永安市森林健康評價研究

常 賾，陳昌雄，羅潔明

（福建農(nóng)林大學 林學院，福建 福州 350002）

現(xiàn)代意義的森林問題是與國內(nèi)外政治、經(jīng)濟和文化等緊密結合綜合性問題。近年來，中國林業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略正處于變革之中，以生態(tài)建設為主要方向。在這種情形下研究中國的森林健康問題,不僅符合時代的要求,也符合經(jīng)濟社會發(fā)展的內(nèi)在需要。森林健康的研究對促進新農(nóng)村建設、推進現(xiàn)代化林業(yè)以及在森林問題上與國際社會接軌都能起到重要作用,意義重大。同時,森林健康研究更是涉及中國林業(yè)生態(tài)建設工程理論完善與創(chuàng)新的重大課題,是提高森林質(zhì)量效益的必然要求[1]。

自從“十一五規(guī)劃”明確提出要建設環(huán)境友好型社會后，我國林業(yè)進入高速恢復階段，全國各地每年都有大面積新增林。但是發(fā)展過于粗狂，造林后多數(shù)都沒有采用科學合理的營林措施，導致森林質(zhì)量低下。研究森林健康問題，對解決此類現(xiàn)象具有重要幫助。首先森林健康的理論研究為營林工作明確了方向；其次對于不同健康狀態(tài)下的森林，采取何種經(jīng)營措施以及經(jīng)營措施的強度都是不同的，而健康評價的結果，可以為此提供依據(jù)，針對具體問題開展工作。

早在20世紀末，西方發(fā)達國家對森林健康問題已經(jīng)開始重視。1983年,德國最早對森林健康評價進行研究[2]，為其他地區(qū)的森林經(jīng)營工作拓寬了思路。如今，西方發(fā)達國家已經(jīng)形成完善的森林健康監(jiān)測體系，通過周期性的監(jiān)測，建立了覆蓋范圍非常廣泛的監(jiān)測體系，為林業(yè)工作的開展提供了專業(yè)、準確的數(shù)據(jù)支持[3]。近十年來，我國對森林健康的研究也越來越多。甘敬[4]依據(jù)完整性、穩(wěn)定性、可持續(xù)性三方面完成對北京山區(qū)森林健康小班尺度的健康評價研究。卞西陳[5]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡，對河北省北溝林場的森林健康進行了預警研究。曹立顏[6]介紹了兩個美國常用的森林動態(tài)評價模型，這兩個模型都是基于GIS完成的，在預測森林發(fā)展上有重要作用。國內(nèi)學者們對森林健康的研究推動理論發(fā)展的同時，也對我國營林工作開展起到了重要幫助。

1 研究概況

1.1 實驗標準地概況

福建省永安市 （116°56′E～117°47′E，25°33′N ～26°12′N）位于福建省中部偏西，總面積294 2 km2，其中林業(yè)用地2 550 km2。該市屬典型的亞熱帶濕潤季風氣候，年均氣溫14.3～19.2℃。年降雨量1 490～2 060 mm[7]。土壤以紅壤和黃壤為主[8]，植被屬于中亞熱帶照葉林植被帶，植被類型多樣[9]。

一個健康的森林生態(tài)系統(tǒng)應該具有以下特征：有足夠的物理環(huán)境因子、生物資源來維持森林生態(tài)系統(tǒng)；能從有限的干擾和脅迫因素中自然恢復；優(yōu)勢種植被所必需的物質(zhì)如水、光、熱、生長空間及營養(yǎng)物質(zhì)等方面存在一種動態(tài)平衡；可以在在森林各演替階段提供多物種的棲息環(huán)境和所必需的生態(tài)學過程[10]。為保證研究的準確性，應從永安市多個地區(qū)選取標準地，每塊標準地的平均胸徑、樹高、蓄積量、層次結構等基本條件與標準地代表地區(qū)的平均值相接近。由于永安市土壤類型以紅壤和黃壤為主，本研究選取的標準地也多為紅壤和黃壤。從地勢上看，永安市東北低而西南高，在選取標準地時，其海拔分布盡量滿足此特點。在植被類型上，永安市有大面積的竹林，由于竹林和喬木林在評價指標上存在較大差異，本研究選取的標準地均為喬木林標準地，樹種多為當?shù)卦袠浞N，部分樣地為外來樹種。為避免不同齡組之間做比較導致結果不準確，本研究所選的標準地均為成熟林。

在參考永安市二類調(diào)查的結果后，通過野外實地調(diào)查，共選取20塊具有代表性的標準地，每塊標準地面積為25.82 m×25.82 m，對樹高1.3 m以上的喬木并進行每木檢尺。其中1～14號標準地為紅壤標準地，15～18號為黃壤標準地，19號標準地為其他土類標準地，20號為對照標準地。選取的對照標準地具有以下特點：天然、成熟喬木林，具有完整的層次結構，植被生長狀況好；標準地內(nèi)植被類型多樣，優(yōu)勢樹種為當?shù)卦袠浞N，郁閉度以0.7為最優(yōu)，標準地內(nèi)喬木生長狀況良好，又不會影響林下植被生長需要的光照；標準地內(nèi)土壤肥沃濕潤，立地質(zhì)量好，有較厚的的土層和腐殖質(zhì)層，土壤為紅壤；受到病蟲害干擾的程度輕，坡度平緩，海拔接近平均海拔，整體抵抗力強。

1.2 實驗方法

本研究采用陳高[11]提出的健康距離評價方法，即采用健康損益值——健康距離（HD）來度量森林健康狀況，健康距離表示受干擾生態(tài)系統(tǒng)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，其計算公式如下：

計算公式如下：假設A和B是兩個生態(tài)系統(tǒng)，x1，x2，…，xn是A與B的共同指標，為所采用的評價健康的指標；A 到 B 的絕對距離為 B（xi）-A（xi）（i=1，2，…，n），A 到 B 的相對距離為［B（xi）-A（xi）］/A（xi），即 Δ（A，B）/A。評價指標的權重為 k1，k2，…，kn（k1+k2+… +kn＝1）,A 到 B的綜合距離為：

1.3 指標選擇

遵循代表性、科學性、層次性、動態(tài)性、實用性、定性定量結合六點原則的前提下，結合前人的研究[12-14]以及實地調(diào)查的數(shù)據(jù)和永安市的資料數(shù)據(jù),本研究選取的指標包括完整性指標（胸徑、樹高、蓄積量、郁閉度）；可持續(xù)性指標（土壤厚度、腐殖質(zhì)層厚度、立地質(zhì)量等級）以及抗干擾指標（坡度、海拔、病蟲害程度）。根據(jù)永安市提供的資料，將立地質(zhì)量等級分為肥沃級（1級）、較肥沃級（2級）、中等肥沃級（3級）和貧瘠級（4級）。將病蟲害等級分為無災害（1級）、輕度災害（2級）、中度災害（3 級）、較重災害（4 級）、嚴重災害（5 級）[15]。

1.4 權重設計

指標權重賦值應用主成分分析法方差貢獻率的大小，參照前人的研究[16-18]并聽取永安市當?shù)氐囊庖?，根?jù)實地調(diào)查情況做了細微的調(diào)整，具體如表1。

表1 各指標權重Table 1 Weights of indicators

2 結果分析

2.1 森林健康評價結果

各標準地的調(diào)查結果如表2所示，以20號標準地為對照標準地，其余19個標準地分別比對20號標準地，計算其健康距離。

表3為20號對照標準地各項指標到其余19塊標準地各項指標的相對距離及健康距離。上述計算共用到10個因子，將健康距離/因子個數(shù)得到標準化的健康距離。參照前人對森林健康等級劃分的研究[19-22]，結合當?shù)貙＜医o出的意見，本研究將健康等級劃分為：[0,0.50)為健康；[0.50,0.75)為亞健康；[0.75,0.90)為不健康；[0.90,1.00]為病態(tài)。

從表3可以看出標準地1、12和13屬于健康的標準地。這三塊標準地的腐殖質(zhì)層相對較厚，立地質(zhì)量也屬于肥沃、較肥沃級的，在可持續(xù)發(fā)展上該片標準地附近的林地具有較好的表現(xiàn)。

標準地 3、4、6、7、9、11、14、16 和 17 屬于亞健康狀態(tài)。相比于對照標準地，亞健康標準地的立地質(zhì)量較差，病害程度也較為嚴重，標準地內(nèi)樹種組成結構較為單一。其中標準地16的郁閉度明顯高于對照標準地，建議伐去部分劣質(zhì)木；標準地3和標準地11的郁閉度明顯低于標準標準地，可以考律進行適當補植。

標準地2、5、10和19屬于不健康標準地。標準地2、5和19立地質(zhì)量較差，且標準地所處位置坡度較大。標準地10和19有較為嚴重的病蟲害。

標準地8、15和18屬于病態(tài)標準地。除了樹種組成較為單一之外，標準地8的立地質(zhì)量非常差，土壤貧瘠。而標準地10和18則有嚴重的病蟲害，導致林木生長不佳。

2.2 森林健康經(jīng)營措施

表2 標準地調(diào)查數(shù)據(jù)Table 2 Sample survey data

健康森林擁有完整的森林結構和較高的生產(chǎn)力，可以充分發(fā)揮森林的多種生態(tài)功能。對于這類森林，其經(jīng)營措施應以監(jiān)測和保護為主，在保障森林生長優(yōu)勢的前提下，加強森林火災和病蟲害防治管理，使健康森林可以長期發(fā)揮其生態(tài)服務功能。

對于亞健康的森林應該間伐或者擇伐掉部分生長較差、病蟲害較嚴重的瀕死木,并以人工促進天然更新為主,人工更新為輔的方式，對林分進行補植、疏伐等措施,加強病蟲害防治，使亞健康森林不斷向健康森林發(fā)展。

對于不健康和病態(tài)森林要優(yōu)先加以整治,以改造為主,補植適宜樹種,提高林分多樣性。對于林相過于殘破的林分,也可采取皆伐處理,對林分進行徹底改造[23]。

表3 標準地各指標到dz標準地的相對距離及健康距離Table 3 Plots of various indicators to the relative distance dz plots and health distance

3 結論

本研究結果表明，選取的標準地健康狀況多為在亞健康狀態(tài)，除去對照標準地外，健康和亞健康標準共12塊，占63.16%。在不健康和病態(tài)標準地中，林分結構和立地質(zhì)量是引起森林不健康狀態(tài)的主要原因。生物多樣性差，林分結構單一導致森林的抵抗力差，易發(fā)生較為嚴重的病蟲害，在受到外界干擾后其恢復能力也差。而結構合理的林分具有較強的可持續(xù)性,抵抗力和恢復力都很強。所以對于大面積的純林,補植、林下套種等經(jīng)營措施可以有效促進林分可持續(xù)發(fā)展[24]。立地質(zhì)量是森林植被生長的基本條件，關系到植被生長所需要的養(yǎng)分。坡度、海拔等均與森林抗火災能力有重要關系。

森林生態(tài)系統(tǒng)是處于不斷變化中的，為了能更好地研究森林健康問題，需要考慮森林健康狀況的動態(tài)變化趨勢。效仿西方發(fā)達國家建立長期且全面的監(jiān)測體系，以大量監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)開展營林工作，促進我國林業(yè)發(fā)展。

永安市對森林健康評價的研究較少，本研究希望能補充該方面空缺，起到拋磚引玉的作用。但是由于數(shù)據(jù)有限，取樣的范圍有限，想要對永安市全部的森林健康做出更具體、更精確的評價，需要更全面的數(shù)據(jù)，有待之后的研究。

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