基于情景分析与多目标决策的南方集体林长期经营规划方法研究

Forest management is the eternal topic of modern forest management throughout the forest growing cycle. Forest management is impacted greatly by land use dynamics, forest management measures and changes in forestry policies in Southern China collective forest region where forest ecosystem services are experiencing rapid changes both in spatial and structural features. As a standardized instructive document for the work of forest management, the regional sustainable forest management planning is essentially a long-term spatial decision problem of multi-objective optimization. Traditional forest management planning methods can not meet the requirements of long term and multi-objective spatial decision-making at the regional scale...In this research proposal, a few key forest counties or districts in Southern China collective forest region will be chosen as the case study areas. The planning period and objectives of long-term sustainable planning are firstly determined, followed by spatial explicit model based scenarios simulation of long-term and multi-objectives forest management planning in case study areas. Through the MCDA / GIS method, each scenario simulation planning is evaluated. On the basis of above mentioned steps, the principles of sustainable forest management at the county level are summarized through the pilot verification. Therefore, a new approach leading to long-term sustainable management planning is explored to provide a scientific basis for the making of long-term and multi-objective forest management planning and management strategy in Southern China collective forest region.

森林经营是现代林业建设的永恒主题，贯穿于整个森林生长周期。在我国南方集体林区，森林经营受土地利用、森林经营活动及林业方针政策变动影响大，森林生态服务功能存在着快速的空间及结构特征的变化。作为规范和引导森林经营工作的指导性文件，区域尺度上的森林可持续经营规划实质上是一个长期的多目标空间决策优化问题。传统的森林经营规划方法已经难以适应区域尺度森林经营规划长周期、多目标的空间决策要求。.本项目以南方集体林区重点林业县（区）为研究对象，在确定森林长期可持续经营规划期及规划目标基础上，通过空间直观模型，模拟出森林经营长期多目标情景规划方案。通过MCDA/GIS方法，对情景规划模拟方案进行评价。在此基础上，通过试点验证，总结出县域尺度上森林可持续经营原则，探索出一条引导区域森林走向长期可持续经营的规划之路，从而为正在进行的全国南方集体林区森林经营长期多目标经营规划的编制和经营策略的制定提供科学依据。

项目背景：在我国南方集体林区，森林经营受土地利用、森林经营活动及林业方针政策变动影响大，区域尺度上的森林可持续经营规划实质上是一个长期的多目标空间决策优化问题。传统的森林经营规划方法已经难以适应区域尺度森林经营规划长周期、多目标的空间决策要求。 . 研究内容：2018-2021年，项目组选择广东、湖南、贵州等南方集体林区，进行了森林碳储量、植被净生产力、植被覆盖度等生态服务功能遥感估测、时空动态变化及驱动因素分析，明晰了制约森林多功能目标实现的主要制约因素。在此基础上，选取河南省西峡县、江苏句容市、湖南桂东县为研究对象，进行了森林经营多目标情景规划方法案例研究，并从森林经营区划、森林经营类型划分、森林作业法设计三个方面探索引导区域森林走向长期可持续经营的规划之路。. 重要结果：通过遥感数据源季相选择、变量筛选、结合林分结构及估测残差，基于主被动遥感数据源与深度学习估测模型，可以较大程度提高区域森林生物量/碳储量估测精度；在一个轮伐期（30年）的时间尺度上，制约区域森林多功能经营目标的主要因素是林业方针政策的变动；在气候变化情景下，杉木、马尾松分布的地理中心将向北移动，适宜分布区破碎化趋势增强。情景规划案例研究表明，研究区森林资源条件、社会经济条件不同，最优经营规划情景各异。. 关键数据：采用主被动遥感数据源，结合冠层密度的深度学习模型（K-DBN）模型进行2015年贵州省森林地上生物量估测，模型的决定系数为0.602，比线性回归（LR）和随机森林（RF）模型分别提高0.208、0.101。最湿季均温（Bio8）、最暖季均温（Bio10）、最冷季降水量（Bio19）为影响湖南省马尾松分布的主导气候因子。河南西峡县、江苏句容市、湖南桂东县的最优情景规划方案分别是协调发展情景、林业优先情景、林地保护情景。. 科学意义：总结出一套森林生态服务功能时空变化及驱动因素分析、基于空间直观模型的情景模拟、基于MCDA/GIS 的森林多目标经营空间决策方法，从而为区域森林长期可持续经营策略的制定提供了科学依据。