福建將樂林場栲類次生林健康評價研究

孟 楚，周君璞，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(shí)驗(yàn)室，北京100083）

次生林是由于人為破壞或異常自然干擾，導(dǎo)致原始林的建群物種組成、林分結(jié)構(gòu)或者基本功能發(fā)生了顯著變化，經(jīng)過天然更新或人工誘導(dǎo)天然更新恢復(fù)形成的林分［1-5］。次生林是我國森林資源的主體，是森林資源的重要基地［6-8］。

栲類次生林是我國南方常綠闊葉林的常見森林類型之一［9-10］。許多學(xué)者對栲類次生林進(jìn)行了研究，對格氏栲的研究較多。例如劉金福［11-12］等、楊玉盛［13］等、何中聲［14］等分別對格氏栲的物種多度、枯枝落葉層現(xiàn)存量與季節(jié)動態(tài)等、生物學(xué)特性和群落組成結(jié)構(gòu)等、林窗干擾對更新層物種多樣性和穩(wěn)定性的影響等進(jìn)行分析研究，而蘇小青［15］、吳大榮［16］、張宜輝［17］等、王旭［18］等、馮大蘭［19］分別對黧蒴栲不同演替階段種群的大小結(jié)構(gòu)與空間分布、青鉤栲種群結(jié)構(gòu)和空間格局、小湖赤枝栲群落組成結(jié)構(gòu)和物種多樣性、冰雪災(zāi)害對南嶺栲等的影響、不同尺度林窗對小葉栲天然萌發(fā)和幼苗生長的影響等進(jìn)行研究。綜合分析栲類次生林健康狀況的研究文章鮮有見刊。為此，本研究以福建將樂林場栲類次生林為研究對象，構(gòu)建其健康評價指標(biāo)體系，對栲類次生林小班的健康狀況進(jìn)行評價研究，以期為栲類次生林制定健康經(jīng)營措施等提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

將樂國有林場位于福建省三明市將樂縣，地理坐標(biāo)為117°05′-117°40′E，26°26′-27°04′N，平均海拔在400～800m。土壤以紅壤分布范圍最廣，面積最大。屬中亞熱帶季風(fēng)性山地氣候，年平均氣溫18.7℃，年平均降雨量1 700mm。

林場土地總面積為7 113.6hm2，森林覆蓋率94.8%，有林地面積為6 568.9hm2。林場以針葉林為主，闊葉林僅占13%，闊葉林喬木層以殼斗科為主，主要是栲樹（Castanopsis fargesii）、甜櫧（Castanopsis eyrei）、苦櫧 （Castanopsis sclerophyllus）、米櫧（Castanopsis carlesii）、青岡（Cyclobalanopsis glauca）等。

林場栲類次生林的面積為815hm2，大多數(shù)為1958年皆伐以后自然恢復(fù)的林分，目前主要經(jīng)營措施為封山育林和天然林保護(hù)（杜燕，2013）。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究的數(shù)據(jù)來源分為2個部分：一是將樂林場2007年森林資源2類調(diào)查數(shù)據(jù)；二是樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，包括分別在2012年和2013年林場栲類次生林中選取不同海拔、不同坡度、不同生長狀況的林分設(shè)置的21塊固定樣地（20m×30m）。

樣地調(diào)查內(nèi)容：1）喬木調(diào)查：對樣地中的單木（D≥5cm）進(jìn)行每木檢尺，記錄樹高、胸徑、枝下高及東西南北冠幅等。2）灌木調(diào)查：分別在樣地四角和中心位置設(shè)置5個小樣方（5m×5m）進(jìn)行灌木和幼苗幼樹調(diào)查。3）草本調(diào)查：在樣地中隨機(jī)選取5個小樣方（1m×1m）進(jìn)行草本調(diào)查。4）土壤調(diào)查：挖取土壤剖面1個，調(diào)查其土壤厚度等理化指標(biāo)。

2.2 研究方法

本研究采用綜合指數(shù)評價法進(jìn)行健康指數(shù)值的計算，計算公式如下：

HCI為健康指數(shù)值，取值范圍為［0，10］；Wj為第j個指標(biāo)的權(quán)重；Hij為第i號小班在第j個指標(biāo)上的健康等級得分。

3 結(jié)果與分析

3.1 栲類次生林的主導(dǎo)功能研究與組織經(jīng)營類型

將樂林場栲類次生林主導(dǎo)功能的確定分兩步：首先，對將樂林場經(jīng)濟(jì)條件、森林資源狀況、社會需求等進(jìn)行分析。近年來福建省用材需求開始轉(zhuǎn)向常綠闊葉林，栲類作為將樂林場常綠闊葉林重要組成部分，其木材生產(chǎn)功能的社會需求日益加劇。根據(jù)《將樂縣國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》，將樂縣將進(jìn)一步開發(fā)森林旅游資源，建成精致秀美的生態(tài)山水城市。栲類次生林的風(fēng)景游憩功能逐漸受到重視。此外，自20世紀(jì)50年代以來，將樂縣植物種類減少十分嚴(yán)重，而物種多樣性高低直接影響森林抵抗外來干擾能力。隨著將樂縣水土流失和空氣污染的日益加劇，對常綠闊葉林的保育土壤、凈化空氣等生態(tài)服務(wù)功能的需求越來越急迫。以此確定栲類次生林森林多功能為物種多樣性保護(hù)、風(fēng)景游憩、生態(tài)服務(wù)和木材生產(chǎn)功能。其次，運(yùn)用專家咨詢法對其森林多功能進(jìn)行相對重要值評分，進(jìn)而運(yùn)用層次分析法計算各功能的重要值權(quán)重。物種多樣性保護(hù)、生態(tài)服務(wù)、木材生產(chǎn)和風(fēng)景游憩功能的權(quán)重值分別為0.462 6、0.304 4、0.120 7、0.112 3。顯然，物種多樣性保護(hù)功能的權(quán)重最大，因此確定物種多樣性保護(hù)功能是將樂林場栲類次生林的主導(dǎo)功能。

按照物種多樣性保護(hù)程度，將栲類次生林組織為經(jīng)營保護(hù)型、一般保護(hù)型和嚴(yán)格保護(hù)型3種經(jīng)營類型。栲類次生林小班共127個，其中屬于經(jīng)營保護(hù)型的小班有54個，面積為329hm2；屬于一般保護(hù)型的小班有40個，面積為215hm2；屬于嚴(yán)格保護(hù)型的小班有33個，面積為271hm2。

3.2 栲類次生林健康評價指標(biāo)體系構(gòu)建

以科學(xué)性、層次性、可操作性、獨(dú)立性為原則，經(jīng)過定性與定量篩選，確定栲類次生林健康評價指標(biāo)體系包括4大類12個指標(biāo)（如圖1）。

3.3 指標(biāo)的劃分與賦值

依據(jù)《森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查主要技術(shù)規(guī)定》［20］等相關(guān)技術(shù)規(guī)程，利用固定樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，分別將立地等級、腐殖質(zhì)厚度、灌木蓋度和草本蓋度劃分為4個等級，并根據(jù)專家咨詢法和正態(tài)等距分析法由低到高賦值為Ⅰ（0）、Ⅱ（3.3）、Ⅲ（6.7）、Ⅳ（10）。對于株數(shù)密度、土壤容重、物種多樣性指數(shù)、坡度、蓄積生長量、平均胸徑、平均樹高等指標(biāo)，通過SPSS軟件中的 Analyze／Descriptive statistics／Frequencies進(jìn)行頻數(shù)分析，均符合正態(tài)分布，然后進(jìn)行正態(tài)等距劃分并賦值為Ⅰ（0）、Ⅱ（2.5）、Ⅲ（5）、Ⅳ（7.5）、V（10）。此外，本研究中，樹木活力主要通過冠層落葉率、冠層褪色率和冠長率3個指標(biāo)來體現(xiàn)，將每個指標(biāo)劃分為高、中、低3個等級，分別賦值Ⅰ（0）、Ⅱ（5）、Ⅲ（10）（見表1）。

圖1 栲類次生林健康評價指標(biāo)體系Fig.1 Health evaluation index system of Castanopsis secondary forest

表1 栲類次生林健康評價指標(biāo)劃分結(jié)果Table 1 Rank division standards of health evaluation indexes of Castanopsis secondary forest

3.4 基于不同物種多樣性保護(hù)類型指標(biāo)權(quán)重

為了消除主客觀的影響，本研究采用組合賦權(quán)法，將熵權(quán)法和層次分析法得到的權(quán)重值進(jìn)行組合。計算公式如下：

其中，Wi為層次分析法得到的權(quán)重；Wj為熵權(quán)法得到的權(quán)重；γ為偏度系數(shù)，此處取值0.5。

采用組合賦權(quán)法推算不同物種多樣性保護(hù)類型指標(biāo)的權(quán)重，結(jié)果如表2。

3.5 健康等級劃分

利用正態(tài)等距分析法對不同組織經(jīng)營類型小班的健康等級進(jìn)行劃分并且賦值（表3）。

3.6 栲類次生林健康評價

將根據(jù)各經(jīng)營類型的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)重代入公式1，分別計算栲類次生林不同經(jīng)營類型的小班健康評價結(jié)果，匯總見表4、表5、表6。

結(jié)果表明，嚴(yán)格保護(hù)型中優(yōu)質(zhì)和健康狀態(tài)的小班數(shù)量和面積分別占51.5%和67.1%。經(jīng)營保護(hù)型中優(yōu)質(zhì)和健康狀態(tài)的小班數(shù)量和面積分別占40.8%和45.6%。一般保護(hù)型中優(yōu)質(zhì)和健康狀態(tài)的小班數(shù)量和面積分別占47.5%和49.5%。嚴(yán)格保護(hù)型的健康狀況優(yōu)于一般保護(hù)型和經(jīng)營保護(hù)型。

在栲類次生林的127個小班中，優(yōu)質(zhì)、健康、亞健康、不健康和疾病狀態(tài)的小班數(shù)量分別為26、32、42、16和11個，其面積分別為261.8、176.5、245.0、85.9和46.3hm2（圖2）。

表2 各經(jīng)營類型指標(biāo)權(quán)重Table 2 The weight of indexes of all management types

表3 各經(jīng)營類型的健康等級劃分Table 3 Rank division standards of different management types of Castanopsis secondary forest

表4 經(jīng)營保護(hù)型小班健康評價結(jié)果Table 4 Health evaluation of managing protection sublot

表5 一般保護(hù)型小班健康評價結(jié)果Table 5 Health evaluation of general protection sublot

表6 嚴(yán)格保護(hù)型小班健康評價結(jié)果Table 6 Health evaluation results of strict protection sublot

由圖2可知，栲類次生林中，處于亞健康狀態(tài)的小班數(shù)量最多，處于優(yōu)質(zhì)狀態(tài)的小班面積最大。處于優(yōu)質(zhì)和健康狀態(tài)的小班數(shù)量和面積所占比例分別為45.7%和53.7%，說明林場近50%的栲類次生林健康狀況良好；處于不健康和疾病狀態(tài)的小班數(shù)量和面積所占比例分別為21.3%和16.2%，這部分小班的健康狀況需要改善。

圖2 栲類次生林小班健康評價結(jié)果Fig.2 Health evaluation of Castanopsis secondary forest in Jiangle Forest Farm

4 結(jié)論與討論

4.1 討論

本研究以將樂林場栲類次生林為研究對象，著重評價了基于物種多樣性保護(hù)功能的栲類次生林健康狀況，沒有涉及其他森林功能［21］。由于森林生態(tài)系統(tǒng)是動態(tài)發(fā)展的，森林生態(tài)系統(tǒng)健康評價是一個長期過程。僅僅針對森林某一主導(dǎo)功能，對森林某一時刻的健康狀況進(jìn)行評價，不能全面綜合地反映研究區(qū)森林整體的健康狀況。在今后進(jìn)行森林健康狀況的定量研究中，可以借助遙感和地理信息系統(tǒng)等手段，結(jié)合空間信息動態(tài)綜合評價栲類次生林的健康狀況。此外，本研究為了消除主客觀的影響，選擇組合賦權(quán)法計算指標(biāo)權(quán)重，僅考慮了偏度系數(shù)等于0.5時的情況，其他情況可在今后的研究中做進(jìn)一步探討。

4.2 結(jié)論

基于主導(dǎo)功能，從小班尺度對將樂林場栲類次生林的健康狀況進(jìn)行了評價。結(jié)果表明，屬于嚴(yán)格保護(hù)型的林分健康水平優(yōu)于經(jīng)營保護(hù)型和一般保護(hù)型。說明物種多樣性水平與栲類次生林的健康狀況密切相關(guān)。將樂林場栲類次生林127個小班中，處于優(yōu)質(zhì)和健康狀態(tài)的小班數(shù)量和面積都占近50%，處于不健康和疾病狀態(tài)小班數(shù)量和面積分別為21.3%和16.2%。由于將樂林場栲類次生林曾經(jīng)遭受過大面積的過度采伐，林分結(jié)構(gòu)受到干擾破壞，少數(shù)林分的健康狀況不容樂觀。綜合考慮林場栲類次生林的健康狀況，現(xiàn)階段應(yīng)以天然更新為主，人工補(bǔ)植一些栲類樹種為輔，提高栲類次生林的物種多樣性；另外可加強(qiáng)對栲類次生林的保護(hù)力度，防止過度人為干擾，必要時可采取一定程度的封山育林，以提高栲類次生林的健康狀況。

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