將樂林場常綠闊葉林健康評價指標(biāo)體系構(gòu)建

王 琦 杜 燕 鄭小賢

(北京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境管理國家林業(yè)局重點(diǎn)實驗室, 北京 100083)

將樂林場常綠闊葉林健康評價指標(biāo)體系構(gòu)建

王 琦 杜 燕 鄭小賢

(北京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境管理國家林業(yè)局重點(diǎn)實驗室, 北京 100083)

南方集體林區(qū)常綠闊葉林的健康問題備受關(guān)注，根據(jù)18塊典型樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，采用定性分析與定量測算相結(jié)合的方法，構(gòu)建一套具有可操作性的常綠闊葉林健康評價指標(biāo)體系；使用組合賦權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重，對樣地進(jìn)行健康評價。結(jié)果表明,疾病樣地占調(diào)查總面積的5.6%，沒有不健康樣地，亞健康樣地占22.2%，健康樣地占55.6%，優(yōu)質(zhì)樣地占16.7%。將樂林場常綠闊葉林處于健康水平。

常綠闊葉林；森林健康評價；指標(biāo)體系；將樂林場

森林健康研究始于20世紀(jì)60年代。從目前的研究現(xiàn)狀看，森林健康評價指標(biāo)主要由森林資源系統(tǒng)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)和外部的影響因子構(gòu)成。森林健康評價的方法主要有主成分分析法、層次分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、綜合指數(shù)評價法、聚類分析法、健康距離法、指示物種法等[1-2]。

南方集體林區(qū)常綠闊葉林的健康問題備受關(guān)注。將樂縣是我國南方45個重點(diǎn)林業(yè)縣之一，1950年常綠闊葉林被大面積人工林代替之后，剩余部分也受到嚴(yán)重的人為干擾，形成次生林甚至灌叢[3]。而目前常綠闊葉林健康評價研究還處于起步階段，評價指標(biāo)體系缺乏科學(xué)性和可操作性，且對評價指標(biāo)體系的權(quán)重賦值方法研究較少，不能滿足森林健康經(jīng)營的需要[4-5]。本研究根據(jù)樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，構(gòu)建常綠闊葉林健康評價指標(biāo)體系，為客觀評價常綠闊葉林的健康水平提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

福建省將樂林場位于將樂縣，屬武夷山支脈，為閩西北低山丘陵地帶，地處北緯26°26′～27°04′，東經(jīng)117°05′～117°40′，平均海拔400～800 m，最高海拔為 1 203 m，最低海拔為140 m，為褶皺山地地貌，山勢狹長，山矮坡陡。土壤以紅壤為主，土壤質(zhì)地一般為沙壤土或輕壤土，塊狀結(jié)構(gòu)，緊實度適中，比較潮濕。將樂林場土地總面積為 7 113.6 hm2，有林地面積 6 568.9 hm2，森林覆蓋率94.8%。2007年將樂林場森林資源以杉木(Cunninghamialanceolata)人工林為主，常綠闊葉林比重僅占13%[6]。

1.2 研究方法

采用目標(biāo)法構(gòu)建常綠闊葉林健康評價體系，即目標(biāo)層為健康的常綠闊葉林，準(zhǔn)則層從多個側(cè)面反映森林的基本狀況和各項功能，指標(biāo)層則是由具體的可測得的指標(biāo)直接對準(zhǔn)則層進(jìn)行度量，是評價體系中的最基本層次。通過定性與定量相結(jié)合的方法對評價指標(biāo)進(jìn)行篩選，選用實用性的評價指標(biāo)。根據(jù)綜合賦權(quán)法對評價指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重賦值，并結(jié)合綜合指數(shù)評價模型對常綠闊葉林進(jìn)行健康評價。

1.3 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源包括3部分：1)將樂林場2007年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)；2)常綠闊葉林2012年設(shè)置的18塊典型樣地調(diào)查數(shù)據(jù)(面積為20 m×30 m，調(diào)查總面積為1.1 hm2。在每塊樣地邊界上，以水平10 m為間距埋設(shè)標(biāo)記樁，設(shè)置調(diào)查單元，對每個單元內(nèi)起測直徑5 cm以上的植株進(jìn)行每木檢尺和定位測定)；3)常綠闊葉林經(jīng)營沿革等森林檔案資料。

2 評價指標(biāo)體系

2.1 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

森林健康的內(nèi)涵是指森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、過程和社會適應(yīng)的完善狀態(tài),而不僅僅是沒有病蟲害和火災(zāi)。根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)理論，結(jié)構(gòu)決定功能。森林結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在它的時空特征上，在空間上它具有水平結(jié)構(gòu)上的隨機(jī)性和垂直結(jié)構(gòu)上的成層性；在時間上它具有世代交替性(天然更新)。具有這樣結(jié)構(gòu)特征的森林才是穩(wěn)定的、富有彈性和有活力的。因此，期待森林具有良好的動植物生長的可持續(xù)性環(huán)境條件，即較強(qiáng)的組織力；對外界干擾具有較強(qiáng)抵抗力，即較強(qiáng)的抗干擾力；且具有較高生物量，即較高的生產(chǎn)力；能夠滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需求、充分發(fā)揮其主導(dǎo)功能的良好狀態(tài)[7]。

基于上述特征構(gòu)建常綠闊葉林評價指標(biāo)體系框架。第一層是目標(biāo)層A；其次是準(zhǔn)則層B，包含可持續(xù)性B1、抗干擾力B2、生產(chǎn)力B3和生態(tài)功能B4等4個方面；第三層是指標(biāo)層C，由可以直接測定或計算的反映準(zhǔn)則層特征的指標(biāo)組成，設(shè)C11，…，C1n表示可以反映可持續(xù)性B1的度量指標(biāo)，C21，…，C2n、C31，…，C3n、C41，…，C4n依次表示度量其他3方面的指標(biāo)[8]，評價指標(biāo)體系見圖1。

首先，對評價體系選用的指標(biāo)進(jìn)行定性分類。選用9項描述性指標(biāo)，13項量化指標(biāo)，定性歸類結(jié)果，各準(zhǔn)則層評價指標(biāo)見表1。其次，采用相關(guān)分析法對組織力、抗干擾力和生產(chǎn)力指標(biāo)進(jìn)行定量分析，組織力指標(biāo)相關(guān)分析結(jié)果見表2。

表1 各準(zhǔn)則層評價指標(biāo)

表2 組織力指標(biāo)相關(guān)分析

注：**在0.01水平上顯著相關(guān)(雙側(cè)檢驗)，*在0.05水平上顯著相關(guān)(雙側(cè)檢驗)。

如同組織力指標(biāo)分析方法對抗干擾力和生產(chǎn)力指標(biāo)進(jìn)行定量分析。研究區(qū)常綠闊葉林的主導(dǎo)功能為生物多樣性保護(hù)[9]，一方面生物多樣性不僅與樹種起源有關(guān)，還與樹種本身的活力相關(guān)；另一方面，林分物種多樣性保育價值可用于衡量林分生物多樣性保護(hù)功能的強(qiáng)弱，因此，在生態(tài)服務(wù)功能準(zhǔn)則層中，增加保育價值和樹木活力指標(biāo)作為林分生態(tài)服務(wù)功能的衡量指標(biāo)。經(jīng)過比較篩選，最終選用的評價指標(biāo)有14項，主要采用森林資源調(diào)查因子，其中包括齡組、群落結(jié)構(gòu)、立地等級、抗干擾度、病害程度等9項描述性指標(biāo)和平均胸徑、蓄積量、土壤厚度等5項量化指標(biāo)(表3)。因此，本評價指標(biāo)具有實用性。

表3 各準(zhǔn)則層評價指標(biāo)最終結(jié)果

2.2 指標(biāo)權(quán)重

首先分別采用主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重[10]，然后將主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法得到的權(quán)重進(jìn)行綜合，其計算公式如下：

Wz=λAj+(1-λ)Wj

式中：Aj為主觀賦權(quán)法權(quán)重；Wj為客觀賦權(quán)法權(quán)重；λ為偏好系數(shù)，且λ∈(0，1)。

利用將樂林場2012年調(diào)查樣地資料，根據(jù)綜合賦權(quán)法(λ=0.5)，計算得出指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果見表4。

表4 綜合賦權(quán)法確定的權(quán)重

2.2 指標(biāo)賦值

對于有國家或地方規(guī)范性文件的按照標(biāo)準(zhǔn)直接進(jìn)行等級劃分并賦值；對于沒有相關(guān)規(guī)定的，利用SPSS中的頻數(shù)分析描述正態(tài)分布的情況，在符合正態(tài)分布情況下，采用等距劃分法確定等級，對劃分后的不同指標(biāo)等級進(jìn)行賦值，值域為[0，1]。通過對各指標(biāo)等級的劃分及相應(yīng)的賦值，18塊固定樣地各指標(biāo)賦值見表5。

表5 固定樣地指標(biāo)賦值結(jié)果

3 健康狀況評價

3.1 評價模型

本研究采用綜合指數(shù)評價法進(jìn)行健康評價，具體模型如下：

式中：H為健康指數(shù)值，值域為[0，1]；i為小班號；j為健康評價指標(biāo)；wj為第j個指標(biāo)的權(quán)重；Pij為第i號小班在第j個指標(biāo)上的森林健康等級得分[11]。

3.2 健康等級的劃分

根據(jù)權(quán)重值，帶入評價模型的公式中，計算林場常綠闊葉林的健康指數(shù)值H，對林分的健康指數(shù)值做頻度分析后，得到基于組合賦權(quán)法的健康等級范圍，將其劃分為5個等級，結(jié)果見表6。

表6 基于組合賦權(quán)法的健康等級

3.3 健康評價結(jié)果

根據(jù)評價模型，對18塊固定樣地的健康進(jìn)行評價，結(jié)果見表7。

由表7可知，2012年調(diào)查的18塊樣地中，疾病等級樣地1個，不健康等級沒有，亞健康等級樣地4個，健康樣地10個，優(yōu)質(zhì)樣地3個。綜上，疾病樣地占調(diào)查總面積的5.6%，沒有不健康樣地，亞健康樣地占22.2%，健康樣地占55.6%，優(yōu)質(zhì)樣地占16.7%，將樂林場常綠闊葉林處于健康水平。

4 結(jié)論與討論

本研究對將樂林場常綠闊葉林健康評價以樣地為單元，采用定性分析與定量測算相結(jié)合的方法構(gòu)建常綠闊葉林健康評價指標(biāo)體系，結(jié)果表明，評價體系對森林的評價具有可操作性，對今后常綠闊葉林的健康評價體系研究具有重要的參考作用。

森林健康評價指標(biāo)直接關(guān)系到森林的健康評價結(jié)果。其中，樹木活力指標(biāo)主要由冠長率、冠層褪色率和冠層落葉率體現(xiàn)，本文在這方面還缺乏深入研究。本研究的評價指標(biāo)主要針對的是地上部分，地下部分由于條件有限，并未涉及，這部分有待進(jìn)一步完善。

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(責(zé)任編輯 趙粉俠)

Construct the Health Evaluation of Index System for Evergreen Broadleaf Forest in Jiangle Forest Farm

WANG Qi,Du Yan,ZHENG Xiao-xian

(State Forestry Administration Key Laboratory of Forest Resources and Environmental Management, Beijing Forestry University,Beijing 100083,China)

Much attention has been paid to health problems in southern collective evergreen broadleaf forest. Base on the survey data of 18 typical sample plots, through the combination of qualitative analysis and quantitative measurement method to construct a set of scientific and operational evergreen broadleaf forest health evaluation index system. Besides, determined index weight and carrying out health assessment on the samples by using the combination method .The results showed that the disease plots accounts for 5.6% of the total area of investigation, there was no unhealthy plots, sub-health sample area accounted for 22.2%, health sample area accounted for 55.6%, high quality sample area accounted for 16.7%. Evergreen broadleaf forest in Jiangle forest farm was in healthy status.

evergreen broad-leaved; forest healthy assessment; index system; Jiangle forest farm

2014-02-27

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD22B0502)資助。

鄭小賢(1956—)，男，教授。研究方向：森林可持續(xù)經(jīng)營。Email：zheng8355@bjfu.edu.cn。

10.3969/j.issn.2095-1914.2014.05.014

S718.58

：A

：2095-1914(2014)05-0074-05

第1作者：王琦(1988—)，女，碩士生。研究方向：森林可持續(xù)經(jīng)營。Email：wangqi_jzh@163.com。