《洞庭湖濕地森林生態系統經營的空間途徑研究》是李建軍為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：洞庭湖濕地森林生態系統經營的空間途徑研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李建軍
- 依託單位：中南林業科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
100多年來，洞庭湖湖泊逐漸萎縮及水情和生態環境的日益惡化，森林植被面積急劇減少，天然耐水濕喬灌木樹種的不斷滅絕以及外來入侵樹種顯著增多。在保護和恢復洞庭湖濕地森林生態系統中，如何重構森林空間結構，恢復濕地森林的功能，發揮其抗風防浪、護堤固岸、涵養水源、改善水質等效用成為當前最為迫切需要解決的問題。因此，開展濕地森林空間理論和生態系統恢復的研究具有重要的理論意義和現實指導意義。以生態學、森林經理學、系統工程、森林生態系統近自然經營等理論為依據，利用數據挖掘、多目標規劃和3S技術手段，從洞庭湖濕地森林生態系統結構與功能的關係出發，在林分尺度上研究森林生態系統結構和生長演替規律；分析描述包含空間信息的林分結構，選擇科學的空間指標體系，建立理想的林分空間結構模式；提出空間結構最佳化的均質性目標並套用最佳化算法進行多目標規劃，建立洞庭湖典型森林類型結構最佳化模型，指導洞庭湖濕地森林生態系統的保護和恢復。
結題摘要
以生態學、森林經理學、系統工程理論為依據，利用多目標規劃、人工智慧和3S技術手段，在分析洞庭湖濕地森林生態系統結構與功能關係的基礎上，在林分尺度上研究了洞庭湖濕地森林生態系統經營空間途徑的理論和方法。其主要成果包括： （1）套用樹種組成、混交、多樣性指數、垂直結構等指標對洞庭湖天然闊葉林結構進行了分析，結果表明：天然闊葉林多樣性指數差別性明顯，林分直徑分布成反J型曲線，株數隨徑階的增加而減少，具有明顯的異齡林特徵。 （2）提出了基於空間密度指數分析森林生態系統空間結構的方法，克服了傳統方法與林木距離無關的不足，南洞庭湖次生林實例分析表明，該方法能較全面和客觀分析天然次生林空間結構。 （3）提出了基於Voronoi圖的格局分析方法，洞庭湖濕地森林群落套用可知，該方法在空間上表征了林木的生長繁育特性、種內種間關係、資源分布特徵，為計算幾何方法套用於林分空間分析提供了新思路。 （4）提出了林層指數、自然構成指數、干擾指數模型，並運用粗糙集理論和變異係數法構建了森林自然度的計量模型。洞庭湖三種混交林自然度評價表明，青椆、苦櫧和檫木混交林自然度分別為0.741，0.727，0.593，均處於森林自然度的Ⅰ、Ⅱ級，屬於明顯人為干擾的天然林和處於演替後期的次生群落類型。 （5）借鑑生態學系統內部均衡和均質原理，從混交、競爭、分布格局三方面提出了林分空間最佳化的均質性指數、均質性評價方法和評價標準。洞庭湖區域15個天然次生林群落評價結果表明，其均質性評價指數平均為0.2517，基本處於1、2級，離理想空間結構差距明顯。 （6）基於遺傳算法建立森林生態系統理想空間結構模型，從林分空間整體出發，在多維空間並行搜尋解集，產生多組林分空間結構最優解，為結構化森林經營提供了量化的標準。 （7）綜合群落內林木空間信息特徵，建立了間伐指數模型，套用於洞庭湖龍虎山林場經營實踐，結果表明由林木間伐指數獲得的間伐木決策方案科學合理。 （8）從傳統林分結構、林分空間結構、林分垂直結構三個層面構建了森林生態系統經營的目標結構，利用改進粒子群算法將林分多目標空間規劃轉化為粒子群體疊代尋優，提出天然次生林結構多目標最佳化模型。針對西洞庭湖水源涵養林輸出的目標樹空間結構單元制定了周密的經營策略，經模擬和現實林分經營調控後，林木點結構指標和林分整體指標有了明顯變化。
