基于多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化研究

张平

【摘要】：当前在我国生态文明建设的倡导下，社会各行业纷纷开始将发展的重点放在开展生态环境方面，此举措的开展有利于提高资源利用率，减少环境污染，进而促进社会的健康可持续发展。然而生态环境领域之中，生态公益林对改善生态环境的影响巨大，其中保护生物多样性，维持生态平衡都作为生态公益林的主要功能。而处在生态区内重要的森林物种---杉木正因结构单一，生物多样性较差面临着生态公益林空间结构较低，病虫害严重等问题的摧残。因而如何提高杉木的成活率，带给生态公益林更多的效益成为当前社会林业工作者迫切的发展需求。因此本文基于多功能经营的杉木生态公益林结构优化展开详细的探究，分别从：当前我国多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化的意义与研究背景、当前国际间多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化模式的进展、浅析多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化的具体方法、杉木生态公益林空间结构优化的综合分析等四方面进行分析。以此阐述一些对杉木生态公益林空间结构优化的独到见解，为实现生态林多功能效益提供参考性依据。

【关键词】：多功能经营；杉木生态公益林；空间结构

【前言】：

现今社会，经济技术的日新月异，带动了生产企业的繁荣发展，同时人民物质生活水平为适应经济建设的发展需求也不断增强，开始越来越重视生态环境的发展。毕竟生态环境作为人们赖以生存的必要前提，环境的好壞程度直接影响着人们的工作与生活，生态公益林作为生态环境建设中最重要的内容其多功能效益成为当前环境发展的重中之重。目前我国的生态林区主要以种植杉木为主，因结构较为单一，因而杉木存在较为严重的健康问题。当前林业工作者迫切需要研究出新型技术有效的对杉木生态公益林空间结构进行合理优化，力求探寻杉木的实际生长规律，并与网络信息技术相结合，合理预测出杉木生态公益林合理的空间结构优化方案。以此改善杉木的生存条件以及健康情况，提高生态林的多功能效益，促进生态环境建设的健康可持续发展。

1.当前我国多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化的意义与研究背景

1.1研究意义

生态公益林作为改善生态环境，提高生态资源利用率的有效措施，因其功能的多样性与复杂性长期以来备受社会各行各业的广泛关注[1]。其中生态林生物多样性与生态平衡程度作为当前生态环境重点要完善的内容，当前已经开始对其进行系统的优化。虽然在优化的初级阶段，发展势头良好，但也不乏出现一些不足，其中杉木生态公益林因其种植杉木树种结构较为单一，因而生态服务的功能较差，树种植被覆盖程度不足影响杉木的健康，进而无法满足国家既定的生态环境标准，导致生态林的多功能效益下降。首先，杉木在生长过程中环境因素是最主要的条件，环境条件差会导致生态林的生产经营无法发挥其最主要的功能。其次，杉木生态林空间结构能够直接反映出空间内部树种之前的关系，进而能够准确预测出林区的内部空间特征分布，最大程度的保障林区内杉木树种的稳定性。第三，杉木生态林因所种杉木树种结构单一，因而长期以来遭受病虫害的侵蚀，导致生物多样性较低。因此，如何提高杉木生态空间结构的优化，加强生态林多功能效益成为当前社会各界特别是林业部门工作发展的重要课题。应结合现阶段生态林发展的实际情况制定出科学有效的生态林区空间结构优化的策略，发挥生态林的多功能综合效益是当今我国林业研究的重要意义。

1.2研究背景

多功能经营的杉木生态公益结构不仅对于国内生态环境的建设有着重要的意义，同时对于国外生态环境的健康发展也有积极的促进作用[2]。上世纪中期，根据国外学者研究表明，林业生态空间结构优化主要依靠于模型的演变，不同层次出现的模型对于不同区域的林业产生有效的制约。其中主要包括全林分土壤优化模型、林区层次优化模型以及空间结构优化模型，这三类模型也是在现实林区生产经营过程中较为常见的三类，巧妙运用模型进行优化也成为现代社会研究生态环境发展的新闻热点。但由于当前我国领取层次优化模型应用的较少，因林区内杉木植被结构较为单一，进而多层次的优化类型无法在短期内得以运用，导致我国目前并没有找到充分适合生态林发展提升空间结构优化率的有效模式，还处于一直不断探索的时期。而国外对于空间优化模型的运用就较为稳定，以上世纪中期，德国生态林空间结构优化模型为例，德国充分的分析林区生态结构的实际情况，细致的分辨出树种的优良层次，适时的结合调查进行优化调整，以可持续发展为生产经营的主要目标指定空间优化模型，逐渐发展壮大，此模型的精髓主要还是以分析为主，对生态林结构进行具有针对性的优化。

2.当前国际间多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化模式的进展

2.1全林分土壤优化模式

全林分土壤优化模式最早起源于19世纪的欧洲，此种模式系统探讨了生态公益林植被的生长规律，系统的预测出生态林的多功能效益，并且被世界各国林业学者广泛应用[3]。全林分土壤优化模式可以细化为两类：正常收获以及经验收获。首先，正常收获是以林区杉木的生长结构为基础，制定出杉木的自然发育过程，也被成为是林区杉木植被密度评估，在我国以及俄罗斯，此种模式被运用的几率较多，具体用途对被用在日常对林区进行检查，以及阶段后评价等。其次，经验收获更多的是将研究的重点放在实践工作上，以林区内实际调查出的不同密度的杉木为基础进行综合的预测，其工作的重点并不是杉木生态公益林的植被生长过程，而是将重点放在具体的种植上，从根本上改善杉木的生长条件。

2.2林区层次优化模式

林区层次优化模式相较于全林分土壤优化模式，最大的区别在于前者将发展的核心放在理论上，以理论为基础并结合实践，根据林区环境内部杉木的结构空间划分杉木年龄的变化情况。进而获得与总体收获量不同树种的所占面积比例，将生态林内部的具体信息动态化的处理，充分预测杉木生产经营的主要自变量与因变量。此种模式的主要研究原因可以从两点进行分析：第一点原因是受杉木树干胸径与树干体积的价值之和影响，判断生态林多样化效益的经济依据。第二点原因是杉木胸径在林区调查资料中可以较为容易的找到，极易进行后期的测量。加之未来林区层次优化模式会被大量的应用在林区生态结构优化上，在此基础上，需要精准的对生态林杉木密度进行预测。

2.3空间结构优化模式

空间结构优化模式与前两个模式相比，具有明显的优势，此种模式较为简单直接，不需要进行繁琐的步骤就可以评估出预测的结果。因此，被世界各国广泛应用，此种模式的主要原则是以某一株特定的杉木为研究的对象，不需要对林区大面积植被进行规划，在方法上灵活性较好，评估结果具有一定的精准度，从特定杉木在整個杉木林区的竞争机制入手，分析每一株杉木的生长环境。自20世纪开始就有学者研究杉木的空间结构优化模式，随着当前经济全球化的影响以及网络信息技术的加速发展，此种模式基于这样的背景下，发展成果取得了突飞猛进的提高。此外空间结构优化模式的优势是充分考虑杉木之间的主要竞争规律，将这种良性竞争作为具体依据引入到整个生态公益林空间模型之中，林业学者可以运用此种模式结合实践活动加以研究，或者是在此模式的基础上研究出更高层次的模式进行综合的评定。

3.浅析多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化的具体方法

3.1间伐优化

杉木生态公益林空间优化在当前生态环境多功能经营过程中的具体方法主要分为两个层面：杉木生态林间伐优化方法和杉木生态林补植优化。首先，间伐优化方法是对林区杉木空间结构进行具体的分析，着重将重点放在杉木的分布格局调整中，在不断调整中增大杉木的混合种植程度，减小杉木的外形不均比重，将杉木空间的分布结构进行系统随机的调整，充分了解杉木的生长优势，以及在整体生态林的竞争压力。制定一套针对于以上多种因素的应对计划，弱化杉木树种隔离的程度以及在整体之中竞争过于激烈的程度，加强杉木生态公益林空间结构优化的进程。

3.2补植优化

其次，补植优化方法与间伐空间优化方法相比，没有后者重要，但也具有其他方法所不具备的特点。主要是以杉木在林区内的具体分布特点生成形似三角形的探测区域，也称之为三角网。并按照三角形区域的分布面积从大到小顺序排列，充分观察分布的特点，将三角网中角度最大的那面作为杉木的补植范围，在进行补植的过程中，充分考虑与需补植杉木相邻的树种形状，用以确定需要补植的杉木形状分布，并充分观察在补植过程中，三角区域是否发生变化，每对杉树进行补植时应重新构建三角补植区域，谨防同一区域多次应用，加强资源的合理利用率，在根本上加强杉木生态公益林空间结构优化的落实。

3.3多功能指标构建

目前，杉木生态公益林空间结构优化的多功能指标应充分考虑水土与水源涵养的保持程度。其中针对土样、土壤容量与土壤持水量有一特定的计算公式：

（公式一）

由公式可见：Y为土壤容量；W0为土壤持水量；P1为土壤缝隙；V为内部环刀容积；g为湿度样本；W为含水量比重：P0为内部干土质量：Pt为内部湿土质量。并且还应充分考虑杉木生态公益林空间结构物种的多样性，根据实际情况对物种多样性进行综合分析，全面考虑多样性结构内部的众多指标，应用到计算公式上具体表现为： （公式二）其中Pi为杉木个体数占总体中的比重；S为区域内杉木树种的变化规律。

4.杉木生态公益林空间结构优化的综合分析

4.1林区内部杉木直径结构分析

表1林区内部杉木直径结构分布表

根据上述表1进行分析，从表中给定的数据可以看出，幼龄林1-6样地标准差在2厘米以内，总体相差幅度不大，偏度系数没有负数值，而峰度系数除5、6样地为负数，其余均为正数。而中龄林7-12样地标准差在3.5左右徘徊，总体变化幅度相对幼龄林较大，偏度系数正负数都有，且近似于零。偏度系数都为负数值。直径明显呈平坦分布。

4.2林区内部杉木树高结构分析

表2林区内部杉木树高结构分布表

根据上述表2进行分析，从表中给定的数据可以看出，幼龄林1-6号样地树高大小形状较为集中，无负数，整体幅度相差不大，且数值近似于1，较为稳定。而中龄林7-12号样地树高大小形状较为分散。虽同样无负数值但整体变化幅度较大，呈现不稳定的状态。从偏度系数来看，幼龄林整体系数均大于零树高均值在既定的标准之上，而中龄林却均为负数值树高较为分散不集中。从峰度系数来看，幼龄林树高均值大于峰值标准，而中龄林峰度较为稳定，分布呈平稳状态。

4.3林区内部杉木空间结构综合分析

表3林区内部杉木空间结构综合分布表

根据上述表3进行分析，从表中给定的数据可以看出，幼龄林经营林分与对照林分综合结构最大值为0.49，平均值为0.34，综合结构混交度呈中等趋势。而中龄林经营林分与对照林分综合结构最大值为0.58，平均值为0.25，综合结构混交度呈弱度趋势，并且杉木空间结构混交度最大值呈现从低到高上升阶段，而平均值则呈有大到小递减趋势，不同年龄的杉木空间结构的分布也不尽相同。

结论：综上所述，杉木生态公益林结构优化对于生态环境发展进程起到至关重要的推动作用。本文主要以杉木生态公益林为具体的分析对象，对其空间结构的多样性进行优化，力求实现生态效益最大化，并推动社会生态环境的健康可持续发展。主要提出以下方面：一是当前我国多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化的意义与研究背景：研究意义；研究背景。二是当前国际间多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化模式的进展：全林分土壤优化模式；林区层次优化模式；空间结构优化模式。三是浅析多功能经营的杉木生态公益林空间结构优化的具体方法：间伐优化；补植优化；多功能指标构建。四是杉木生态公益林空间结构优化的综合分析：林区内部杉木直径结构分析；林区内部杉木树高结构分析；林区内部杉木空间结构综合分析。望此次研究的内容与结果能够得到林业部门的广泛关注，共同为构建我国生态环境的稳定发展贡献力量。

【参考文献】：

[1]李晨晨，周再知，梁坤南，黄桂华，杨光.不同林药复合经营模式对杉木生态公益林土壤理化性质的改良效果[J].浙江农林大学学报，2018，35，（01）：51-59.

[2]王红英，樊星火，华玉武，孙亚利，王建利.不同林龄序列杉木人工林生态系统碳储量变化特征[J].江苏农业科学，2017，45，（21）：278-280.