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生态公益林是改善和维护生态环境,保护生物多样性、保持生态平衡和保护国土安全等生态需求为主体功能的森林,处在生态区位重要的杉木人工林被划分为生态公益林经营,杉木(Cunninghamia lanceolata)生态公益林树种结构单一,生物多样性和生产力低下,病虫害严重,使杉木生态公益林多功能效益低下。因此,提高生态公益林的多功能效益已经成为当前林业工作者需要解决的一个迫切问题。结构决定功能,合理的调整林分结构,从角尺度、混交度和大小比数对林分空间结构进行优化,实现林分多功能效益的提高。本文以湖南省平江县福寿国有林场杉木生态公益林为研究对象,利用幼龄林、中龄林和近熟林3个龄组18块样地的林分结构和多功能数据,从水土保持与水源涵养、物种多样性、固碳、生产力四个方面功能共18个指标,构建了多功能评价体系,对林分的结构特征和多功能进行分析,对林分进行空间结构优化,建立间伐优化方案和补植优化方案。林分空间结构优化后,再对增加3年生长期后3个龄组杉木生态公益林进行多功能分析与评价,并与优化前进行多功能对比分析,研究方法包括GIS技术应用、Weibull分布拟合、Delphi法、胸径加权Voronoi图、树种隔离程度分析、竞争分析、林分空间分布格局分析、Delaunay三角网、ANOVA方差分析、LSD(最小显著差数法)多重比较法。主要研究内容和结论分述如下：(1)杉木生态公益林林分结构分析。运用Weibull分布分析林分的直径和树高结构,结果表明：直径结构随龄组的增加标准差依次增大,幼龄林偏向小径阶,分布比较集中,中龄林、近熟林偏向中小径阶,分布相对离散。幼龄林中没有符合Weibull分布曲线的,中龄林的7号和10号样地以及近熟林的15和16号样地符合Weibull分布曲线。树高结构随龄组的变化标准差依次增大,幼龄林偏向幼树,分布集中,中龄林、近熟林偏向高树,分布集中,幼龄林4块、中龄林2块和近熟林2块符合Weibull分布函数,林分直径与树高分布不合理。采用角尺度、混交度和大小比数3个林分空间结构参数进行空间结构分析,结果显示林分空间隔离程度整体偏低,竞争状态属于中等竞争,空间分布格局为团状分布,杉木生态公益林林分空间结构不合理,需对空间结构进行结构优化。(2)杉木生态公益林多功能分析。从水土保持与水源涵养功能、物种多样性功能、固碳功能和生产力功能四个方面,对空间结构优化前杉木生态公益林进行多功能分析,结果表明：水土保持与水源涵养功能的土壤持水量近熟林高于幼龄林和中龄林,且有显著性差异,土壤孔隙度随林龄的增加呈先增加后减少的趋势,土壤容重随林龄的增加呈递增趋势。物种多样性功能随林龄的增加呈递增趋势,近熟林的物种多样性功能最高。林分固碳功能的乔木层、灌木层和枯枝落叶层碳储量随林龄的增加呈递增趋势,草本层碳储量呈递减趋势,土壤层碳储量呈先增加后减少的趋势,生产力功能与固碳功能变化趋势一样。综合来看,不同龄组杉木生态公益林多功能整体偏低,没有充分发挥公益林的多功能效益。(3)杉木生态公益林林分空间结构优化。以角尺度、混交度和大小比数为空间结构约束条件,构建杉木生态公益林间伐优化方案,以Delaunay三角网表示林木周围的空白区域为基础,将补植位置确定在林木构建的Delaunay三角网中面积最大的三角形的内心,并选取当地乡土树种为补植对象,提出杉木生态公益林补植优化方案,提高林分树种多样性,调整林分水平分布格局,减少林木竞争。进行空间结构优化后,不同龄组杉木生态公益林的空间结构都得到了优化,降低了林木竞争,林分水平分布格局趋于合理化,树种多样性显著提升。(4)杉木生态公益林林分空间结构优化前后多功能对比分析。对3个龄组杉木生态公益林空间结构优化前林分多功能进行对比分析,结果表明：随林分年龄的增加经营样地的林分多功能效益得到显著提升,对照样地多功能提升效果不显著,部分功能有所下降。经营样地的土壤持水量和土壤孔隙度平均值分别提升了32.57%和8.40%,对照样地土壤持水量提升7.31%,土壤孔隙度下降13.99%,经营样地的土壤容重下降19%,对照样地土壤容重下降12.73%。经营样地的物种多样性指数SDCI平均值相对于空间结构优化前提升了20.27%,对照样地的物种多样性指数SDCI平均值降低了26.64%,说明通过对杉木生态公益林进行空间结构优化,对提升林分物种多样性有显著效果。地上部分固碳量经营样地提升28.19%,对照样地提升15.55%,土壤固碳量经营样地提升15.05%,对照样地提升3.51%,经营样地固碳能力提升高于对照样地。经营样地生产力相对于空间结构优化前提升21.64%,对照样地提升16.16%,经营样地提升效果显著。(5)杉木生态公益林空间结构优化前后多功能评价。运用构建的杉木生态公益林评价体系,分别对空间结构优化前后杉木生态公益林进行多功能评价,结果表明：空间结构优化前多功能评价优等和良等水平的没有,中等水平的5块,近熟林有3块,幼龄林和中龄林各l块,差等的13块,占72.2%,幼龄林和中龄林居多。空间结构优化后良等的样地达到9个,其中经营样地的幼龄林2个,中龄林3个,近熟林3个,对照样地的近熟林1个,占整个杉木生态公益林的50%,差等的样地减少到3个,占整个杉木生态公益林的16.7%。这说明不同龄组杉木生态公益林多功能效益普遍偏低,杉木生长缓慢,林分结构不合理,通过优化林分空间结构,定期抚育间伐和乡土树种补植,杉木生态公益林的多功能效益得到显著提高。