中亚热带典型天然次生林对采伐干扰的长期响应机理与仿真研究

利用已设立的我国唯一的保存完好的中亚热带典型的天然次生林长期跟踪试验样地，在1996年已完成群落本底及不同强度择伐后调查和2006年已完成自然恢复10年后复查的基础上，长期定位观测跟踪调查不同强度择伐自然恢复15年后(2011年调查)的群落特征和林地生态因子，进行择伐前后、自然恢复10年和自然恢复15年各时期群落学特征的对比研究，探讨不同强度择伐后的群落特征在自然恢复的不同时期对择伐强度产生不同的响应；应用自组织神经网络排序对不同强度择伐前后各时期植物群落进行排序分析，从而揭示植被与采伐作业间的生态关系；进一步对中亚热带天然次生林群落在不同择伐强度状态下的林分生长动态变化进行系统仿真，利用仿真模型实现中亚热带天然次生林分对不同择伐强度响应的反演，揭示不同择伐强度干扰对中亚热带天然次生林群落生态学特性的作用机理，为植被保护提供基础研究资料，实现天然林保护工程的可持续发展。

项目组于1996年，建立中亚热带典型天然次生林择伐与更新长期动态跟踪实验基地，进行4种不同强度择伐(弱度13.0%、中度29.1%，强度45.8%和极强度67.1%)实验，伐后天然更新，并设未采伐和皆伐(伐后天然更新)作为对照，是中国中亚热带至今唯一保护完好的实验基地，位于福建省建瓯市大源林业采育场(117°58′45″～118°57′11″E，26°38′54″～27°20′26″N)。为天然次生林群落特征及其演替，伐后生态恢复对不同择伐强度的响应机理，以及伐后林分生长动态仿真提供研究基础。按研究计划，以1996-2011年连续调查的时间序列基础数据为依据，开展了以下研究：. 研究了天然次生林不同强度择伐后的群落物种多样性及其稳定性、环境成本、林分空间结构变化动态，进行天然次生林考虑伐后环境损失的多目标决策评价等；研究了天然次生林各类型群落排序，分析不同强度择伐后不同时期的马尾松、木荷、虎皮楠、米槠、甜槠和黄瑞木6个优势种群结构变化、生态位变化，以及与环境间的生态关系等，结果表明物种丰富度指数在不同采伐强度间存在显著差异，但其它指数差异不显著；采伐强度越大，优势种群的生态位宽度下降，伐后环境成本增大，群落稳定性越差；弱度和中度择伐后林分空间结构正趋向优化。. 构建了单木生长模型、具有时间序列的林分直径分布预测模型和树高曲线模型等。结果表明，各优势树种胸径生长模型以弱度和中度择伐的拟合效果最好，模型验证符合要求；各样地林分直径负指数分布模型稳定性较好；各优势树种树高曲线模型模拟的精度也都较高，但强度择伐、极强度择伐和皆伐干扰下，其它树种的拟合精度相对较低；枝下高与胸径关系模型、冠幅与胸径关系模型可行。在此基础上，运用Onyx TREE和3Ds MAX技术，直观生动地实现了天然次生林在自然状态、不同强度择伐和皆伐下，不同恢复时期的林分生长动态仿真可视化及其预测。这对指导天然次生林的科学经营决策具有重大的实用价值，为揭示天然次生林在不同强度择伐干扰下的林分生长机理，确定符合可持续经营的合理择伐强度提供科学依据。. 天然次生林在保护中合理利用，因林因地实行择伐是其最合理的经营方式，但择伐强度如何控制是关键。适度择伐(弱度和中度择伐)干扰，有利于保持优势种群在群落中的较大生态位宽度和较强生态适应性。因此，合理择伐有利于中亚热带天然次生林的保护。

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