森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估方法的現(xiàn)狀與前景

薛沛沛，王兵，牛香，李峰卿

(1.重慶市林業(yè)科學(xué)研究院，三峽庫(kù)區(qū)森林保護(hù)與恢復(fù)重慶市市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，400036，重慶;2.北京林業(yè)大學(xué)，100083，北京;3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，國(guó)家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100091，北京)

森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估方法的現(xiàn)狀與前景

薛沛沛1，2，王兵3?，牛香2，李峰卿3

(1.重慶市林業(yè)科學(xué)研究院，三峽庫(kù)區(qū)森林保護(hù)與恢復(fù)重慶市市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，400036，重慶;2.北京林業(yè)大學(xué)，100083，北京;3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，國(guó)家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100091，北京)

森林是林業(yè)的主體，作為森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的組成部分和重要措施，森林健康問題引起了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的關(guān)注，成為當(dāng)前林業(yè)研究的重要領(lǐng)域之一。從森林健康的發(fā)展歷程和內(nèi)涵入手，對(duì)森林健康評(píng)估指標(biāo)體系法、生態(tài)指示者法和健康距離法3種主要方法進(jìn)行綜述，并分析各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)?？焖僭\斷和評(píng)估將是森林健康研究的重要方向，需要加強(qiáng)以下幾方面:1)界定森林生態(tài)系統(tǒng)健康內(nèi)涵;2)形成森林生態(tài)系統(tǒng)健康快速診斷和評(píng)估的簡(jiǎn)化指標(biāo)體系;3)建立森林健康快速診斷和評(píng)估方法;4)森林健康快速診斷和評(píng)估的應(yīng)用技術(shù);5)森林健康快速診斷和評(píng)估多技術(shù)、多方法、多尺度的研究。

森林生態(tài)系統(tǒng);森林健康;評(píng)估方法

據(jù)《2010年全球森林資源評(píng)估》統(tǒng)計(jì)，世界森林 總面積略超過40億hm2，占陸地總面積的31%［1］;因此，森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、健康發(fā)展的基礎(chǔ)。近年來，伴隨著世界范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，森林被過度采伐，森林資源不斷減少，加上公害事件的不斷發(fā)生，森林健康面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。森林的生產(chǎn)力和健康水平直接關(guān)系到全球人類的社會(huì)生活，開展森林健康研究有著非常重要的社會(huì)意義［2-3］。20世紀(jì)90年代以來，森林健康作為林業(yè)科技的一個(gè)新方向得到了全世界的重視，學(xué)者們對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)健康的定義、監(jiān)測(cè)、評(píng)估和管理進(jìn)行了積極的探討和實(shí)踐［4］，并將“森林健康”作為森林狀況評(píng)估和森林資源管理的標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)［5］。

1 森林健康的發(fā)展歷程和內(nèi)涵

森林健康是森林生態(tài)系統(tǒng)健康和恢復(fù)(Forest Ecosystem Health/Restoration)的簡(jiǎn)稱，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，是西方國(guó)家針對(duì)人工造林林分結(jié)構(gòu)單一、森林病蟲害防治能力弱、水土保持能力差等問題提出來的。80年代以來，隨著國(guó)際社會(huì)的重視，森林健康的研究范圍和深度也得到了擴(kuò)展和提升。關(guān)于森林健康的內(nèi)涵，還未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。大致經(jīng)歷了以下3個(gè)階段。

1)20世紀(jì)60年代，從森林病蟲害防治方面來定義森林健康。森林健康是針對(duì)具體人為因素(酸雨、大氣污染、砍伐及森林土地開發(fā)等)造成的森林衰退現(xiàn)象，如不正常脫葉、冠層稀疏、脫色、葉子卷曲、大面積死亡等，以及人工林雪壓、風(fēng)折、森林火災(zāi)和病蟲害威脅等現(xiàn)象［6-12］。森林健康是指某一森林中的生物因素和非生物因素(病蟲害、空氣污染、營(yíng)林措施、木材采伐等)的影響不會(huì)威脅到該森林現(xiàn)在或?qū)砩仲Y源經(jīng)營(yíng)的目標(biāo)［13-14］。

2)20世紀(jì)80年代以來，森林健康從林分水平轉(zhuǎn)移到森林生態(tài)系統(tǒng)水平。

(1)表征森林應(yīng)對(duì)干擾的恢復(fù)力上。森林健康代表森林的生產(chǎn)力和受壓后的恢復(fù)能力［15］。其指標(biāo)歸納為生態(tài)系統(tǒng)的活力、組織結(jié)構(gòu)和恢復(fù)力或抵抗力 3 個(gè)層面［16］。M.Twery 等［17］認(rèn)為森林健康是一種狀態(tài)，它可以在景觀更新、對(duì)大范圍的干擾下具有恢復(fù)力，并能夠保持自身的生態(tài)彈性，滿足人們現(xiàn)在以及將來在經(jīng)濟(jì)、使用、產(chǎn)品和服務(wù)方面的需要。W.W.Covington等［18］提出健康的森林是對(duì)變化有恢復(fù)力的森林。一個(gè)健康的森林在受到干擾時(shí)必須有維持自身的能力，而且具有快速恢復(fù)力［19］。

(2)與森林生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性聯(lián)系起來。森林生態(tài)系統(tǒng)健康是一種狀態(tài)，向人類提供服務(wù)并維持自身復(fù)雜性［20-22］。有以下4個(gè)屬性:①在某一演替階段，物理環(huán)境、生物資源能支持森林活動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò);②在景觀水平上，具有抗災(zāi)性變化的恢復(fù)力;③植物具有維持自身所需基本資源(水、養(yǎng)料、陽(yáng)光等)的供給與需求之間達(dá)到平衡的能力;④在演替階段具有多樣性，并具有能為多種本土物種提供生境的林分結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)過程［23］。C.W.Dahms等［24］認(rèn)為森林生態(tài)系統(tǒng)健康包含森林病蟲害管理、全球變化和生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)。

3)20世紀(jì)90年代末期以來，從森林生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)空異質(zhì)性和人類需求等綜合方面來理解森林健康。隨著人們對(duì)森林作為生態(tài)系統(tǒng)主體認(rèn)識(shí)的不斷深入，對(duì)森林健康的理解已逐步發(fā)展為包括林分、森林群落、森林生態(tài)系統(tǒng)以及森林景觀在內(nèi)的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，其復(fù)雜性不僅包括空間尺度，還有時(shí)間尺度［25-26］。森林生態(tài)系統(tǒng)健康是包含時(shí)空尺度的概念，在空間尺度上，一棵樹的健康不等于一個(gè)林分的健康，一個(gè)健康林分中也可能存在著一定數(shù)量的被壓木、病態(tài)木、枯死木等，只是它們均在一個(gè)較低的水平上存在，對(duì)于維護(hù)健康森林中的食物鏈和生物多樣性、保持森林結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是有益的［27］。森林的健康不僅是自身的沒有疾病，而且還要滿足人類對(duì)森林的各種需求，這2方面也是森林是否健康的必要條件［28］。

總之，一個(gè)健康的森林的森林生態(tài)系統(tǒng)不僅內(nèi)部具有良好的自我調(diào)節(jié)能力，而且對(duì)于外界環(huán)境的變化可以進(jìn)行相應(yīng)的自我調(diào)整，以保持一種穩(wěn)定的、可持續(xù)的狀態(tài)［29］。

2 森林健康評(píng)估方法

森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估是診斷人為因素和自然因素引起森林生態(tài)系統(tǒng)的破壞和退化所造成的森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紊亂和功能失調(diào)，是對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力水平、結(jié)構(gòu)狀態(tài)、抵抗外界干擾能力以及服務(wù)功能等多方面綜合能力的一種量化評(píng)估［30］。

2.1 森林健康評(píng)估發(fā)展歷程

生態(tài)系統(tǒng)健康監(jiān)測(cè)和評(píng)估是伴隨著生態(tài)系統(tǒng)健康的產(chǎn)生而出現(xiàn)的。20世紀(jì)70年代末期，德國(guó)發(fā)現(xiàn)森林生活力缺失的情況，即新型森林受害現(xiàn)象，首先提出了森林健康狀態(tài)的概念并開始了觀測(cè)工作［31］，后來在原有的全國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)加入森林健康狀態(tài)的調(diào)查監(jiān)測(cè)和分析評(píng)估體系。加拿大在80年代中期開始對(duì)森林健康進(jìn)行評(píng)估［32-33］，成立了ARNEws(全國(guó)酸雨早期預(yù)警系統(tǒng))，在全國(guó)建立了由150個(gè)樣地組成的網(wǎng)絡(luò)［34］。1990年，美國(guó)實(shí)施FHM項(xiàng)目，于1999年加入FIA(forest inventory and analysis)工程，并逐步建立起了覆蓋全國(guó)的FHM(forest health management)體系，該體系包括監(jiān)測(cè)、評(píng)估和研究3方面的內(nèi)容。與此同時(shí)，美國(guó)環(huán)保局(U.S.Environmental Protection Agency，EPA)也開展了環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)估項(xiàng)目(Environmental Monitoring and Assessment Program，EMAP)，該項(xiàng)目對(duì)森林、濕地、水體、沿海、農(nóng)業(yè)和干旱6個(gè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，1999年開始對(duì)部分地區(qū)的森林進(jìn)行健康評(píng)估［35］。澳大利亞在90年代中期也對(duì)全國(guó)的森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了健康調(diào)查和評(píng)估工作［36-37］。

20世紀(jì)80年代以前，我國(guó)對(duì)森林的生態(tài)管理都以控制病蟲鼠害為目標(biāo)。從80年代開始，我國(guó)開始出現(xiàn)因環(huán)境污染而導(dǎo)致森林受害問題的報(bào)道，但大部分研究集中在酸雨的成因以及酸雨對(duì)單一物種及林分的影響。2001年，中美開展了森林健康合作。目前己建立了我國(guó)的病蟲害監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，但監(jiān)測(cè)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)體系還不夠完善，森林資源與生態(tài)監(jiān)測(cè)、評(píng)估工作落后于林業(yè)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)的步伐和水平，很難對(duì)一個(gè)地區(qū)或區(qū)域的森林狀況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。

2.2 森林健康評(píng)估方法現(xiàn)狀

森林生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)估是一次綜合、全面的評(píng)估過程，包括森林生態(tài)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、功能過程、脅迫因素等。對(duì)于森林健康評(píng)估方法，從最初的定性評(píng)估法發(fā)展到目前利用多種技術(shù)方法和手段相結(jié)合的森林健康快速評(píng)估。常用的有指標(biāo)體系法、生態(tài)指示者法、健康距離法。

2.2.1 指標(biāo)體系法 指標(biāo)體系法(index system method)以其提供信息的全面性和綜合性而被廣泛應(yīng)用于生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估中［38］。它適合于所有森林生態(tài)系統(tǒng)健康的評(píng)估。將指標(biāo)體系與層次分析法、主成分分析法、指數(shù)評(píng)估法等結(jié)合起來，構(gòu)造一個(gè)或幾個(gè)綜合性指標(biāo)，簡(jiǎn)化了評(píng)估工作的難度。由于研究地點(diǎn)、研究方法、研究目的、研究對(duì)象的差異，研究者提出了不同的森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估的指標(biāo)體系。

1)以 R.Costanza 等［16］為代表的以活力(vigor)、組織結(jié)構(gòu)(organization)和恢復(fù)力(resilience)為基礎(chǔ)的指標(biāo)體系。肖風(fēng)勁等［39］與陳高等［40］對(duì)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化，還加入了一些新的衡量因子，使森林健康的衡量標(biāo)準(zhǔn)量化細(xì)化，在實(shí)際操作上方便易行。李秀英［41］提出了由生產(chǎn)力、組織結(jié)構(gòu)、抵抗力和土壤狀況4方面29個(gè)指標(biāo)組成的森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估指標(biāo)體系。甘敬［42］在森林經(jīng)營(yíng)小班尺度上，從完整性、穩(wěn)定性和可持續(xù)性3方面初步構(gòu)建健康評(píng)估指標(biāo)14個(gè)。王兵等［43］從森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、結(jié)構(gòu)、干擾和服務(wù)功能4方面出發(fā)，構(gòu)建了森林健康評(píng)估的30個(gè)指標(biāo)。

2)以森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為基礎(chǔ)的指標(biāo)體系，體現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)的社會(huì)性和人類的價(jià)值取向［44］。它越來越成為評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)健康的一個(gè)關(guān)鍵性的指標(biāo)。從20世紀(jì)初期開始，國(guó)外的Dafdon于1941年用費(fèi)用支出法核算了森林和野生生物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，Davis于1964年對(duì)森林的游憩價(jià)值進(jìn)行了評(píng)估［45］。R.Costanza 等［46］對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能進(jìn)行研究。我國(guó)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估開始于80年代，主要有實(shí)物資源價(jià)值、固碳釋氧、保育土壤、涵養(yǎng)水源和凈化環(huán)境、林木積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和凈化大氣、森林防護(hù)、生物多樣性保護(hù)和森林游憩等［47-49］。

3)以森林遭受的危害為基礎(chǔ)的指標(biāo)體系。美國(guó)林務(wù)局［50］統(tǒng)一了森林健康的3個(gè)主要指標(biāo):森林面積的改變、樹木生長(zhǎng)和死亡。A.Patel等［51］以安大略省立公園的森林作為研究案例，構(gòu)建了物種豐度、物種密度、植被蓋度、鄉(xiāng)土樹種比例、個(gè)體高度、昆蟲取食造成的葉片傷害等6項(xiàng)生態(tài)指標(biāo)。澳大利亞的森林健康監(jiān)測(cè)中，使用了遙感技術(shù)開展輻射松落葉病的危害情況評(píng)估［52］。

4)將森林健康的評(píng)估與森林健康監(jiān)測(cè)和森林資源調(diào)查相結(jié)合的指標(biāo)體系。美國(guó)林務(wù)局提出了包括林地生產(chǎn)力、生物多樣性保護(hù)、森林生態(tài)系統(tǒng)健康與活力、水源涵養(yǎng)、土壤保持、全球碳循環(huán)6個(gè)領(lǐng)域的多個(gè)指標(biāo)［53］。

2.2.2 生態(tài)指示者法 鑒于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，人們經(jīng)常需要采用一些指示類群(indicator taxa)來監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)健康［54］。即生物指示物評(píng)估法，也稱為生態(tài)指示者法(ecological instructions method)。該方法依據(jù)森林生態(tài)系統(tǒng)的指示植物、敏感植物、特有植物、特有動(dòng)物、森林鳥類、森林昆蟲、森林土壤動(dòng)物和森林土壤微生物等來描述森林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況［55］。如應(yīng)用昆蟲監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)健康已在國(guó)外廣泛應(yīng)用［56］，I.R.Noble 等［57］也是生態(tài)指示者法的典范。D.A.Neher［58］指出線蟲群落(nematode community)可以作為土壤健康的指示生物。R.T.Kingsford［59］利用河漫灘濕地水鳥在航空調(diào)查中的時(shí)空變化來研究水生生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，這個(gè)方法不僅清楚地認(rèn)識(shí)了濕地健康和與它連接的河流的健康之間的聯(lián)系，而且水鳥也成為受到公眾認(rèn)可且具有立法依據(jù)的超級(jí)指標(biāo);但是，根據(jù)J.Hilty等［60］對(duì)作為自然生態(tài)系統(tǒng)健康指示生物的100種脊椎動(dòng)物和32種無脊椎動(dòng)物類群的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)指示物種都缺乏與生態(tài)系統(tǒng)變化的相關(guān)關(guān)系?？准t梅［61］選用對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)健康程度影響較大的一些指示指標(biāo)，如喬木、灌木、草本、土壤動(dòng)物等構(gòu)成評(píng)估指標(biāo)體系，共有21個(gè)指標(biāo)。該指標(biāo)體系中土壤動(dòng)物因素比例過大，指標(biāo)具有一定片面性。陸慶軒等［62］以光肩星天牛(Anoplophora glabripennis)為生物指示物，對(duì)沈陽(yáng)城市森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果表明沈陽(yáng)城市森林生態(tài)系統(tǒng)的總體健康水平處于亞健康狀態(tài)。

2.2.3 健康距離法 健康距離法(health distance method)由陳高等［63］提出。健康距離表示受干擾生態(tài)系統(tǒng)(或群落)的健康程度偏離模式生態(tài)系統(tǒng)的健康程度(即所謂的背景值狀態(tài))的距離，可以用于解釋生態(tài)系統(tǒng)(或群落)的健康評(píng)估計(jì)算。一般地，干擾越大，壓力越大，健康損益值越大，健康距離(health distance)越大，該生態(tài)系統(tǒng)(群落)就偏離模式生態(tài)系統(tǒng)越遠(yuǎn)，越不健康，對(duì)人類的服務(wù)功能就越弱。健康距離法是一種計(jì)算所觀測(cè)森林生態(tài)系統(tǒng)與最接近原始狀態(tài)的森林生態(tài)系統(tǒng)之間的距離的方法。

陳高等［40］運(yùn)用健康距離法構(gòu)建一套指標(biāo)體系，整個(gè)指標(biāo)體系從自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)3個(gè)基本方面出發(fā)，給出了能夠表征闊葉紅松(Pinus koraiensis)林生態(tài)系統(tǒng)健康狀態(tài)的64個(gè)指標(biāo)，雖然指標(biāo)較全面，但指標(biāo)過多，數(shù)據(jù)收集困難，許多數(shù)據(jù)需要精細(xì)的或者長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)來獲得;因此，該指標(biāo)體系用于科學(xué)研究還可以，但在大尺度上推廣存在一定困難。此外，該體系中有些指標(biāo)很難量化或很難得到一個(gè)較客觀的值。

2.2.4 評(píng)估方法對(duì)比 指標(biāo)體系法構(gòu)建便捷，以其反映信息的全面性和完整性在目前的森林健康評(píng)估中占有重要地位。在實(shí)際操作中，它存在以下幾個(gè)缺點(diǎn):1)由于生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性，指標(biāo)體系的構(gòu)建非常復(fù)雜;2)由于評(píng)估對(duì)象不同，實(shí)施評(píng)估的研究者不同，指標(biāo)體系的構(gòu)建存在著主觀性和隨意性;3)評(píng)估結(jié)構(gòu)大多表現(xiàn)為定性描述，量化描述所占比例較小;4)某些指標(biāo)體系過分強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)某一方面的因素，而忽視了其他方面因素的考慮，具有一定的片面性;5)某些指標(biāo)體系中，指標(biāo)太多，評(píng)估觀測(cè)與資料收集所需時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)際應(yīng)用中可操作性較差。理論上，指標(biāo)的選擇上存在困難，因?yàn)榉N類繁多，在不同時(shí)間尺度可以測(cè)量不同的指標(biāo)精度。實(shí)踐中，指標(biāo)的選擇存在個(gè)人喜好、技術(shù)問題和知識(shí)局限性。選擇合適的時(shí)空尺度指標(biāo)是關(guān)鍵［64］。

生態(tài)指示者評(píng)估法包括單物種生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估和多物種生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估，具有快捷、高效、簡(jiǎn)單易用的特點(diǎn)，符合生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估的實(shí)用可操作原則。雖然采用指示物種評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)健康的研究取得了很大進(jìn)展，但是仍存在一些問題。如果只使用單一物種，當(dāng)外界干擾在更高層次上對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能作用而沒有造成物種變化時(shí)，這一方法就不敏感。多物種的使用可解決上述問題，是評(píng)估自然生態(tài)系統(tǒng)健康較好的方法之一;但由于指示物種的篩選標(biāo)準(zhǔn)及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康指示作用的強(qiáng)弱不明確［65］，且未考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人類健康因素，所以難以全面反映生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況［66］，尤其不適用于人類活動(dòng)為主導(dǎo)的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)估。

健康距離法能從群落尺度上甚至更大尺度上對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行定量評(píng)估，具有一定的可操作性;但存在以下缺點(diǎn):1)在采用健康距離法進(jìn)行評(píng)估時(shí)，找到與被評(píng)估森林類型相同的未受干擾生態(tài)系統(tǒng)(原始森林)是非常困難的;2)在計(jì)算指標(biāo)權(quán)重時(shí)帶有很強(qiáng)的主觀性。目前，在森林生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估中的應(yīng)用尚不太多。

綜上所述，盡管上述方法各有優(yōu)點(diǎn)，但還存在著諸多的不足之處，還遠(yuǎn)未達(dá)到森林健康快速評(píng)估的目的。隨著人們對(duì)森林健康重要性認(rèn)識(shí)的提高以及對(duì)森林健康評(píng)估的深入研究，新型的森林健康快速評(píng)估方法將是今后森林健康評(píng)估研究的主要方向。結(jié)構(gòu)—功能組法、同位素技術(shù)以及不同方法相結(jié)合將是今后森林健康快速診斷和評(píng)估的主要方法。

3 森林健康評(píng)估方法前景

森林健康作為近年來一個(gè)新興的領(lǐng)域，得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，也吸引了大批學(xué)者的研究，在森林健康研究方面均取得了大量的成績(jī);但是，森林健康評(píng)估方法的研究還存在著爭(zhēng)議。在未來的研究中，認(rèn)為下述4方面將是森林生態(tài)系統(tǒng)健康診斷和評(píng)估的主要關(guān)注的方向和熱點(diǎn)。

1)森林健康評(píng)價(jià)當(dāng)前選取的指標(biāo)主要還局限于森林環(huán)境或森林結(jié)構(gòu)單方面［67］，尚未有統(tǒng)一的能夠準(zhǔn)確評(píng)估森林健康的指標(biāo)體系，也沒有一個(gè)各種生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展階段都適用的準(zhǔn)則［68］。不同的指標(biāo)涉及生態(tài)系統(tǒng)健康的不同方面，帶有一定的主觀性。同時(shí)，還存在指標(biāo)過多、耗費(fèi)時(shí)間和人力過大的問題。其困難不僅是因?yàn)樯稚鷳B(tài)系統(tǒng)健康所涉及的因素復(fù)雜多樣，還在于多數(shù)因素的量度與研究尺度密切相關(guān)［69-70］。因此，要充分掌握森林生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整性，必須選擇最有效、最關(guān)鍵且能對(duì)健康狀況有直接影響的指標(biāo)，更科學(xué)、快速、簡(jiǎn)化、精準(zhǔn)的森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估指標(biāo)體系是今后研究的主要方向之一。

2)目前常用的森林健康評(píng)估方法有指標(biāo)體系法、生態(tài)指示者法和健康距離法3種，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。在小尺度上評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的另外一種有用的方法就是功能組方法(functional group method)，功能組可以定義為一系列對(duì)生態(tài)系統(tǒng)某一特定過程具有相似影響的物種［71］。從已有報(bào)道來看，功能組法是森林健康快速評(píng)估的較為有效的方法之一，但目前的研究還處于初始階段。將結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合而形成的結(jié)構(gòu)—功能組法是森林健康評(píng)估方法的創(chuàng)新，尚未有報(bào)道。因此，指標(biāo)體系法與結(jié)構(gòu)-功能組法相結(jié)合，通過個(gè)體與群體的結(jié)合、微觀與宏觀的結(jié)合，來評(píng)估森林健康狀況將是森林健康研究的重要突破之一。

3)近年來，由于土地利用變化、大氣中痕量氣體增加、廢水處理和排放以及有機(jī)和無機(jī)污染物排放等過程，向社會(huì)發(fā)起挑戰(zhàn)，森林健康也面臨著嚴(yán)重的威脅。科學(xué)家們?cè)絹碓蕉嗟厥褂猛凰胤治鰜硖接懘蟪叨壬鷳B(tài)健康狀況。這種監(jiān)測(cè)將作為生態(tài)變化的早期預(yù)警。應(yīng)用同位素分析探尋森林的結(jié)構(gòu)、功能特征的各種交叉信息，以及如何用同位素技術(shù)來闡明森林健康的變化，都將是森林健康研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

4)多技術(shù)、多方法、多尺度相結(jié)合的森林健康快速診斷和評(píng)估的研究。在以上幾種森林健康評(píng)估方法中，指標(biāo)體系法和生態(tài)指示者法是較常用的方法，已有大量的應(yīng)用實(shí)例。健康距離法已有初步研究，功能組法和同位素法尚未得到應(yīng)用;但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，森林健康快速評(píng)估研究仍需多種方法結(jié)合、多種技術(shù)手段的支持，同時(shí)將生態(tài)系統(tǒng)尺度與景觀尺度(樣地調(diào)查與GIS)相結(jié)合，也是未來森林健康快速評(píng)估研究的方向。

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Present situation and prospect of assessment methods of forest ecosystem health

Xue Peipei1，2，Wang Bing3，Niu Xiang2，Li Fengqing3

(1.Chongqing Forestry Academy，Chongqing Municipal Key Laboratory of Forest Protection and Restoration of Three Gorges Reservoir Area，400036，Chongqing;2.Beijing Forestry University，100083，Beijing;3.Research Institute of Forest Ecology，Environment and Protection of Chinese Academy of Forestry，Key Laboratory of Forest Ecological Environment of State Forestry Administration，100091，Beijing:China)

Forest is the main body of forestry and is a constituent part and essential measure of sustainable forest management.Forest health has attracted more attention at home and abroad，and became one of the important domains of forestry research.Based on the development history and connotation of forest ecosystem health，the main assessment methods of forest health were summarized in detail in this paper:index system method，ecological instructions method and health distance method.The merits and shortcomings of different methods were analyzed.In future researches，rapid diagnosis and assessment methods will be the key orientation，and the following aspects should be paid more attention:1)to define the conception of forest ecosystem health;2)to form simplified index systems of rapid diagnose and evaluation of forest health;3)to establish methods for rapid diagnose and evaluation of forest health;4)applied technology of rapid diagnosis and assessment of forest health;5)studies on rapid diagnose and evaluation of forest health with multi-technologies，multi-methods and in multiscales.

forest ecosystem;forest health;assessment methods

2011-12-31

2012-07-22

項(xiàng)目名稱:科技部林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目“江西大崗山森林生態(tài)系統(tǒng)健康維護(hù)與經(jīng)營(yíng)技術(shù)研究”(200804022E);國(guó)家“973”計(jì)劃項(xiàng)目“天然森林和草地土壤碳儲(chǔ)量及時(shí)空格局”(2011CB403201)

薛沛沛(1982—)，女，博士，工程師。主要研究方向:森林生態(tài)。E-mail:xuepeipei_cq@163.com

?責(zé)任作者簡(jiǎn)介:王兵(1965—)，男，博士，研究員。主要研究方向:森林生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵過程長(zhǎng)期觀測(cè)與模擬。E-mail:wangbing_cfern@126.com

(責(zé)任編輯:程 云)