張平
【摘要】:當(dāng)前在我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的倡導(dǎo)下,社會(huì)各行業(yè)紛紛開始將發(fā)展的重點(diǎn)放在開展生態(tài)環(huán)境方面,此舉措的開展有利于提高資源利用率,減少環(huán)境污染,進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展。然而生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域之中,生態(tài)公益林對(duì)改善生態(tài)環(huán)境的影響巨大,其中保護(hù)生物多樣性,維持生態(tài)平衡都作為生態(tài)公益林的主要功能。而處在生態(tài)區(qū)內(nèi)重要的森林物種---杉木正因結(jié)構(gòu)單一,生物多樣性較差面臨著生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)較低,病蟲害嚴(yán)重等問題的摧殘。因而如何提高杉木的成活率,帶給生態(tài)公益林更多的效益成為當(dāng)前社會(huì)林業(yè)工作者迫切的發(fā)展需求。因此本文基于多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林結(jié)構(gòu)優(yōu)化展開詳細(xì)的探究,分別從:當(dāng)前我國(guó)多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的意義與研究背景、當(dāng)前國(guó)際間多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式的進(jìn)展、淺析多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體方法、杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的綜合分析等四方面進(jìn)行分析。以此闡述一些對(duì)杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的獨(dú)到見解,為實(shí)現(xiàn)生態(tài)林多功能效益提供參考性依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】:多功能經(jīng)營(yíng);杉木生態(tài)公益林;空間結(jié)構(gòu)
【前言】:
現(xiàn)今社會(huì),經(jīng)濟(jì)技術(shù)的日新月異,帶動(dòng)了生產(chǎn)企業(yè)的繁榮發(fā)展,同時(shí)人民物質(zhì)生活水平為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展需求也不斷增強(qiáng),開始越來(lái)越重視生態(tài)環(huán)境的發(fā)展。畢竟生態(tài)環(huán)境作為人們賴以生存的必要前提,環(huán)境的好壞程度直接影響著人們的工作與生活,生態(tài)公益林作為生態(tài)環(huán)境建設(shè)中最重要的內(nèi)容其多功能效益成為當(dāng)前環(huán)境發(fā)展的重中之重。目前我國(guó)的生態(tài)林區(qū)主要以種植杉木為主,因結(jié)構(gòu)較為單一,因而杉木存在較為嚴(yán)重的健康問題。當(dāng)前林業(yè)工作者迫切需要研究出新型技術(shù)有效的對(duì)杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化,力求探尋杉木的實(shí)際生長(zhǎng)規(guī)律,并與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)相結(jié)合,合理預(yù)測(cè)出杉木生態(tài)公益林合理的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。以此改善杉木的生存條件以及健康情況,提高生態(tài)林的多功能效益,促進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的健康可持續(xù)發(fā)展。
1.當(dāng)前我國(guó)多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的意義與研究背景
1.1研究意義
生態(tài)公益林作為改善生態(tài)環(huán)境,提高生態(tài)資源利用率的有效措施,因其功能的多樣性與復(fù)雜性長(zhǎng)期以來(lái)備受社會(huì)各行各業(yè)的廣泛關(guān)注[1]。其中生態(tài)林生物多樣性與生態(tài)平衡程度作為當(dāng)前生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)要完善的內(nèi)容,當(dāng)前已經(jīng)開始對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化。雖然在優(yōu)化的初級(jí)階段,發(fā)展勢(shì)頭良好,但也不乏出現(xiàn)一些不足,其中杉木生態(tài)公益林因其種植杉木樹種結(jié)構(gòu)較為單一,因而生態(tài)服務(wù)的功能較差,樹種植被覆蓋程度不足影響杉木的健康,進(jìn)而無(wú)法滿足國(guó)家既定的生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致生態(tài)林的多功能效益下降。首先,杉木在生長(zhǎng)過程中環(huán)境因素是最主要的條件,環(huán)境條件差會(huì)導(dǎo)致生態(tài)林的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)無(wú)法發(fā)揮其最主要的功能。其次,杉木生態(tài)林空間結(jié)構(gòu)能夠直接反映出空間內(nèi)部樹種之前的關(guān)系,進(jìn)而能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出林區(qū)的內(nèi)部空間特征分布,最大程度的保障林區(qū)內(nèi)杉木樹種的穩(wěn)定性。第三,杉木生態(tài)林因所種杉木樹種結(jié)構(gòu)單一,因而長(zhǎng)期以來(lái)遭受病蟲害的侵蝕,導(dǎo)致生物多樣性較低。因此,如何提高杉木生態(tài)空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,加強(qiáng)生態(tài)林多功能效益成為當(dāng)前社會(huì)各界特別是林業(yè)部門工作發(fā)展的重要課題。應(yīng)結(jié)合現(xiàn)階段生態(tài)林發(fā)展的實(shí)際情況制定出科學(xué)有效的生態(tài)林區(qū)空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的策略,發(fā)揮生態(tài)林的多功能綜合效益是當(dāng)今我國(guó)林業(yè)研究的重要意義。
1.2研究背景
多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益結(jié)構(gòu)不僅對(duì)于國(guó)內(nèi)生態(tài)環(huán)境的建設(shè)有著重要的意義,同時(shí)對(duì)于國(guó)外生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展也有積極的促進(jìn)作用[2]。上世紀(jì)中期,根據(jù)國(guó)外學(xué)者研究表明,林業(yè)生態(tài)空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要依靠于模型的演變,不同層次出現(xiàn)的模型對(duì)于不同區(qū)域的林業(yè)產(chǎn)生有效的制約。其中主要包括全林分土壤優(yōu)化模型、林區(qū)層次優(yōu)化模型以及空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型,這三類模型也是在現(xiàn)實(shí)林區(qū)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過程中較為常見的三類,巧妙運(yùn)用模型進(jìn)行優(yōu)化也成為現(xiàn)代社會(huì)研究生態(tài)環(huán)境發(fā)展的新聞熱點(diǎn)。但由于當(dāng)前我國(guó)領(lǐng)取層次優(yōu)化模型應(yīng)用的較少,因林區(qū)內(nèi)杉木植被結(jié)構(gòu)較為單一,進(jìn)而多層次的優(yōu)化類型無(wú)法在短期內(nèi)得以運(yùn)用,導(dǎo)致我國(guó)目前并沒有找到充分適合生態(tài)林發(fā)展提升空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化率的有效模式,還處于一直不斷探索的時(shí)期。而國(guó)外對(duì)于空間優(yōu)化模型的運(yùn)用就較為穩(wěn)定,以上世紀(jì)中期,德國(guó)生態(tài)林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型為例,德國(guó)充分的分析林區(qū)生態(tài)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,細(xì)致的分辨出樹種的優(yōu)良層次,適時(shí)的結(jié)合調(diào)查進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,以可持續(xù)發(fā)展為生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的主要目標(biāo)指定空間優(yōu)化模型,逐漸發(fā)展壯大,此模型的精髓主要還是以分析為主,對(duì)生態(tài)林結(jié)構(gòu)進(jìn)行具有針對(duì)性的優(yōu)化。
2.當(dāng)前國(guó)際間多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式的進(jìn)展
2.1全林分土壤優(yōu)化模式
全林分土壤優(yōu)化模式最早起源于19世紀(jì)的歐洲,此種模式系統(tǒng)探討了生態(tài)公益林植被的生長(zhǎng)規(guī)律,系統(tǒng)的預(yù)測(cè)出生態(tài)林的多功能效益,并且被世界各國(guó)林業(yè)學(xué)者廣泛應(yīng)用[3]。全林分土壤優(yōu)化模式可以細(xì)化為兩類:正常收獲以及經(jīng)驗(yàn)收獲。首先,正常收獲是以林區(qū)杉木的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),制定出杉木的自然發(fā)育過程,也被成為是林區(qū)杉木植被密度評(píng)估,在我國(guó)以及俄羅斯,此種模式被運(yùn)用的幾率較多,具體用途對(duì)被用在日常對(duì)林區(qū)進(jìn)行檢查,以及階段后評(píng)價(jià)等。其次,經(jīng)驗(yàn)收獲更多的是將研究的重點(diǎn)放在實(shí)踐工作上,以林區(qū)內(nèi)實(shí)際調(diào)查出的不同密度的杉木為基礎(chǔ)進(jìn)行綜合的預(yù)測(cè),其工作的重點(diǎn)并不是杉木生態(tài)公益林的植被生長(zhǎng)過程,而是將重點(diǎn)放在具體的種植上,從根本上改善杉木的生長(zhǎng)條件。
2.2林區(qū)層次優(yōu)化模式
林區(qū)層次優(yōu)化模式相較于全林分土壤優(yōu)化模式,最大的區(qū)別在于前者將發(fā)展的核心放在理論上,以理論為基礎(chǔ)并結(jié)合實(shí)踐,根據(jù)林區(qū)環(huán)境內(nèi)部杉木的結(jié)構(gòu)空間劃分杉木年齡的變化情況。進(jìn)而獲得與總體收獲量不同樹種的所占面積比例,將生態(tài)林內(nèi)部的具體信息動(dòng)態(tài)化的處理,充分預(yù)測(cè)杉木生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的主要自變量與因變量。此種模式的主要研究原因可以從兩點(diǎn)進(jìn)行分析:第一點(diǎn)原因是受杉木樹干胸徑與樹干體積的價(jià)值之和影響,判斷生態(tài)林多樣化效益的經(jīng)濟(jì)依據(jù)。第二點(diǎn)原因是杉木胸徑在林區(qū)調(diào)查資料中可以較為容易的找到,極易進(jìn)行后期的測(cè)量。加之未來(lái)林區(qū)層次優(yōu)化模式會(huì)被大量的應(yīng)用在林區(qū)生態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化上,在此基礎(chǔ)上,需要精準(zhǔn)的對(duì)生態(tài)林杉木密度進(jìn)行預(yù)測(cè)。
2.3空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式
空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式與前兩個(gè)模式相比,具有明顯的優(yōu)勢(shì),此種模式較為簡(jiǎn)單直接,不需要進(jìn)行繁瑣的步驟就可以評(píng)估出預(yù)測(cè)的結(jié)果。因此,被世界各國(guó)廣泛應(yīng)用,此種模式的主要原則是以某一株特定的杉木為研究的對(duì)象,不需要對(duì)林區(qū)大面積植被進(jìn)行規(guī)劃,在方法上靈活性較好,評(píng)估結(jié)果具有一定的精準(zhǔn)度,從特定杉木在整個(gè)杉木林區(qū)的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制入手,分析每一株杉木的生長(zhǎng)環(huán)境。自20世紀(jì)開始就有學(xué)者研究杉木的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式,隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化的影響以及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的加速發(fā)展,此種模式基于這樣的背景下,發(fā)展成果取得了突飛猛進(jìn)的提高。此外空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式的優(yōu)勢(shì)是充分考慮杉木之間的主要競(jìng)爭(zhēng)規(guī)律,將這種良性競(jìng)爭(zhēng)作為具體依據(jù)引入到整個(gè)生態(tài)公益林空間模型之中,林業(yè)學(xué)者可以運(yùn)用此種模式結(jié)合實(shí)踐活動(dòng)加以研究,或者是在此模式的基礎(chǔ)上研究出更高層次的模式進(jìn)行綜合的評(píng)定。
3.淺析多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體方法
3.1間伐優(yōu)化
杉木生態(tài)公益林空間優(yōu)化在當(dāng)前生態(tài)環(huán)境多功能經(jīng)營(yíng)過程中的具體方法主要分為兩個(gè)層面:杉木生態(tài)林間伐優(yōu)化方法和杉木生態(tài)林補(bǔ)植優(yōu)化。首先,間伐優(yōu)化方法是對(duì)林區(qū)杉木空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的分析,著重將重點(diǎn)放在杉木的分布格局調(diào)整中,在不斷調(diào)整中增大杉木的混合種植程度,減小杉木的外形不均比重,將杉木空間的分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)隨機(jī)的調(diào)整,充分了解杉木的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),以及在整體生態(tài)林的競(jìng)爭(zhēng)壓力。制定一套針對(duì)于以上多種因素的應(yīng)對(duì)計(jì)劃,弱化杉木樹種隔離的程度以及在整體之中競(jìng)爭(zhēng)過于激烈的程度,加強(qiáng)杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的進(jìn)程。
3.2補(bǔ)植優(yōu)化
其次,補(bǔ)植優(yōu)化方法與間伐空間優(yōu)化方法相比,沒有后者重要,但也具有其他方法所不具備的特點(diǎn)。主要是以杉木在林區(qū)內(nèi)的具體分布特點(diǎn)生成形似三角形的探測(cè)區(qū)域,也稱之為三角網(wǎng)。并按照三角形區(qū)域的分布面積從大到小順序排列,充分觀察分布的特點(diǎn),將三角網(wǎng)中角度最大的那面作為杉木的補(bǔ)植范圍,在進(jìn)行補(bǔ)植的過程中,充分考慮與需補(bǔ)植杉木相鄰的樹種形狀,用以確定需要補(bǔ)植的杉木形狀分布,并充分觀察在補(bǔ)植過程中,三角區(qū)域是否發(fā)生變化,每對(duì)杉樹進(jìn)行補(bǔ)植時(shí)應(yīng)重新構(gòu)建三角補(bǔ)植區(qū)域,謹(jǐn)防同一區(qū)域多次應(yīng)用,加強(qiáng)資源的合理利用率,在根本上加強(qiáng)杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的落實(shí)。
3.3多功能指標(biāo)構(gòu)建
目前,杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的多功能指標(biāo)應(yīng)充分考慮水土與水源涵養(yǎng)的保持程度。其中針對(duì)土樣、土壤容量與土壤持水量有一特定的計(jì)算公式:
(公式一)
由公式可見:Y為土壤容量;W0為土壤持水量;P1為土壤縫隙;V為內(nèi)部環(huán)刀容積;g為濕度樣本;W為含水量比重:P0為內(nèi)部干土質(zhì)量:Pt為內(nèi)部濕土質(zhì)量。并且還應(yīng)充分考慮杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)物種的多樣性,根據(jù)實(shí)際情況對(duì)物種多樣性進(jìn)行綜合分析,全面考慮多樣性結(jié)構(gòu)內(nèi)部的眾多指標(biāo),應(yīng)用到計(jì)算公式上具體表現(xiàn)為: (公式二)其中Pi為杉木個(gè)體數(shù)占總體中的比重;S為區(qū)域內(nèi)杉木樹種的變化規(guī)律。
4.杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的綜合分析
4.1林區(qū)內(nèi)部杉木直徑結(jié)構(gòu)分析
表1林區(qū)內(nèi)部杉木直徑結(jié)構(gòu)分布表
根據(jù)上述表1進(jìn)行分析,從表中給定的數(shù)據(jù)可以看出,幼齡林1-6樣地標(biāo)準(zhǔn)差在2厘米以內(nèi),總體相差幅度不大,偏度系數(shù)沒有負(fù)數(shù)值,而峰度系數(shù)除5、6樣地為負(fù)數(shù),其余均為正數(shù)。而中齡林7-12樣地標(biāo)準(zhǔn)差在3.5左右徘徊,總體變化幅度相對(duì)幼齡林較大,偏度系數(shù)正負(fù)數(shù)都有,且近似于零。偏度系數(shù)都為負(fù)數(shù)值。直徑明顯呈平坦分布。
4.2林區(qū)內(nèi)部杉木樹高結(jié)構(gòu)分析
表2林區(qū)內(nèi)部杉木樹高結(jié)構(gòu)分布表
根據(jù)上述表2進(jìn)行分析,從表中給定的數(shù)據(jù)可以看出,幼齡林1-6號(hào)樣地樹高大小形狀較為集中,無(wú)負(fù)數(shù),整體幅度相差不大,且數(shù)值近似于1,較為穩(wěn)定。而中齡林7-12號(hào)樣地樹高大小形狀較為分散。雖同樣無(wú)負(fù)數(shù)值但整體變化幅度較大,呈現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。從偏度系數(shù)來(lái)看,幼齡林整體系數(shù)均大于零樹高均值在既定的標(biāo)準(zhǔn)之上,而中齡林卻均為負(fù)數(shù)值樹高較為分散不集中。從峰度系數(shù)來(lái)看,幼齡林樹高均值大于峰值標(biāo)準(zhǔn),而中齡林峰度較為穩(wěn)定,分布呈平穩(wěn)狀態(tài)。
4.3林區(qū)內(nèi)部杉木空間結(jié)構(gòu)綜合分析
表3林區(qū)內(nèi)部杉木空間結(jié)構(gòu)綜合分布表
根據(jù)上述表3進(jìn)行分析,從表中給定的數(shù)據(jù)可以看出,幼齡林經(jīng)營(yíng)林分與對(duì)照林分綜合結(jié)構(gòu)最大值為0.49,平均值為0.34,綜合結(jié)構(gòu)混交度呈中等趨勢(shì)。而中齡林經(jīng)營(yíng)林分與對(duì)照林分綜合結(jié)構(gòu)最大值為0.58,平均值為0.25,綜合結(jié)構(gòu)混交度呈弱度趨勢(shì),并且杉木空間結(jié)構(gòu)混交度最大值呈現(xiàn)從低到高上升階段,而平均值則呈有大到小遞減趨勢(shì),不同年齡的杉木空間結(jié)構(gòu)的分布也不盡相同。
結(jié)論:綜上所述,杉木生態(tài)公益林結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)于生態(tài)環(huán)境發(fā)展進(jìn)程起到至關(guān)重要的推動(dòng)作用。本文主要以杉木生態(tài)公益林為具體的分析對(duì)象,對(duì)其空間結(jié)構(gòu)的多樣性進(jìn)行優(yōu)化,力求實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益最大化,并推動(dòng)社會(huì)生態(tài)環(huán)境的健康可持續(xù)發(fā)展。主要提出以下方面:一是當(dāng)前我國(guó)多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的意義與研究背景:研究意義;研究背景。二是當(dāng)前國(guó)際間多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式的進(jìn)展:全林分土壤優(yōu)化模式;林區(qū)層次優(yōu)化模式;空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化模式。三是淺析多功能經(jīng)營(yíng)的杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體方法:間伐優(yōu)化;補(bǔ)植優(yōu)化;多功能指標(biāo)構(gòu)建。四是杉木生態(tài)公益林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的綜合分析:林區(qū)內(nèi)部杉木直徑結(jié)構(gòu)分析;林區(qū)內(nèi)部杉木樹高結(jié)構(gòu)分析;林區(qū)內(nèi)部杉木空間結(jié)構(gòu)綜合分析。望此次研究的內(nèi)容與結(jié)果能夠得到林業(yè)部門的廣泛關(guān)注,共同為構(gòu)建我國(guó)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
【參考文獻(xiàn)】:
[1]李晨晨,周再知,梁坤南,黃桂華,楊光.不同林藥復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式對(duì)杉木生態(tài)公益林土壤理化性質(zhì)的改良效果[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào),2018,35,(01):51-59.
[2]王紅英,樊星火,華玉武,孫亞利,王建利.不同林齡序列杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量變化特征[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,45,(21):278-280.