淺析森林健康評價方法

趙棟鋒　付志祥

摘要：森林健康評價是國內(nèi)外研究的熱點問題，是我國生態(tài)文明建設和森林健康經(jīng)營的重要理論基礎。森林健康評價方法的選擇直接關系到森林健康評估的精度，是森林健康評估工作中最重要的工作之一。本文在查閱國內(nèi)相關研究文獻的基礎上，對其中涉及到的森林健康評估方法進行了總結，以期為森林健康評價工作提供參考。

關鍵詞：森林健康評價；評價方法選擇；選擇依據(jù)

森林健康是森林生態(tài)系統(tǒng)所處的一種狀態(tài)，即在滿足人類需求的同時能夠保持自身的穩(wěn)定性和可持續(xù)性，是一個包含了樹木個體、林分、森林群落、森林生態(tài)系統(tǒng)以及森林景觀在內(nèi)的復雜的系統(tǒng)概念。森林健康評價方法是森林健康評估工作中最重要的工作之一，直接關系到評價結果的精度，是森林健康監(jiān)測中的熱點問題。本文在查閱文獻的基礎上，對國內(nèi)森林健康評價方法進行了總結，旨在為森林健康評價方法選擇提供參考。

1.森林健康評價方法

根據(jù)評價目的、評價對象和評價精度要求的不同，森林健康評價方法主要包括生物指示物法、主成分分析法、層次分析法、模糊數(shù)學法、神經(jīng)網(wǎng)絡法、灰色關聯(lián)度法、健康距離法7種方法。下面將對這7種方法和其它方法的原理、特點及應用進行介紹：

1.1生物指示物法

生物指示物法是指通過監(jiān)測生物指示物種群數(shù)量或行為方式的變化來衡量森林生態(tài)系統(tǒng)健康狀況。鳥、魚、娃、鹿、昆蟲等常被用作環(huán)境質量評價的指示性生物。該方法具有簡單快捷、成本低廉、操作性強的特點。王建敏等應用蛀干昆蟲的寄主選擇來探討其在森林健康評價中的應用價值；劉佳敏等通過分析昆蟲多樣性指數(shù)對浙江天目山國家級自然保護區(qū)、龍王山國家級自然保護區(qū)和百山祖國家級自然保護區(qū)3個保護區(qū)的森林健康狀況進行了評價。

1.2主成分分析法

主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一種統(tǒng)計方法，是設法將原來眾多具有一定相關性指標，重新組合成一組新的互相無關的綜合指標來代替原來的指標的方法。該方法運用降維思想，將復雜指標轉換成代表性強的簡單指標，適合于評價指標眾多的精確評價對象，具有較高的精確度，但對評價人員具有一定的技術要求。該方法在一定程度上降低了因主觀因素所造成的誤差。趙小亮等運用主成分分析的方法從生產(chǎn)要素、生態(tài)要素、環(huán)境要素和脅迫要素4個方面，對河北承德縣8種不同林型、林齡的林地健康狀況進行了健康評價。

1.3層次分析法

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是指將目標分解為多個目標或準則的若干層次，通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序（權數(shù)）和總排序的系統(tǒng)方法。該方法相對復雜，評價過程中易受到經(jīng)驗因素的影響而產(chǎn)生主觀因素方面的誤差。翁殊斐等從整體狀況、樹冠、樹干和樹根4個方面選擇了14個評價指標，借助層次分析的方法確定相對權重，從而獲得了園林樹木健康狀況。

1.4模糊數(shù)學法

模糊統(tǒng)計方法是一種客觀方法，主要是基于模糊統(tǒng)計試驗的基礎上根據(jù)隸屬度的客觀存在性來確定的。該方法能客觀反映森林健康狀況，受人為因素影響小，但計算過程復雜，對技術人員具有一定的要求。徐梅從結構完整性、系統(tǒng)穩(wěn)定性和服務可持續(xù)性3個方面，利用模糊數(shù)學的方法完成了徐州市側柏人工林健康評估工作。

1.5神經(jīng)網(wǎng)絡法

神經(jīng)網(wǎng)絡法是模擬思維方式，將簡單的單個單元串聯(lián)成復雜的能夠反映一定功能的網(wǎng)絡系統(tǒng)。適合于因果關系復雜的非確定性推理、判斷、識別和分類等問題。甘敬等利用通過對訓練樣本的模式識別來構建一個BP神經(jīng)網(wǎng)絡，觀察其能否收斂，并以測試樣本為新的輸入項進行模擬，采用誤差百分比法、線性回歸檢驗法和Nash-Sutcliffe效率法對模擬值與期望值的吻合程度進行檢驗，最終確定了林分層次結構、病蟲害程度和土壤厚度為森林健康的最有效評價指標。

1.6灰色關聯(lián)度法

灰色關聯(lián)度法是根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢的相似或相異程度來描述因素間關系的強弱、大小和次序的一種方法。適用于多指標的評價體系，具有客觀性和科學性，但操作復雜，對技術人員有一定的要求。張晶晶等凹使用灰色系統(tǒng)理論和矢量投影原理，建立森林生態(tài)系統(tǒng)健康評價灰色關聯(lián)投影模型，并以永壽縣槐平林場為例，利用21個刺槐林小班的調(diào)查數(shù)據(jù)，通過建立健康評價指標體系，采用灰色關聯(lián)投影法對該林場人工刺槐林的健康狀況進行評價。

1.7健康距離法

健康距離法是陳高提出的一種森林健康評估方法，是將人工林與天然林進行比較，獲得兩者間差距，從而判定森林所處健康狀態(tài)的方法。該方法中認為參照對象林分即為健康林分，具有較強的主觀性，且操作復雜。

1.8其他方法

近年來，遙感技術的廣泛應用促使基于遙感影像的森林健康評價工作的開展。遙感影像具有監(jiān)測范圍大、精度低的特點，這一特點造成了評價指標和評價方法選取的困難。如何篩選簡單有效的評價指標和評價方法是該領域所要面臨的主要問題。目前，已有相關學者對此進行了研究，楊超裕等以Landsat 5 TM為信息源，借助遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）及統(tǒng)計分析等手段，結合實地調(diào)查及文獻資料，用相關分析和主成分分析方法分析了廣州市范圍內(nèi)的森林健康狀況。

2.展望

森林健康問題逐漸受到國內(nèi)學者和施政者的關注，該領域的研究也不斷加深，但是仍然存在諸多問題。

2.1森林健康概念不明確，內(nèi)涵不統(tǒng)一

很多學者從自己的研究領域內(nèi)定義森林健康，這導致同一片森林從不同角度出發(fā)，評價結果存在差異的問題。

2.2森林健康評價指標具有片面性

森林是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，其健康受到系統(tǒng)內(nèi)各個組分的共同影響，還包括降水、光照、土壤理化性質以及人為因素的影響。國內(nèi)學者在進行健康評價的過程中，只注重系統(tǒng)的部分，造成了片面化，降低了評價的準確性。

2.5評價方法不統(tǒng)一

國內(nèi)學者就評價方法問題未達成統(tǒng)一，因評價指標的復雜程度和評價目的的不同導致評價方法的多樣性，導致評價結果的精度存在爭議。

森林生態(tài)系統(tǒng)的健康問題直接關系到人類的生存與發(fā)展，森林健康評估工作是對森林健康監(jiān)測的基礎。只有統(tǒng)一森林健康概念，界定好評價指標間關系，選擇合適的評價方法，才能了解到森林生態(tài)系統(tǒng)的真實健康狀況，才能更好地對森林進行經(jīng)營和利用。本文總結了森林健康評估工作中常被使用的方法，并對其特點進行了闡述，以期對森林健康評估工作提供參考。