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森林生态系统的抗冰冻灾害能力研究

作　者: 朱鸿伟
导　师: 张贵
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 森林经理学
关键词: 森林生态系统模糊数学隶属度森林防灾
分类号: S761.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 36次
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内容摘要

当前对森林灾害的研究主要围绕对森林灾害的预警与控制研究,预警一词英文称之为Early-Warning,即在灾害或灾难以及其他需要提防的危险发生之前,根据以往的总结的规律或观测得到的可能性前兆,以避免危害在不知情或准备不足的的情况下发生,从而最大程度的减低危害所造成的损失的行为,控制是灾害发生后如何进行扑救阻止它的进一步蔓延与扩大,这些都是灾害发生时与灾害发生后的补救措施。要使灾害发生率越小,灾害对象及环境自我防御能力的增强应是最强大的武器,当然,灾害的事前管理就成为了最有效的措施。因此,对森林抗灾能力的研究具有十分重要的现实意义。本文旨在通过对不同因子的影响度的分析,找出关键因子,并指导将来的造林恢复措施,以提高森林的防冰冻能力。这对于合理调控和保护好现有的森林资源和指导林区的经营管理具有重要的意义。但是各个区域的森林受灾具有各自不同的危害与特点规律,各个区域对森林抗冰冻的治理与控制也不完全相同。本文以浏阳市森林生态系统为例,通过对其森林生态系统的抗冰冻灾害能力的相关影响因子的研究,采用多种方法筛选主要因子,探寻相关规律,并提出相关改进措施。具体的研究如下：(1)本文将聚类分析和多元统计分析2种主成分分析方法结合运用到森林生态系统抗冰冻灾害的能力研究中,不仅能定量反映不同林地类型的不同健康状况,且能较准确的反映出影响森林生态系统抗冰冻灾害能力的主要因子,与目前应用较多的层次分析法比较,指标权重的计算更具客观性,避免了因主观因素而造成的误差。(2)本文基于样地调查数据的实际情况,从地形土壤因子、林分因子、测树因子3个方面提出了森林生态系统抗冰冻灾害能力的相关因子,该指标体系能够较全面、客观的反映浏阳市不同类型森林生态系统的抗冰冻灾害能力,且简便易用,易于操作。(3)通过聚类分析和多元统计分析证明森林生态系统的抗冰冻灾害能力是由多个因素共同作用的结果；通过评价并比较分析不同林分类型,不同林龄的森林生态系统的受雪灾损失状况,得出：冻害的发生多发生在高海拔的地区；断干是雨雪冰冻灾害最常见的类型,尤其是在中龄林和成熟林中表现更为突出；土层薄的比土层厚的翻蔸严重；海拔越高受灾越重；迎风口处比逆风口处受灾重,阴坡比阳坡受灾严重；坡度大的地方比缓坡受灾严重；密度小的林分或杉木的比例值大的林分受灾严重；杉、松纯林一般比其他林分受灾严重,证明纯林通常比混交林受损严重；外来树种比本地树种受灾严重；中龄林和近过熟林受灾严重；树木矮的比树木高的受灾严重；冠幅大的比冠幅小的受灾严重；森林群落简单的受灾严重。分析具体的原因,主要是混交林林分结构完整,林下杂灌多,林内各树种间、树高具有一定的梯度关系,形成整体抗雪压冰冻体系,从而提高了混交林分的抗雪压冰冻能力；近山脊陡坡处立地条件糟糕、土壤瘠薄、土层浅,林木因雪压而形成头重脚轻被连根拔起,极易造成翻蔸、倒地等灾害,遗留了大量可燃物在森林中,造成了极大的安全隐患；而高海拔地区雪灾大,温度低、持续时间长、冻害大,雪折木更多；坡向东或者南的坡地受太阳照射,温度相对要高,雪化相对要快些,树体受雪压外力作用要小；中龄林正处于高生长旺盛期,树杆抗压性较弱,极易形成断干和断梢灾害,抗雪灾能力弱；近成过熟林冠幅较大,单位面积上受雪压的量也较大,自然断干和翻蔸的比例也较大。(4)通过对受灾情况的分析,提出以下六条灾后恢复措施方案：①引、选、育抗寒树种；②清理受害树木并补植补种；③栽植混交林,恢复森林生态系统的结构；④进行林分改革,加速演替进程；⑤加强林分抚育,维护生态环境原生性和异质性；⑥重视林木病虫害的防治在本文的研究过程中,作者认为应该注意：①建模过程中应尽可能减少人为主观臆断性：②模型所依据的信息应直接来自客观环境,即取自调查数据；③在不损失主要信息的前提下,尽可能用维数较少,但彼此正交、独立的新变量。同时,森林生态系统的抗灾能力不仅仅反应在自然生态层面上,还反映在其他方面,例如,我国许多研究者提出的社会、经济等方面指标。本文尚未涉足这些领域的研究,这也是本研究的欠缺之处。希望在今后的研究中,能够形成一套综合的量化的抗灾能力评价体系。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
1 诸论  12-30
  1.1 研究的背景及意义  12-16
    1.1.1 研究背景  12-13
    1.1.2 研究的意义  13-16
  1.2 国内外研究现状  16-19
    1.2.1 国内研究现状  16-19
    1.2.2 国外研究现状  19
  1.3 研究的理论基础  19-24
    1.3.1 生态学  19-20
    1.3.2 生态控制理论  20
    1.3.3 森林防灾学  20-21
    1.3.4 模糊数学理论  21-22
    1.3.5 模糊综合判别  22-23
    1.3.6 隶属度的概念  23-24
  1.4 研究技术、方法  24-28
    1.4.1 主成分分析法  24-25
    1.4.2 模糊层次分析法  25-26
    1.4.3 固定样地观测法  26
    1.4.4 多元线性回归分析法  26-27
    1.4.5 综合评判法  27-28
  1.5 研究前景  28
  1.6 研究内容与技术路线  28-30
    1.6.1 研究内容  28-29
    1.6.2 技术路线  29-30
2 研究区概况  30-34
  2.1 地理位置  30
  2.2 地形地貌  30
  2.3 气候  30
  2.4 水文  30-31
  2.5 土壤  31
  2.6 森林资源概况  31
  2.7 浏阳市2008年冰灾灾后调查受损情况  31-34
3 外业数据调查  34-38
  3.1 样地选择  34
  3.2 调查范围的确定  34
  3.3 2005年样地数据调查内容  34-37
  3.4 2009年样地数据调查内容  37-38
4 森林生态系统抗冰冻灾害能力研究  38-54
  4.1 森林生态系统抗冰冻灾害能力研究指标的确定  38-39
    4.1.1 研究指标选取的原则  38-39
    4.1.2 研究指标的选取  39
  4.2 采用相对隶属度理论处理指标  39-45
  4.3 指标的筛选和指标权重的确定  45-50
    4.3.1 主成分分析法的算法步骤  45-47
    4.3.2 指标权重确定  47-50
  4.4 浏阳市森林生态系统抗冰冻灾害能力综合评价  50-54
    4.4.1 模糊识别模型的建立  50-51
    4.4.2 结合2009年的数据综合分析  51-54
5 森林生态系统抗冰冻灾害能力评价结果及其分析  54-68
  5.1 雨雪冰冻灾害对森林树木灾害作用机理初步研究  54-57
    5.1.1 冻害  54-55
    5.1.2 断干  55
    5.1.3 翻蔸  55-56
    5.1.4 断梢  56
    5.1.5 后续的危害  56-57
  5.2 地形地貌的影响分析  57-59
    5.2.1 海拔对森林抗冰冻灾害能力的影响  57
    5.2.2 坡向对森林抗冰冻灾害能力的影响  57-58
    5.2.3 坡度和坡位对森林抗冰冻灾害能力的影响  58-59
  5.3 森林树木的影响分析  59-66
    5.3.1 不同林分结构受灾程度分析  59-62
    5.3.2 不同树种受灾程度分析  62-63
    5.3.3 不同林龄受灾程度分析  63-64
    5.3.4 径级和树高受灾程度分析  64
    5.3.5 冠幅受灾程度分析  64-65
    5.3.6 不同森林群落受灾程度分析  65-66
  5.4 森林生态系统功能的影响分析  66-68
    5.4.1 森林生态系统的功能与效益的影响  66
    5.4.2 森林生态系统演替方向的影响  66
    5.4.3 森林生态系统的稳定性  66-67
    5.4.4 森林生态系统的自我恢复能力  67-68
6 灾后恢复的相关措施  68-72
  6.1 引、选、育抗寒树种  68
  6.2 受害树木清理与补植补种  68-69
  6.3 栽植混交林,恢复森林生态系统的结构  69
  6.4 进行林分改造,加速演替进程  69
  6.5 加强林分抚育,维护生态环境原生性和异质性  69
  6.6 重视林木病虫害防治  69-72
7 结论与讨论  72-74
参考文献  74-81
附录A:攻读学位期间的主要成果  81-82
致谢  82

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