■创新驱动发展 

    为了使我国森林经营与世界发达国家同步，特别是在天然林的保育方面，实现可持续经营，在国家留学基金、德国洪堡基金、国家自然科学基金、国家林业局“948”项目、国家林业局推广项目和国家科技支撑项目的支持下，惠刚盈及他的团队，用了15年时间，系统开展了以优化森林空间结构为手段的森林经营理论与技术研究，创出了一条中国特色的森林经营道路。解决了如何量化分析森林空间结构，如何有效获取结构信息，如何根据所获得的信息指导森林经营等问题。与传统方法相比，其创新性主要体现在三个方面，即森林结构分析方法的创新、森林调查技术的创新和森林经营理论与技术创新。

    分析方法的创新

    谈到森林结构分析方法的创新，惠刚盈的助手胡艳波博士用一句话总结：“我们系统提出了基于相邻木关系的森林空间结构量化分析方法。”这种分析方法，将林木及其周围最近的四株相邻木作为基本研究对象，替代传统的仅以林木个体本身为基本单元的统计方法，测量和分析对象既有林木本身的属性，同时也考虑了其与相邻木的关系，这一点与传统的研究方法有显著不同。

    另一位助手赵中华博士告诉我们：“这种分析方法，实质上解决了林分中每株树微环境的表达问题。也就是说，面对一棵树，我们首先看它周围四棵树是如何分布的？是同种还是非同种？比它大还是小？是否挤压到它？科学语言就是构建了描述林木个体在水平地面上分布格局的角尺度，体现树种空间隔离程度的树种混交度和反映林木个体竞争状态的大小比数，以及表达林木拥挤程度的密集度”。

    他们提出的森林空间结构量化分析方法，不仅能同步完成森林结构（格局、大小和树种多样性）三个方面的分析，而且在解析小范围的林分空间结构上更具活力。研究相邻木的空间关系，可以了解林分结构的细微之处，而这种细微之处无论是对森林多样性还是特殊物种生境的探索都有潜在的应用意义；研究相邻木的空间关系，还有可能使森林经营中采伐木的选择精准化和判别简易化。因为在实地经营中，仅凭肉眼就能直观地判断一株树木周围的环境状况。

    2005年12月，国家林业局科技司召开的成果鉴定会认为：“森林空间结构量化分析方法，定义了林木空间结构单元，通过理论推导和实践验证，提出了由参照树和四株最近相邻木组成的描述林分空间结构单元的最佳方法。通过离散性变量表达，实现了林分空间结构参数的统一描述。提出了新的森林空间结构量化分析方法（CFSS），创造性地提出了林分空间结构参数体系，包括角尺度，混交度和大小比数，以及各自的定义、计算公式和评判标准，丰富了森林空间结构指标，具有明显的生物学意义，而且可释性强、操作简单，便于生产应用。提出的空间结构单元概念明确，构筑的空间结构参数体系是一个明显的创新，对生态学种群空间分布格局的研究是一个理论贡献，应用前景广阔，总体达到国际同类研究的领先水平”。

    森林空间结构量化分析方法发表以来，在森林群落结构分析中得到了非常广泛的应用，截至目前，有150余篇硕、博士论文和700余篇学术论文应用该方法，对不同类型森林的空间结构进行了分析和研究。

    调查技术的创新

    惠刚盈团队还首次提出了空间与非空间结构信息一体化点抽样调查与分析技术。

    传统的森林调查，主要针对描述林分的变量如林分平均值（平均直径、平均树高等）、总收获量（材积和断面积）、林分属性的统计分布（如直径分布）等，通常采用样方法（样地法）来获得数据，显然已难以满足现代林业更为详尽信息的需求。而结构化森林经营提出的数据调查体系，包括全林每木定位的大样地法、样方法和无样地的点抽样法三种方法，不仅可以获得传统森林调查中所需要的数据，而且能够获得描述森林非同质性、非均一性及林木水平分布格局等空间结构信息。

    惠刚盈具体解释说，对于大样地法而言，通常需要设立不小于2500平方米的每木定位样地，能够全面获得森林的非空间结构信息和空间结构信息。样方法则需要根据样方的大小来确定样方的数量，样方面积越大，需要调查样方数量越多，当样方面积为30m×30m时，通常需要调查4个样方就能满足调查要求。对于点抽样调查方法而言，在天然林中需要调查49个点才能满足调查要求，人工林中只需要20个点就能获得相应的数据。此外，在点抽样调查时，仅测抽样点到第4相邻木的距离或角规绕测360度，实现了林分密度（蓄积、断面积）的无偏估计。

    2013年，甘肃小陇山林业实验局刘文桢高级工程师在百花林场大干子沟设立了一个面积为13.6亩全林每木定位小班，内设一个0.25hm2大样地1块， 30m×30m小样地3块，开展了固定大样地调查、传统森林资源调查和点抽样调查三种方法对比试验，结果显示，三种方法对经典森林资源调查指标的调查结果均能反映小班的实际情况，其中，传统森林资源调查方法、大样地调查法和点抽样调查法在对林木平均胸径、平均树高调查时的精度很高，误差均在2%左右；符合森林资源调查要求。3种方法对小班株数和小班蓄积估计，与小班实际值相差均低于5%，也满足国家森林资源调查标准。然而，新提出的点抽样调查成本仅为传统调查方法的1/5。运用大样地每木定位调查数据结合林分空间结构分析软件可以获得林分的空间结构参数，运用点抽样调查方法可直接得到林分空间结构参数，而传统森林资源调查方法中并不涉及林分空间结构的调查，因而也无法获得林分空间结构特征。

    理论与技术的创新

    他们创造性地提出了基于空间结构优化的森林经营技术。

    “结构化森林经营以森林可持续经营理论为指导，以未经人为干扰或经过轻微干扰而已得到恢复的天然林的结构为模式，以培育健康稳定的森林为目标，以优化林分空间结构为手段，坚持以树为本、生态优先的经营理念，注重改善林分空间结构状况，师法自然，充分利用森林生态系统内部的自然生长发育规律，计划和设计各项经营活动。”其主要技术特征包括以下几个方面：

    第一，用森林自然度进行森林经营类型划分。自然度用来反映现实林分偏离原始林状态的距离。通过调查不同林分类型的树种组成、结构特征、树种多样性、活力和干扰程度等方面，分析研究区处于不同演替阶段林分的状态特征，提出了森林自然度定量评价指标体系、评价方法、自然度等级划分系统，实现了森林自然度的量化表达，并首次将林分空间结构引入森林自然度的评价，提高了森林自然度的表达能力，解决了森林经营类型划分的问题。

    第二，利用经营迫切性指数来确定林分经营方向。以健康稳定森林的特征为基础，从林分空间结构和非空间结构两个方面选择具有操作性、易于调查的林分因子，构建林分经营迫切性评价指标体系，定义了林分经营迫切性指数，提出了评价标准，划分了林分经营迫切等级。该方法主要是通过量化分析来判定现实林分是否需要经营，为什么经营，调整哪些不合理的林分指标能够培育林分向健康稳定的方向发展，以此确定森林经营方向。

    第三，用空间结构参数指导林分结构调整。为增加林木分布的随机性，以结构参数角尺度来调整林木的分布格局；为增加树种多样性，以结构参数混交度来调整树种的隔离程度；为提高目的树种的优势度，以结构参数大小比数调整林木的竞争关系；为增强目的树的营养空间，以结构参数密集度来调整林木的拥挤程度。实现了以量化的森林空间结构参数来指导森林经营，更易于生产实践操作。

    第四，用林分状态分析来进行经营效果评价。传统的经营效果评价采用经营经过一定周期后的功能评价，而林业生产的特点是周期长、见效慢，所以这种方法必然具有一定的滞后性。基于空间结构优化的森林经营技术按照结构决定功能的原理，在确定林分经营方向时以林分现状分析为基础，评价经营效果时也是如此（即用同一杆秤度量），这样在标定采伐木时就知道了经营后林分状态将如何变化，预知了经营结果，从而，可以及时合理地调整经营措施，避免造成不必要的损失。

    2010年4月，国家林业局科技司对“基于空间结构优化的森林经营技术”进行了会议鉴定，鉴定委员会认为该成果在国内外森林经营理论和技术的基础上，遵循“结构优化、生态优先”的经营理念，提出了基于空间结构优化的森林经营技术体系，包括林分调查、状态分析和结构调整以及经营效果评价等技术。对于科学指导森林经营的实践、提高森林质量和生产力具有重要意义。该成果技术体系完整，可操作性强，便于生产应用，总体达到国际同类研究的领先水平。