李 銳,李際平,張利利

(1.國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院,長沙 410014 ；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 林業(yè)系統(tǒng)工程實驗室,長沙 410004；3.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實驗中心,江西 分宜 336600)

人工林經(jīng)營中保持森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的探究

李 銳1,李際平2,張利利3

(1.國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院,長沙 410014 ；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 林業(yè)系統(tǒng)工程實驗室,長沙 410004；3.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實驗中心,江西 分宜 336600)

采用小班水平上的劃分方法,將小班看做是林分中的“單木”,相鄰小班之間的邊緣效應(yīng)近似模擬了林分中“單木”與“單木”之間的空間位置關(guān)系,利用GIS構(gòu)建森林耦合體。通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)將之抽象化為森林耦合網(wǎng)絡(luò),利用已構(gòu)建的森林耦合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性模型,針對人工林的林學(xué)特征與經(jīng)營方式,探究人工林經(jīng)營中森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的優(yōu)化調(diào)控。研究結(jié)果表明:1)當(dāng)森林耦合體中存在面積較大的、林分質(zhì)量較差的小班時,可將其更新為面積較小的小班,在小班上選擇性更新與周圍小班不同的樹種,使面積較大的小班逐漸演替為“混交”的面積較小的小班。這一過程平衡了面積較大的小班周圍介數(shù)分布,提高了森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。2)當(dāng)森林耦合體中存在林窗時,可以在林窗中補植與周圍優(yōu)勢樹種不同的林木。這一過程降低了林窗周圍節(jié)點的介數(shù),平衡了整個網(wǎng)絡(luò)的介數(shù)分布,提高了森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。研究森林耦合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,實際上就是解決小班如何在有限空間內(nèi)的合理布局,旨在為人工林經(jīng)營過程中如何保持森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,同時又兼顧林業(yè)生產(chǎn)的可操作性提供一種新的思路。

人工林經(jīng)營；森林結(jié)構(gòu)；森林耦合網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點數(shù)；介數(shù)；穩(wěn)定性

0 引言

森林的穩(wěn)定性影響著森林這一復(fù)雜巨大的多功能系統(tǒng),影響著林木之間的競爭及能量、物質(zhì)交互,對林分中的物種多樣性起著重要的作用。但如何從整個森林的角度來研究森林的穩(wěn)定性,目前還沒有一個較為系統(tǒng)的方法。人工林是森林重要林分類型之一,尤其是處在重要生態(tài)區(qū)位公益林中的人工林。但是大面積的人工林存在一個很大的風(fēng)險,人工林會隨著時間的推移,其林分質(zhì)量愈發(fā)變差,即人工林具有生物學(xué)上的不穩(wěn)定性。尤其是南方的杉木林,其樹種結(jié)構(gòu)單一、生物多樣性低下,若遇極端氣候條件則病蟲害嚴(yán)重,森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性會降低[1-3]。而南方森林中又存在大量的人工林,如何在人工林的經(jīng)營過程中,提高森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,已成為當(dāng)前林業(yè)工作者亟須解決的一個問題?，F(xiàn)有的研究往往都是從局部森林考慮,以單木作為研究對象,通過林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù)角尺度、混交度和大小比數(shù)等對林分空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,采用間伐和合理補植補造的方式降低林木競爭,使林分趨向平均化,以此來提高林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[4-5]。但針對實際生產(chǎn)來說,在經(jīng)營人工林時不僅僅要考慮生態(tài)價值,其經(jīng)濟價值也是衡量人工林的一個重要指標(biāo)。對于達(dá)到成熟齡的人工林,一般情況下,處理方式就是對其進(jìn)行皆伐；對于中齡林,進(jìn)行間伐時也是憑實際的經(jīng)驗來操作。在人工林中幾乎不可能做到對林木的屬性因子和空間位置關(guān)系進(jìn)行全部調(diào)查,然后再對其進(jìn)行計算來優(yōu)化調(diào)控。因而,林分的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整大多數(shù)還是停留在局部小范圍,在森林工區(qū)或是森林管護(hù)站這一大面積的范圍內(nèi)很難系統(tǒng)地實施。

本文在研究森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時采用小班水平上的劃分方法,將小班看做是林分中的“單木”,其相鄰小班之間的邊緣效應(yīng)[6-8]近似模擬林分中“單木”與“單木”之間的空間位置關(guān)系,進(jìn)而實現(xiàn)小班的“混交”模式。利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)[9-11]將之抽象化為森林耦合網(wǎng)絡(luò)[12-13],網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點代表現(xiàn)實林分中相對應(yīng)的小班。利用已構(gòu)建森林耦合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性模型,針對人工林的林學(xué)特征和經(jīng)營方式,探究模型的優(yōu)化調(diào)控。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的調(diào)控一定程度上反映了小班水平上的調(diào)控,其意義近似于傳統(tǒng)林分空間結(jié)構(gòu)研究中“單木”的調(diào)控。研究森林耦合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,并通過優(yōu)化的結(jié)果提出人工林的經(jīng)營措施。其實施對象為小班,在實際生產(chǎn)中既增強了調(diào)控的可操作性又兼顧了森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1 材料與方法

1.1基于鄰接關(guān)系構(gòu)建森林耦合網(wǎng)絡(luò)

以湖南省桃源縣森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),在林相圖中利用GIS將未成林林地、無立木林地、宜林地、苗圃地和非林地小班刪除,構(gòu)成內(nèi)部小班具有連續(xù)性,即每個小班至少有一個小班與之相連,同時外部具有阻隔性,即整體與整體之間沒有小班相連的耦合體[14]。這與物理學(xué)中的耦合作用是類似的。在物理學(xué)中,耦合作用是指兩個或兩個以上的電網(wǎng)絡(luò)或電路元件的輸入與輸出之間存在緊密配合而且會相互影響,并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象。耦合體中的每個小班代表現(xiàn)實林分中的“單木”。本研究遵循先易后難的原則,對于小班與小班之間的邊緣效應(yīng)暫不考慮,默認(rèn)相鄰小班之間的邊緣效應(yīng)都極顯著。

針對所選的森林耦合體,利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工具Pajek將之抽象化為森林耦合網(wǎng)絡(luò)。在耦合網(wǎng)絡(luò)中,每一個節(jié)點都對應(yīng)小班的幾何中心,每一條邊都表示小班之間的相互連接關(guān)系,小班之間的邊緣效應(yīng)都極顯著,默認(rèn)為節(jié)點之間的邊權(quán)都為1,這樣能很好地表示小班與小班之間的空間位置關(guān)系,也便于計算。

1.2選取與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相關(guān)的指數(shù)

網(wǎng)絡(luò)指數(shù)介數(shù)主要是描述節(jié)點對于信息流動的影響力,描述能量和物質(zhì)流經(jīng)該點的可能性。若該點的能量流和物質(zhì)流相應(yīng)增大,反映在網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)上,即為介數(shù)的增大。利用介數(shù)即可確定節(jié)點的能量、物質(zhì)負(fù)載程度,一定程度上表征節(jié)點的重要程度[15-17],即可篩選出整個耦合體中最為關(guān)鍵的小班。

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)具有n個節(jié)點,則節(jié)點x的介數(shù)定義為:

(1)

式中:gik為節(jié)點j和節(jié)點k之間的最短路徑數(shù),gik(x)為節(jié)點j與節(jié)點k之間經(jīng)過節(jié)點x的條數(shù),(n-1)(n-2)/2為任意兩節(jié)點的連線經(jīng)過節(jié)點x最大可能節(jié)點的介數(shù)。傳統(tǒng)林分空間指數(shù)計算時,都以中心木為對象,計算范圍為中心木及周圍的鄰近木,并且鄰近木數(shù)量不同,對最后的結(jié)果也有差異。而利用網(wǎng)絡(luò)介數(shù),則可以計算整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)所有節(jié)點對該中心節(jié)點的影響,這樣所得的結(jié)果無需再考慮節(jié)點重要程度的范圍。

1.3確定與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相關(guān)的模型

以節(jié)點數(shù)為150個左右的網(wǎng)絡(luò)為例(方便計算和推演),統(tǒng)計不同介數(shù)范圍內(nèi)的累計節(jié)點數(shù),構(gòu)建累計節(jié)點數(shù)與介數(shù)中值(介數(shù)范圍內(nèi)取中值,計算回歸方程)回歸方程組。分析累計節(jié)點數(shù)分布與網(wǎng)絡(luò)崩潰閾值之間關(guān)系,構(gòu)建累計節(jié)點數(shù)在介數(shù)范圍內(nèi)分布的理想方程,再利用遞推法構(gòu)建不同介數(shù)范圍內(nèi)節(jié)點數(shù)分布的理想方程,構(gòu)建好的方程[17]如下式所示:

(2)

k取到無窮小的正值時,方程g(x)曲線無限趨向于一條直線,即對于一個耦合網(wǎng)絡(luò)來說,不同介數(shù)范圍內(nèi)節(jié)點數(shù)分布曲線越趨向于一條直線,人工林耦合網(wǎng)絡(luò)越穩(wěn)定。實際上最理想的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是在三維空間下每個點都和其周圍最短路徑的點相連,并且最短路徑也是相同的,每個點都是相同的連接狀態(tài)。然而,這樣的網(wǎng)絡(luò)是不存在,因此k永遠(yuǎn)也不可能為0,其方程g(x)永遠(yuǎn)也不可能為一條直線,只能是無限趨向直線。

1.4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性模型優(yōu)化

通過對(2)式的分析,發(fā)現(xiàn)要使網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,實際上就是要使網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點分布更加均勻,每個點與之周圍相連點的數(shù)量不應(yīng)過多,也不應(yīng)過少,最理想的狀態(tài)是讓每個點都有相同數(shù)量的點與之相連。結(jié)合林學(xué)特征及人工林經(jīng)營的需要,設(shè)計兩種優(yōu)化方案。

1)將面積大、林分質(zhì)量差的小班更新為若干個面積小的小班。當(dāng)耦合體中存在面積較大、林分質(zhì)量較差的小班時,將面積大的小班更新為若干個面積小的小班,其更新的小班面積應(yīng)與整個耦合體中小班的平均面積大致相同。

2)將林窗更新為小班。當(dāng)耦合體中存在林窗時,通過補植補造的方式將林窗更新為小班。

2 結(jié)果與分析

2.1將面積大 林分質(zhì)量差的的小班更新為若干個面積小的小班

1) 由于早期人工造林條件和經(jīng)濟條件受限,南方人工林小班中以杉木林為主,結(jié)構(gòu)單一,特別是杉木的二代、三代林分質(zhì)量較差。對于這類面積較大的小班,對其更新為若干個面積小的小班,以平衡網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點介數(shù)的分布。如圖1所示,在一個未優(yōu)化的森林耦合體-1中,小班1,2,3,4(紅色)是面積較大、質(zhì)量較差的杉木三代純林,由于面積較大,與周圍接觸的小班數(shù)也較多,抽象化到網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的介數(shù)也較高。將此類小班進(jìn)行更新,保留生長情況良好的區(qū)域,對更新的區(qū)域重新區(qū)劃,這一過程會增加小班數(shù)。為排除節(jié)點數(shù)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響,最大程度地減小節(jié)點數(shù)對模型的干擾,在保證耦合體外形基本一致的情況下去除外圍的小班(藍(lán)色),以保證整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后節(jié)點數(shù)還是一致的[18]。在對大面積的小班區(qū)劃的過程中(圖2),1號小班原為杉木三代純林,將此小班更新為杉木、松木、闊葉樹、灌木、竹林和經(jīng)濟林,在原小班中形成新小班“混交”模式。

圖1 未優(yōu)化的森林耦合體-1

圖2 對1號小班進(jìn)行更新

2)將優(yōu)化前后的森林耦合體抽象化為網(wǎng)絡(luò)(圖3、圖4),網(wǎng)絡(luò)總節(jié)點數(shù)都為128。圖3中31號節(jié)點(藍(lán)色)代表1號小班,其節(jié)點介數(shù)為0.259 9,在對其重新區(qū)劃后,節(jié)點變?yōu)閳D4中的20,22,23,26,28,29和35號節(jié)點(藍(lán)色),節(jié)點介數(shù)分別為0.047 1,0.005 0,0.023 7,0.006 4,0.006 9,0.033 7和0.168 6,這一過程降低了1號節(jié)點的介數(shù),將其重要程度分散到其他節(jié)點上了。其他2,3,4號小班同上。對優(yōu)化前和優(yōu)化后的兩個網(wǎng)絡(luò)分別計算節(jié)點的介數(shù),發(fā)現(xiàn)優(yōu)化前后介數(shù)為0的節(jié)點數(shù)相差不大,但在0.01～0.15的介數(shù)范圍內(nèi),優(yōu)化后的節(jié)點數(shù)分布更加均衡,且優(yōu)化前介數(shù)的最高值為0.275 6,優(yōu)化后則為0.219 6。

圖3 未優(yōu)化的森林耦合網(wǎng)絡(luò)-1

圖4 優(yōu)化后的森林耦合網(wǎng)絡(luò)-1

3)根據(jù)介數(shù)的范圍確定節(jié)點數(shù),在坐標(biāo)中確定散點,擬合曲線如圖5所示。優(yōu)化后曲線的“頭”要低于優(yōu)化前的曲線,而“尾”則相對于優(yōu)化前的要短且高。兩條曲線與當(dāng)k=1×10-20的理想曲線g(x)相比時,優(yōu)化后的擬合曲線顯然要更接近理想曲線,說明該森林耦合體經(jīng)過小班劃分后,其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。分析其原因:在圖3的網(wǎng)絡(luò)中,由于小班節(jié)點31,79,87,101號的節(jié)點介數(shù)較高,當(dāng)能量、物質(zhì)在整個網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)流動時,小班周圍的能量、物質(zhì)流經(jīng)面積較大的小班概率較高,其能量、物質(zhì)的負(fù)載也較大,此類小班更為重要,一旦受到攻擊,整個網(wǎng)絡(luò)崩潰的可能性也會更高；在圖4的網(wǎng)絡(luò)中,將面積大的小班節(jié)點變?yōu)槿舾蓚€面積小的小班節(jié)點,降低了單個節(jié)點的介數(shù),當(dāng)能量、物質(zhì)循環(huán)流動時,流經(jīng)單個小班的概率會降低,減小了小班的重要程度,因此當(dāng)小班受到攻擊時,網(wǎng)絡(luò)崩潰的可能性也會降低。

圖5 森林耦合體優(yōu)化前和優(yōu)化后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對比-1

2.2將林窗更新為小班

1)當(dāng)人工林達(dá)到成熟林后,一般情況下就會對其進(jìn)行采伐,早期的采伐都是以皆伐為主,在采伐后由于各種條件受限,并沒有對一些小班進(jìn)行造林更新或是在造林失敗后未對其進(jìn)行補植補造,因此會在整個森林耦合體中形成林窗。在森林耦合體中將林窗更新為小班實際上就是在森林耦合網(wǎng)絡(luò)中增加內(nèi)部節(jié)點數(shù),以平衡網(wǎng)絡(luò)節(jié)點介數(shù)的分布。如圖6所示,在一個未優(yōu)化的森林耦合體-2中,白色區(qū)域1,2,3,4(白色)是林窗,抽象化到網(wǎng)絡(luò)中此位置無節(jié)點,考慮到立地質(zhì)量與造林成本,對此營造灌木林,以求盡量保持水土。這一過程會增加小班數(shù),為排除節(jié)點數(shù)對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響,所采取的技術(shù)方法同“2.1”節(jié)“1)”中所述的去除外圍小班(藍(lán)色)。在對1號林窗進(jìn)行優(yōu)化的過程中(圖7),將白色的區(qū)域上更新為高山杜鵑,而周圍的小班為杉木成熟林、闊葉幼齡林、杉木幼齡林、松木幼齡林、竹林和經(jīng)濟林,形成小班“混交”模式。

圖6 未優(yōu)化的森林耦合體-2

圖7 對1號林窗進(jìn)行更新

2)將優(yōu)化前后的森林耦合體抽象化為網(wǎng)絡(luò)(圖8、圖9),網(wǎng)絡(luò)總節(jié)點數(shù)都為139。圖9中33,51,78,113號節(jié)點(黑色)代表更新后的小班。以113號節(jié)點為例,在優(yōu)化后，113號節(jié)點周圍的102,104,111,118,119,123,129號節(jié)點優(yōu)化前的介數(shù)分別為0.006 5,0.000 4,0.004 7,0.044 2,0.003 1,0.101 1,0.091 1,優(yōu)化后各節(jié)點的介數(shù)為0.004 2,0.000 3,0.002 7,0.039 6,0.002 1,0.099 8,0.088 7,相對于優(yōu)化前,介數(shù)都降低了,113號節(jié)點介數(shù)為0.014 0,實際上,在合理的位置增加內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)節(jié)點就是局部范圍內(nèi)平衡節(jié)點介數(shù)的分布。其他2,3,4號林窗同上。對優(yōu)化前和優(yōu)化后的兩個網(wǎng)絡(luò)分別計算節(jié)點的介數(shù),發(fā)現(xiàn)優(yōu)化前后介數(shù)為0和介數(shù)在0～0.02之間的節(jié)點數(shù)基本保持一致,在0.2～0.15的介數(shù)范圍內(nèi),優(yōu)化后的節(jié)點數(shù)分布更為平均,并且在相對的范圍內(nèi)節(jié)點數(shù)更為集中,介數(shù)大的節(jié)點數(shù)變得更少,介數(shù)的最高值降低了0.01。

圖8 未優(yōu)化的森林耦合網(wǎng)絡(luò)-2

圖9 優(yōu)化后的森林耦合網(wǎng)絡(luò)-2

3)根據(jù)介數(shù)的范圍確定節(jié)點數(shù),在坐標(biāo)中確定散點,擬合曲線如圖10所示,優(yōu)化后曲線的“頭”與優(yōu)化前的基本保持一致,而“尾”則相對于優(yōu)化后要短,說明在耦合體內(nèi)部增加小班,對耦合體邊緣產(chǎn)生的影響較小,主要是對耦合體的內(nèi)部小班進(jìn)行了優(yōu)化,使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點介數(shù)分布均衡。兩條曲線與當(dāng)k=1×10-20的理想曲線g(x)相比時,優(yōu)化后的擬合曲線較優(yōu)化前要更接近理想曲線,說明對森林耦合體的林窗進(jìn)行更新后,其結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,但效果不如區(qū)劃小班效果明顯。分析其原因:在圖8的網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)能量、物質(zhì)在整個網(wǎng)絡(luò)中循環(huán)流動經(jīng)過林窗附近時,由于林窗的不連通性,使得能量、物質(zhì)多分流到林窗附近的小班,造成這些小班的負(fù)載較高,小班節(jié)點介數(shù)也較高,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)受到攻擊時,若是隨機移除這些節(jié)點,網(wǎng)絡(luò)更容易崩潰；在圖9的網(wǎng)絡(luò)中,在林窗位置增加了小班,使得能量、物質(zhì)流經(jīng)此小班時,將之分流,降低網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的介數(shù),減小小班的重要程度,得以提升網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。優(yōu)化效果不明顯則是因為林窗面積較小,對其整個耦合體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響本身就很小,若是面積較大,且對林窗再進(jìn)行重新區(qū)劃更新,則耦合體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提升就會較高。

圖10 森林網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前和優(yōu)化后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對比-2

3 結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

森林耦合體是一個相對于外部較為封閉,但是內(nèi)部又是開放的空間。當(dāng)能量、物質(zhì)在耦合體中循環(huán)流動時,遇到面積較大的小班或是林窗都會影響周圍小班能量、物質(zhì)的負(fù)載,從而對整個耦合體的能量、物質(zhì)流產(chǎn)生影響。根據(jù)研究區(qū)的特點,從探索森林結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置和人工林經(jīng)營方式出發(fā),針對人工林提出以下經(jīng)營措施:

1)當(dāng)森林中存在面積較大的、林分質(zhì)量較差的小班時,可將之更新為面積較小的小班,在局部區(qū)域中形成一種小班的“混交”模式。例如研究區(qū)人工林以杉木為主,部分小班經(jīng)過采伐后由于地理位置、經(jīng)濟等因素并沒有對其進(jìn)行更新,產(chǎn)生了很多的杉木次生林,這類小班往往面積較大,且質(zhì)量較差,很容易受到病蟲害的襲擾。對于這類小班,考慮次生林的生長情況,對其重新區(qū)劃:生長情況良好的杉木,對其上層林冠進(jìn)行改造,使上層更新為杉木次生林冠,給予保留；生長情況較差的杉木,對其采伐并植苗更新為其他樹種幼齡林；生長中庸的杉木,對其進(jìn)行撫育間伐,即使其保留杉木次生林冠,同時采取人工誘導(dǎo)的措施培育有前途的闊葉鄉(xiāng)土樹種,最終形成“混交”狀態(tài)下的森林耦合體。

2)當(dāng)森林中存在林窗:a.若林窗的面積較小時,對于立地條件較好的林窗,可以在小班中補植更新與周圍優(yōu)勢樹種不同的林木,在管理方面,則著重注意補植成活率；對于立地條件一般或是較差的林窗,從經(jīng)濟的角度考慮,建議營造灌木林。b.若林窗的面積較大時,可以考慮先將林窗重新區(qū)劃,然后再根據(jù)地理位置與經(jīng)濟條件進(jìn)行更新造林,營造與周圍樹種不同的幼齡林。

3.2討論

在構(gòu)建森林耦合網(wǎng)絡(luò)的過程中,將相鄰小班之間的邊緣效應(yīng)認(rèn)為是極顯著的,網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點之間的權(quán)重默認(rèn)為1。但在現(xiàn)實林分中,小班與小班之間的邊緣效應(yīng)是有大有小的。在以后的細(xì)化研究中應(yīng)先計算不同小班之間的邊緣效應(yīng),再將邊緣效應(yīng)歸一化處理,這樣計算介數(shù)才更為精準(zhǔn)。

在研究森林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)化過程中,主要是靠增加特定位置的小班起作用的,實際上小班的變化往往總是伴隨著小班個數(shù)和小班節(jié)點介數(shù)的雙重變化,如何將小班個數(shù)與小班節(jié)點介數(shù)相結(jié)合構(gòu)建森林耦合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定模型也是下一步要研究的問題。

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ExplorationofStructureStabilityOptimizationaboutPlantationLandscapefromPerspectiveofComplexNetwork

LI Rui1,2,LI Jiping2,ZHANG Lili3

(1.CentralSouthForestInventoryandPlanningInstituteofStateForestryAdministration,Changsha,410014;2.CentralSouthUniversityofForestry&TechnologyLaboratoryofForestrySystemsEngineering,Changsha,410004;3.SubtropicalExperimentalCenterChineseAcademyofForestry,Fenyi336600,China)

Using the dividing method of sub-compartment level,the sub-compartment is treated as “individual tree”,the sub-compartment as stand between adjacent sub-compartment stands in the edge effect approximately simulates “individual tree” and “individual tree” space position relation，GIS is used to build the forest coupling system.Through complex coupling network,the network was abstracted into the forest to build and use forest coupling network structure stability of the model.In view of the plantation forestry characteristics and mode of operation,the optimization of the structure stability of the plantation management is explored.The results were as follows:(1)As the forest coupling system exists in the larger area and quality of sub-compartment which can be updated to a small area is poor,selective update in sub-compartment with the surrounding sub-compartment of different tree species can be made,and the sub-compartmentes with larger area are gradually changed into the area of the “mixed” smaller sub-compartmentes.This is a process that balances the betweenness distribution around the sub-compartmentes with larger area,improving the forest structure stability.(2)When the forest forest gap exist,in the coupling system,replanting can be made in forest gap and the advantage species around different trees used,the process reduces the forest window around the node betweenness,balances the betweenness of the entire network distribution,improving the forest structure stability.Study on coupling network structure optimization was actually how to solve a small forest in the limited space within the reasonable layout,aimed at for the plantation management in the process of how to keep the forest structure stability,at the same time,both the maneuverability of the forestry production to provide a new train of thought.

plantation management,forest structure,forest coupled network,number of vertices,betweenness,stability,optimize

S757

A

1002-6622(2017)05-0028-07

10.13466/j.cnki.lyzygl.2017.05.006

2017-07-28；

2017-09-23

國家自然科學(xué)基金面上項目“森林景觀小班耦合網(wǎng)絡(luò)特性與結(jié)構(gòu)優(yōu)化機理研究”(31470642)

李銳(1991-),男,湖北鐘祥人,助工,主要從事森林經(jīng)理和森林資源監(jiān)測方面的研究。

Email:522125761@qq.com

李際平(1957-),男,湖南醴陵人,教授,博導(dǎo),主要從事森林經(jīng)理方面的研究。Email:lijiping@vip.163.com