基于广东省天然硬阔叶林经营数据,根据森林资源资产评估理论、天然林山林价等相关研究成果,对不同林龄时点的现有和潜力天然林进行评估,以资源资产化和价值货币化的方式衡量其可实现的各种生态产品价值。在当前天然林保护工程的背景下,提出政府财政补贴作为实现天然林生态产品价值最优途径的建议。该补贴方案可以分为:补贴因生态效能提升导致山林价增值的经济转换价值;补偿或资助由于限伐或停伐导致的经营损失;补助成熟可更新择伐但受限制无法实施的林木经济损失。基于机会成本原理,提出限伐或停伐后科学、公平和公正的财政补贴标准,并与当前实施的标准进行了比较,发现当前标准严重偏低,存在提升潜力的空间。通过实证分析可知:采用的方法科学合理,可为制定和修订生态效益财政补偿政策提供技术参考,并为自然保护地建设中集体和个人天然林木的流转赎买提供理论支撑;也可为自然保护地的生态资产公共价值核算提供实用的方法借鉴。
查清野生植物资源的种群数量及生存状况是植物多样性保护的基础。《中华人民共和国野生植物保护条例》中明确指出,野生植物行政主管部门应当定期组织国家重点保护野生植物和地方重点保护野生植物资源调查,建立资源档案。为此,我国于2012年启动第二次全国重点保护野生植物资源调查。基于此次调查数据,介绍了283种我国重点保护野生植物的种群数量、群落面积、就地保护状况等,并通过与第一次全国重点保护野生植物资源调查数据的对比分析,讨论了近十年野生植物资源变化的原因。从建立野生植物资源监管平台、完善植物多样性保护体系、开展野生植物拯救保护工程建设等方面提出整体提升我国野生植物保护管理水平的对策建议。
自2013年以来,我国国家公园体制建设取得了重大进展,国家公园体制初步成形、第一批国家公园正式设立、国家公园空间布局方案发布,国家公园建设实现了从理论到实践的跨越。通过追踪我国国家公园体制试点建设情况,从国家和试点区两个层面梳理和提炼试点工作,综合分析我国国家公园体制试点各阶段的主要成果和经验教训,提出值得推广应用的建议,并以三江源国家公园体制试点为例追踪试点研究过程,旨在为我国国家公园建设管理提供参考依据。
岩溶地区第四次石漠化调查以第三次全国国土调查成果为底版,以2021年为基准年,全面查清了我国石漠化土地状况及变化。通过简要介绍第四次石漠化调查基本情况、石漠化土地现状及动态变化状况,分析目前的石漠化防治形势,提出防治对策建议。调查结果显示,截至2021年底,我国石漠化土地面积722.3万hm2,与2016年同口径相比,石漠化土地面积净减少333.1万hm2,年均减少66.6万hm2,表明我国石漠化土地总体向“面积减少、程度减轻、生态状况稳定向好”的方向转变。
探究短期和中长期近自然经营下红松人工林群落的物种组成、区系成分与生物多样性等群落特征,为辽东半岛山区红松人工林恢复及生物多样性保护提供参考。以近自然经营12 a和45 a红松人工林为研究对象,利用群落样地调查法记录样地物种信息,分析群落特征与物种多样性。研究表明:1)12 a群落中,共有高等植物29种,隶属于19科23属;45 a群落中,共有高等植物54科96属142种;2)随着红松生长发育,群落物种分布类型增加、物种数增加、分布范围扩大,物种分布类型中,物种数量分布情况为北温带分布>世界分布>东亚和北美洲间断分布,温带成分最多,世界成分次之,热带成分最少;3)红松群落从12 a经营到45 a仍然保持纯林状态,但群落物种多样性显著增强,正向演替趋势明显。红松人工林近自然经营周期很长,正向演替明显,短期经营群落生物多样性较低,直到经营中期生物多样性才显著增强,生态位和密度制约理论能很好解释红松人工林生态演替,对辽东半岛红松人工林恢复具有很好的指导作用。
基于2005—2020年北京地区NDVI数据,采用NDVI等级划分、差值分析等方法,分析植被空间分布特征、时间分布特征和时空特征,揭示北京地区NDVI变化的时空规律,分析近15年北京地区植被覆盖变化和变化原因。研究结果表明:北京地区整体植被覆盖处于较高水平,从区域上看,2005—2020年北京地区NDVI平均值为极高覆盖等级的区域都分布在军都山和西山两个山脉,门头沟区、怀柔区、延庆区、房山区、昌平区、平谷区的植被覆盖处于北京地区最高水平等级;从时间上看,植被覆盖水平从2005—2020年发生了巨大变化,NDVI年均值由0.659 0上升到0.756 6,提高了14.81%;极高覆盖等级的面积比例由5.31%提高到47.79%,等级低的面积比例由5.91%下降到1.25%;从植被时空变化特征看,明显改善和轻度改善的面积比例超过了80%。两个“百万亩造林”和山区森林经营是提升北京地区植被覆盖质量的主要驱动力。
基于广西森林资源年度监测评价项目中25块杉木样地和25块桉树样地的每木胸径和树高实测数据,从7个传统树高-胸径曲线中筛选出拟合精度最优模型作为基础模型,引入林分优势高和气候因子构建广义非线性模型,通过10折交叉验证法进行检验,并对一元材积公式的估计误差进行评价。结果显示:1)各传统树高-胸径曲线模型中,Richards模型为杉木和桉树最优的基础模型;2)引入了林分优势高和气候因子的杉木和桉树树高-胸径广义非线性模型,拟合精度相对基础模型更高,杉木的R2,MPE和MPSE的值分别为0.797 6,0.58%和13.91%,桉树的R2,MPE和MPSE值分别为0.720 7,0.62%和11.58%;3)采用一元材积公式得到的杉木和桉树总体蓄积与实测蓄积相差较大,其中桉树相对误差为-13.51%,超过了林业行业标准要求范围,运用树高-胸径广义非线性模型和二元材积公式计算总体蓄积,与实测值相对误差不超过0.5%,构建的杉木和桉树树高-胸径广义非线性模型能运用于实践生产。
以国家公园管理体制改革为参照,总结了国家公园的管理模式、事权划分、地方政府参与、建立工作协调机制等改革经验,剖析了我国自然资源资产管理体制中“所有者权利”和“监管者权力”不清、所有权行使体制机制不顺畅以及中央与地方事权边界不清晰等问题,梳理借鉴美国、德国、日本、俄罗斯等国家的自然资源资产管理模式,重点提出强化履行“两统一”职责、探索产权制度管理、健全生态补偿制度和完善购买服务制度等优化国家公园自然资源资产管理体制的举措。
生态现状野外调查是生态影响预测和评价的基本前提和依据,但目前的野外调查方法主要适用于评价区生态环境现状调查,对建设项目建设期及运营期潜在影响的定量预测方法较少。在全面加强野生动物保护的新形势下,针对野生动物及其栖息地相关的野生动物活跃度、野生动物物种丰富度、国家重点保护野生动物数量、野生动物栖息地连通性、植被覆盖度以及重点保护野生植物数量等6个指标,创新性地引入“相对值”,结合定性和定量的技术措施,对生态现状调查的内容、方法以及数据计算方法进行优化。优化后的调查方法不仅为客观预测建设项目对野生动物及其栖息地的潜在影响奠定了基础,还能为建设项目的前期立项、审批决策提供有效的技术支撑。
基于云南省天保工程区1998年和2020年森林资源二类调查数据和森林生态系统服务全指标体系连续观测与清查数据,参照《森林生态系统服务功能评估规范》,应用分布式测算方法,对云南省天保工程区森林生态系统的保育土壤、林木养分固持、涵养水源、固碳释氧、净化大气环境、生物多样性保护等6项生态系统服务功能进行评估,并探讨其生态效益的形成与增长机制,旨在清晰地展现云南省天保工程的显著成效,为不同地区科学开展林业生态建设工程、及时调整林业发展方向、推进天然林资源后续的保护和发展提供科学依据和技术支撑,促进天然林资源的进一步保护和发展。结果表明:1)从时间尺度上看,20年间,云南省天保工程区森林生态系统服务功能的物质量和价值量均呈现上升趋势。2)2020年,云南省天保工程区的森林生态系统服务功能总价值量为9 171.89亿元/a,其中,生物多样性保护功能价值量为3 432.16亿元/a,涵养水源功能价值量为2 311.08亿元/a,净化大气环境功能库价值量为1 144.94亿元/a,表明云南省天保工程区森林生态系统发挥着“绿色基因库”“绿色水库”“净化环境氧吧库”的重要作用。3)1998—2020年,云南省天保工程的森林生态系统服务功能与森林资源禀赋、政策引导密不可分,在这些因素的综合影响下,各项森林生态系统服务功能的物质量和价值量均呈现出不同程度的增加态势。
采用文献分析和野外植物调查法,对海南省古榕树(Ficus microcarpa)资源进行系统调查研究,分析古榕树的资源现状、分布格局和生长特征,构建树龄-树高模型,揭示海南省古榕树的衰老机制,为古榕树的日常养护管理和复壮提供理论和实践依据。结果表明:此次调查共记录到海南省古榕树3 715株,呈集群分布,海口市和临高县分布株数较多,占总株数的48.7%;乡村是海南省古榕树的主要分布地点,占总株数的92.84%。大部分海南省古榕树生长状况和立地条件良好,树龄、胸径及树高结构均呈正态分布,拟合结果表明,逻辑斯蒂模型y=1.369/(1+7.053e-2.852x)(R2=0.998)适用于表示海南省古榕树的树龄与树高间的关系。叶片生理检测结果显示:古榕树正常株的叶绿素含量和SOD活性均高于衰弱株,但MDA含量低于衰弱株。这表明植物的叶绿素含量、SOD活性、MDA含量可作为判断古榕树衰老的生理指标。
林地是重要的林业生产资料,科学合理地划分林地等级,能够真实、全面地反映林地的质量差异,为政府宏观调控林地市场和加强林地管理提供决策依据。以标准林分蓄积量为森林潜在生长力评价要素,划分林地质量等级,构建与林地质量分等指标有关的森林潜在生产力评价模型,采用LM—UGO法估算参数,选用相关系数、均方差、残差平方和、卡方检验评价模型拟合优度,并以武夷山市和武夷山国家公园森林资源为案例开展林地质量分等应用。结果表明:1)建立的森林潜在生产力评价模型,相关系数0.966、均方差1.726、残差平方和286.095、卡方检验33.898,确定的年均气温、年均降水量、腐殖质层厚度、土层厚度、坡度、坡位等6个林地分等指标因子的权重分别为0.08,0.22,0.27,0.26,0.10,0.07。2)依据连年生长量和平均生长量,确定林地质量分等的基准年龄为20 a。3)武夷山市和武夷山国家公园林地质量等级以3,4等级占比较大,1等级最少,林地潜在生长水平处于中等水平;各等级面积占比与海拔(地貌)关系显著,呈幂函数或多项式关系。构建与林地质量分等指标有关的森林潜在生产力评价模型,可以避免层次分析法、灰色关联分析法等经典决策分析方法确定指标因子权重的主观性问题。
使用Voronoi法确定对象木与相邻木存在边缘校正不准确和阈值大小不确定等问题,不利于林分空间结构量化描述。针对这些问题,本研究设定所有距离样地边界线小于0.5 m且不完整的Voronoi单元中的林木为非对象木,并引进对象木与相邻木的距离调控阈值Rmax,修正了Voronoi空间单元在边缘效应处理上存在的对象木和相邻木选取不合理问题。基于修正的Voronoi空间单元,构建了多目标生态采伐方案,并通过蚁群算法进行智能优化。结果表明,调控前20个样地中4个林分空间结构状况相对较差的样地,通过模拟采伐调控后,适应度函数分别提升0.72,0.92,0.93,0.86,证明了该方案对于优化林分空间结构具有较好的效果,可为森林经营决策提供支持工具。
湖北神农架生物多样性丰富、保护价值高,在全球范围内具有极强的不可替代性。为更精准地保护神农架的重要生态资源,提高保护效率,通过构建湖北神农架生态保护优先区识别模型,识别区域保护优先区并进行保护空缺分析。结果表明:湖北神农架的生态价值总体较高,生态保护重要性空间分布格局以“省道318—国道242—省道318”为分界线,北部生态保护重要性显著弱于南部;神农架生态保护优先区主要位于自然度高、人为干扰较低的区域,包括太阳坪、猴子垭、神农顶等。生态保护优先区已基本纳入自然保护地及自然保护小区管理范围,但在竹溪县柳树坪、房县红岩寨、神农架林区黑沙屿、兴山县黄祁垭和太皇山仍存在部分保护空缺。建议依托国家公园体制试点区设立神农架国家公园,进一步整合优化区域内的自然保护地,在保证高生态价值区域纳入保护范围的基础上,提高整体保护效果。
为探究1 a年生木榄[Bruguiera gymnorhiza(L.)Lam.]苗木对光照适应能力,采用光照强度模拟控制试验对木榄苗木进行处理,经20%,40%,60%,80%,100%光照强度处理后,测定木榄苗木株高、基径、叶绿素总含量、净光合速率、丙二醛含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性,通过相关性和主成分分析木榄苗木受光照影响情况。结果表明:1)60%光照强度环境木榄苗木株高生长最快,100%光照强度环境木榄苗木基径生长最快;2)在遮阴环境下,叶绿素总含量随光照强度增大而减少,但净光合速率随光照强度增大,表现为先增大再减少,且60%光照强度与80%,100%光照强度叶绿素总含量、净光合速率没有显著差异;3)60%光照强度环境下,木榄丙二醛含量、脯氨酸含量均显著低于20%光照强度环境,但超氧化物歧化酶活性显著高于20%光照强度环境;4)60%光照强度环境下,净光合速率、丙二醛含量、脯氨酸含量与100%光照强度相比均无显著差异,但超氧化物歧化酶活性显著高于100%光照强度环境;5)通过相关性和主成分分析发现,60%光照强度环境木榄苗木生长最佳。因此,1 a生木榄苗木对60%光照强度环境适应性较其他光照环境强,100%光照强度对1 a生木榄苗木具有一定光抑制作用,而20%和40%光照强度却不能满足1 a生木榄苗木对光照的需求。研究结果可为木榄苗木在生态修复过程中适当的进行遮阴处理提供数值参考。
利用无人机可见光影像,探索自动提取平原造林地区林木空间分布和数量的方法。以河北省张家口市怀来县造林斑块为研究对象,构建单木树冠数据集,选用不同卷积层的Mask R-CNN模型(R50-FPN-1x、R50-FPN-3x、R101-FPN-3x)进行训练和预测,比较各模型在独立测试集的精度。结果表明:各模型均可对造林地区的单木树冠进行分割,其中R101-FPN-3x模型精度最高,为75.33%,召回率为73.23%;基于Mask R-CNN的无人机影像单木分割方法能够快速、精准地自动检测造林地区单木目标,有效地分割单木树冠绘制树冠轮廓,提高中小范围平原造林区域单木调查监测的效率。
毛乌素沙地属于我国北方农牧交错区,生态环境脆弱,植被生长受气候环境影响较大。基于1982—1999年GIMMS NDVI3g.v1数据、2000—2020年MOD13Q1数据,以及相关气象站点的气温降水数据,运用趋势分析、变异系数、偏相关分析及Hurst指数等方法,探讨1982—2020年毛乌素沙地植被生长时空特征及其对气候变化的响应。研究结果表明:1)毛乌素沙地植被生长状况呈现持续向好趋势,每10 a的增速为1.3%,以2005年为拐点,2005年以前植被长势缓慢,之后长势迅猛。2)毛乌素沙地NDVI均值介于0.10~0.41之间,空间分布呈“西低东高”的特征,沙地植被变化以增加为主,约占总面积的94.07%,其中显著增加占57.43%,极显著增加占30.14%;植被的空间变化稳定性地区差异明显,高波动变化区域占比最大,为35.95%,带状分布于沙地东南部边缘植被生长旺盛区域。3)4,6,8月,毛乌素沙地NDVI与气温正向相关系数较高;6—9月,NDVI与降水正相关性较强,降水对沙地植被生长发育的影响更大,植被变化的同向特征强于反向特征。4)毛乌素沙地未来变化趋势将以持续改善和持续退化为主,持续改善占总面积的51.49%,持续退化占46.49%。
以生态旅游领域相关研究为基础,综合分析自然保护地生态旅游要求与标准化面临的问题,确定了自然保护地生态旅游标准框架和应重点关注的问题。依据现行政策、标准规范中对生态旅游的范围分区、游憩活动、设施建设、活动管理、监测评估等方面的要求,阐释了自然保护地生态旅游标准化是以分区管控和活动强度管控为基础的规范管理,创新性地提出了游憩活动类型、方式、时间、容量等多维度管控方式。在明确管控分区与基础设施、服务设施建设对应关系的基础上,提出监测与管理的相关要求和配套管理措施建议,以利于规范引导以国家公园为主体的自然保护地体系生态旅游健康发展。
为探讨小区域森林资源调查监测中先进、可靠和可行的技术路径,对无人机激光雷达(UAV-LiDAR)森林参数估测和制图进行试验。采用13个刻画森林冠层三维结构、具有明确森林计测学和生态学解释意义的UAV-LiDAR变量,通过有规则的穷举法进行变量组合,得到86个森林参数估测模型式,每个模型式含2~5个变量;采用样地数据对全部模型式进行拟合和检验,得到6个森林参数估测优选模型。结果表明:松树、桉树人工林平均高、断面积和蓄积量估测模型的决定系数(R2)为0.616~0.853,相对均方根误差(rRMSE)为10.85%~18.79%,平均预报误差(MPE)为3.80%~9.72%。无人机激光雷达可实现森林参数的精确估测和制图,为小区域森林资源调查提供了全新技术手段,并且有效克服了传统地面调查存在的诸多问题。但是,在无人机激光雷达森林资源调查应用中,为进一步提高精度、降低调查成本,仍有很多技术问题需要加强研究。
