CN109033701A - 一种基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，是根据结构方程模型原理，确立晋西黄土区典型人工林分结构与水土保持功能的多因子耦合关系，并确定影响黄土高原水土保持功能的适宜调控结构因子。根据本发明的基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，该方法可以实现提高水土保持功能为导向的林分结构设计和调控，有利于黄土高原的林业发展、水土保持和生态环境改善。

Description

一种基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法

技术领域

本发明涉及林业生态工程领域，特别涉及一种基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，更进一步涉及以水土保持功能为导向的黄土高原典型林分结构适宜调控因子的确定方法和调控措施。

背景技术

林分结构调控是不同立地条件下造林、防护林体系建设、改善流域和区域生态环境的重要技术，也是水土保持林营造必要的技术保障。水土流失严重的生态脆弱区域是水土保持工作开展的重点区域，尤其是黄土高原由于气候影响以及人类不合理的经济活动，植被遭到严重破坏并退化、生态功能急剧衰退、环境不断恶化，形成了恶性循环，致使严重水土流失。虽然经过几十年的造林和水土保持，黄土高原的水土流失和生态破坏得到一定程度的遏制，但目前形成的人工林地，由于造林时的认知和技术所限，在造林和植被恢复过程中，不可避免地出现人工林因造林密度过大而生长缓慢、提前衰老或大片死亡，土壤水分亏缺、地下水位下降、深层土壤干化等生态环境恶化现象，可见现有的人工造林的水土保持和生态功能不能达到预期，需要对林分加以改造和控制，并对亟需造林的区域做好林分结构规划设计。

为了进一步强化现有和即将营造的林地的水土保持功能，充分考虑黄土高原气候特点、地形地貌特征、区域的发展情况以及林水、林土现状，对林分结构与水土保持功能关系的定量解析，克服目前调控技术中只是针对林分结构与水土保持功能关系某一个或某几个指标之间关系的缺点，借助结构方程模型提出多元化、多目标的林分结构和水土保持功能耦合关系，并基于结构与功能耦合的机理和过程，定量分析及整个黄土区内各种不同林分促进水土保持功能优化的关键结构因子，确定其中适宜调控的部分林分结构因子及相应的调控配置措施，进而提出侵蚀退化地和低效人工林基于水土保持功能导向的林分结构调控技术，对黄土高原林业工程建设和水土流失防治具有重要借鉴意义。

现有技术中存在以下缺点：

1.主要针对单一的林分结构结构因子进行调控，会忽略多个因子的相互作用。

2.调控目标为发展林业生产或改善林地生长态势，目标比较单一。

3.未能将水土保持功能作为林分结构设计和调控的重要目标，并且与黄土高原的典型林分的结合度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，着重以水土保持功能为导向的黄土高原典型林分结构适宜调控因子的确定方法和调控措施。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，所述方法是根据结构方程模型原理，确立晋西黄土区典型人工林分结构与水土保持功能的多因子耦合关系，并确定影响黄土高原水土保持功能的适宜调控结构因子。

优选地，上述技术方案中，所述方法包括具体以下步骤：

(1)确定需要调控的多因子耦合关系，运用结构方程模型确定适宜调控因子；

(2)植物选配：选取刺槐和/或油松进行造林和林分配置，建立密度合理、分布均匀、混交度强、多层次、多功能的林分结构，提高黄土高原残塬沟壑区林分的水土保持功能及改善生态环境能力；

(3)造林：选择生长健壮的刺槐和/或油松苗木进行栽植；

(4)现有林改造：对现有的刺槐纯林、油松纯林以及刺槐和油松混交林进行改造，针对适宜调控的因子，包括林分密度、郁闭度、角尺度、大小比数、混交度等，采用有效的林木抚育措施来逐步改造现有林分；

(5)管理：根据选定的适宜调控结构因子进行经营管理，包括对成林前期的苗木进行除草修枝、栽植或林分改造前后的水肥管理和林木抚育。

优选地，上述技术方案中，将刺槐纯林、油松纯林以及刺槐和油松混交林的林分结构因子和水土保持功能因子，利用下列结构方程模型，建立多因子耦合关系：

X＝Λxξ+δ (1)

Y＝Λyη+ε (2)

η＝Bη+Γξ+ζ (3)

上述结构方程模型中，各因子含义如下：地形因子(ξ₁)、水平结构(ξ₂)和垂直结构(ξ₃)作为外生潜在变量，它们相关的坡度(x₁)、坡向(x₂)、海拔(x₃)、胸径(x₄)、树高(x₅)等为外生观测变量(x_n)。涵养水源和保育土壤(η₁)和拦沙减沙(η₂)作为内生潜在变量，它们相关的林冠截留(y₁)、土壤入渗率(y₂)、土壤含水量(y₃)、土壤有机质(y₄)等为内生观测变量(y_n)。

以刺槐林为例，其构建多因子耦合关系的结构方程模型为：

(1)测量方程：

得出：

x₁＝λ₁ξ₁+δ₁ y₁＝λ₁₄η₁+ε₁

x₂＝λ₂ξ₁+δ₂ y₂＝λ₁₅η₁+ε₂

x₃＝λ₃ξ₁+δ₃ y₃＝λ₁₆η₁+ε₃

x₄＝λ₄ξ₂+δ₄ y₄＝λ₁₇η₁+ε₄

x₅＝λ₅ξ₂+δ₅ y₅＝λ₁₈η₁+ε₅

x₆＝λ₆ξ₂+δ₆ y₆＝λ₁₉η₁+ε₆

x₇＝λ₇ξ₂+δ₇ y₇＝λ₂₀η₁+ε₇

x₈＝λ₈ξ₂+δ₈ y₈＝λ₂₁η₁+ε₈

x₉＝λ₉ξ₂+δ₉ y₉＝λ₂₂η₂+ε₉

x₁₀＝λ_10ξ2+δ₁₀ y₁₀＝λ₂₃η₂+ε₁₀

x₁₁＝λ₁₁ξ₃+δ₁₁

x₁₂＝λ₁₂ξ₃+δ₁₂

x₁₃＝λ₁₃ξ₃+δ₁₃

(2)结构模型：

得出：

η₁＝γ₂₁ξ₂+γ₃₁ξ₃+ζ₁

η₂＝γ₁₂ξ₁+γ₂₂ξ₂+γ₃₂ξ₃+ζ₂

式中：x₁～x₁₃依次为坡度、坡向、海拔、胸径、冠幅、林分密度、郁闭度、角尺度、大小比数、林木竞争指数、树高、叶面积指数、林层指数；y₁～y₁₀依次为林冠截留率、未分解层枯落物持水率、半分解层枯落物持水率、土壤入渗率、土壤含水量、土壤最大持水量、土壤有机质、全磷、产流量、产沙量；ξ₁为地形因子，ξ₂为水平结构，ξ₃为垂直结构；η₁为涵养水源和保育土壤，η₂为拦沙减沙；Λx、Λy、B、Г分别为相应变量的系数；δ、ε分别为x_n、y_n相应的测量残差；是变量未能解释到的部分残差。

参与模型构建的各指标信度和效度良好。模型构建和修正后，三种林分的耦合模型适配系数，包括卡方(χ²)、卡方自由度比(χ²/df)、显著性概率值(P)、规准适配指数(NFI)、增值适配指数(IFI)、比较适配指数(CFI)、近似误差均方根(RMSEA)、赤池信息准则(AIC)、贝叶斯准则(BCC)均达到模型适配范围要求，模型与实测数据的匹配度良好。如表1所示：

表1

根据模型结果，三种现有人工林的林分结构与水土保持功能之间的多因子耦合关系如下：

(1)刺槐和油松纯林的水土保持功能强弱排序均为拦沙减沙＞涵养水源＞保育土壤。

(2)混交林分的水土保持功能强弱排序为涵养水源＞保育土壤＞拦沙减沙。

(3)混交林的结构与功能变化趋势更接近于次生林，可见混交林比纯林更适宜作为该区域的水土保持林，并且受林分结构影响较敏感的水土保持功能因子为林冠截留、产流量和产沙量等。

结合三种林分各自的林分结构与水土保持功能特征、以及耦合关系模型分析结果，可以综合得出以水土保持功能导向型的黄土高原典型水土保持林的适宜林分结构(优化调控目标)：

林分密度约为1600株/hm²；林木竞争指数＜1.41，处于中低度竞争(即林木之间胸径的比值与林木之间距离之比越小越好)；郁闭度为0.7左右，抚育期不小于0.6；角尺度为[0.375,0.475)，达到均匀分布；大小比数稳定在0.5左右，大小差异程度适宜；混交林的混交度为针阔混交比保持在7:3至6:4的范围；林层指数＞0.37(林木大多分布于2层)；叶面积指数≥2.29，表明林冠层叶面积交错程度越大越好(但由于交错程度太大会影响郁闭度和光能利用效率，叶面积指数一般不超过5)。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，提供的是一种根据刺槐林、油松林和刺槐×油松混交林特征，并运用结构方程模型拟合出的水土保持功能导向型的黄土高原典型人工林分结构调整方法。其特征在于包括以下工艺步骤：

1)林分密度调控：对黄土高原现有的典型刺槐林、油松林和刺槐×油松混交林进行密度调整。其中密度过大的林分，采用间伐方式对团状分布的人工林实行团状抚育或带状抚育；对随机分布和均匀分布的人工林实行全面抚育。间伐抚育强度一般在35％左右，间伐后林分不造成林窗或林分空地；密度较小的林分，采用在合适位置补植刺槐或油松树种的幼树的方式增大林分密度。上述方法最终均使林分密度稳定在1600株/hm²。

2)林木竞争指数调整：林木竞争指数遵循Hegyi提出的简单竞争指数模型(Hegyi，1974)：

式中：CI_j为对象木j的竞争指数；D_j为对象木j的胸径；D_i为竞争木i的胸径；L_ij为对象木j与竞争木i之间的距离；N为竞争木的株数。

因此，林木竞争指数的调整主要针对林分内林木之间的距离和林木的数量，即通过间伐、补植等方式调整林木间距和林分密度，将林木竞争指数调整为小于1.41的范围即可。

3)郁闭度调整：对郁闭度在0.8以上的林分实行透光间伐，将郁闭度降低为0.7；对郁闭度偏小的林分实行补植，即在林窗或林隙的合适位置补植相同树种变为异龄林，增大乔木层植被覆盖以增大郁闭度至0.7。

4)角尺度、大小比数调整：

角尺度、大小比数计算遵循惠刚盈(1999)提出的计算公式：

式中：W_i为角尺度，当第j个a角小于标准角a₀，z_ij＝1；否则z_ij＝0。人工林采用n＝4，故对围绕参照树最近的4棵相邻树的分布予以考虑。

式中：U_i为大小比数，若相邻木j比参照树i小，k_ij＝0；否则，k_ij＝1。大小比数值(U_i)愈低，说明比参照树大的相邻木愈少(惠刚盈等，1999)。

根据分析结果，应将角尺度调整为[0.375,0.475)，达到均匀分布；大小比数稳定在0.5左右，大小差异程度适宜。因此，针对角尺度和大小比数较大的现有林，需要通过间伐，对团状分布的林分实行团状抚育或带状抚育，对随机分布和均匀分布的林分实行全面抚育，对郁闭度在0.8以上的林分实行透光间伐；对角尺度和大小比数较小的林分实行补植，即在林窗或林隙的合适位置补植与原有林木大小差异较小的树木。通过上述调整，最终使得整个林分生长均匀、大小适宜。

5)混交度调整：混交度指标仅针对混交林而言，遵循惠刚盈(2001)提出的计算公式：

式中，M_i为混交度，v_ij值的含义为：当参照树i与第j株相邻木非同种，v_ij＝1；反之v_ij＝0(惠刚盈等，2001)，属于离散性的变量。混交度的范围为0≤M_i≤1。M_i＝0表示参照树i的周围n株相邻木与参照树均属于同一树种；M_i＝1则表示参照树i的周围n株相邻木与参照树属于不同树种(李纪亮，2008)。

一般来说，混交度越大的林分更加趋近于稳定，但通常考虑将针阔混交比保持在7:3至6:4的范围。针对现有纯林和混交林的针阔不同比例，通过间伐一定比例的针叶林或阔叶林，再补植相应比例的阔叶林或针叶林的幼树，逐渐改造为异龄复层混交林。

6)林层指数调整：林层指数遵循曹小玉等(2015)，用如下公式表示。

式中：S_ij为林层指数，取值为：当中心木i与第j株邻近木不属同层时，S_ij＝1；当中心木i与第j株邻近木在同一层时，S_ij＝0，为离散性变量。Z_i为中心木i的空间结构单元内林层的个数；n为邻近木株数；林分的林层指数越大，表明林分在垂直方向上的成层性越复杂。

根据分析结果，应将林层指数调整为＞0.37，林木大多分布于2层的状态。实际中可以考虑采用间伐等抚育措施伐去部分生长状况不佳的同层林木，之后在合适位置补植刺槐或油松树种的幼树变为异龄复层混交林，以间接增大林层指数。

7)叶面积指数调整：叶面积指数在2.29～5之间越大越好，可以根据现有林分的分布情况，采用均匀补植、块状补植或林冠下补植的方法，增大混交林的叶面积，以提高叶面积指数。

优选地，上述技术方案中，根据各个林分影响显著且适宜调控因子，刺槐林为林分密度、林木竞争指数和叶面积指数，油松林为林分密度、林木竞争指数和林层指数，混交林为郁闭度和叶面积指数，综合确定黄土高原区的典型林分适宜调控因子主要为林分密度、林木竞争指数、郁闭度、叶面积指数和林层指数，同时综合考虑目前林分结构中重要的角尺度、大小比数和混交度指标，形成基于水土保持功能导向的林分结构调控指标体系。

优选地，上述技术方案中，x_n为外生观测变量，包括坡度、坡向、海拔、胸径、树高等。

优选地，上述技术方案中，y_n为内生观测变量，包括：林冠截留、土壤入渗率、土壤含水量、土壤有机质等。

优选地，上述技术方案中，适配系数包括卡方、卡方自由度比、显著性概率值、规准适配指数、增值适配指数、比较适配指数、近似误差均方根、赤池信息准则、贝叶斯准则。

一种适宜调控结构因子的调控或配置措施，包括造林期的配置和现有林的抚育，其中：

造林期的措施综合配置：综合考虑各项便于调控的敏感因子，经过初期的造林设计控制好林分结构，促进林分健康成长为异龄复层混交的近自然林，实现多目标的水土保持功能优化；

现有林的抚育措施综合配置：采取间伐或择伐的方式来减小林分密度和林木竞争指数，达到合理的林分密度区间；或通过均匀、块状及林冠下补植，人工促自然更新等方法来增大郁闭度、改变林层层数和分布均匀度；或通过施肥、除草松土和割灌间接优化措施以及长时间的近自然经营来进行现有林的优化配置，逐渐改造为水土保持功能较强的异龄复层混交的近自然林。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

根据本发明的基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，该方法可以实现提高水土保持功能为导向的林分结构设计和调控，有利于黄土高原的林业发展、水土保持和生态环境改善。

附图说明

图1为刺槐林分结构与水土保持功能耦合关系适配模型。

图2为油松林分结构与水土保持功能耦合关系适配模型。

图3为刺槐×油松混交林林分结构与水土保持功能耦合关系适配模型。

具体实施方法

实施例1

本发明的林分结构调整方法，现以山西省吉县(35°53′～36°21′N，110°27′～117°07′E)的现有刺槐×油松混交林为例介绍具体实施方法：

首先，通过在拟改造的样地中开展森林调查，获取相应的胸径、树高、冠幅、株行距、林分密度、郁闭度等林分结构基本信息，使用植物冠层分析仪测定叶面积指数，经过上述的公式计算得到相应的林木竞争指数、角尺度、大小比数、混交度、林层指数等二维林分结构信息。刺槐×油松混交林基本参数如表2所示：

表2

注：各样地中刺槐、油松的占比各不相同，需将其逐渐调整针阔比使之达到6:4～7:3之间。

根据调控目标，将各适宜调控的林分指标分别进行优化设计，结果如表3所示：

表3

根据上述结果进行调控的调控方法：

1、林分密度和郁闭度调控

当林分密度≤1600株/hm²或郁闭度＜0.7时，则采用按比例进行林下补植油松、刺槐或其他适宜生长的针阔树种的调控方式；

当林分密度＞1600株/hm²或郁闭度＞0.7时，则采用抚育间伐的调控方式，依据为林木竞争指数、平均角尺度、平均大小比数、平均混交度和平均林层指数综合确定，同时保持针阔比例为6:4～7:3。

2、叶面积指数调控

当叶面积指数＜2.29时，则采用按比例进行林下补植油松、刺槐或其他适宜生长的针阔树种的调控方式，增加叶面积指数，越大越好，不超过5即可。

3、二维结构指标调控

需要同步考虑林木竞争指数、平均角尺度、平均大小比数、平均混交度和平均林层指数，调控到目标范围。

1)混交林样地的林木竞争指数大多较大，当林木竞争指数≥1.41时，则采用抚育间伐的调控方式减小林木竞争指数；当林木竞争指数＜1.41时，则不需要针对这一指标采取抚育措施。

2)混交林样地的平均角尺度均超过0.475，则采用团状或带状的抚育间伐调控方式减小平均角尺度，间伐的数量和位置按平均角尺度计算公式进行推算，同时综合考虑其他因素，将平均角尺度调控至(0.375,0.475)范围内。

3)混交林样地的平均大小比数差异较大，当平均大小比数＞0.5时，则采用抚育间伐的调控方式减小平均大小比数，间伐的数量和位置按平均大小比数计算公式进行推算；当平均大小比数＜0.5时，则采用在林窗或林隙的合适位置补植与原有林木大小差异较小的树木。

4)混交林样地的平均混交度越大越好，主要通过调查样地中各树种的数量来确定，将油松和刺槐的针阔比保持在6:4～7:3。当油松数量较少、刺槐数量较多时，则采用抚育间伐的方式减少刺槐数量，并补植相应的油松，使针阔比达到调控目标；反之，则采用抚育间伐的方式减少油松数量，并补植相应的刺槐，使针阔比达到调控目标。

5)混交林样地的平均林层指数大多小于0.37，采用间伐等抚育措施伐去部分生长状况不佳的同层林木，之后在合适位置补植刺槐或油松树种的幼树变为异龄复层混交林，间接增大林层指数，以大于0.37为限，平均林层指数越大越好。

以上所述，仅为本发明针对刺槐×油松混交林调控较佳的具体实施方式，调控时需同时综合考虑以上各指标，从而发挥多因子耦合关系下进行多目标调控的优越性。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种不同的选择和修改，因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，其特征在于，所述方法是根据结构方程模型原理，确立晋西黄土区典型人工林分结构与水土保持功能的多因子耦合关系，并确定影响黄土高原水土保持功能的适宜调控结构因子。

2.根据权利要求1所述的一种基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)确定需要调控的多因子耦合关系，运用结构方程模型确定适宜调控因子；

(2)植物选配：选取刺槐和/或油松进行造林和林分配置，建立密度合理、分布均匀、混交度强、多层次、多功能的林分结构，提高黄土高原残塬沟壑区林分的水土保持功能及改善生态环境能力；

(3)造林：选择生长健壮的刺槐和/或油松苗木进行栽植；

(4)现有林改造：对现有的刺槐纯林、油松纯林以及刺槐和油松混交林进行改造，针对适宜调控的因子，包括林分密度、郁闭度、角尺度、大小比数、混交度等，采用有效的林木抚育措施来逐步改造现有林分；

(5)管理：根据选定的适宜调控结构因子进行经营管理，包括对成林前期的苗木进行除草修枝、栽植或林分改造前后的水肥管理和林木抚育。

3.根据权利要求2所述的基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，其特征在于，将刺槐纯林、油松纯林以及刺槐和油松混交林的林分结构因子和水土保持功能因子，利用下列结构方程模型，建立多因子耦合关系：

X＝Λxξ+6 (1)

Y＝Λyη+ε (2)

η＝Bη+Γξ+ζ (3)

其中，ξ₁为地形因子，ξ₂为水平结构，ξ₃为垂直结构，x_n为外生观测变量，η₁为涵养水源和保育土壤，η₂为拦沙减沙，y_n为内生观测变量。

以刺槐林为例，其构建多因子耦合关系的结构方程模型为：

(1)测量方程：

得出：

x₁＝λ₁ξ₁+δ₁ y₁＝λ₁₄η₁+ε₁

x₂＝λ₂ξ₁+δ₂ y₂＝λ₁₅η₁+ε₂

x₃＝λ₃ξ₁+δ₃ y₃＝λ₁₆η₁+ε₃

x₄＝λ₄ξ₂+δ₄ y₄＝λ₁₇η₁+ε₄

x₅＝λ₅ξ₂+δ₅ y₅＝λ₁₈η₁+ε₅

x₆＝λ₆ξ₂+δ₆ y₆＝λ₁₉η₁+ε₆

x₇＝λ₇ξ₂+δ₇ y₇＝λ₂₀η₁+ε₇

x₈＝λ₈ξ₂+δ₈ y₈＝λ₂₁η₁+ε₈

x₉＝λ₉ξ₂+δ₉ y₉＝λ₂₂η₂+ε₉

x₁₀＝λ₁₀ξ₂+δ₁₀ y₁₀＝λ₂₃η₂+ε₁₀

x₁₁＝λ₁₁ξ₃+δ₁₁

x₁₂＝λ₁₂ξ₃+δ₁₂

x₁₃＝λ₁₃ξ₃+δ₁₃

(2)结构模型：

得出：

η₁＝γ₂₁ξ₂+γ₃₁ξ₃+ζ₁

η₂＝γ₁₂ξ₁+γ₂₂ξ₂+γ₃₂ξ₃+ζ₂

式中：x₁～x₁₃依次为坡度、坡向、海拔、胸径、冠幅、林分密度、郁闭度、角尺度、大小比数、林木竞争指数、树高、叶面积指数、林层指数；y₁～y₁₀依次为林冠截留率、未分解层枯落物持水率、半分解层枯落物持水率、土壤入渗率、土壤含水量、土壤最大持水量、土壤有机质、全磷、产流量、产沙量；ξ₁为地形因子，ξ₂为水平结构，ξ₃为垂直结构；η₁为涵养水源和保育土壤，η₂为拦沙减沙；Λx、Λy、B、Γ分别为相应变量的系数；δ、ε分别为x_n、y_n相应的测量残差；ζ是变量未能解释到的部分残差。

4.根据权利要求2所述的基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，其特征在于，根据各个林分影响显著且适宜调控因子，刺槐林为林分密度、林木竞争指数和叶面积指数，油松林为林分密度、林木竞争指数和林层指数，混交林为郁闭度和叶面积指数，综合确定黄土高原区的典型林分适宜调控因子主要为林分密度、林木竞争指数、郁闭度、叶面积指数和林层指数，同时综合考虑目前林分结构中重要的角尺度、大小比数和混交度指标，形成基于水土保持功能导向的林分结构调控指标体系。

5.根据权利要求2所述的基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，其特征在于，造林和现有林改造时，各林分结构因子的范围如下：林分密度约为1600株/hm²；林木竞争指数＜1.4，处于中低度竞争(即林木之间胸径的比值与林木之间距离之比越小越好)；郁闭度为0.7左右，抚育期不小于0.6；角尺度为[0.375,0.475)，达到均匀分布；大小比数稳定在0.5左右，大小差异程度适宜；林层指数＞0.37；叶面积指数≥2.29，且不超过5；混交度越大越好。

6.根据权利要求3所述的基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，其特征在于，x_n为外生观测变量，包括坡度、坡向、海拔、胸径、树高等。

7.根据权利要求3所述的基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，其特征在于，y_n为内生观测变量，包括：林冠截留、土壤入渗率、土壤含水量、土壤有机质等。

8.根据权利要求3所述的基于水土保持功能的黄土高原林分结构设计方法，其特征在于，适配系数包括卡方、卡方自由度比、显著性概率值、规准适配指数、增值适配指数、比较适配指数、近似误差均方根、赤池信息准则、贝叶斯准则。

9.一种适宜调控结构因子的调控或配置措施，其特征在于，包括造林期的配置和现有林的抚育，其中：

造林期的措施综合配置：综合考虑各项便于调控的敏感因子，经过初期的造林设计控制好林分结构，促进林分健康成长为异龄复层混交的近自然林，实现多目标的水土保持功能优化；

现有林的抚育措施综合配置：采取间伐或择伐的方式来减小林分密度和林木竞争指数，达到合理的林分密度区间；或通过均匀、块状及林冠下补植，人工促自然更新等方法来增大郁闭度、改变林层层数和分布均匀度；或通过施肥、除草松土和割灌间接优化措施以及长时间的近自然经营来进行现有林的优化配置，逐渐改造为水土保持功能较强的异龄复层混交的近自然林。