基于RS和GIS的人工林景观稳定性研究——以常德市桃源县龙潭镇为例

以湖南省桃源县龙潭镇人工林为研究对象,利用1994年、2000年、2006年、2010年及2014年5期遥感影像数据,在对研究区人工林景观进行斑块区划的基础上,将每个斑块看作林分中的"单木",斑块之间的边缘效应模拟林分中单木之间的竞争关系,借鉴林分空间结构分析方法,提出了基于斑块边缘效应的人工林景观稳定性分析方法,用于分析斑块、类型和景观不同尺度人工林景观变化规律,运用层次分析法和主成分分析法分别建立类型水平和景观水平的人工林景观稳定性模型,利用提出的人工林景观稳定性分析方法及构建的模型分析了研究区人工林景观的稳定性。结果表明:(1)以松木和杉木为主的人工用材林随着时间的发展,其景观逐步由零星小斑块向阔叶林景观转化,景观破碎化程度有所下降;(2)基于类型水平上的人工林稳定模型反映出斑块类型重要程度前3位依次为阔叶、松木和杉木成熟林,大小分别为0.154 3、0.148 1、0.145 0;(3)在类型水平上,最稳定的年份是2014年,其稳定值为-0.155 1;稳定性最差的年份是2006年,其稳定值为-0.371 8。但在景观水平上2006年则是最为稳定的年份,其稳定值为0.298 7。应用本研究提出的方法分析进一步说明,在类型水平上稳定的景观不一定在景观水平上稳定。

森林景观斑块耦合网络节点数与网络结构稳定性之间的关系

以森林景观斑块耦合体为研究对象,利用复杂网络将之抽象化为森林景观斑块耦合网络。选择节点数不同的10个网络,依次对网络进行攻击,利用最大子网节点数与移除比例做回归分析,得每个网络的崩溃阈值。利用网络节点数与网络的崩溃阈值构建与节点数相关的森林景观斑块耦合网络结构稳定性模型,并对模型进行分析。结果表明:从巨型网络-1到微型网络-2的崩溃阈值依次为0.325 9,0.310 1,0.283 4,0.273 0,0.2484,0.215 9,0.194 5,0.196 2,0.158 3,0.157 4,呈递减趋势,说明森林景观斑块耦合体中斑块数越多,其结构越稳定,并通过模型验证这一结论;随着网络节点数的增加,其崩溃阈值增加的速率逐渐减小的,说明当斑块数增加到一定程度时,耦合体的结构稳定性不再变化。根据复杂网络结构特征,用网络的节点数来衡量网络的结构稳定性,进而从新的角度探究森林景观结构的稳定性。

人工林经营中保持森林结构稳定性的探究

采用小班水平上的划分方法,将小班看做是林分中的"单木",相邻小班之间的边缘效应近似模拟了林分中"单木"与"单木"之间的空间位置关系,利用GIS构建森林耦合体。通过复杂网络将之抽象化为森林耦合网络,利用已构建的森林耦合网络结构稳定性模型,针对人工林的林学特征与经营方式,探究人工林经营中森林结构稳定性的优化调控。研究结果表明:1)当森林耦合体中存在面积较大的、林分质量较差的小班时,可将其更新为面积较小的小班,在小班上选择性更新与周围小班不同的树种,使面积较大的小班逐渐演替为"混交"的面积较小的小班。这一过程平衡了面积较大的小班周围介数分布,提高了森林结构稳定性。2)当森林耦合体中存在林窗时,可以在林窗中补植与周围优势树种不同的林木。这一过程降低了林窗周围节点的介数,平衡了整个网络的介数分布,提高了森林结构稳定性。研究森林耦合网络结构优化,实际上就是解决小班如何在有限空间内的合理布局,旨在为人工林经营过程中如何保持森林结构稳定性,同时又兼顾林业生产的可操作性提供一种新的思路。