玉池林場森林健康評(píng)價(jià)

謝永強(qiáng)

(汨羅市林業(yè)局， 湖南 汨羅 414400)

玉池林場森林健康評(píng)價(jià)

謝永強(qiáng)

(汨羅市林業(yè)局， 湖南 汨羅 414400)

采用地面和遙感圖像調(diào)查相結(jié)合的方法，以及綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法構(gòu)建了玉池林場森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對玉池林場的282個(gè)林地小班進(jìn)行森林健康評(píng)價(jià)。結(jié)果表明： 玉池林場林地小班中健康小班和優(yōu)質(zhì)小班共221個(gè)，占總小班數(shù)的78.37%，玉池林場森林資源總體上處于健康狀況。

森林健康； 評(píng)價(jià)指標(biāo)； 指標(biāo)權(quán)重

森林作為地球一個(gè)非常重要的生態(tài)系統(tǒng)，它的質(zhì)量好壞，它的健康與否，都直接決定著地球的生態(tài)環(huán)境。近年來，對森林健康進(jìn)行評(píng)價(jià)已經(jīng)逐漸成為研究熱點(diǎn)，人們根據(jù)森林健康等級(jí)的不同來對森林采取不同的經(jīng)營模式也已逐漸成為森林經(jīng)營管理的趨勢[1-3]。玉池林場是汨羅市境內(nèi)的國有林場，近年來，林場內(nèi)部的森林資源總體質(zhì)量有所下降，所帶來的生態(tài)效益也正在逐步降低。因此，針對此種情況，對玉池林場的森林健康進(jìn)行評(píng)價(jià)，并以此來提出相應(yīng)的保護(hù)對策顯得尤為重要。

1 研究區(qū)概況

玉池國有林場地處汨羅市南端，與川山坪、玉池、高坊、黃柏四鄉(xiāng)鎮(zhèn)搭界。屬亞熱帶濕潤性氣候，四季分明。累計(jì)年平均氣溫17℃。全年氣候是冬冷、春暖、夏熱、秋涼。全場總面積786.67 hm2，其中有林地面積643.53，下設(shè)四個(gè)分場帶三個(gè)集體隊(duì)。在全場的有林面積中，杉木林占70%，森林蓄積量十分豐富，蓄積量為33000m3，年采伐指標(biāo)達(dá)800m3。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取

采用玉池林場最新的二類調(diào)查數(shù)據(jù)。利用地面調(diào)查和遙感圖像調(diào)查相結(jié)合的方法，將維都林場營林區(qū)范圍內(nèi)共劃分為282個(gè)小班，設(shè)計(jì)小班調(diào)查因子36個(gè)，包括縣、鄉(xiāng)、村、林班號(hào)、小班號(hào)、小地名、面積、林地所有權(quán)、林木所有權(quán)、地類、森林類別、林地類型、土壤類型、土層厚度、腐殖層厚度、林種、起源、平均年齡、齡級(jí)、齡組、優(yōu)勢樹種組、平均胸徑、平均樹高、郁閉度、公頃蓄積、小班蓄積、森林景觀度、森林健康度、林地保護(hù)等級(jí)、海拔、坡向、可及度等。

根據(jù)小班面積，在每一個(gè)小班內(nèi)的典型地段分別設(shè)置30m×30m或者30m×20m或者20m×20m的標(biāo)準(zhǔn)地，在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)調(diào)查森林的平均胸徑、平均樹高、公頃蓄積、火險(xiǎn)等級(jí)、森林病蟲害、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤侵蝕程度等數(shù)據(jù)。其中火險(xiǎn)等級(jí)和森林病蟲害兩項(xiàng)因子根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)受災(zāi)林木株數(shù)來確定，受災(zāi)林木株數(shù)≥75%的為Ⅳ級(jí)，50%≤受災(zāi)林木株數(shù)<75%的為Ⅲ級(jí)，25%≤受災(zāi)林木株數(shù)<50%的為Ⅱ級(jí)，受災(zāi)林木株數(shù)<25%為Ⅰ級(jí)。

然后在30m×30m和30m×20m的標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)設(shè)置5m×5m小樣方5個(gè)，在20m×20m的標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)設(shè)置5m×5m的小樣方4個(gè)，調(diào)查樣方內(nèi)的灌木蓋度。最后在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)設(shè)置1m×1m的小樣方5個(gè)，調(diào)查草本蓋度、物種多樣性。其中草本蓋度和灌木蓋度均根據(jù)草本或灌木的垂直投影面積所占樣方面積比例來計(jì)算，物種多樣性根據(jù)辛普森指數(shù)計(jì)算公式(1)進(jìn)行計(jì)算。

D=1-∑(Ni/N)2

(1)

2.2 森林健康評(píng)價(jià)

2.2.1 指標(biāo)篩選 采用了頭腦風(fēng)暴法，會(huì)內(nèi)會(huì)外法和Delphi法來對評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選。

(1) 頭腦風(fēng)暴法[4]。具體做法： 邀請12個(gè)人舉行一次小型會(huì)議，在12個(gè)人中，要求有1名主持人和1名記錄員，其余10人圍繞一個(gè)明確的主題發(fā)表自己的意見和看法。會(huì)議過程中必須遵守以下規(guī)則： ①不允許反對或批評(píng)他人的想法； ②提倡每一個(gè)專家自由思考，自由發(fā)言； ③圍繞主題更可能多的發(fā)表自己的設(shè)想，并全部記錄下來； ④與會(huì)人員一律平等，沒有職位，資歷的高低之分； ⑤個(gè)人只允許發(fā)表自己的觀點(diǎn)，不允許代替他人發(fā)言。

(2) Delphi法[5-6]。具體實(shí)施步驟： ①收集相關(guān)資料，明確目標(biāo)； ②設(shè)計(jì)意見咨詢表； ③選擇相關(guān)專家并請他們填寫問卷表格； ④整理和反饋專家們的意見； ⑤修改并進(jìn)行第二輪專家咨詢； ⑥經(jīng)過多輪咨詢最終同意意見。

(3) 會(huì)內(nèi)會(huì)外法。這種方法是結(jié)合了專家個(gè)人判斷和專家會(huì)議兩種方法的專家調(diào)查法。所謂專家調(diào)查法是運(yùn)用一定方法，經(jīng)專家們個(gè)人分散的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)匯集成群體的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，從而對事物的未來做出主觀預(yù)測。這里的“專家”是指對預(yù)測問題的有關(guān)領(lǐng)域或?qū)W科有一定專長或有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人。

2.2.2 權(quán)重確定 采用層次分析法進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的確定，層次分析法[7]的計(jì)算過程大體為：

(1) 計(jì)算判斷矩陣每一行元素的乘積Mi：

Mi=∏ni=1Cij

(2)

(2) 計(jì)算Mi的n次方根Wi’：

(3)

(3) 對Wi’進(jìn)行規(guī)范化，可得到n個(gè)指標(biāo)的權(quán)重向量Wi。

(4)

層次分析法的基本步驟是：確定各指標(biāo)重要度，構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)圖，構(gòu)造判斷矩陣，求此矩陣的最大特征根及相對應(yīng)的特征向量，確定權(quán)重，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

2.2.3 森林健康評(píng)價(jià) 選擇了綜合指數(shù)評(píng)價(jià)法對森林健康進(jìn)行評(píng)價(jià)。并參照魯紹偉[6]提出的森林健康指數(shù)，根據(jù)公式(5)進(jìn)行計(jì)算：

(5)

3 結(jié)果與分析

3.1 指標(biāo)體系的構(gòu)建

選取跟森林健康評(píng)價(jià)相關(guān)的評(píng)價(jià)指標(biāo)共30個(gè)，并將該30個(gè)指標(biāo)分為4大類，分別為：生產(chǎn)力指標(biāo)、森林結(jié)構(gòu)指標(biāo)、抵抗力指標(biāo)、土壤狀況指標(biāo)。見表1。

通過會(huì)內(nèi)法，專家一致建議將全磷，全鉀、全氮三個(gè)指標(biāo)和土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行合并，統(tǒng)一改為土壤有機(jī)質(zhì)；質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和土層厚度合并，用土層厚度命名等。會(huì)外邀請各位專家對指標(biāo)體系框架和各級(jí)指標(biāo)構(gòu)成進(jìn)行表態(tài)，按“贊成、基本合理、需修改、不贊成”四項(xiàng)進(jìn)行表態(tài)，同時(shí)也對指標(biāo)重要性進(jìn)行表態(tài)，按照“很重要(4)、重要(3)、一般(2)、次要(1)和無意義(0)”的方式填寫問卷咨詢表。如果某項(xiàng)指標(biāo)的專家贊成率達(dá)到了60%，則該指標(biāo)作為保留指標(biāo)；若某項(xiàng)指標(biāo)的贊成率低于60%，則刪除。經(jīng)第一輪篩選得全磷、全鉀、全氮、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)5個(gè)指標(biāo)被刪除。剩余指標(biāo)構(gòu)成第二輪評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

表1 初級(jí)指標(biāo)體系框架Tab.1 Primaryindexsystemframework目標(biāo)一級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)平均胸徑平均樹高單位面積蓄積量可及度生產(chǎn)力指標(biāo)光合速率呼吸速率凈初級(jí)生產(chǎn)力冠幅葉面積指數(shù)灌木蓋度草本蓋度郁閉度森林結(jié)構(gòu)指標(biāo)物種多樣性齡組初級(jí)指標(biāo)體系框架起源凋落物森林病蟲害抵抗力指標(biāo)森林火險(xiǎn)等級(jí)海拔坡向土層厚度土壤有機(jī)質(zhì)土壤侵蝕程度含水量土壤狀況指標(biāo)pH值質(zhì)地結(jié)構(gòu)全氮全磷全鉀

對第二輪評(píng)價(jià)指標(biāo)體系框架，仍邀請相關(guān)專家10人，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴法對各指標(biāo)重要性進(jìn)行表態(tài)，經(jīng)分析、統(tǒng)計(jì)和整理，凡是有70%以上專家贊成該指標(biāo)的則保留下來。經(jīng)整理得pH值指標(biāo)、光合速率、呼吸速率、葉面積指數(shù)、凈初級(jí)生長量5個(gè)指標(biāo)刪除。剩余指標(biāo)構(gòu)成第三輪評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

對第三輪指標(biāo)體系邀請相關(guān)專家和玉池林場的高層管理人員，請他們對各項(xiàng)指標(biāo)的重要性進(jìn)行表態(tài)，主要是為了確定指標(biāo)是否被保留。經(jīng)整理，得出冠幅、起源、凋落物、含水量4個(gè)指標(biāo)被刪除。剩余指標(biāo)構(gòu)成最終評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。見表2。

表2 最終評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.2 Finalevaluationindexsystem目標(biāo)一級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)平均胸徑生產(chǎn)力指標(biāo)平均樹高單位面積蓄積量可及度灌木蓋度草本蓋度森林結(jié)構(gòu)指標(biāo)郁閉度物種多樣性最終評(píng)價(jià)指標(biāo)體系齡組森林病蟲害抵抗力指標(biāo)森林火險(xiǎn)等級(jí)海拔坡向土層厚度土壤狀況指標(biāo)土壤有機(jī)質(zhì)土壤侵蝕程度

3.2 指標(biāo)閾值的劃分

各指標(biāo)閾值如表3所示[8-9]。

表3 指標(biāo)閾值劃分表Tab.3 Indexthresholdpartitiontable指標(biāo)Ⅰ級(jí)(7.5,10]Ⅱ級(jí)(5,7.5]Ⅲ級(jí)(2.5,5]Ⅳ級(jí)[0,2.5]可及度即可及將可及不可及草本蓋度(%)>60(40,60](20,40]≤20灌木蓋度(%)>60(40,60](20,40]≤20郁閉度(0.6,0.8](0.4,0.6](0.3,0.4]或(0.8,0.9][0.2,0.3]或>0.9物種多樣性>2.5(2.0,2.5](1.5,2.0]≤1.5齡組中,近熟林成,過熟林幼齡林

續(xù)表3 指標(biāo)閾值劃分表Tab.3 Indexthresholdpartitiontable指標(biāo)Ⅰ級(jí)(7.5,10]Ⅱ級(jí)(5,7.5]Ⅲ級(jí)(2.5,5]Ⅳ級(jí)[0,2.5]森林病蟲害程度無危害輕微危害中等危害嚴(yán)重危害森林火險(xiǎn)等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)海拔(m)>900(600,900](300,600]≤300坡向東北,北西北,東東南,西西南,南土層厚度(cm)≥80[40,80)<40土壤有機(jī)質(zhì)(g/kg)>50(40,50](20,40]≤20土壤侵蝕程度無輕度中度強(qiáng)度平均胸徑(cm)(14.3,18.7](9.9,14.3](5.5,9.9](1,5.5]平均樹高(m)(19.1,25](13.2,19.1](7.3,13.2](1.3,7.3]單位面積蓄積量>175(125,175](75,125]≤75

3.3 指標(biāo)權(quán)重的確定

通過層次分析對各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行確定，得出如表4中的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.4 健康評(píng)價(jià)

健康等級(jí)劃分上采用十分制。并根據(jù)等間距劃分的方法，將森林健康分為四個(gè)等級(jí)，分別是不健康、亞健康、健康、優(yōu)質(zhì)[7-16]。不同森林健康等級(jí)的分值劃分標(biāo)準(zhǔn)如表5。

表4 各指標(biāo)權(quán)重表Tab.4 Eachindexweighttable層次生產(chǎn)力指標(biāo)0.1689森林結(jié)構(gòu)指標(biāo)0.0741抵抗力指標(biāo)0.5650土壤狀況指標(biāo)0.1920各指標(biāo)總排序(權(quán)重)平均胸徑0.2010000.0339平均樹高0.2010000.0339單位面積蓄積量0.52050000.0879可及度0.07750000.0131灌木蓋度00.0886000.0066草本蓋度00.0886000.0066郁閉度00.2362000.0175物種多樣性00.4981000.0369齡組00.0885000.0066森林病蟲害程度000.390800.2208森林火險(xiǎn)等級(jí)000.390800.2208海拔000.067500.0381坡向000.150900.0853土層厚度0000.20.0384土壤有機(jī)質(zhì)0000.60.1152土壤侵蝕程度0000.20.0384合計(jì)1

表5 森林健康等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.5 Foresthealthgradingstandard健康等級(jí)不健康亞健康健康優(yōu)質(zhì)HCI[0,2.5)[2.5,5)[5,7.5)[7.5,10]

利用公式(4)對玉池林場的282個(gè)小班的森林健康程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出如表6中數(shù)據(jù)。

表6 健康評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.6 Healthevaluationresults健康等級(jí)小班個(gè)數(shù)(個(gè))小班個(gè)數(shù)比例(%)面積(hm2)面積比例(%)不健康186.3844.076.85亞健康4315.25113.4217.62健康17361.35450.3769.98優(yōu)質(zhì)4817.0235.675.55合計(jì)282100.00643.53100.00

由上表中可以看出，玉池林場的282個(gè)小班中，健康小班和優(yōu)質(zhì)小班共有221個(gè)，占總小班數(shù)的78.37%。由此可知，玉池林場的森林健康情況總體來說處于健康狀態(tài)。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1) 論文從生產(chǎn)力指標(biāo)、森林結(jié)構(gòu)指標(biāo)、抵抗力指標(biāo)和土壤狀況指標(biāo)四個(gè)方面構(gòu)建森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，不僅考慮到了森林的自身生產(chǎn)能力，更結(jié)合了森林的林分空間結(jié)構(gòu)以及林分的生長環(huán)境，與以往的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系相比，所涉及的評(píng)價(jià)因子更加全面，評(píng)價(jià)結(jié)果也更加具有說服力。

(2) 通過評(píng)價(jià)，得出玉池林場的282個(gè)小班共643.53hm2有林地中，不健康小班18個(gè)，面積2.94hm2；亞健康小班43個(gè)，面積113.42hm2；健康小班173個(gè)，面積450.37hm2；優(yōu)質(zhì)小班48個(gè)，面積35.67hm2。由此可知，玉池林場森林資源整體情況處于健康狀態(tài)。

4.2 討論

應(yīng)根據(jù)林分健康狀況可采取不同的經(jīng)營措施。

(1) 優(yōu)質(zhì)林能夠充分發(fā)揮森林的多種生態(tài)功能，為林場及周邊居民提供一個(gè)安全的人居環(huán)境。但是，在進(jìn)行森林經(jīng)營過程，要隨時(shí)注意森林的變化情況，經(jīng)營手段已檢測和保護(hù)為主。應(yīng)加強(qiáng)林地管理，野生動(dòng)植物的保護(hù)和森林防火和森林病蟲害的防治。

(2) 健康林的各項(xiàng)生態(tài)功能基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，能夠維持林分內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)平衡。對于健康林應(yīng)該加強(qiáng)森林防火和森林病蟲害防治，保證森林結(jié)構(gòu)完整和各項(xiàng)功能的持續(xù)發(fā)揮。同時(shí)根據(jù)立地條件適當(dāng)采取封育措施，在讓在免受認(rèn)為干擾的情況下發(fā)育完善，提高其健康水平。

(3) 亞健康林抗自然災(zāi)害的能力較弱，不能有效的發(fā)揮森林的各項(xiàng)生態(tài)功能，需要采取相應(yīng)的合理經(jīng)營措施。對于此類林分，應(yīng)該間伐或者擇伐掉部分生長較差，病蟲害較嚴(yán)重的瀕死木，并以人工促進(jìn)天然更新為主，人工更新為輔的方式，對林分進(jìn)行補(bǔ)植、疏發(fā)等措施，使林分形成健康森林結(jié)構(gòu)。

(4) 不健康林既不利于木材生產(chǎn)，也不利于生態(tài)各項(xiàng)功能的發(fā)揮，容易發(fā)生森林火災(zāi)和森林病蟲害，給整個(gè)林區(qū)造成了隱患。對于不健康林要優(yōu)先加以整治，以改造為主。對于密度過大的幼齡林要隔株或者隔帶進(jìn)行疏伐，伐去過密林木或者受害木。在大強(qiáng)度疏伐之后也可以補(bǔ)植適宜樹種，提高林分多樣性。對于林相過于殘破的林分，也可采取皆伐處理，對林分進(jìn)行徹底改造。

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TheforesthealthevaluationofYuchiForestFarm

XIE Yongqiang

(Forestry Bureau of Miluo City, Miluo 414400, China)

Taking the method of combining ground and remote sensing image survey, and comprehensive index evaluation method to construct the forest health evaluation index system of 282 subcompartments Yuchi Forest Farm. The total of health subcompartment and quality subcompartment is 221, it account for 78.37% of the total number of subcompartments. It showed that the forest resources in theYuchi Forest Farm is generally in good health.

forest health; evaluation index; index weight

2015-08-10

國家林業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)建設(shè)與運(yùn)行服務(wù)(2005DKA32200-12)

謝永強(qiáng)(1976-)，男，湖南省岳陽市人，工程師，主要從事森林資源經(jīng)營管理與規(guī)劃設(shè)計(jì)研究工作。

S 718.55+7

A

1003 — 5710(2015)06 — 0086 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 06. 016

(文字編校：楊 駿)