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。

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。

当前,自然保护地全民所有土地与集体土地权属并存的现象较为普遍,国家公园建设过程中也存在同样的问题,如何妥善处理社区居民权益与自然保护二者关系是国家公园高水平保护面临的挑战。在总结与提炼钱江源国家公园创建区保护地役权实践经验的基础上,首次探索、构建国家公园保护地役权管理和评估技术体系。该体系在管理层面涉及管理流程、方案编制、调查核实、供役地授权文件形成、合同签订、管理制度建设等环节;在评估技术层面涉及评估对象、内容与类型、评估流程、数据获取,以及合同履行情况、集体林地与农村承包土地保护地役权资产和生态效益评估等内容。该体系建设提供了以集体土地为主的国家公园实现自然资源资产统一保护、统一管理的实操性规则,对高质量构建以国家公园为主体的自然保护地体系,推进管理体制创新具有典型示范意义。

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。

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。

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。

为了解造林密度对西南桦人工林生长规律的影响,采用解析木分析其生长动态,丰富人工林相关资料及提供抚育经营的依据。在云南普洱市江城县,对不同非均匀密度控制(2 m×2 m×5 m,2 m×3 m×5 m,3 m×3 m×5 m,2 m×2 m×10 m)造林的21 a生西南桦人工林进行调查基础上,基于每木检尺选择的12株标准木,分析不同造林密度的林木最优生长模型。林龄21 a时,不同造林密度的西南桦林木的平均去皮胸径、树高和去皮材积分别为16.8~17.5 cm,26.70~28.00 m和0.274 3~0.333 8 m³,林木尚处于旺盛的生长阶段。林龄为9~12,9~11,8~15 a期间分别是不同密度胸径、树高和材积生长分化的高峰,此时,密度对材积总生长量具有显著性(P=0.025~0.046<0.05)或极显著性(P=0.001~0.006<0.01)差异影响。4种造林密度下的胸径、树高和材积—年龄的最优生长模型以Richards模型和Gompertz模型为主,其中,Richards模型可用于其胸径、树高和材积生长分析和预测。

萌蘖更新是树木应对恶劣环境或干扰后恢复的主要方式之一,为了解中国沙棘人工林早衰过程中各构件营养元素分配格局,探讨萌蘖更新子株与早衰母株之间营养元素的相对积累速率,对具有早衰特征的15 a林分不同构件碳(C)、氮(N)、磷(P)的化学计量特征进行分析。结果表明,1)各构件C,N,P含量分别为255.07~563.68,7.34~24.68,0.23~0.68 mg/g;C∶N,C∶P,N∶P比值为19.63~39.86,648.31~1 188.26,26.88~45.47,在构件之间存在差异。2)母株叶片、水平根、垂直根C的积累速率小于N或P,子株树干C的积累速率大于N和P,水平根N的积累速率大于P。3)在C,N,P含量综合变化过程中,子株树干、子株叶片和垂直根贡献最大,母株叶片和水平根贡献最小。由此可见,中国沙棘C,N,P的积累能力及其化学计量比在构件之间存在差异,子株相对于母株、垂直根相对于水平根的作用更大,母株和水平根碳积累能力及其C与N,C与P比例偏低是早衰人工林的主要营养学特征,即“碳限制”或“碳饥饿”是导致人工林早衰的主要营养学原因。

采取野外调查和室内分析相结合的方法,系统分析了滇南典型季风常绿阔叶林土壤脲酶活性及其与土壤理化性质的关系。结果表明:1)0~<10 cm土层土壤脲酶活性[2.23 mg/(g·d)]高于10~20 cm土层[1.69 mg/(g·d)],但两土层间脲酶活性无显著性差异;2)滇南典型季风常绿阔叶林土壤脲酶活性与土壤自然含水量、总孔隙度、饱和持水量、有机碳含量、水解氮含量、全氮含量和全磷含量呈极显著正相关(P<0.01),与土壤容重、pH值和全钾含量呈极显著负相关(P<0.01);3)土壤脲酶活性的首要影响因子是土壤水分、结构因子(土壤含水量、饱和持水量、容重和总孔隙度)和土壤碳氮因子(土壤有机碳、水解氮和全氮),其次为碳氮比。滇南森林管护中应注重土壤水分和结构的管理及土壤碳素和氮素的调节。该研究可为进一步研究土壤物质循环过程奠定基础,为制定森林资源的管理措施提供参考。

森林土壤碳库是全球生态系统碳库的重要组成部分,对人工林土壤有机碳空间分布及其影响因素进行研究,有助于了解人工林土壤碳汇动态变化规律。以河南省国有登封林场栓皮栎人工林为研究对象,采用系统抽样法在林地内设置186个样地(10 m×10 m),应用地统计学方法分析了土壤有机碳空间分布特征,构建并使用结构方程模型识别出土壤有机碳主要影响因素。结果表明,栓皮栎人工林土壤有机碳含量平均值为18.59 g/kg,其空间分布呈斑块状,高低值区分布较为分散;而平均土壤有机碳密度为2.47 kg/m²,其空间分布特征与土壤有机碳含量表现出高度一致性,但整体分布更均匀。相关分析结果表明,土壤有机碳含量和密度与胸径、树高等林分因子,与土壤全氮、土壤速效磷等土壤因子呈显著正相关关系(P<0.05);结构方程结果表明,土壤有机碳含量和土壤有机碳密度受土壤化学性质影响均最大,其中土壤全氮的贡献度最高。研究对于揭示人工林土壤碳汇形成机制,制定土壤碳汇调控技术措施有一定的参考价值。

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。

坡垒为国家Ⅰ级重点保护植物,亦属于极小种群野生植物,野外大树稀少且幼树存在增补限制,亟待开展保护研究。为了解坡垒适生群落特征,通过在海南尖峰岭的原始林和次生林中分别设置7个20 m×20 m样地,分析两种生境类型下坡垒群落在物种组成、物种多样性、重要值和生态位宽度等方面的共性和差异。结果表明:1)坡垒适生群落共记录到木本植物294种,隶属75科168属,单种科、寡种科和单种属、寡种属比例大,樟科、壳斗科、茜草科和山矾科为坡垒适生群落的优势科;2)原始林和次生林坡垒适生群落均无明显优势种,但坡垒种群在次生林的功能地位和作用相对较强;3)坡垒在原始林和次生林均表现为较宽的生态位,表明坡垒对资源具有较强的竞争力。坡垒在原始林的生态位宽度较次生林大,其对原始林群落的环境适应能力相对较强,对资源的利用相对较充分。研究为揭示坡垒适生群落的结构及发展趋势提供了基础资料,对极小种群的恢复与保护具有一定指导意义。

盐麸木是重要的经济树种。采用野外调查的方法,对贵州省13个地区盐麸木的10个表型性状指标进行多样性和变异分析。结果表明,10个表型性状的Shannon-Weaver指数范围为1.16~2.02,平均数为1.88,其中叶缘锯齿数、地径、花序数多样性指数相对较高;遗传变异系数范围为10.72%~39.44%,平均数为25.80%,其中地径、冠幅、株高性状变异系数相对较大。相关性分析表明,株高、冠幅、地径和分枝数性状间两两均存在极显著正相关,花序数与叶缘锯齿数存在显著正相关。主成分分析将10个表型性状简化为4个主成分,累计贡献率为84.37%。贡献率较大的核心指标为地径、株高、小叶宽、叶形指数、小叶数和花序数。以10个性状为基础的聚类分析将13个地区的盐麸木群体分为4类,即:毕节和施秉地区盐麸木种质资源聚为1类,息烽盐麸木种质资源为单独1类,凯里和贵定盐麸木种质资源聚为1类,其余8个地区聚为1类。贵州省13个地区盐麸木种质资源遗传变异程度较高,其植株形态、叶片性状及花序遗传多样性丰富。

驼鹿是国家一级保护野生动物,研究驼鹿生境适宜性是保护驼鹿种群的关键内容。以黑龙江南瓮河国家级自然保护区为对象,结合最大熵(MaxEnt)模型和生境适宜性指数(HSI)模型对驼鹿生境适宜性进行评价,利用无人机样带调查得到驼鹿分布点数据,采用MaxEnt模型得到各环境因子贡献度情况和单一环境变量响应曲线,结合保护区自然地理情况,再构建不同环境因子对驼鹿影响程度的评价模型,定量评价保护区驼鹿生境适宜性。结果表明,该区域影响驼鹿生境分布的主要环境因子是海拔(20.3%)、坡度(11.4%)、距河流距离(11.3%),而坡向、坡位、植被覆盖度对于驼鹿生境影响较小;驼鹿偏好在低海拔、坡度缓和、阳坡、靠近河流、远离人为干扰、覆盖度高的森林区域活动。在保护区内,驼鹿高适宜生境区域面积为424.6 km²,占保护区总面积的18.5%;低适宜生境区域面积为 1 422.9 km²,占保护区总面积的62.0%;不适宜生境区域面积为447.5 km²,占保护区总面积的19.5%。

松材线虫病是一种严重威胁松树生存的林业有害生物疫情。高分辨率卫星遥感技术是松材线虫病变色松木识别的有效手段。通过研究植被指数阈值法,利用2022年8月4日发射的陆地生态系统碳监测卫星(句芒号)优于2 m高分辨率4谱段相机的特点,开展基于指数的松材线虫病木识别示范,验证该卫星松材线虫病监测应用能力。基于松材线虫染病松木光谱特征,提出基于与生物量和色素相关的双指数识别策略,设计了松材线虫病指数(PWDI),并在山东省栖霞市疫区进行句芒号松材线虫病识别测试。结果表明,双指数识别策略相比单指数策略性能更优,其中PWDI与NDVI组合的松材线虫病变色松木识别能力最强,总体精度达到84.5%,NWI—NDVI,NGRDI—NDVI组合次之。在单指数策略下,PWDI的识别性仍能优于其他5个测试植被指数。研究表明,句芒号卫星具有可靠识别松材线虫病变色松木的良好潜力,松材线虫病变色松木双指数识别策略及新的识别指数PWDI可为其他类似卫星的松材线虫病监测提供借鉴。

森林地上碳储量(Aboveground Carbon,AGC)是反映森林生态系统基本特征的重要指标,也是评价森林功能结构和生产潜力的理论基础。松阳县作为浙江省九大林业重点县之一,生态地位十分重要,全县以中、低山丘陵地带为主,四面环山,如何解决复杂地形对AGC时空变异的影响,是实现山区森林AGC精准估算的关键。为此,基于Landsat TM卫星影像,并结合松阳县森林AGC调查数据,构建结合空间变异特征的地理加权回归模型(GWR)估算森林AGC,并与普通最小二乘法(OLS)的结果进行对比,最后选取最优模型预测松阳县森林AGC及其空间分布。研究表明:Landsat TM卫星影像的纹理信息对预测松阳县森林AGC有重要作用;GWR模型能够准确估算松阳县森林AGC及空间分布,并且比OLS模型精度提升了9%,R²达到0.71;松阳县森林AGC总量为3.901×10⁶ Mg,平均AGC为23.70 Mg/hm²,占丽水市森林植被AGC总量的10%左右,在服务区域生态功能上具有较为重要的地位。研究将为松阳县森林AGC精准估算提供先进的技术手段,同时也为松阳县森林碳汇功能评价提供科学的数据。

森林火灾的发生与植被冠层可燃物含水率的大小有着密切联系。利用高精度、大尺度、高效率的遥感影像反演获取植被冠层可燃物含水率对于有效防治森林火灾具有重要意义。油松由于其自身理化性质成为引发森林火灾的主要树种之一,以张家口崇礼区的油松为研究对象,基于Sentinel-2B遥感影像和油松含水率实测数据,建立了多个油松冠层可燃物含水率反演模型:一元线性回归模型、一元非线性回归模型和多元非线性回归模型,并利用决定系数(R²)和均方根误差(RMSE)进行模型精度评价。结果表明,非线性模型总体上要优于线性模型;通过多个自变量因子建立的多元非线性模型能够更好地反映油松冠层可燃物含水率情况,模型反演精度更高,可以为植被冠层可燃物含水率反演模型方法选择提供一定的理论依据。

为了第一时间发现森林火灾,避免因森林火灾造成严重后果,提出以森林火灾烟雾为主要目标的检测模型YOLO-SCW,在YOLOv7的基础上,引入SPD-Conv层,以减小特征提取过程中小目标特征缺失的问题。之后在检测头金字塔池化部分增加坐标准意力机制模块,通过将位置信息编码到通道中,增加了模型对目标的关注度,并且减少了背景对检测效果的干扰。最后,通过WIoU矩形框损失函数,提高了预测框的回归速度与精度。在测试过程中,改进后的YOLO-SCW较YOLOv7模型mAP提高了9.1%,并减少了误检与漏检现象,证明YOLO-SCW有着更好的特征提取能力与泛化能力,对森林火灾烟雾监测任务表现出色。

明晰不同土地利用方式下土壤钾素释放的特征,对风沙土的土地利用和肥力的提升具有重要意义。采用室内模拟实验和方程拟合方法研究辽宁章古台地区土壤非交换性钾释放过程、影响因素及动力学特征,结果表明:土壤非交换性钾释放分为快速释放(18~<90 h)和缓慢释放(90~520 h)两个阶段,释放量普遍呈现0~<20 cm表层土壤大于20~40 cm底层土壤;不同土地利用对非交换性钾释放有积极作用,其中0~<20 cm土层,阔叶林的非交换性钾累积释放量最大,在20~40 cm土层则为水田最大;Elovich方程的决定系数R²为0.96~0.98,SE为0.97~2.78,是风沙土非交换性钾释放过程拟合最好的方程,其次是一级动力学方程,方程参数可以描述风沙土的供钾能力;表层土壤非交换性钾释放与土壤钾素含量密切相关,底层与土壤胶体含量有关。

在浙江省古树名木资源普查的基础上,采用层次分析法,考虑生态经济、景观美学、社会文化、科学研究四大因素,构建古树名木价值评估体系,并按评估指标赋分标准对古树评分,参考市场价值,对全省古树名木资源综合价值进行定量评估,进而分析其总体分布情况和市域空间分布特征。研究结果表明:浙江省古树名木的综合价值为7 246.05亿元,其中,生态经济价值为787.10亿元,景观美学价值为3 548.68亿元,社会文化价值为1 091.18亿元,科学研究价值为1 819.09亿元,四者之比为1∶4.51∶1.39∶2.31。浙江省古树名木综合价值市域分布总体不均衡,呈西南向东北递减的分布格局,两个高价值聚集区为绍兴会稽山脉区域及丽水国家公园区域,东部平原及沿海地区为价值洼地。通过不同区域之间的横纵向比较,可以从价值的视角,揭示古树名木资源分布的特点,可为浙江省各级政府部门科学制定古树名木资源保护发展战略规划及科学决策古树名木保护资金投入提供客观依据和对策建议。

对森林经营方案施行状况缺乏相应的检查评价,是导致我国森林经营方案质量不高、施行不力的重要原因之一。通过提出森林经营方案施行的检查评价总体思路、流程,从规划任务落实程度、经营目标实现程度两个方面构建检评指标体系,将森林经营方案规划内容与森林经营生产作业及其效果直接对比,测算森林经营方案施行率,这一方法可直观检查和评判森林经营方案的施行状况和施行效果,有助于推动森林经营方案制度的具体落实。