森林景观斑块耦合网络结构稳定性研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lancer523
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森林系统的稳定性影响着森林这一复杂巨大的多功能系统,制约着林分之间的竞争及能量、物质交互,对林分中的物种多样性起着重要的作用。但如何从整个森林系统的角度上来研究森林的稳定性,目前还没有一个较为系统的方法。本研究从景观学的角度上,按优势树种、龄组将林分区划为景观斑块,斑块与斑块之间的边缘效应作为耦合的动力因子,从湖南省桃源县二类小班矢量图中提取出森林景观斑块耦合体53个,再从中选取20个耦合体利用复杂网络将之抽象化为森林景观斑块耦合网络,选取网络指数节点数和介数对耦合网络的结构稳定性进行全面分析,构建与网络结构稳定性相关的模型。根据网络指数的特征结合林业的实际生产,提出森林景观斑块耦合体的经营措施,主要研究内容及研究结果如下:(1)选取网络节点数对网络结构稳定性进行分析。本文选取节点数不同的10个网络,根据与节点数相关的森林景观斑块耦合网络结构稳定性模型得出:从巨型网络-1到微型网络-2的崩溃阈值依次为0.3259,0.3101,0.2834,0.273,0.2484,0.2159,0.1945,0.1962,0.1583,0.1574,呈递减趋势,说明森林景观斑块耦合体中斑块数多的要比斑块数少的结构更加稳定;随着网络节点数的增加,其崩溃阈值增加的速率逐渐减小的,说明当斑块数增加到一定程度时,耦合体的结构稳定性不再变化。根据复杂网络结构特征,用网络的节点数来衡量网络的结构稳定性,进而从新的角度探究森林景观结构稳定性。(2)选取网络节点介数对网络结构稳定性进行分析。本文选取节点数大致相同的中型网络10个,通过网络介数累计分布曲线与网络崩溃阈值对比发现网络的结构稳定性与介数分布有关,曲线起始点越接近原点,网络越稳定,越远离原点,网络则越脆弱。根据与介数分布相关的理想森林景观斑块耦合网络结构稳定性模型得出:针对所选中型网络,其介数分布理想网络结构稳定模型g(x)中b的取值为157.29,且k为极小值,网络介数分布曲线越是趋向于理想曲线时,网络结构越稳定,此时网络中节点介数分布均匀,斑块与斑块之间联系紧密,能量、物质交换频繁。(3)提出森林景观斑块耦合体的经营措施。利用与节点数相关的、与介数分布相关的网络结构稳定性模型,通过仿真得证增加节点数、平衡节点介数分布确实可以有效增强森林景观斑块耦合网络的稳定性。具体经营措施:当森林景观斑块耦合体周边存在采伐迹地或荒地时,可以更新与周围不同的乡土树种幼龄林,进而增加耦合体边缘的斑块数;当森林景观斑块耦合体中出现林分质量较差的大斑块时,可以通过间伐等重新区划斑块,进而更新造林,营造大斑块内的局部“混交”;当森林景观斑块耦合体中存在“空洞”时,可以根据立地条件,做到适地适树将“空洞”的位置补植幼树,在某些立地条件较差的区域可以补植灌木。
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