落叶松人工林区（塞罕坝机械林场）的景观结构与天然林典型区（庞泉沟自然保护区）相比，其景观形状简单、分布集中、景观异质性低。 (2)人工林蓄积量估算:ALOS PALSAR影像能准确估算人工林蓄积量;L波段ALOS PALSAR雷达数据HV极化模式归一化后向散射系数与华北落叶松人工林蓄积量指数形式回归模型(lny=8.19+0.303γ0)预测精度最高（R2=0.67，相对RMSE=26.78％，P＜0.01）;通过此方法获得的塞罕坝机械林场2010年华北落叶松人工林总蓄积量为4.7×106m3;蓄积量的空间分布与林龄的空间分布一致，林龄＜20年、20-30年、30-40年和＞40年的华北落叶松人工林单位蓄积量分别为78 m3·ha-1、97 m3·ha-1、136 m3·ha-1和127 m3·ha-1。 (3)不同代际更替方案对景观格局和蓄积量的影响:所模拟的不同代际更替方案都降低了华北落叶松的蓄积量;相同采伐强度下，造林树种为落叶松、云杉、樟子松，造林比例为7∶2∶1，人工林蓄积量要高于其它代际更替方式。林龄＜40年择伐20％;林龄≥40年皆伐60％，皆伐地造林，造林树种为落叶松、云杉、樟子松，造林比例为7∶2∶1，均能增加研究区的景观异质性（景观多样性指数增加10.8％）、降低研究区的景观聚集度（聚集度指数降低了0.02％），从而能降低研究区面临火灾、虫害等的风险且能保证研究区的蓄积量较高。