一种提高马尾松林固碳能力的林分结构调控方法技术

本发明专利技术公开了一种提高马尾松林固碳能力的林分结构调控方法，包括步骤：(1)选取样地，确定样地内树种名称，测量样地内单木的胸径和树高，采用相邻网格法记录单木的位置坐标；(2)根据树种名称、胸径、树高和位置坐标数据，计算样地林分结构指标：树冠重叠指数、健康度指数、混交度、大小比数、角尺度和径阶分布q值；并计算采伐决定指数；(3)根据样地林分结构指标及样地调查因子确定林分结构调控方式调控林分结构。采用本发明专利技术方法对林分结构的调控不仅能促进建设一个高效率的林地生产系统，又能促进建设一个良性循环的生态系统，调控后的林分较对照林分单位面积年固碳量提高了10％‑25％，具有显著的经济效益和生态效益，应用前景十分广阔。

Stand structure regulating method for improving carbon fixation ability of Masson Pine Forest

The invention discloses a method for adjusting forest structure, improve pine forest carbon sequestration capacity includes the steps of: (1) select the sample, determine the name of species within the plots, measuring the diameter and tree single tree plot, record the position coordinates of individual tree using adjacent grid method; (2) according to the tree the name, DBH, tree height and position data, calculating sample stand structure indexes: crown overlapping index, health index, mingling, neighborhood comparison, angle scale and diameter distribution of Q value; and calculate the cutting decision index; (3) according to the stand structure indexes and sampling factor determining stand structure control of stand structure regulation. The method of the present invention to control the stand structure can not only promote the construction of forest production system of a high efficiency, and can promote the construction of a virtuous cycle of ecological system, forest regulation increased by 10% compared with the control 25% the unit area of annual carbon fixation, has significant economic and ecological benefits, application prospect very broad.

【技术实现步骤摘要】
一种提高马尾松林固碳能力的林分结构调控方法
本专利技术涉及森林经营领域，具体涉及一种提高马尾松林固碳能力的林分结构调控方法。
技术介绍
森林作为陆地生态系统的主体，在维持全球碳平衡、缓解气候变化方面发挥着重要作用。马尾松(PinusmassonianaLamb)林作为浙江省主要森林类型之一，经济效益显著，然而马尾松林的林分结构简单，多为单层纯林，固碳功能低下。因此探索科学有效的林分结构调控方法，提高其固碳能力，使马尾松林在人工经营下充分发挥其生态效益具有重要的意义。根据林分的不同发育阶段、不同培育目的，采取不同森林抚育经营方法，如主伐、择伐、透光伐等，国家林业局也发布了相关的技术规程《森林抚育技术规程》(GB/T15781-2009)。同时学者就森林抚育方面也开展了相关研究，如抚育间伐、采伐、透光抚育对森林固碳功能的影响(明安刚，张治军，谌红辉，张显强，陶怡，苏勇.抚育间伐对马尾松人工林生物量与碳贮量的影响.林业科学，2013，49(10):1-6；王敏，贺红士，梁宇，吴志伟.采伐强度对长白山森林地上生物量和景观格局的长期影响.生态学杂志，2014，33(10)：2581-2587；丁波，丁贵杰，李先周.抚育间伐对马尾松人工林生产力和生物量的影响.林业资源管理，2016(1):72-77)。综合上述采伐抚育相关研究，多是揭示森林对不同抚育方法、抚育强度等的响应，采取的林分结构调整方法多为定性的描述，而且对提高森林固碳能力的林分结构调控方法技术研究较少，迄今为止，中国专利数据库中也未见涉及提高森林固碳能力的林分结构调控方法申请件。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种提高马尾松林固碳能力的林分结构调控方法，通过分析空间结构指标、合理采用补植或间伐的调控方法、优化林分结构，提高其固碳能力，从而达到提高森林生态效益和经济效益的目的。本专利技术方法适用于我国南方以马尾松为优势树种的林分结构调整，包括对马尾松纯林的林分结构调控，以及由马尾松与栎类树、木荷、枫香、其他阔叶树种中的一种或者两种以上构成的针阔混交林的林分结构调控。本专利技术只进行林分结构的调控，对林下灌木、草本、枯落物、枯死木及土壤的影响较小，林下灌木、草本、枯落物、枯死木及土壤固碳量的变化较小，所以本专利技术中马尾松林固碳能力仅计算乔木层固碳量，采用单位面积样地的固碳量年变化来计算。一种提高马尾松林固碳能力的林分结构调控方法，包括步骤：(1)选取样地，确定样地林分内单木的树种名称，测量得到样地林分内单木的胸径和树高，并采用相邻网格法记录单木的位置坐标(X、Y)；(2)根据步骤(1)中的树种名称、胸径、树高和位置坐标(X、Y)数据，计算样地林分结构指标：树冠重叠指数、健康度指数、混交度、大小比数、角尺度和径阶分布q值；根据树冠重叠指数、健康度指数、混交度、大小比数及其各自对应的权重计算得到采伐决定指数；(3)根据样地林分结构指标及样地调查因子(郁闭度、林分密度指数)确定林分结构调控方式，调控林分结构，具体包括：当郁闭度在0.3-0.69或林分密度指数在1000-1600时，则采用林下补植地带性阔叶树种的调控方式；当郁闭度在0.7-1.0，且林分密度指数在大于1600小于等于3000时，则采用抚育间伐的调整方式，并依据采伐决定指数选取间伐对象木；当采伐决定指数在0.7-1.0时，即初次确定为间伐对象木，如果同时满足以下三个条件即最终确定为间伐对象木并伐除，如果以下三个条件中的一个或两个以上不满足则放弃伐除该间伐对象木：条件一：调整后的样地林分树种个数不少于调整前的样地林分树种个数；条件二：调整后的样地林分径阶分布q值满足1.3≤q≤1.7；条件三：调整后的样地林分平均角尺度在0.475-0.517。为了达到更好的专利技术效果，进行以下优选：所述采伐决定指数的计算公式如下：CIi＝WCW×(1-CWi)+WH×Hi+WM×(1-Mi)+Wu×Ui式中：CIi为参照树i的采伐决定指数；CWi为树冠重叠指数；Hi为健康度指数；Mi为混交度；Ui为大小比数；Wcw、WH、WM、WU分别是树冠重叠指数的权重、健康度指数的权重、混交度的权重、大小比数的权重。权重Wcw、WH、WM、WU的确定采用层次分析法(AHP)，本专利技术中，Wcw＝0.231，WH＝0.308，WM＝0.187，WU＝0.274。所述树冠重叠指数的计算公式如下：式中：CWi为参照树i的树冠重叠指数，当相邻木j的树冠位于参照树i的树冠之上时，Cij＝0；当相邻木j的树冠与参照树i的树冠平行交叉时，Cij＝0.5；当相邻木j的树冠位于参照树i的树冠之下时，Cij＝1。本专利技术树冠重叠指数，是树木接受光照与空间利用程度的体现，CWi越大，参照树树冠接受光照越充足，占据越明显的空间优势，光合作用速率快，提高树木的固碳效率，增加其固碳量。所述健康度指数的计算公式如下：式中：Hi为参照树i的健康度指数，当相邻木j的健康状况不及参照树i时，hij＝0；反之，当相邻木j的健康状况优于参照树i时，hij＝1。健康度指数(Hi)有0、0.25、0.5、0.75、1这5种取值，分别代表其4株邻近木(即相邻木)中有0株、1株、2株、3株和4株邻近木的健康状况优于参照树i，即表示参照树i健康状况的等级依次为优、良、中、差、超差。健康度指数是表征树木自身竞争优势的体现，健康度指数越大，对比相邻木参照树i的健康状况越差，竞争中处于劣势，应作为采伐对象木(即间伐对象木)考虑。步骤(1)中，最好对样地中的所有林木进行编号后再测量，便于记录。条件一优选为：调整后的样地林分树种个数与调整前的样地林分树种个数相同，可以最大限度的保持样地林分的生物结构。步骤(2)中，所述的样地林分结构指标还包括林层比，用于比较调整前后样地的林层比。最终确定为间伐对象木并伐除时还最好应当满足：调整后的样地林分林层比不低于调整前的样地林分林层比，可以最大限度的保持样地林分的林层结构。步骤(3)中，所述的地带性阔叶树种可选用木荷、石砾、苦槠等阔叶树种中的一种或者多种，具有良好的调控作用。本专利技术中，所述树种指树木的种类；林分密度指数(SDI)表示现实林分的株数换算到标准平均直径时所具有的单位面积林木株数；郁闭度(Pu)指林地中乔木树冠在阳光直射下在地面的总投影面积(冠幅)与此林地(林分)总面积的比值。本专利技术中，所述混交度、大小比数、角尺度、林层比、平均混交度、平均大小比数、平均角尺度、平均林层比、径阶分布q值、林分密度等的计算均采用现有计算方法计算。所述大小比数的比较指标为胸径或者树高。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提出树冠重叠指数、健康度指数两个空间结构指标。树冠重叠指数是光照条件和生长空间的综合反映，树冠重叠指数越大，参照树接受光照越充足，占据越明显的空间优势，光合作用速率快，提高树木的固碳效率，增加其固碳量；健康度指数是表征树木自身竞争优势的体现，健康度指数越大，对比相邻木参照树的健康状况越差，竞争中处于劣势，应作为采伐对象木考虑。本专利技术采用分层控制的方法，弥补了林分结构的单一调控方法，而且通过补植地带性树种可以增加丰富林分混交度、提高树种的隔离程度，增加林层，增加林分的固碳量。本专利技术构建了采伐决定指数，简化了林分结构调控的复杂性，又兼顾到生物多样性、树种的竞争态势、树本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高马尾松林固碳能力的林分结构调控方法，其特征在于，包括步骤：(1)选取样地，确定样地林分内单木的树种名称，测量得到样地林分内单木的胸径和树高，并采用相邻网格法记录单木的位置坐标(X、Y)；(2)根据步骤(1)中的树种名称、胸径、树高和位置坐标(X、Y)数据，计算样地林分结构指标：树冠重叠指数、健康度指数、混交度、大小比数、角尺度和径阶分布q值；根据树冠重叠指数、健康度指数、混交度、大小比数及其各自对应的权重计算得到采伐决定指数；(3)根据样地林分结构指标及样地调查因子确定林分结构调控方式，调控林分结构，具体包括：当郁闭度在0.3‑0.69或林分密度指数在1000‑1600时，则采用林下补植地带性阔叶树种的调控方式；当郁闭度在0.7‑1.0，且林分密度指数在大于1600小于等于3000时，则采用抚育间伐的调整方式，并依据采伐决定指数选取间伐对象木；当采伐决定指数在0.7‑1.0时，即初次确定为间伐对象木，如果同时满足以下三个条件即最终确定为间伐对象木并伐除，如果以下三个条件中的一个或两个以上不满足则放弃伐除该间伐对象木：条件一：调整后的样地林分树种个数不少于调整前的样地林分树种个数；条件二：调整后的样地林分径阶分布q值满足1.3≤q≤1.7；条件三：调整后的样地林分平均角尺度在0.475‑0.517。...

【技术特征摘要】
1.一种提高马尾松林固碳能力的林分结构调控方法，其特征在于，包括步骤：(1)选取样地，确定样地林分内单木的树种名称，测量得到样地林分内单木的胸径和树高，并采用相邻网格法记录单木的位置坐标(X、Y)；(2)根据步骤(1)中的树种名称、胸径、树高和位置坐标(X、Y)数据，计算样地林分结构指标：树冠重叠指数、健康度指数、混交度、大小比数、角尺度和径阶分布q值；根据树冠重叠指数、健康度指数、混交度、大小比数及其各自对应的权重计算得到采伐决定指数；(3)根据样地林分结构指标及样地调查因子确定林分结构调控方式，调控林分结构，具体包括：当郁闭度在0.3-0.69或林分密度指数在1000-1600时，则采用林下补植地带性阔叶树种的调控方式；当郁闭度在0.7-1.0，且林分密度指数在大于1600小于等于3000时，则采用抚育间伐的调整方式，并依据采伐决定指数选取间伐对象木；当采伐决定指数在0.7-1.0时，即初次确定为间伐对象木，如果同时满足以下三个条件即最终确定为间伐对象木并伐除，如果以下三个条件中的一个或两个以上不满足则放弃伐除该间伐对象木：条件一：调整后的样地林分树种个数不少于调整前的样地林分树种个数；条件二：调整后的样地林分径阶分布q值满足1.3≤q≤1.7；条件三：调整后的样地林分平均角尺度在0.475-0.517。2.根据权利要求1所述的林分结构调控方法，其特征在于，所述采伐决定指数的计算公式如下：CIi＝WCW×(1-CWi)+WH×Hi+WM×(1-Mi)+Wu×Ui式中：CIi为参照树i的采伐决定指数；CWi为树冠重叠指数；Hi为健康度指数；Mi为混交度；Ui为大小比数；Wcw、WH、WM、WU分别是树冠重叠指数的权重、健康度指数的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀云，宋绪忠，徐晓云，徐高福，杨华，陈秀娟，高美蓉，
申请(专利权)人：浙江省林业科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33