空间直观景观模型LANDIS的灵敏度分析

灵敏度分析是模型验证过程中十分重要的一步，通过将模型中灵敏度高的参数与灵敏度低的参数加以区分，在调整模型参数时只需调整那些对改变模型结果有显著作用的参数，从而能够减轻模型校正过程中的工作量。首先借助于地理信息系统技术和遥感技术，综合林相图、TM影像数据以及林业调查数据库，在大兴安岭呼中林业局为LANDIS模型进行初步建模。在对模型的结构及特点进行分析的基础上，对模型从输入参数的两个部分一空间数据和非空间数据的灵敏度分别展开分析。对空间数据进行灵敏度分析的结果表明，输入图形文件的分辨率对LAND工S模型的模拟结果有显著影响；对非空间数据中几个与树种生活史特征以及千扰特征相关的参数进行灵敏度分析的结果表明，树种寿命、种子有效传播距离以及火干扰概率系数和火干扰面积系数都是较为敏感的参数，而种子最大传播距离及成熟年龄在其不确定性范围内是不敏感的参数。

空间直观景观模型LANDISⅠ.运行机制

空间直观景观模型是指在异质景观中模拟景观尺度上生态过程的空间直观模型 .LANDIS是一个用于模拟森林景观干扰、演替和管理的空间直观景观模型 .通过在样地尺度上跟踪以 10年为间隔的物种年龄级 ,半定量化地描述火和风倒 ,及使用位数组表示物种年龄结构 ,LANDIS能同时在物种、样地和景观尺度上模拟各种生态过程及其相互关系 .详细论述了LANDIS模型对种子传播、火、风倒和砍伐等生态过程的模拟 ,并讨论了模型中存在的一些不足 .

空间直观景观模型LANDIS在大兴安岭呼中林区的应用

应用空间直观景观模型 (L ANDIS) ,研究有采伐和无采伐预案下大兴安岭呼中林区的森林景观的长期变化。用 APACK计算每一个物种及各年龄级的分布面积。为了研究物种分布格局的变化 ,计算了物种分布的聚集度指数。研究结果如下 :(1)在无采伐预案下 ,火干扰模式为低频率大面积高强度火烧 ;在有采伐预下 ,火干扰模式为高频率小面积低强度火烧 ;(2 )在无采伐预案下 ,火会造成各种群分布面积的强烈波动 ,但是对种群的年龄结构没有很大影响 ;在有采伐预案下 ,火对种群分布面积和年龄结构都没有很大的影响 ;(3)采伐能完全改变各种群的年龄结构 ,降低种群分布的聚集度 ,但是对各种群的分布面积并没有很大影响 ;(4 )在有采伐预案下 ,各种群为增长型种群 ,增长量通过采伐取走 ,群落处于演替的干扰顶极状态 ;在无采伐预案下 ,各种群为稳定型种群 (樟子松和偃松除外 ) ,大面积高强度火烧使群落产生较大的波动。结果表明 ,在呼中林业局 ,在没有人为干扰情况下 ,火干扰是森林景观变化的主导因素。自从有了人为干扰 ,采伐开始逐渐取代火干扰成为影响森林景观变化的主导因素。空间直观景观模型的一个挑战是模型的验证。由于缺乏详细的空间数据及模型模拟中的随机性 ,很难通过模型模拟结果与实地调查或遥感数据的比较进行

空间直观森林景观模型不确定性分析

过去的十年出现了大量的空间直观森林景观模型。空间直观森林景观模型模拟大尺度上的空间生态过程(演替、火、采伐和病虫害等)，它需要大尺度空间数据的输入和大量模型参数的估计。由于空间数据的缺乏，在参数化过程中会有很多的人为误差从而导致模型模拟结果的不确定性(主观不确定性)。此外，为了表现自然系统的随机性，大部分空间直观景观模型采用了随机模拟的方式。随机模拟也会使模型在相同参数下具有不同的模拟结果(随机不确定性)。 本文采用蒙特卡罗模拟、拉丁超几何体采样、地统计学随机模拟及方差分析的方法，系统研究了主观不确定性和随机不确定性在模型中传递和影响。结果表明， 1) 用小班尺度上的物种年龄组信息初始化象元尺度上的物种年龄组信息对LANDIS模型景观尺度上的模拟结果没有显著的影响，但是对象元尺度上的模拟结果有显著的影响； 2) 用克吕格空间插值所获取的物种年龄信息可用于LANDIS模型对景观组分和格局的长期模拟； 3) 随机不确定性的存在使LANDIS模型不适用于小尺度上的景观格局变化的模拟，但是随机不确定性不影响LANDIS模型在大尺度上的景观组分和格局的长期模拟； 4) 随机不确定性要明显低于主观不确定性，随机不确定性和主观不确定性存在显著的相互作用。

小兴安岭地区主要树种对气候变暖的响应

小兴安岭是温带和寒温带的过渡地带，属于针阔混交林（阔叶红松林）与北方针叶林（兴安落叶松林）的过渡区域，树种种类众多，是气候变暖的预警区。在CGCM2气候预案下，研究区内，年平均温度增加5.97±0.14℃，年平均降水量减少16.2±6.2mm。本文联合静态模型Logistic和动态模型LANDIS，模拟气候变暖、火干扰、采伐和种植对树种分布的影响。 Logistic回归模型结果显示，在区域尺度上，气候因子（年平均温度和降水量）是影响大部分树种潜在分布的最重要的环境因子，如枫桦、黑桦、红松、冷杉、蒙古栎、山杨和云杉。少数树种对地形因子最为敏感，如落叶松，色木槭、紫椴和白桦。当空间尺度从区域尺度降低到局域尺度时，树种与环境因子之间的关系发生变化，对树种分布最具影响的环境因子发生转移。由气候因子逐渐转移为地形因子，如对红松分布最具影响的年降水量转移为坡向。但有些地区气候因子仍然是树种分布的最重要的环境因子。气候变暖与尺度效应相同，也会改变树种与环境因子间的关系，并且最具影响的环境因子也发生转移。 静态和动态模型的联合模拟结果显示，气候变暖后，红松、蒙古栎、色木槭、枫桦和紫锻北界向北迁移；落叶松、黑桦南界向北迁移；云杉分布基本没有变化，冷杉向高海拔地区迁移。虽然研究区内树种分布发生显著变化，但树种组成没有变化。气候变暖对消退型树种分布的影响最快（30年），对扩展型树种的影响较慢，其中阔叶扩展型树种对气候变暖的反应较快（40~70年），针叶树种对气候变暖的反应较慢（100~150年）。气候变暖和火干扰的作用下，扩展型树种一直增加，只有增长阶段没有消退阶段，而消退型树种，只有消退阶段没有增长阶段。树种分布变化率与树种耐火性之间没有显著相关关系，而与树种萌发力、最小萌发年龄和结实年龄之间存在显著相关关系。最后，火干扰促进耐火性强、萌发力强、最小萌发年龄小、结实年龄小的树种扩展，延缓通过种子传播、耐火性弱、结实年龄大的树种扩展。在树种年龄结构上，幼龄组比例大量增加，最终，所有龄组分布趋向稳定。而采伐使树种年龄结构趋于简单，在商品林区内年龄大于采伐年龄的树木几乎不存在。不过，火干扰和采伐都减少针叶树种的分布，增加阔叶树树种的分布。在气候变暖和采伐的作用下，消退型树种提前消退，扩展型树种扩展阶段提前。火干扰在时间上没有提前或延缓气候变暖对树种分布的影响，而采伐将提前气候变暖对树种分布的影响190年，森林提前70年从演替初期进入演替中期。种植消退型树种（如落叶松）不仅消除因采伐而提前的190年，还能保持一定量的分布，进而阻碍气候变暖对树种分布的影响。 比较两个模型结果发现气候变暖后，火干扰减少红松的迁移速度22m/Yr.，减少枫桦的8m/Yr.，而采伐不影响红松和枫桦迁移速度。种植增加红松迁移速度4~7m/Yr.，减少枫桦迁移速度5~7m/Yr.。干扰对树种迁移速度的影响与树种可通过的廊道有关。 气候变暖、火干扰和采伐的共同作用下，火烧轮回期显著减少4年，而平均火烧面积显著增加13.0hm2。种植显著影响火烧轮回期和平均火烧面积，种植红松和多个树种使火烧轮回期有所增加，在种植落叶松预案下，有所减少；种植红松、云杉和多个树种使平均火烧面积显著减少。火干扰减少采伐面积，而气候变暖增加采伐面积。但因过去超量采伐，如今树木年龄小，无法满足采伐条件，从而削弱气候变暖对采伐的影响。今后60年之内气候变暖对采伐面积没有任何影响，相反因火干扰而采伐面积减少。从2080年开始，气候变暖而扩展的阔叶树种达到采伐年龄，采伐面积开始增加；从2110年开始，在采伐迹地上种植的落叶松达到采伐年龄，采伐面积再次增加；从2130年开始，种植的云杉和红松达到采伐年龄，采伐面积再度增加。 最后，对两个模型结果进行了详细分析，讨论了干扰之间的相互关系，干扰与作用区域，树种分布变化与树种生物学特性之间的关系。提出了些有关干扰调控，生物多样性保护，森林管理方面的设想。

大兴安岭北坡森林景观火后恢复及演替模式研究

1987年大兴安岭北坡发生的特大森林火灾，过火面积达1.33×106ha,如何在如此大面积的火烧迹地上恢复森林资源，是森林经营管理者迫切需要回答和解决的问题。本文应用空间直观景观模型(LANDIS)设计不同的管理方案，模拟火后森林景观在不同自然干扰和人类干扰下的长期演替动态，以弥补这一不足。通过对比研究这些管理方案对森林景观的长期影响，不仅可以评价目前该区所采取的经营管理方案是否合理，还可以找到更合适的管理方案，为火后森林景观的定向恢复和加速恢复过程提供实际的指导意义。此外，通过对1987年火后十几年来森林植被的野外调查研究，可以弥补LANDIS只模拟树种不模拟草本和灌木，且以10年为步长的不足，加深人类活动对火后森林植被短期变化影响的理解。本文研究主要结论如下： 1）相对于轻度灭火方案而言，目前重度灭火方案可以增加针叶林（落叶松和樟子松）在该区所占的比例，相应地降低白桦等阔叶林在该区所占的比例。而且，目前重度灭火强度可以增加针叶树种成过熟林在该区所占的比例，减少幼龄林所占的比例，可见目前重度灭火方案有利于火后森林恢复。另外，目前重度灭火方案下的累计过火面积较少，火烧频率降低，但火干扰以重度火烧为主，这可能对于森林资源造成重大的损失。 2）种植强度越高，越有利于针叶林的更新。但考虑到经济以及劳动力等因素，中等种植强度（例如，种30%）已能很好地有利于火后森林恢复。相对于聚集种植而言，在整个重度火烧区进行随机种植可以增加针叶树种在该区所占的比例，降低白桦等阔叶树种所占的比例，因此随机种植更有利于火后森林恢复。进行人工造林时尽量不要种植单一物种。相对于其他种植比例而言，目前落叶松和樟子松的种植比例（7：3）有利于针叶树种的恢复。 3）相对于完全依靠天然更新而言，目前经营管理措施可以增加针叶树种在该区所占的比例，相应地降低阔叶树种的比重。在目前经营措施下，由于火后10年内进行大规模的森林采伐，使针叶树种的成过熟林及聚集程度等有较大幅度的下降，虽然随后逐渐增加，但也需要近100-150多年的时间才能恢复。总之，目前经营管理方案与完全依靠天然更新相比，有利于火后森林恢复，但在演替的前期（100-150多年）也存在一些问题。因此，大兴安岭林区发生特大森林火灾后，应禁止大规模的森林采伐，否则会发生森林年龄结构的锐变等一些问题，不利于森林景观的稳定。如果进行大规模的森林采伐，即使进行人工造林，也要很长时间才能得以恢复。 4）在火后完全依靠天然更新，无论是草本、灌木还是乔木树种在演替前期都发生了极大的变化。火后初始，阳性草本植物迅速增加，占据火烧迹地。但目前（火烧16年后）草本物种数开始下降，而且阳性草本逐渐减少，阴性草本逐渐增加。草本盖度的变化与物种变化呈明显的正相关，随着物种数的下降，草本盖度也逐渐下降。而灌木盖度与物种数则没有明显的相关性。目前喜阳灌木物种逐渐消失，而耐荫的逐渐增多，但总的灌木物种数只有少量减少。目前该区树种以白桦等阔叶林为主。在人工促进天然更新下，目前火烧迹地上的物种数仅稍高于天然更新。而由于人促更新使物种尤其是乔木更有利于更新，火烧迹地上的植被盖度却要高于天然更新。相对于天然更新而言，在人促更新下，目前在火烧迹地形成的针阔混交林中，针叶树种所占的比例明显提高。在人工更新下，目前火烧迹地上主要以针叶树种为主，而阔叶树种则较少。

友好林业局森林采伐对森林景观格局演变的长期影响

人为活动是森林景观变化的主要驱动力之一，采伐又是人类对森林最主要的干扰活动，采伐影响下森林景观的长期变化动态，是森林经理学的重要研究内容。本文以小兴安岭友好林业局为研究区，充分利用林相图，地形图以及采伐等资料，采用GIS作为数据处理的手段，用空间直观景观模型（LANDIS）模拟了500年的时间尺度上森林景观在各种采伐活动影响下的演替动态。本研究选取五个代表树种：红松、云杉、椴树、落叶松、白桦，主要从分布面积、年龄结构和聚集度三个方面进行了分析，揭示了森林景观变化与采伐之间的定量化关系，为森林管理措施的制定提供理论依据。主要结论如下 ①友好林业局过去的森林采伐造成了严重的生态后果：原始林已经所剩无几，而是变成了以过伐林和次生林为主；友好林业局红松的面积仅占6.3%，云、冷杉分别占9%左右，占优势地位的是落叶松和白桦，分别为27%和29%。红松、云冷杉以及落叶松80%以上的都是中幼龄林。②自然演替状态（无采伐）下，红松、云杉和椴树的分布面积逐年升高，500年内红松增加了24%，聚集程度不断升高；而白桦等阳性先锋树种分布面积则大大降低，500年内白桦减少了近15%，聚集程度逐渐降低。③传统经营下的采伐研究表明，采伐是友好林业局森林景观变化的主要驱动力。本研究中由于树种的生活特性和模型本身的特点，红松、云杉分布面积在三种模拟方案下的差异不明显，落叶松和白桦在各种方案下的差异比较明显。采伐明显改变了各树种年龄结构,采伐后树种林龄级下降。采伐还会造成树种聚集度明显差异，而且树种分布格局和采伐分布格局密切相关，红松、云杉、椴树聚集度指数与采伐分布指数显著正相关，落叶松、白桦聚集度指数与采伐分布指数显著负相关。④本研究中由于树种的生活特性和模型本身的特点，与传统经营相比，分类经营下生态公益林内落叶松和白桦的面积变化比较明显，红松、云杉、椴树的面积变化不明显；然而各树种的年龄结构均发生了显著变化，分类经营下成、过熟林的面积明显增加。⑤不同径级择伐一定程度上引起了采伐面积、采伐强度以及采伐空间分布格局的差异。不同树种由于其生活特性的差异对不同径级择伐反应各异，不同径级择伐下树种分布面积和年龄结构差异较明显，但是各树种聚集度指数在不同径级择伐下的差异较小。

景观模型初始化及空间分辨率对模拟结果的影响

近20年来空间直观森林景观模型取得了长足的发展并得到广泛应用，成为研究人员和森林经营者研究和探讨森林景观变化的有效工具之一。然而，在应用模型的时候，初始化方法和运行尺度问题是影响模型应用和模拟结果的重要因素。本文应用空间直观森林景观模型LANDIS系统地研究了不同的初始化方法和空间分辨率对森林演替、火干扰和森林管理模拟的影响。主要结论如下： 1）不同的赋值方法对初始的物种分布面积和空间格局都有显著的影响，但是随着模拟时间的推移演替的进行，两种赋值方法下的物种分布面积和空间格局以及火干扰的差异在减小，在模拟的中后期趋近一致。所以，从模拟时间上来说，如果模拟的时间相对较长（＞300年），两种赋值方法都可以作为模型的初始化方法；但是，如果模拟的时间相对较短（ ≤300年），赋值方法 B 将是一种很好的选择，因为它避免了赋值方法 A 在模拟初期物种分布面积、格局和火干扰的波动过程。 2） 模型在空间分辨率为30-270m的范围内，对分辨率的变化不敏感，随着空间分辨率的降低，分辨率的变化对模拟的火干扰、物种分布面积和空间格局有显著影响。空间分辨率的下降导致景观的同质性增强，尤其是当分辨率小于270m时，导致林火频次和过火面积过大。模型在较高空间分辨率上模拟森林演替的结果与现实情况和相关模拟研究结果相近。因此，运行LANDIS模型空间分辨率应该高于270m。 3） 模型在30-270m的空间分辨率范围内模拟采伐造林措施的时候，物种分布面积的模拟对分辨率的变化不敏感，但是，分辨率的变化对物种空间格局有较大影响，随着空间分辨率的下降，物种在高分辨率上的聚集水平大于低分辨率上的聚集水平。

森林管理对动物生境影响的模拟研究——以小兴安岭友好林业局为例

理解森林管理对野生动物生境的累积效应，需要对不同森林管理预案作出预测、分析和评价。本文，以小兴安岭友好林业局为研究区，利用空间直观景观模型LANDIS模拟其在6种森林管理预案—无采伐、皆伐、择伐I（禁伐区不采伐，限伐区和商品林区每10年采伐面积分别为5%和10%）、择伐II（限伐区和商品林区10%和15%）、造林I（采伐同择伐I，伐后人工更新）和造林II（采伐同择伐II，伐后人工更新）下200年内的森林景观变化。在查阅文献、野外考察和咨询相关专家的基础上，以GIS为平台，构建有着不同生境需求的3种动物：松鼠（Sciurus vulgaris）、马鹿（Cervus elaphus）和花尾榛鸡（Bonasa bonasia）在景观尺度上的生境适宜度指数（Habitat suitability index, HSI）模型，利用Arc的宏语言AML（Arc Macro Language）将LANDIS的输出结果与3种动物的HSI模型相结合，借助生境单元和类水平（Class level）上的景观指数（结合度指数等）评价动物生境，以反映不同森林管理预案对动物生境的影响。研究结果表明： 1）对于LANDIS的模拟结果而言，不同森林管理预案往往导致不同的森林演替动态：无采伐和2造林方案下，森林逐渐向成、过熟林演替，且造林方案显著增加了营林树种的分布面积；择伐I和择伐II下，由于成、过熟林被采伐，森林向后期演替的速度较为缓慢，而皆伐下，中、幼龄林的比重较大。定性而言，对于偏好早期演替的动物而言，皆伐下的生境适宜性较高；对于偏好中、后期演替森林的动物而言，2种择伐方案下生境适宜性较高；对于偏好后期演替的动物而言，无采伐和2造林方案下生境适宜性较高。 2）对于松鼠，无采伐和2造林预案下的生境单元和适宜生境（HSI≥0.5）结合度指数较高，适宜生境的平均斑块面积较大，表明这3种预案下的生境适宜性较高，而2择伐预案由于移去了大量成、过熟林，导致松鼠生境适宜性的下降，对于皆伐，尽管采伐量比2择伐预案的小，由于其不利于针叶林的天然更新，对松鼠的生境破坏更为严重。 3）对于马鹿，皆伐和2造林预案下的生境单元和结合度指数较高，而无采伐下的生境单元和结合度指数整体上又小于2择伐预案下的，这表明，适当的干扰反而利于提高马鹿的生境适宜性，因为，若没有这些采伐、造林等干扰活动，森林的郁闭度会随着树冠的封闭而逐渐加大，下层的许多不耐荫的树种就会消失或减少，降低马鹿的食物来源。 4）对于花尾榛鸡，若不考虑营林活动对其干扰，2造林预案下的生境单元和结合度指数较高，其次为无采伐预案，而皆伐和2择伐方案下较低，这表明，单纯的采伐的将减小花尾榛鸡的生境适宜性。 生态系统是一复杂的系统，因此，不可能存在适于所有动物的森林管理预案，对于管理预案的选择取决于管理者多方面（经济、生态和社会）的权衡。本文是将LANDIS与HSI相结合模拟评估森林管理预案对动物生境影响的一次尝试，研究结果表明了这一方法的实用性。尽管这一方法存在一定的局限性，但利用这一方法，能够可视化和量化结果，并比较不同森林管理预案，从生物多样性保护出发，为森林管理提供决策支持。最后，需要声明的是，本研究侧重方法的探讨，作为实际应用，还需要大量的野外工作来验证HSI模型。

长白山森林资源变化动态与景观格局预测

长白山区是东北地区重要的生态功能区，多年以来由于不合理的森林经营导致了森林质量明显下降，生态功能显著退化。因此，分析森林资源变化动态及其影响因素，明确人类活动对森林资源的影响，并提出合理的经营方案，对该区森林资源保护和恢复具有重要意义。本文以具有典型代表性的露水河林业局为研究对象，以1987，1995和2003三期森林资源二类调查资料为主要数据来源，利用ARCGIS、ARCVIEW和FRAGSTATS等软件为技术手段，分析该局资源变化、景观特征及格局变化及其与人为干扰的关系；同时以2003年森林资源二类调查数据为基础，应用景观空间直观模型LANDIS，设定5种不同的采伐预案：对照（无采伐）、方案I（一般公益林和商品林每十年分别采伐总面积的5%和10%+天然更新）、方案II（一般公益林和商品林每十年分别采伐总面积的10%和15%+天然更新）、方案Ⅲ（采伐同方案I+人工更新）和方案Ⅳ（采伐同方案II+人工更新），模拟未来300年森林景观变化，以揭示在不同的经营方案下森林资源的长期演替动态及空间分布特征，结果表明： 1.森林资源的质量发生了显著变化。过去16年间该区森林覆盖率增加了6.9%，但是森林蓄积量下降了60.58万m3；成、过熟林面积持续增加，中龄林面积急剧减少；1987年到1995年该区森林蓄积减少了110万m3，而1995年到2003年间森林蓄积增加了49.7万m3，这些表明1995年到2003年森林经营措施更有利于森林恢复。但中、幼龄林在16年间面积、蓄积持续减少，近年来采伐的主要是中龄林，说明成、过熟林面积的增加是以牺牲中龄林为代价的。 2.森林景观破碎化程度加剧。过去的16年间景观异质性程度加大，景观斑块内部的连通性增强。而景观类型的斑块数、边界密度、蔓延度逐渐增加，散布并列指数、多样性指数和均匀度等指数在逐渐的降低。1987年到2003年斑块数增加了979块，同时最大斑块占景观面积比例逐渐下降，1987年为28.7%，2003年减少到12.7%；由于经营方式变为采阔保针，大量采伐阔叶树种补植针叶树种，景观基质由1987年的阔叶混交林，转变为1995年后的混合景观基质；在斑块水平上阔叶混交林的平均斑块面积下降最多，边界分割程度最高，这表明天然次生林类型受人类干扰最大；从景观指数变化趋势看景观破碎化在1995年到2003年的变化趋势较1987年到1995年的变化趋势有所减缓。 3.LANDIS模型对5种不同的森林管理预案模拟结果表明：无采伐和低强度择伐+人工造林方案到模拟后期不同程度的增加了成、过熟林面积，更有利于增加森林质量和维护森林景观的完整性。人工造林与不造林相比，造林方案显著增加了造林树种的分布面积；造林方案下造林树种的分布面积、成、过熟林面积较其它预案要高，因此，用原始阔叶红松林中的关键种造林，有利于森林结构的优化及向阔叶混交林景观的转化，促进森林质量的提高和景观的恢复。

1987年大兴安岭特大火灾后北坡森林景观生态恢复评价

通过空间直观景观模型(LAND IS)来探讨大兴安岭北坡1987年特大森林火灾后,在目前这种恢复方案下以及完全依靠天然更新下森林景观的长期动态,通过对比研究来评价目前所采取的恢复措施是否能够有效地恢复森林资源。研究结果表明:1987年大火后所采取的恢复措施可以在很大程度上增加针叶树种在该区所占的比例,而相应地降低阔叶树种的比重。由于在目前的恢复措施下,不仅大面积地种植针叶树种,同时也采伐了大量的成、过熟林,使落叶松和樟子松的蓄积量在开始阶段不仅没有增加,反而有大幅度的下降。但最终,所更新的幼苗逐渐成材,落叶松和樟子松的蓄积量逐渐超过天然更新下的。在演替前期,白桦的蓄积量在这2种模拟方案下相差不大;而在演替后期,白桦在天然更新方案下的蓄积量要高于在目前恢复措施下的蓄积量。另外,物种在不同的区域的变化动态又有较大的差异。在重度火烧区,由于人为种植大量的针叶树种,使它们所占的面积比例明显高于完全依靠天然更新下其在重度火烧区所占的比例;而阔叶树种则相反,在完全依靠天然更新方案下所占的面积百分比明显高于在目前恢复方案下的比例。而在未火烧和轻中度火烧区,由于火后人为采伐大量的落叶松和樟子松,使这2个树种在该区所占的比例在开始100多年里要低于完全依靠天然更新下的比例,随后逐渐高于天然更新下所占的比例,但相差不大;阔叶树种则正好相反。另外,目前恢复方案不仅极大地改变了主要物种在该区所占的比例,而且还明显的影响了它们的空间分布格局。

1987年大兴安岭特大火灾后不同管理措施对落叶松林的长期影响

采用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了3种不同经营措施(假设1987年未发生特大火灾,完全依靠天然更新(M1);1987年特大火灾发生后依靠天然更新(M2)和火灾后采取目前森林经营措施(M3))下图强林业局落叶松及其成过熟林300年的动态变化.结果表明:林业局整体水平上,M1和M3方案下落叶松林面积占森林总面积的比例明显高于M2方案.M3方案下落叶松面积比例开始时低于M1方案,但由于大规模的人工更新,随后迅速增加,约100年后赶上M1方案.不同经营措施对落叶松面积百分比影响较大,并对其年龄结构有显著影响.M1方案下落叶松成过熟林面积比例明显高于M2方案;而在M3方案下,由于火后10年大规模的森林采伐,落叶松成过熟林的面积比例锐减,随后逐渐增加,但需要近100年才能达到并超过其他2种方案.此外,在火烧区和未火烧区,落叶松及其成过熟林在不同经营措施下的变化趋势存在明显差异.

1987年特大火灾后不同树种种植比例对大兴安岭森林景观的长期影响

应用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了1987年大兴安岭北坡图强林业局特大森林火灾后在目前种植强度下,不同落叶松和樟子松种植比例(100%落叶松(P1)、70%落叶松和30%樟子松(P2)、50%落叶松和50%樟子松(P3)、30%落叶松和70%樟子松(P4)、100%樟子松(P5))以及完全依靠天然更新(P0)条件下森林景观的长期动态变化.结果表明,在演替的前期、中期和后期,不同种植比例均对落叶松、樟子松和白桦有显著影响;落叶松所占的面积百分比随时间的推移均呈上升趋势,而樟子松则相反;在各种植预案下,落叶松和樟子松的面积百分比均高于天然更新预案的比例,随着落叶松种植比例的增加,落叶松的多度也相应增加;樟子松在该区所占的面积百分比也随其种植比例的增大而增加.白桦在天然更新预案下所占的面积百分比明显高于种植预案下所占的比例;而不同落叶松和樟子松种植比例也对白桦面积有较大影响,樟子松种植的比例越大,白桦所占的面积百分比越高,说明落叶松比樟子松有更强的竞争能力.但P2、P3和P4预案下,落叶松和樟子松的面积所占比例相差不大,但要高于完全种植落叶松(P1)或樟子松(P)所占的比例.

不同森林管理方案对森林景观长期影响的模拟研究

理解森林景观的动态变化对于制定合理的森林管理措施和恢复规划有着重要的现实意义。应用空间直观森林景观模型(LANDIS)模拟小兴安岭友好林业局在当前天保工程方案下(P1)、自然演替方案下(P2)以及采伐后完全依赖天然更新方案下(P3)森林景观的动态变化。模拟结果表明:不同的森林管理方案对树种分布面积百分比、空间格局和年龄结构有显著的影响。与其他两个方案比较,当前天保工程方案(P1)可以显著增加造林树种(红松、落叶松和蒙古栎)面积,提高树种的聚集程度,减小白桦所占面积,但是在模拟的前50年,人工更新造林措施使得幼龄林所占面积百分比显著增加,而成过熟林的增加以及建立合理的林龄结构仍需很长的时间。

不同森林管理预案对松鼠生境的影响

应用空间直观的森林景观干扰演替模型(LANDIS)模拟了2000—2200年间小兴安岭友好林区4种森林管理预案(无采伐、皆伐、择伐Ⅰ和择伐Ⅱ)下的森林景观变化,并结合景观尺度的生境适宜度指数(HSI)模型评估了不同管理预案对研究区松鼠生境的影响.结果表明:研究期间,无采伐下松鼠适宜生境面积的增幅最快,而勉强适宜生境的降幅最快;皆伐下,松鼠适宜生境面积的增幅最慢,而勉强适宜生境的后期降幅最小;择伐Ⅰ下松鼠适宜生境面积的增幅高于择伐Ⅱ,而其勉强适宜生境面积的降幅低于择伐Ⅱ.整体而言,松鼠生境最优化的管理方案依次为无采伐、择伐Ⅰ、择伐Ⅱ和皆伐.