《流域防護林體系對位配置》以半城子水庫庫區(qū)為例，運用先進的理論、方法和技術(shù)，建立了防護林體系空間配置的植被類型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型，提出了防護林體系空間配置調(diào)整的要素和流程，建立了基于調(diào)整分期的模型，研建了防護林體系空間配置調(diào)整的決策支持系統(tǒng)。
《流域防護林體系對位配置》可供林學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地理學(xué)、水土保持學(xué)、土地利用等專業(yè)的研究、管理人員及高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。
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20世紀后半期以來，在世界人口劇增和經(jīng)濟高速發(fā)展的過程中，人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境發(fā)生了巨大的變化。全球性和區(qū)域性的生態(tài)環(huán)境問題不斷加劇，如全球變暖、水資源短缺、水環(huán)境污染、土地退化與沙漠化、森林資源退化、生物多樣性喪失等全球規(guī)模的環(huán)境問題越來越嚴重，所有這些變化均對當前生態(tài)系統(tǒng)的健康與安全構(gòu)成了極大的威脅。在人類面對保護環(huán)境與發(fā)展經(jīng)濟中越來越多的兩難境地的情況下，人們逐漸意識到自身賴以生存和發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)的重要性。因此，針對生態(tài)系統(tǒng)的各種研究也不斷展開，如何正確地對生態(tài)、環(huán)境和資源危機做出必要的響應(yīng)，已經(jīng)成為當代生態(tài)學(xué)、環(huán)境學(xué)和資源科學(xué)研究的主題。生態(tài)系統(tǒng)研究系列著作是余新曉教授及其科研團隊多年研究成果的總結(jié)，是在國家科技支撐計劃項目、北京市重大科技計劃項目、國家林業(yè)局科技項目和國際科技合作等項目的支撐下完成的。該系列著作研究結(jié)果依托國家林業(yè)局首都圈森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站（CFERN）為主要研究平臺，內(nèi)容充實、觀點新穎鮮明，解決了當前生態(tài)系統(tǒng)研究中一些重要科學(xué)問題，填補了目前該領(lǐng)域研究中的一些空白。余新曉教授始終堅持生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域研究，以一絲不茍的工作態(tài)度和堅持不懈的科研精神，在這一領(lǐng)域不斷前進，取得了顯著的成果，此系列著作可略見一斑。該系列著作從不同的尺度深入探討了森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能、流域森林景觀格局的優(yōu)化、森林生態(tài)系統(tǒng)評價、監(jiān)測、預(yù)警等問題，并以北京山區(qū)典型流域為研究對象，分別對防護林體系植被類型進行了水平和垂直對位配置。該系列著作的內(nèi)容均為生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域熱點問題，引領(lǐng)了該學(xué)科的發(fā)展方向，其不僅在理論框架、知識集成方面做了很多開創(chuàng)性的工作，而且吸收了國內(nèi)外先進的研究方法，在推動生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究方面進行了有益的探索，對我國進行生態(tài)系統(tǒng)管理研究起到了積極的推動作用，必將為我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供一定的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。
序
前言
第1章 緒論
1.1 防護林體系對位配置研究進展與發(fā)展趨勢
1.1.1 防護林體系對位配置的基本概念
1.1.2 防護林體系研究進展
1.1.3 防護林體系空間配置研究現(xiàn)狀
1.1.4 森林植被變化及其水文響應(yīng)研究進展
1.1.5 防護林體系空間配置研究存在的主要問題及發(fā)展趨勢
1.2 研究區(qū)概況
1.2.1 北京山區(qū)基本概況
1.2.2 潮白河流域概況
1.2.3 試驗流域概況
1.3 研究方法
1.3.1 數(shù)據(jù)的獲取和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建
1.3.2 數(shù)據(jù)處理及分析
1.3.3 生態(tài)學(xué)分析方法
第2章 防護林體系分類
2.1 華北土石山區(qū)森林資源現(xiàn)狀
2.1.1 林業(yè)用地結(jié)構(gòu)
2.1.2 森林資源空間分布狀況
2.1.3 人工林與天然林的林地結(jié)構(gòu)
2.1.4 防護林主要林種結(jié)構(gòu)
2.2 防護林體系類型分類
2.2.1 分類原則
2.2.2 分類方法
2.2.3 防護林體系類型劃分
2.3 北京山區(qū)防護林體系林種分類
2.3.1 林種分類原則
2.3.2 林種定義
2.3.3 不同防護林體系類型的林種構(gòu)成
第3章 防護林體系適宜森林覆蓋率及植被分布關(guān)鍵環(huán)境因子
3.1 典型小流域防護林體系適宜森林覆蓋率
3.1.1 以水源涵養(yǎng)為目標的森林覆蓋率
3.1.2 以防止土壤侵蝕為目標的森林覆蓋率
3.1.3 以改善水質(zhì)為目標的森林覆蓋率
3.1.4 典型流域適宜森林覆蓋率
3.2 典型小流域防護林體系植被分布關(guān)鍵環(huán)境因子
3.2.1 物種與環(huán)境因子關(guān)系
3.2.2 主要建群種以及種間關(guān)聯(lián)分析
3.2.3 主要環(huán)境因子篩選
第4章 防護林體系植被類型的水平對位配置
4.1 防護林體系植被類型的對位配置
4.1.1 防護林體系植被類型對位配置理論基礎(chǔ)
4.1.2 防護林體系植被類型對位配置方法
4.1.3 防護林體系植被類型對位配置實例
4.2 防護林體系樹種對位配置
4.2.1 華北土石山區(qū)優(yōu)勢樹種概述
4.2.2 華北土石山區(qū)主要優(yōu)勢樹種適地性分析
4.2.3 主要樹種水源涵養(yǎng)功能分析
4.3 防護林體系地貌對位配置
4.3.1 土壤pH
4.3.2 土壤有機質(zhì)
4.3.3 土壤氮素
4.3.4 土壤磷素
4.3.5 土壤鉀素
4.3.6 土壤有機碳
第5章 防護林體系植被類型的垂直對位配置
5.1 防護林體系各層物種的環(huán)境梯度分布特征
5.1.1 防護林體系喬木層物種在各環(huán)境梯度分布特征分析
5.1.2 防護林體系灌木層物種在各環(huán)境梯度分布特征分析
5.1.3 防護林體系草本層物種在各環(huán)境梯度分布特征分析
5.2 潮關(guān)西溝流域防護林植被對位配置
5.2.1 喬木層對位配置
5.2.2 灌木層對位配置
5.2.3 草本層對位配置
5.3 潮關(guān)西溝流域防護林植被現(xiàn)狀分布與理論分布差異
5.3.1 植被現(xiàn)狀分布
5.3.2 喬灌草各層建群種分布現(xiàn)狀分析
5.3.3 理論植被分布
5.3.4 植被理論分布與分布現(xiàn)狀的差異分析
5.4 潮關(guān)西溝流域防護林植被配置優(yōu)化對策
5.4.1 喬木層樹種優(yōu)化對策
5.4.2 灌木層物種優(yōu)化對策
5.4.3 草本層物種優(yōu)化對策
5.4.4 潮關(guān)西溝流域典型小班植被優(yōu)化配置示范
5.4.5 潮關(guān)西溝流域防護林體系優(yōu)化后植被配置
第6章 防護林體系森林植被景觀格局時空變化及水文生態(tài)響應(yīng)
6.1 典型流域森林植被景觀格局時空變化
6.1.1 景觀分類
6.1.2 森林植被結(jié)構(gòu)特征
6.1.3 森林植被動態(tài)變化
6.1.4 典型流域森林植被格局
6.2 防護林植被變化的水文生態(tài)響應(yīng)
6.2.1 SWAT模型概述
6.2.2 SWAT模型的構(gòu)建與模擬
6.2.3 森林植被變化的水文生態(tài)響應(yīng)
第7章 防護林體系空間配置調(diào)整決策支持系統(tǒng)
7.1 防護林體系空間配置的理想結(jié)構(gòu)
7.1.1 防護林體系空間配置的現(xiàn)狀分析
7.1.2 防護林體系的理想結(jié)構(gòu)及研究區(qū)防護林體系的理想結(jié)構(gòu)
7.2 防護林體系空間配置調(diào)整的要素
7.2.1 調(diào)整的目標和原則
7.2.2 調(diào)整期與調(diào)整分期
7.2.3 調(diào)整單元
7.2.4 小班調(diào)整的優(yōu)先度
7.2.5 調(diào)整的措施
7.2.6 目標狀態(tài)的防護效益權(quán)重
7.2.7 小班調(diào)整狀態(tài)表
7.3 防護林體系空間配置調(diào)整的流程
7.3.1 調(diào)整的基本流程
7.3.2 調(diào)整流程的形象化描述
7.3.3 半城子水庫庫區(qū)防護林體系空間配置調(diào)整流程
7.4 基于調(diào)整分期的防護林體系空間配置的調(diào)整模型
7.4.1 0-1型整數(shù)規(guī)劃
7.4.2 模型的構(gòu)建
7.4.3 半城子水庫庫區(qū)防護林體系空間配置的調(diào)整
7.4.4 調(diào)整結(jié)果分析
7.5 防護林體系空間配置調(diào)整決策支持系統(tǒng)的研建
7.5.1 決策支持系統(tǒng)的概念
7.5.2 系統(tǒng)的構(gòu)建思路
7.5.3 系統(tǒng)的功能設(shè)計
7.5.4 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計
7.5.5 系統(tǒng)的開發(fā)運行環(huán)境
7.5.6 系統(tǒng)的應(yīng)用
參考文獻
根據(jù)擴展的生態(tài)位理論，對位配置的概念也推廣到社會-經(jīng)濟-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，這就要求對位配置必須按照生態(tài)位的能級分布層次，將多維生態(tài)位按照限制因子定律，逐層逐維分析一個生物種或非生物的資源利用譜，用實際資源利用函數(shù)描述生物種或非生物生態(tài)位的變化。通過建立反映生物種或非生物適合性（適宜度）與環(huán)境資源利用程度關(guān)系的適合性（適宜度）分析，就可以實現(xiàn)生物種適宜生態(tài)位與環(huán)境資源（生態(tài)）位的對位配置（張富等，2007）。防護林體系對位配置就是要實現(xiàn)防護林體系與微地形地貌、水土資源空間特征的準確對應(yīng)。包曉斌（1996）以土地利用方式、林種水平配置和樹種立體配置為核心，通過專家系統(tǒng)咨詢，對晉西昕水河流域生態(tài)經(jīng)濟型防護林體系進行了配置。袁正科和周剛（1998）依據(jù)立地因子的特點，將黃塘小集水區(qū)劃分為5個立地類型，分別配置了林種。王迪海和唐德瑞（2000）運用層次分析法研究了黃土丘陵溝壑區(qū)小流域防護林體系的對位配置優(yōu)化模式，提出荒坡水土保持林、固坡林、溝頭防護林等7個林種的配置比例、配置部位、防護作用和適宜樹種。高甲榮等（2000）以小班為研究單元，將立地因子進行聚類分析，把密云水庫北莊示范區(qū)劃分為6個立地類型，根據(jù)各立地類型的生態(tài)經(jīng)濟特點，結(jié)合水源保護林配置的原則，提出了水源保護林林種配置的方案。朱金兆等（2002）針對影響水土流失的主要因子——降水、地形與小流域侵蝕泥沙的來源及水土流失發(fā)生發(fā)展規(guī)律，提出以小流域為單元，基于林水平衡，體現(xiàn)水土保持功能持續(xù)提高的水土保持體系高效空間配置原理與技術(shù)。即當坡面的坡度25~時，發(fā)展林牧業(yè)，采取林草復(fù)合、封山育林與人工種植相結(jié)合的治理模式，溝谷地配置固溝攔沙濾水林模式，降低流速，減少沖力，攔沙濾水。采取林草復(fù)合、封山育林與人工種植相結(jié)合、生物與工程相結(jié)合的治理模式。李永生等（2002）則利用衛(wèi)星圖像并結(jié)合實地調(diào)查，在對平順縣林業(yè)現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合既往組合立地劃分及立地質(zhì)量調(diào)查成果，確定了平順縣防護林體系各林種組成類型及適宜立地類型，并按全縣4273個小班的海拔、坡向、土層厚度三個主導(dǎo)立地因子，確定各小班適宜林種樹種。宋西德等（2003）根據(jù)自然規(guī)律（土壤水分分異規(guī)律、水土流失分異規(guī)律、樹種生理生態(tài)特性分異規(guī)律）和地形地貌（中地貌局部地形微地形）特點對黃土丘陵溝壑區(qū)防護林網(wǎng)絡(luò)體系進行了林種的水平和立體配置，使林農(nóng)、林牧、林草、林藥合理結(jié)合，并與梁峁溝坡、河川、道路、四旁、庭院、水利設(shè)施等相聯(lián)系，形成多功能、多效益的農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。
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