黑龙江省长白落叶松人工林多目标经营模型
森林作为陆地生态系统的主体，为人类社会的发展提供了经济、生态与社会价值。然而，随着人类工业化进程的持续推进，森林生态环境遭到了严重破坏;同时，在森林经营过程中未能适地适树、进行科学合理的经营活动导致森林生产力低、生态服务功能弱等问题严重制约其可持续发展。在此背景下，如何采用有效的经营措施、制定科学的森林经营方案来提升我国森林质量已成为森林经营管理者亟待解决的问题。本研究以黑龙江省长白落叶松人工林为研究对象，综合考虑净现值、大径材产量和林木碳储量三个经营目标，依据多属性效用理论构建多目标方程，通过妥协性分析确定各目标最佳权重比，利用粒子群优化算法求解不同标准林分的最佳经营方案，并基于现实林分的优化结果构建长白落叶松人工林多目标经营模型。主要研究内容及结果如下: （1）目标方程权重分析及标准林分的模拟优化结果。固定林木碳储量的权重为0、0.1和0.2,通过调试净现值与大径材产量的权重进而分析目标间的协同关系，绘制各目标间的权衡曲线，最终确定净现值、大径材产量和林木碳储量的权重比分别为7∶2∶1和6∶2∶2。同时，为对比不同经营目标间的经营效果，另构建以净现值最大为经营目标的单目标方程。对单目标方程和多目标方程进行模拟优化，分析不同经营目标对优化结果的影响，结果表明，碳储量权重显著影响经营目标的优化结果，随着碳储量权重的增加，年均大径材收获量提升20％-110％,轮伐期内年均碳储量增加9％-66％,轮伐期延长4-30年，间伐时保留株数增加26％-69％,但净现值下降6％-26％,其中，多目标方程MOF1为权衡各目标效益的最佳折衷方案;经营优化结果与林分立地质量和造林密度相关，在同一目标，同一造林密度下，随着立地质量的提高，间伐时间提前1-14年，保留株数降低3％-19％,单目标方程的轮伐期缩短3-7年，多目标方程的轮伐期分别缩短5-12年和15-36年;在同一目标，同一立地下，随着造林密度的增加，间伐时间平均提前3年，以提高保留木生长量。最后通过汇总整理不同经营目标的生长与采伐过程，提出了不同标准林分在不同经营目标下的最佳经营方案。 （2）经营模型的拟合与检验。根据经营目标为MOF1时各标准地的模拟优化结果拟合长白落叶松人工林多目标经营模型，通过对经营模型进行检验来评价经营模型的拟合效果。结果表明，在经营模型中，间伐前后林分断面积和主伐时林分平均直径均与地位指数呈正相关，而与贴现率呈负相关。在间伐模型中，贴现率对间伐前后林分断面积的影响随着林分年龄的增加而加强。间伐前后林分断面积也随间伐次数的增加而减小，与第一次间伐相比，第二次间伐前后林分断面积分别减少1.078m2/hm2和1.192m2/hm2,第三次间伐前后林分断面积分别减少3.403m2/hm2和2.519m2/hm2。通过间伐前后林分断面积可计算间伐强度，间伐强度与地位指数呈反比，与贴现率呈正比。在三次间伐中,第二次间伐强度（19％-20％）＞第一次间伐强度（18％-19％）＞第三次间伐强度（15％-18％)。在主伐模型中，在同一地位指数下，贴现率由2％增加到4％时主伐时林分平均直径减少了0.754cm;在同一贴现率下，地位指数由18m增加到24m时主伐时林分平均直径增加了1.23cm。由模型的检验结果可知，本研究所构建的经营模型各项检验指标均较小，说明模型的拟合误差较小、预测效果较好。 (3)经营模型的应用与评价。本研究介绍了模型应用的具体步骤，即通过比较现实林分的林分平均胸径和林分断面积与经营模型的预测结果确定林分是否应进行主伐、间伐或无需采取任何经营措施。在研究区域内另选3块不同林分密度和地位指数的长白落叶松人工幼龄林，通过对比分析林分的模拟优化结果与经营模型的预测效果来评价经营模型的预测精度。结果表明，基于模拟优化得出的3块样地的间伐前后林分断面积大体分布于间伐模型的预测范围内，根据主伐模型预测的轮伐期与模拟优化结果相差1-3年，证明本研究所构建的经营模型的预测精度较好，能有效指导长白落叶松人工林的多功能经营。
长白落叶松;多目标经营;经营模型;大径材产量;碳储量
东北林业大学
硕士
森林经理学
金星姬
2023
中文
S791.22
2023-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）