基于林分状态的试验设计与经营优化

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1、分类号密级S757公开UDC学位论文基于林分状态的试验设计与经营优化ForestExperimentalDesignandOptimizationManagementBasedonStandStateCharacteristics张弓乔指导教师姓名惠刚盈研究员申请学位级别博士专业名称森林培育学研究方向森林经营理论与技术论文提交日期2015年5月论文答辩日期2015年6月学位授予日期2015年7月答辩委员会主席评阅人北京·中国林业科学研究院独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究

2、成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得本研充生培养单位或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名若曰期办枝年７月Ｚ曰亏学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国林业科学研巧院有关保留、使用学位论文的规定，中国林业科学研究院有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查闷和借阅１。本人授权中国林业

3、科学研巧院可：＾＾将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可＾［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）《＾学位论文作者船作獅签名：秦例备年月＾曰尸年７月曰＾学位论文作者毕业联系方式工作单位：联系电话：电子邮件：通讯地址、邮编：学学位位论论文文基基于林分分状态的的试验设设计与经经营优化化学位论文作者张弓乔指导教师姓名惠刚刚盈研究究员指导小组成员张建建国研究究员申请学位级别博士专业名称森森林培育学学研究方向森林经经营理论

4、与与技术论文答辩日期202015年6月中国·北京DissertationfortheDegreeForestExperimentalDesignandOptimizationManagementBasedonStandStateCharacteristicsCandidate:ZHANGGong-qiaoSupervisor:Prof.HUIGang-yingAssociateSupervisor:Prof.ZHANGJian-guoAcademicDegreeAppliedfor:DoctorSpeciality:Si

5、lvicultureDateofDefence:June，2015Degree-conferring-institution:ChineseAcademyofForestry摘要实现森林可持续经营的关键是拥有健康稳定优质高效的森林。本研究开展了基于林分状态的经营试验设计与经营优化研究。以R语言为载体，实现了以计算机优化为手段的林分经营试验设计、林分经营迫切性评价和林分空间结构优化经营。主要研究结论如下：（1）提出了基于林分状态的完全随机试验设计方法研究首次提出基于林分状态特征的完全随机优化设计方法，并构造了相应的目标函数

6、。将该设计方法应用于两类完全不同的森林类型：甘肃小陇山大杆子沟天然林和北京京西侧柏林人工林，分别进行了森林经营试验设计优化研究。同时与传统方法：顺序设计法、拉丁方设计法以及随机区组设计法进行了对比分析。结果表明，新的完全随机优化设计方法完全可以保证试验地各个处理间或处理与对照间的林分状态差异小于5%，从而确保试验前处理间林分状态的一致性。而应用顺序设计、拉丁方设计与随机区组设计不论是林分基本特征还是林分空间结构参数其差异都远大于完全随机优化设计方案。（2）提出了空间结构优化的林分空间优化经营模型本文研究的空间结构优化模型

7、以健康稳定的森林结构特征为约束条件，加入了对健康林木比例、密度（拥挤度）、格局和郁闭度、采伐量等多方面的限制，确保经营后林分的稳定性；同时，以树种优势度代替了树种大小比数，以顶级树种和主要半生树中大径木的优势度、林分格局、树种多样性和林分拥挤度等空间结构参数构建了目标函数，当目标函数达到最小值时获得最优的林分空间结构经营策略。（3）确定了采伐木优先性，构建了计算机经营规则培育健康稳定优质高效的森林是结构化森林经营的总体目标和原则，有针对性地对不符合健康稳定标准的林分状态指标进行综合评价。为了保护林分中的稀有树种，在约束条

8、件中要求林分树种数不变。在计算机过程优化中，采用单木调节的方法，计算机判断每棵参照树在其结构单元中各项因子，将潜在的采伐对象添加采伐标记。当参照树有多个采伐原因，则其采伐标记增大，以此使计算机可以自动识别采伐优先性，有助于尽快实现优化目标。I（4）用穷举法进行采伐方案选择将具有采伐标记的m株潜在的采伐林木进行组合，共