尾巨桉人工林經營質量評價體系構建及應用研究*

李 娜 玄祖迎 鄭曉鐘 林 瑋高艷芳 王 敏 連輝明 殷祚云

（1.仲愷農業(yè)工程學院，廣東 廣州 510225；2.佛山市林業(yè)科學研究所，廣東 佛山 528222；3.佛山市云勇生態(tài)公益林管理中心，廣東 佛山 529200；4.廣東省林業(yè)科學研究院/廣東省森林培育與保護利用重點實驗室，廣東 廣州 510520）

桉樹原產澳大利亞及其附近島嶼，因其生長速度快，輪伐期短[1]，適應性強，木材優(yōu)良，用途廣泛等，已成為短周期工業(yè)用材林、豐產林經營的樹種之一[2]。自1986 年到2018 年，我國桉樹面積增加了107%，達到了546.74 萬hm2。桉樹人工林的快速發(fā)展有效緩解木材供需矛盾[3]，也帶來了巨大的經濟效益、生態(tài)效益和社會效益。

桉樹人工林經營質量對社會、經濟和環(huán)境都有著重大的影響，不同主體對桉樹人工林經營目標有不同的需求，森林質量評價指標因而有所不同[4]。經營者關注營林的經濟效益，林地所有者關注經營期間的林地環(huán)境變化，政府和公眾則關心的是以生態(tài)效益為主、兼顧經濟和社會的綜合效益。因此從政府和公眾的角度出發(fā)建立一套合理的桉樹人工林綜合評價體系，更有利于實現(xiàn)森林資源的可持續(xù)經營，也為科學評價桉樹人工林的功過以及為桉樹人工林經營起到指導和規(guī)范作用。本文以我國南方應用較多的品系尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E. grandis)（DH32-29） 為例對桉樹人工林經營質量進行評價和劃分質量等級，為政府部門和社會公眾從桉樹人工林經營質量等級方面提供量化模型。

1 材料與方法

1.1 材料來源

調查林地位于云勇林場。該林場位于廣東省佛山市高明縣西南部，總面積2 007.8 hm2，地處東經112°40’、北緯22°43’，屬南亞熱帶季風性氣候，年平均氣溫22.0℃，最高氣溫34.5℃、最低氣溫3.5℃，偶有霜凍。雨熱同季，雨量充沛，多集中在4—8 月，空氣濕度大，年降雨量在1 800～2 200 mm。地勢屬丘陵地帶，土壤為花崗巖發(fā)育的酸性赤紅壤，土層深厚[5-6]，土壤有機質含量豐富。本研究選擇3 塊尾巨桉（品系為DH32-29）人工林，每塊面積約3.33 hm2，分別設為A、B 和C 林地，人工林為2013 年造林。各樣地立地因子見表1。造林后當年秋冬季撫育1 次，第2～3年則分別在春秋季各撫育1 次，撫育方式是除草、砍雜、培土并追肥，之后看林地雜灌及林木生長情況進行撫育。各樣地最后一次撫育時間為：A樣地為2016 年10 月；B 樣地為2019 年10 月；C樣地為2020 年4 月。

表1 云勇林場3 塊尾巨桉人工林6 個樣方概況Table 1 3 Eucalyptus urophylla × E. grandis plantations of 6 quadrats in Yunyong Forest

1.2 研究方法

通過歸納前人在森林健康方面的相關研究，對佛山地區(qū)尾巨桉林的實地調查以及咨詢專家意見，運用層次分析法[7]和YAAHP 軟件，結合實際調查情況，科學確定各準則和指標權重，建立評價體系,最終獲得桉樹人工林經營林質量綜合指數Q 值，以此劃分桉樹林質量等級。

1.3 調查方法

先調查各林地撫育程度，以各樣地最后一次撫育時間為標準。在A、B 和C 林地的每塊林地上坡位和下坡位各設置1 個20 m×20 m 的臨時樣方，分別標記為A1、A2、B1、B2、C1、C2，共6 個臨時樣地。調查樣方內尾巨桉人工林每木檢尺，并調查林下物種，檢尺其胸徑、樹高、冠幅等因子，采用魚眼相機在樣地6 個不同位置拍攝圖片計算平均郁閉度，并在每個臨時樣地取兩個100 cm 深的土壤剖面，取3 環(huán)刀檢測土壤測物理性質及并采1 個各層均勻混合土樣檢測土壤化學性質。所用的儀器與設備包括手機工具箱的指南針和水平儀、魚眼相機（NIKON E4500）。

1.4 數據處理

采用 Excel 2010 (Microsoft Corporation，2010)整理數據，運用YAAHP 軟件（V.12，山西元決策軟件有限公司）對數據進行分析并建立層次分析法評價體系。

1.5 評價指標體系構建

1.5.1 建立評價指標體系 參考我國森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測指標體系及林業(yè)行業(yè)有關森林可持續(xù)經營和多功能經營的國家和地方標準，運用層次分析法，以尾巨桉林質量為目標，森林結構、生長量、土壤肥力和群落穩(wěn)定性為準則層，17 個指標為指標層，構建了評價模型（圖1）。

圖1 尾巨桉質量等級評價層次結構模型Fig. 1 Hierarchy structure model of quality grade evaluation of Eucalyptus urophylla × E. grandis

1.5.2 準則層權重確定 在閱讀了大量相關文獻的基礎上，結合專家意見確定了各評價指標及準則層4 個方面的權重（表2）。最終專家對準則層中的森林結構、生長量、土壤肥力、群落穩(wěn)定性分別賦值為0.15、0.35、0.25、0.25。其中認為土壤肥力、群落穩(wěn)定性指標具有相等的重要性。

表2 準則層賦值Table 2 Criterion layer assignment

1.5.3 評價指標賦分值確定 根據相關文獻[8]、規(guī)定和標準，結合本次調查數據結果，確定指標層各指標賦分范圍。各指標分值由高到低賦值8～2分，對于穩(wěn)定性準則層中的反向指標賦值時，等級從高到低賦值2～8 分。具體見表3。

表3 尾巨桉人工林評價指標賦分范圍Table 3 Evaluation index assignment range of Eucalyptus urophylla × E. grandis plantation

2 結果與分析

2.1 綜合評價體系線性模型

利用 YAAHP 軟件[17-18]，參考連輝明等[19]評選次生林經營引入優(yōu)良樹種，并結合侯平[20]方法，構建指標權重判斷矩并得到各層次的權重值。然后進行一致性檢驗，得到CR 值為0.003 5，遠小于規(guī)定的閾值0.1，說明該評價層次結構模型成立。最后根據各評價指標的權重，構建尾巨桉質量Q 值綜合評價體系線性模型：

Q = 0.062 5B1 + 0.437 5B2 + 0.250 0B3 + 0.250 0 B4 = 0.067 0C1 + 0.045 8C2 + 0.045 8C3 + 0.019 6 C4 + 0.106 0C5 + 0.174 7C6 + 0.193 9C7 + 0.036 4 C8 + 0.036 4C9 + 0.036 4C10 + 0.036 4 C11 + 0.036 4 C12 + 0.036 4C13 + 0.036 4C14 + 0.036 4 C15 +0.036 4 C16 + 0.019 6C17；

式中Q 值指尾巨桉質量綜合評價值，B1 為森林結構，B2 為生長量，B3 為土壤肥力，B4 為群落穩(wěn)定性。

根據綜合線性模型，利用測定的實際值，計算得到尾巨桉人工林經營質量綜合評價值Q 值，Q 值總分為8 分，以此作為經營質量等級的綜合評價指標。Q 值得分6.00～8.00 的經營質量為優(yōu)，4.00～5.99 為良，2.00～3.99 為中，＜2.00 為差。

2.2 尾巨桉人工林經營質量分析與比較

利用YAAHP 軟件分析得到尾巨桉6 個樣地的權重值，根據經營質量Q 值線性模型，對各指標實測值進行賦分，然后計算得出樣方經營質量評價綜合指標Q 值（表4）。

A、B、C 3 個林地，每個林地取2 個樣方。由表4 可知，尾巨桉林地權重大小順序為B＞C＞A。樣方質量等級評價結果為B1＞B2＞C2＞C1＞A1＞A2，林地Q 值由高到低排序為：林地B＞林地C＞林地A。從各林地Q 值來看，3 塊林地整體經營質量中等。

表4 尾巨桉3 塊人工林6 個樣方的經營質量評價Q 值Table 4 Management quality evaluation Q value of 6 quadrats of 3 plantations of Eucalyptus urophylla × E. grandis

3 結論與討論

本文基于層次分析法的原理，利用YAAHP 軟件，結合專家意見，兼顧生態(tài)、經濟和社會效益，基于公眾角度，選取森林結構、生長量、土壤肥力、群落穩(wěn)定性4 個一級指標以及平均胸徑、平均樹高、郁閉度等17 個二級指標，構建了一套的尾巨桉（DH32-29）人工林經營質量等級評價體系，并以廣東佛山云勇林場7 a 生尾巨桉人工林3塊林地6 個樣地為例進行調查、分析和評價。最終由YAAHP 軟件得到尾巨桉林地權重大小順序為B＞C＞A，可以用來作為評價尾巨桉各林地經營質量等級的判斷標準，其中B 林地為優(yōu)，C 林地次之，A 林地較差； 由線性模型值得到樣地質量評價結果為B1＞B2＞C2＞C1＞A1＞A2，說明撫育程度中等的B 林地經營質量最好，其次為C 林地， A林地相對較差，評價模型Q 值給出了3 塊尾巨桉人工林經營質量等級結果為林地B＞林地C＞林地A，分別是B 為良，A 和C 為中。權重大小與評價模型值Q 值評價結果一致，并且與云勇林場的尾巨桉各林地實際經營質量情況也一致，說明該評價體系合理，可以為我國南方尾巨桉人工林經營質量等級評價提供一個有效評價模型。

層次分析法常用于森林質量評價中確定權重[21]量化評價的方式，對森林進行質量評價是現(xiàn)行森林評價的方向。本文通過建立一套尾巨桉人工林經營質量等級評價體系，應用于3 個7 a 生尾巨桉林人工林地，進行質量等級評價，以理論結合實際方式，去驗證本質量等級評價體系的完整性及實用性。結合結論、一致性檢驗的CR 值和質量評價Q 值，證明該評價體系合理，可運用在其他人工林的質量評價研究。另外，研究表明[22-24]，氣候與環(huán)境因子如光照、坡度等對桉樹人工林生長量有重要影響。本研究的評價系統(tǒng)中并沒有將氣候與環(huán)境因子的列入評價系統(tǒng)，一方面由于因子數量眾多，使評價體系變得復雜化，難于操作；其二是缺乏因子對桉樹人工林影響系統(tǒng)分級的資料，也難于開展。另外一般需要評價的林地是生產上可以砍伐的成熟林地，如何評價并比較不同林齡的林地也是一個需要思考的問題。本研究是以6 a 生林地年均高、徑生長量和單位面積年均蓄積為標準建立評價模型，基于對5 a 生以上成熟的尾巨桉人工林用相應的年均生長量和單位面積年均蓄積評價進行計算，以此解決不同林齡林地評價問題。需要指出的是在制定與實施尾巨桉人工林經營質量等級評價體系后，如何利用評價結果指導生產開展經營管理，仍需進一步開展深入研究。