經(jīng)營(yíng)單位級(jí)的森林多功能監(jiān)測(cè)體系研究

鄧　成，張守攻，陸元昌，唐學(xué)君

(1 廣西林業(yè)勘測(cè)設(shè)計(jì)院，廣西 南寧 530028；2 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091；3 國(guó)家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310019)

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經(jīng)營(yíng)單位級(jí)的森林多功能監(jiān)測(cè)體系研究

鄧成1,2，張守攻2，陸元昌2，唐學(xué)君3

(1 廣西林業(yè)勘測(cè)設(shè)計(jì)院，廣西 南寧 530028；2 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，北京 100091；3 國(guó)家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310019)

[摘要]【目的】 研究經(jīng)營(yíng)單位級(jí)的森林多功能監(jiān)測(cè)體系，為森林經(jīng)營(yíng)單位及時(shí)掌握多功能森林的生長(zhǎng)發(fā)育狀態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征、更新演替規(guī)律及其與所處環(huán)境間的相互關(guān)系提供有效手段，進(jìn)而為其森林多功能經(jīng)營(yíng)提供數(shù)據(jù)支撐和理論指導(dǎo)?！痉椒ā?以中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)試驗(yàn)中心森林為研究對(duì)象，從抽樣體系設(shè)計(jì)、樣地布設(shè)方法、調(diào)查因子設(shè)置及觀測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)采集等方面對(duì)森林多功能監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)介紹和實(shí)踐操作?！窘Y(jié)果】 基于 1 km×1 km網(wǎng)格抽樣框架，通過二重系統(tǒng)抽樣，采用群狀圓形樣地方式，布設(shè)一重樣地和二重樣地，建立了經(jīng)營(yíng)單位級(jí)的森林多功能監(jiān)測(cè)體系。實(shí)踐操作結(jié)果表明，采用該監(jiān)測(cè)體系調(diào)查一個(gè)樣地所需費(fèi)用與我國(guó)森林資源連續(xù)清查所需費(fèi)用相當(dāng)，但工作量?jī)H約為后者的1/3，其中對(duì)熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心森林蓄積量的抽樣精度為94.97%，說明抽樣效率較高?！窘Y(jié)論】 建立的經(jīng)營(yíng)單位級(jí)森林標(biāo)多功能該監(jiān)測(cè)體系實(shí)用性強(qiáng)，監(jiān)測(cè)效率高，對(duì)森林經(jīng)營(yíng)單位開展森林多功能經(jīng)營(yíng)及森林多功能綜合監(jiān)測(cè)具有指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]經(jīng)營(yíng)單位級(jí)；森林多功能；多功能監(jiān)測(cè)體系

森林監(jiān)測(cè)是現(xiàn)代森林經(jīng)營(yíng)管理的重要手段，通過其可收集有關(guān)森林狀況的各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從而對(duì)森林經(jīng)營(yíng)實(shí)施情況進(jìn)行及時(shí)了解并開展森林經(jīng)營(yíng)評(píng)價(jià)工作，以發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整，幫助和指導(dǎo)森林經(jīng)營(yíng)實(shí)踐[1]。森林監(jiān)測(cè)體系的發(fā)展水平適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的需求而不斷提高。最初，各國(guó)的森林監(jiān)測(cè)主要針對(duì)林木資源進(jìn)行，側(cè)重于森林面積和蓄積方面，對(duì)生態(tài)和環(huán)境方面的監(jiān)測(cè)較少。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾暽鷳B(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)，在森林監(jiān)測(cè)過程中，森林健康、環(huán)境狀況等方面的因子逐漸增加[2]。進(jìn)入現(xiàn)代，經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)森林多種功能的需求更是與日俱增，森林經(jīng)營(yíng)已從過去片面追求經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)多種效益并舉，森林監(jiān)測(cè)所需提供的信息也越來越多，世界各國(guó)開始對(duì)其森林監(jiān)測(cè)體系進(jìn)行一系列優(yōu)化和改進(jìn)，以使森林監(jiān)測(cè)從單一的木材資源監(jiān)測(cè)向多資源多功能綜合監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變[3-8]。然而，由于綜合監(jiān)測(cè)體系的建立和實(shí)施相對(duì)復(fù)雜，常常跨越多個(gè)學(xué)科，對(duì)森林經(jīng)營(yíng)者的要求較高[9]，加之森林多功能經(jīng)營(yíng)技術(shù)和模式等仍處于探索階段，致使目前對(duì)森林資源多功能綜合監(jiān)測(cè)的理論研究多，實(shí)踐操作少，林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中比較完善、操作性較強(qiáng)的森林多功能綜合監(jiān)測(cè)體系還很少見。盡管在有些森林綜合監(jiān)測(cè)體系中也包含了一些森林健康和生態(tài)環(huán)境方面的因子，但還比較有限，多屬于輔助因子，對(duì)其結(jié)果監(jiān)測(cè)多、過程監(jiān)測(cè)少，未能將各種生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)、森林內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征等因素與森林最終體現(xiàn)出來的多種功能和效益很好地結(jié)合起來，且多偏向于大尺度的國(guó)家級(jí)、區(qū)域級(jí)監(jiān)測(cè)，經(jīng)營(yíng)單位級(jí)的監(jiān)測(cè)不多，所提供的各種信息比較宏觀，細(xì)致程度不夠，多功能綜合監(jiān)測(cè)能力不足，難以滿足不同層次的信息需求[10]。因此，建立完善且操作性強(qiáng)的經(jīng)營(yíng)單位級(jí)森林多功能綜合監(jiān)測(cè)體系，對(duì)于提供全面的森林多功能綜合信息、切實(shí)促進(jìn)森林多功能經(jīng)營(yíng)水平的提高、全面發(fā)揮森林資源的多重功能和效益具有重要意義。

1經(jīng)營(yíng)單位森林經(jīng)營(yíng)概況

中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)試驗(yàn)中心(簡(jiǎn)稱熱林中心)位于廣西壯族自治區(qū)憑祥市西南部，北緯21°57′～22°19′，東經(jīng)106°39′～106°59′，共有森林面積15 655.1 hm2，其中喬木林面積13 310.6 hm2，占森林面積的85.02%；特殊灌木林面積2 338.0 hm2，占14.95%。喬木林面積以用材林為主，占81.12%；其次是防護(hù)林，占9.94%，特用林占 5.78%，經(jīng)濟(jì)林占3.17%。喬木林樹種以馬尾松林(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)和桉樹(Eucalyptus)為主，面積分別占喬木林總面積的63.00%、6.97%和5.73%。這些樹種原來多為純林，近年來，熱林中心森林經(jīng)營(yíng)從原有的木材生產(chǎn)永續(xù)利用目標(biāo)向以多功能可持續(xù)經(jīng)營(yíng)為目標(biāo)的技術(shù)體系改革和發(fā)展，積極進(jìn)行了林種、樹種結(jié)構(gòu)調(diào)整，通過營(yíng)造珍貴闊葉林和混交異齡林對(duì)原有人工純林進(jìn)行近自然化改造，使林分逐漸向群落結(jié)構(gòu)合理、生態(tài)功能完善、景觀效果良好和經(jīng)濟(jì)效益顯著的近自然多功能森林轉(zhuǎn)變，取得了很好的效果[11]。根據(jù)規(guī)劃，到2050年，熱林中心將建設(shè)成為以多功能森林經(jīng)營(yíng)為主要特征的綜合性現(xiàn)代林業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)試驗(yàn)示范基地。

2經(jīng)營(yíng)單位級(jí)森林多功能監(jiān)測(cè)體系的構(gòu)建

2.1監(jiān)測(cè)體系抽樣設(shè)計(jì)

世界各國(guó)的森林資源監(jiān)測(cè)調(diào)查多采取抽樣調(diào)查法，但抽樣的強(qiáng)度不一[12]，一般來說對(duì)資源監(jiān)測(cè)的抽樣強(qiáng)度較大，對(duì)森林健康、森林環(huán)境及生態(tài)因子監(jiān)測(cè)的抽樣強(qiáng)度稍低，多采取多重或多階抽樣的方法，從資源監(jiān)測(cè)的樣地中再抽取一部分樣地來加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，如美國(guó)的資源監(jiān)測(cè)樣地抽樣間距接近5 km的網(wǎng)格密度，并在每16個(gè)樣地中抽取1個(gè)用于生態(tài)因子方面的監(jiān)測(cè)(相當(dāng)于20 km×20 km抽樣間距)[13]；歐洲國(guó)家的資源監(jiān)測(cè)樣地間距多為4 km×4 km，森林健康及環(huán)境監(jiān)測(cè)樣地多為16 km×16 km；有些國(guó)家也使用了更小的8 km×8 km或4 km×4 km網(wǎng)格監(jiān)測(cè)體系[14-15]。經(jīng)營(yíng)單位級(jí)的森林多功能監(jiān)測(cè)體系既要反映傳統(tǒng)森林資源監(jiān)測(cè)的有關(guān)內(nèi)容，又要體現(xiàn)傳統(tǒng)森林資源監(jiān)測(cè)中涉及較少的森林生態(tài)與環(huán)境相關(guān)的內(nèi)容，其所要求的信息量比國(guó)家級(jí)、區(qū)域級(jí)的森林資源監(jiān)測(cè)更加詳細(xì)和多樣化，因此所要求的抽樣強(qiáng)度也更高。參照國(guó)內(nèi)外森林資源綜合監(jiān)測(cè)抽樣設(shè)置，綜合考慮成本與效益，本研究采用二重系統(tǒng)抽樣的方法建立多功能森林經(jīng)營(yíng)監(jiān)測(cè)抽樣體系，該方法在國(guó)外森林資源監(jiān)測(cè)中已被證明具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性[16]。第一重樣本(地)采用系統(tǒng)抽樣，按1 km×1 km網(wǎng)格進(jìn)行，在網(wǎng)格交叉處設(shè)置監(jiān)測(cè)樣地用于傳統(tǒng)的森林結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)觀測(cè)，熱林中心共設(shè)置樣地238個(gè)；第二重樣本(地)的抽樣數(shù)量根據(jù)第一次抽樣各樣地的蓄積量來確定，其中可靠性和調(diào)查精度均要求為95%，通過計(jì)算需要的樣地?cái)?shù)量為51個(gè)，因此采用2 km×2 km網(wǎng)格間距進(jìn)行系統(tǒng)抽樣，共抽取樣地56個(gè)(為第一重樣地的一部分)，用于新增加的森林生態(tài)和環(huán)境觀測(cè)指標(biāo)的獲取。抽樣體系如圖1所示。

2.2監(jiān)測(cè)體系樣地布設(shè)

監(jiān)測(cè)體系的樣地采用群狀圓形樣地布設(shè)，每個(gè)樣地內(nèi)設(shè)3個(gè)半徑(R)為6.51 m的圓形子樣地，總面積為400 m2(圖2)。類似地星圓樣地群在美國(guó)的森林資源綜合監(jiān)測(cè)中得到了廣泛使用[17]，其主要有3方面的優(yōu)勢(shì)：(1)將主要調(diào)查區(qū)面積400 m2均勻分布到大樣圓中的3個(gè)子樣地中，其代表性比單一400 m2的樣地要廣，且其與我國(guó)森林資源連續(xù)清查樣地相比，在抽樣精度相同的情況下工作量約減少了2/3，提高了抽樣效率；(2)由于中心點(diǎn)觀測(cè)項(xiàng)目較少而將主要調(diào)查任務(wù)分散到3個(gè)樣圓中，可減少調(diào)查活動(dòng)對(duì)樣地產(chǎn)生的干擾破壞，有利于樣地盡快恢復(fù)到原有的自然狀態(tài)；(3)分解為3個(gè)樣圓的測(cè)量避免了每木測(cè)量時(shí)隨半徑增加距離方位角測(cè)定難度急速增大的不足，提高了調(diào)查效率。樣地布設(shè)時(shí)，首先用GPS根據(jù)千米網(wǎng)格坐標(biāo)確定樣點(diǎn)的現(xiàn)地位置作為樣地中心O點(diǎn)，并埋設(shè)水泥樁，方便于以后復(fù)查時(shí)使用磁鐵探測(cè)器查找，水泥樁的中心加入鋼筋，樁長(zhǎng)50 cm左右，地上部分保留10～20 cm，其他部分全埋入地下。然后使用羅盤、測(cè)繩分別于中心點(diǎn)的正北方向(0°)、東南方位角(120°)、西南方位角(240°)15 m處確定A、B、C3個(gè)樣圓的中心點(diǎn)，均勻布設(shè)3個(gè)圓形子樣地，在3個(gè)子樣圓中心點(diǎn)使用鐵錘將長(zhǎng)30 cm、直徑1.5～2 cm的鋼筋埋入地內(nèi)，沒至地表，作為永久性標(biāo)識(shí)；同時(shí)，在該位置地面插設(shè)PVC塑料管，以便下次核查時(shí)尋找。在每個(gè)子樣圓中從圓心向前1 m處為左下角，在順時(shí)針方向設(shè)置1個(gè)4 m×4 m幼樹灌木樣方，并在該樣方右上角設(shè)立1個(gè)1 m×1 m的幼苗草本樣方。

圖 1　抽樣設(shè)計(jì)樣地布設(shè)示意圖Fig.1　Layout of sampling plot圖 2　群狀圓形樣地布設(shè)示意圖Fig.2　Circular shape plots cluster

2.3監(jiān)測(cè)調(diào)查因子與指標(biāo)設(shè)置

2.3.1一重樣地調(diào)查因子設(shè)置一重樣地主要用于常規(guī)的森林結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)的觀測(cè)。樣地內(nèi)的調(diào)查因子從大到小共設(shè)置為4個(gè)層次，分別為林分概況層(General situation 層，簡(jiǎn)稱G層)、單木信息層(Trees層，簡(jiǎn)稱T層)、灌木及幼樹信息層(Bush層，簡(jiǎn)稱B層)、草本信息層(Herb層，簡(jiǎn)稱H層)，其中林分概況層主要用于對(duì)林分結(jié)構(gòu)、景觀層次、林分健康、社會(huì)功能等狀況的監(jiān)測(cè)與分析；單木信息層主要用于對(duì)森林蓄積量、木材質(zhì)量、生物量等的計(jì)算，進(jìn)而對(duì)森林經(jīng)濟(jì)功能、固碳功能等進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析；灌木及幼樹信息層、草本信息層主要用于林下幼樹自然更新能力、灌木及草本植被豐富度等方面的分析，從而對(duì)與之相關(guān)的生物多樣性保護(hù)及其他功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析。各層中的調(diào)查內(nèi)容、詳細(xì)觀測(cè)指標(biāo)及在樣地中的調(diào)查位置詳見表1。

表 1　一重樣地調(diào)查因子設(shè)置情況Table 1　Survey factors of the first sampling plots

2.3.2二重樣地調(diào)查因子設(shè)置二重樣地主要用于新增加的森林生態(tài)和環(huán)境觀測(cè)指標(biāo)的獲取，這些樣地除了在第一重抽樣時(shí)要進(jìn)行常規(guī)因子調(diào)查外，還需要增加空氣質(zhì)量、枯落物分解情況、土壤理化性質(zhì)等與森林生態(tài)和環(huán)境相關(guān)的調(diào)查因子。這些因子從上到下共設(shè)置為4個(gè)層次，分別為林冠層(Crown層，簡(jiǎn)稱C層)、空氣層(Air層，簡(jiǎn)稱A層)、枯落物層(Litter層，簡(jiǎn)稱L層)、土壤層(Soil層，簡(jiǎn)稱S層)，其中林冠層主要用于對(duì)與其相關(guān)的森林降水截留、能量交換等功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析，空氣層主要用于對(duì)森林凈化大氣環(huán)境、提供負(fù)氧離子等改善空氣環(huán)境質(zhì)量的功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析，枯落物層主要用于對(duì)與其相關(guān)的涵養(yǎng)水源、儲(chǔ)存有機(jī)碳和養(yǎng)分等功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析，土壤層主要用于對(duì)森林水土保持、土壤保育等功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)與分析。各層中的調(diào)查內(nèi)容、詳細(xì)觀測(cè)指標(biāo)及在樣地中的調(diào)查位置詳見表2。

表 2　二重樣地調(diào)查因子設(shè)置情況Table 2　Survey factors of secondary sampling plots

2.4觀測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)采集

2.4.1一重樣地觀測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)采集林分概況(G層)：由于經(jīng)營(yíng)單位以往都定期進(jìn)行過森林資源連續(xù)清查及森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查，因此該層數(shù)據(jù)中的權(quán)屬、地理坐標(biāo)、區(qū)劃位置(所屬分場(chǎng)、林班、小班等)、立地類型、坡度、坡向、坡位、海拔等因子可根據(jù)經(jīng)營(yíng)單位以往的調(diào)查資料確定；林種、林分起源、經(jīng)營(yíng)活動(dòng)歷史等根據(jù)經(jīng)營(yíng)單位的森林經(jīng)營(yíng)檔案獲??；林分發(fā)展階段、優(yōu)勢(shì)樹種、林層結(jié)構(gòu)、郁閉度、災(zāi)害情況、可及度等因子根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察獲取。

單木信息(T層)：?jiǎn)文痉轿唤遣捎昧_盤儀確定，從規(guī)定方向沿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)羅盤所遇到樹木的次序?qū)淠具M(jìn)行編號(hào)和調(diào)查，同方位角上有多棵樹時(shí)，則按由近到遠(yuǎn)的次序編號(hào)調(diào)查。邊界木遵從首個(gè)180°邊界木計(jì)數(shù)、第2個(gè)180°邊界木不計(jì)數(shù)原則；距離樣圓中心點(diǎn)的距離采用皮尺測(cè)定；樹高采用布魯萊斯測(cè)高儀測(cè)定；胸徑采用圍尺測(cè)定；林木類型分為目標(biāo)樹、干擾樹、特別樹和一般樹4類；林木生活力分為有競(jìng)爭(zhēng)活力、有活力、活著的、瀕死的、枯死立木5個(gè)等級(jí);干材質(zhì)量分為通直完滿、輕度彎曲、二分枝、多分枝、顯著彎曲5種情況，均采用觀察法確定。

灌木和幼樹情況(B層)及草本情況(H層)：采用固定標(biāo)桿或樣線的方法建立樣方，逐一調(diào)查記錄種類、高度、蓋度等因子。

2.4.2二重樣地觀測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)采集林冠狀況(C層)：采用魚眼鏡頭在各調(diào)查位置拍攝質(zhì)量較好的林分全天空照片數(shù)張，并采用冠層分析軟件HemiView分析計(jì)算得到各樣地的林分葉面積指數(shù)、冠層輻射等情況。

空氣狀況(A層)：空氣溫度、濕度采用浙江托普儀器公司的手持式農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)儀測(cè)定；空氣正、負(fù)氧離子含量采用日本KEC-990正負(fù)離子測(cè)試儀測(cè)定；二氧化碳濃度采用美國(guó)TEL-7001型二氧化碳檢測(cè)儀測(cè)定。

枯落物狀況(L層)：在各調(diào)查位置分別觀察并用直尺測(cè)量枯落物層的總厚度及分解狀況，同時(shí)在典型地段收集單位面積的枯落物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，放入水中浸泡24 h后取出稱取質(zhì)量，求算其最大持水量。然后，在85 ℃恒溫下烘干稱質(zhì)量，求算其生物量及自然含水量。

土壤理化性質(zhì)(S層)：在樣地中心點(diǎn)附近半徑8.49 m范圍內(nèi)選取典型地段挖取土壤剖面，挖出表土層和心土層，然后分層用環(huán)刀、鋁盒和自封袋重復(fù)3次取樣帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理化性質(zhì)測(cè)定。根據(jù)相關(guān)研究，林木的根系主要分布在地表至60 cm深度的土層中[18-19]，土壤水分也多在地表至30 cm深度的土層中變化比較活躍，30 cm以下相對(duì)穩(wěn)定[20]，地表至60 cm深度的土層屬于林木根系活動(dòng)的主要區(qū)域。而通過熱林中心土壤剖面挖取情況來看，其大部分土壤表土層及心土層的厚度已超過60 cm，因此，土壤剖面挖取至心土層即可，這樣既能滿足監(jiān)測(cè)需要，又能節(jié)省調(diào)查時(shí)間和費(fèi)用。

3結(jié)果與分析

經(jīng)2014年在熱林中心對(duì)以上監(jiān)測(cè)體系進(jìn)行實(shí)踐操作，其調(diào)查一個(gè)樣地所需投入的總經(jīng)費(fèi)與我國(guó)森林資源連續(xù)清查調(diào)查一個(gè)樣地的經(jīng)費(fèi)相差不多，但工作量大大降低，約為后者的1/3，按照國(guó)家森林資源連續(xù)清查主要技術(shù)規(guī)定中的方法進(jìn)行總體估計(jì)及精度分析，2014年熱林中心森林總蓄積量為 1 424 216.6 m3，蓄積量抽樣精度為94.97%，表明監(jiān)測(cè)體系具有很好的抽樣效率。通過監(jiān)測(cè)體系獲得的森林面積、蓄積及主要生態(tài)環(huán)境狀況指標(biāo)詳見表3。

表 3　熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心森林主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)Table 3　Main monitoring indicators of experimental center of tropical forestry

各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)中，蓄積量情況可用于了解經(jīng)營(yíng)單位的木材生產(chǎn)功能；溫濕度、二氧化碳濃度及負(fù)氧離子含量情況可用于了解經(jīng)營(yíng)單位森林空氣環(huán)境狀況及其改善空氣環(huán)境的功能；森林喬灌木、枯落物生物量及土壤碳密度，可用于計(jì)算森林的固碳量及釋氧量，了解森林的固碳釋氧功能；葉面積指數(shù)、枯落物持水率、土壤非毛管孔隙度等情況，可用于了解森林的水源涵養(yǎng)功能；此外，森林喬、灌、草等物種數(shù)量可用于了解森林的生物多樣性情況。由熱林中心各項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)，根據(jù)溫濕指數(shù)法[21]可知其森林溫濕指數(shù)為28.4，屬于悶熱不舒適級(jí)別；根據(jù)二氧化碳濃度法[22]可知其森林空氣處于健康水平；根據(jù)森林空氣負(fù)氧離子評(píng)價(jià)模型[23]可知其森林總體空氣負(fù)離子系數(shù)為0.60，空氣負(fù)氧離子評(píng)價(jià)系數(shù)為1.09，該森林整體空氣質(zhì)量好、清潔度高；根據(jù)植物光合作用方程式可計(jì)算出熱林中心森林植被碳儲(chǔ)量為 598 010.9 t，枯落物碳儲(chǔ)量為145 240.3 t，森林生長(zhǎng)總釋氧量為1 612 613.59 t，根據(jù)土壤碳密度計(jì)算出土壤碳儲(chǔ)量為2 756 236.3 t；根據(jù)葉面積指數(shù)及氣象降水?dāng)?shù)據(jù)，采用Aston降雨截留模型[24]計(jì)算出森林林冠截留量為2 125.20萬t；根據(jù)枯落物持水率計(jì)算出枯落物持水量為31.02萬t；根據(jù)土壤非毛管孔隙度計(jì)算出土壤可蓄水量為1 682.43萬t。此外，熱林中心共有森林喬木178種，灌木248種，草本62種，采用Shannon-Wiener指數(shù)法計(jì)算出森林喬、灌、草各層生物多樣性指數(shù)分別為2.88，4.46和2.53。

通過上述監(jiān)測(cè)體系，可對(duì)經(jīng)營(yíng)單位森林總體的木材生產(chǎn)、空氣環(huán)境改善、固碳釋氧、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護(hù)等多種功能狀況進(jìn)行分析，當(dāng)將監(jiān)測(cè)指標(biāo)按照樣地類型(森林類型)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，也可對(duì)經(jīng)營(yíng)單位森林資源內(nèi)部不同森林類型的多種功能狀況進(jìn)行分析與比較，而通過定期監(jiān)測(cè)，則可對(duì)不同時(shí)間段經(jīng)營(yíng)單位森林的多種功能狀況及其發(fā)展變化動(dòng)態(tài)有一個(gè)全面了解。

4結(jié)論與討論

通過二重系統(tǒng)抽樣，采用群狀圓形樣地，布設(shè)一重樣地和二重樣地，建立了經(jīng)營(yíng)單位級(jí)的森林多功能監(jiān)測(cè)體系，并在實(shí)際中進(jìn)行了操作應(yīng)用。實(shí)踐表明，采用該方法建立的經(jīng)營(yíng)單位級(jí)森林多功能監(jiān)測(cè)體系具有很好的實(shí)用性，監(jiān)測(cè)效率較高，能夠快捷有效地調(diào)查和獲取與森林多功能經(jīng)營(yíng)相關(guān)的各項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，從而了解多功能森林資源的結(jié)構(gòu)、數(shù)量、質(zhì)量及其各種功能狀態(tài)和發(fā)展變化規(guī)律等信息，為全面掌握多功能森林的各項(xiàng)特征提供了數(shù)據(jù)支撐，并能滿足森林多功能經(jīng)營(yíng)分析評(píng)價(jià)的需要，對(duì)于推動(dòng)森林多功能綜合監(jiān)測(cè)理論的發(fā)展，提高森林多功能綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)水平具有重要的理論和實(shí)踐意義。實(shí)際調(diào)查中，采用群狀圓形樣地的主要不足是樣地設(shè)置的復(fù)雜性和精確性要求高，復(fù)測(cè)復(fù)位的技術(shù)要求也較高。各項(xiàng)觀測(cè)指標(biāo)中，空氣負(fù)氧離子含量、二氧化碳濃度會(huì)受溫、濕度的影響，因此在以后的復(fù)測(cè)時(shí)，應(yīng)選擇在相同的季節(jié)進(jìn)行，且應(yīng)盡量使同一林分類型的數(shù)據(jù)形成一個(gè)時(shí)間序列，以便于取平均值進(jìn)行分析。此外，為消除風(fēng)速、風(fēng)向可能帶來的誤差，在測(cè)定時(shí)應(yīng)在同一觀測(cè)點(diǎn)相互垂直的2～4個(gè)方向各取1個(gè)讀數(shù)，取其平均值進(jìn)行記錄分析。葉面積指數(shù)測(cè)定時(shí)，照片質(zhì)量主要受兩個(gè)因素的影響:一是天空較強(qiáng)的陽光會(huì)使照片產(chǎn)生較多的孔隙，從而影響測(cè)量質(zhì)量；二是天空的蔚藍(lán)色背景，由于藍(lán)綠色差較為接近，在軟件處理過程中易與林冠投影面積相混淆。因此，為了保證全天空照片質(zhì)量與各項(xiàng)參數(shù)估測(cè)的最大精度，照片盡量不要正對(duì)太陽光線拍攝，或選擇陰天、晴天太陽未出之前和落山之后進(jìn)行拍攝。

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DOI：網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:2016-06-0816:2110.13207/j.cnki.jnwafu.2016.07.019

[收稿日期]2014-11-27

[基金項(xiàng)目]科技部國(guó)際合作項(xiàng)目“基于遙感和地面監(jiān)測(cè)的森林經(jīng)理數(shù)據(jù)集成技術(shù)”(2014DFG32140)；中央級(jí)公益性科研院所基金項(xiàng)目“多功能森林撫育經(jīng)營(yíng)創(chuàng)新技術(shù)研究”(CAFYBB2012013)

[作者簡(jiǎn)介]鄧成(1981-)，男，湖南新邵人，工程師，博士，主要從事森林資源監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)、森林生態(tài)系統(tǒng)管理等研究。 [通信作者]陸元昌(1957-)，男，云南昆明人，研究員，博士，主要從事多功能近自然森林經(jīng)理的理論與技術(shù)研究。 E-mail:YLu@caf.ac.cn

[中圖分類號(hào)]S727.3

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1671-9387(2016)07-0131-07

Multifunctional monitoring system for forest at management unit level

DENG Cheng1,2,ZHANG Shougong2,LU Yuanchang2,TANG Xuejun3

(1GuangxiForestryInventoryandPlanningInstitute,Nanning,Guangxi530028,China;2ChineseAcademyofForestry,Beijing100091,China;3EastChinaForestInventoryandPlanningInstituteStateForestryAdministration,Hangzhou,Zhejiang310019,China)

Abstract:【Objective】 This study aimed to establish effective means for forest management unit to timely know the growth and development state,internal structure characteristics,regeneration and succession regular of multifunctional forest and the relationship between it and the environment,which would provide data support and theoretical guidance for management of multifunctional forests.【Method】 Taking the experimental center of tropical forestry of the Chinese Academy of Forestry as an example,the multifunctional monitoring system of forest was introduced from the sampling system design to plots layout method,investigation factor set and observation data collection.【Result】 Through taking two systematic samplings and the cluster of circular shape plots,a multifunctional monitoring system for forest at management unit level was established.The system only took 1/3 workload compared to the national continuous forest inventory with equal cost.The sampling accuracy was excellent with 94.97% when applied to the forest volume in the experimental center at tropical forestry.【Conclusion】 The established monitoring system has strong practicability and high monitoring efficiency,and can guide the forest business units for multifunction management.

Key words:forest management unit;multifunctional forest;multifunctional monitoring system

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20160608.1621.038.html