人工林经营优化决策模型、系统研究与应用

成果号lyig10030831

项目名称人工林经营优化决策模型、系统研究与应用

完成人 吴保国 于新文 苏晓慧 董晨 韩炎云 张旭 林华忠 郭恩莹 郭艳荣 杨彦臣

完成单位 北京林业大学 中国林业科学研究院资源信息所

年份2017

学科分类 220.25;森林经理学

地域分类 北京林业大学

主题词 人工林 杉木 落叶松 森林经营 林业信息 森林培育

获奖信息2017 梁希林业科学技术奖 2等奖

推广情况  森林环境立地因子的精准、快速获取技术成果在塞罕坝机械林场进行了示范应用，目 前应用效果良好。课题成果已经在神农架自然保护区、栗子坪自然保护区、美姑大风顶自然保护区的森林生态环境监测中得到应用。利用该技术研制的森林生境采集装置，进一步 拟通过与有关公司合作，进行产品开发，针对森林生态监测，尤其是保护区生态监测进行 市场化推广应用。全国现有国家级自然保护区 2000 多个，对生态监测的需求强烈，仅仅 针对国家级自然保护区的生态监测应用，就已经是一个巨大的市场，进一步扩展到对森林 生态监测的应用，市场潜力巨大。
森林经营管理全过程的决策技术与决策支持系统成果在内蒙古自治区赤峰市克什克 腾旗桦木沟林场进行了示范应用，通过为林场部署了森林资源信息系统平台和对林场信息 员进行培训，来提高林场森林经营信息工作队伍素质，为加快国有林场信息化步伐做出了推动。研究成果的推广实施可辅助森林经营决策者快速获得相关的信息，有助于林农和林 场管理者及时做出决策，更加高效地管理森林，提高了林场的森林经营管理水平和林地的 生产力。2016 年成果开始在南方福建省将乐县开始进行推广应用。2016 年 7 月，国家林 业局发布《全国森林经营规划（2016-2050 年）》，国家现有国营林场 4000 个多个，开展森 林经营方案编制，推广人工林多功能经营作业法，成果推广应用潜力巨大。
论文应用 截至目前，本项目发表期刊论文 25 篇，项目资助完成博士硕士学位论文 15 篇。经 SCI、EI 以及 CNKI 等权威机构检索，有 11 篇期刊论文被引用，引用频次累计 31 次，下载 356 次；13 篇学位论文被引用累计 17 次，累计被下载次数共计 960 次。

主要内容  利用信息技术集成人工林培育经营全过程中所需的专业知识和决策技术，以信息化带 动林业生产管理现代化，针对传统立地因子获取手段单一、动态变化反应不及时、精度低 等问题，以资源调查、固定样地和标准地自动观测、遥感影像等数字化信息为基础，研究森林生境因子的精准获取技术与方法；以杉木人工林、华北落叶松为研究对象，研究人工林的立地评价模型与技术、林木形态模型模拟、生长收获预测技术和经营方案优化决策模 型的构建，研制人工林经营决策支持系统，辅助进行资源优化配置和生产经营决策支持。
项目研究森林立地评价技术，针对无林地立地因子和历史经营数据，研究无林地立地 质量评价技术，为人工林抚育以及经营管理提供决策支持；针对有林地的林分数据，研究 有林地的林分质量评价技术，为人工林抚育以及经营管理提供决策支持。运用结构功能模 型和生长收获模型，构建树木形态模型、形态收获模型及经营实施方案优化决策模型，通 过该模型进行数值优化计算，从而探索功能结构、物质分配等理论在森林经营研究领域中的运用，得出栽培立地条件下合理的造林初植密度、间伐次数、间伐时间、间伐强度和主 伐年龄，使投资收益最优。针对森林中重要组成部分的人工林不同经营目标，在数字化森林生境评价模型的基础上，结合森林经营管理过程中生长收获、分析预测、效益评价模型， 研究森林经营管理过程模型的存储管理、解译解析和动态更新技术；结合不同社会环境条 件与市场因素下的经济技术指标，研究人工林经营经济技术指标预测模型；根据林分抚育 间伐、培育管护、收获调整等经营实施方案的实施效果，进行经济效益、生态效益、社会 效益、投资收益、森林碳汇收益计算，研究数字化森林经营决策支持技术，模拟收获方案 制定的决策过程。构建森林经营知识库、林分生长模型库、生长收获与经营决策模型库， 研建森林经营管理决策支持系统，以适应林区土地承包、经营权流转新形式下的经营管理 与服务模式，提高土地生产力和林农的生活水平，为管理部门在经营管理过程中提供专业技术持。
项目研究成果的应用促进了森林经营管理决策的信息化水平和森林环境无线信号传 播特性的研究，有助于林农和林场管理者及时做出决策，更加高效地管理森林。通过为塞罕坝机械林场部署森林资源信息系统平台和对林场信息员进行培训，来提高林场森林经营 信息工作队伍素质，为加快国有林场信息化步伐做出了推动。此外，还在神农架自然保护区、栗子坪自然保护区、美姑大风顶自然保护区的森林生态环境监测中得到了应用 本课题的推广，通过对小班造林与经营方案的科学编制，可提高林地的生产力和林木质量，增加木材产量和固碳能力，例如应用经营决策支持系统，按最佳的经营决策方案来 指导林区职工和农民进行科学的营造和管理森林，每公顷林分的蓄积收获就能增加 10%-25%，同时，与其他林木相比，试验区的林木生长越健康，从而对林内光照条件、温度和湿度的调节变化的作用就越凸显，通过改善林分小气候来完善生态环境。