廣州市城市森林健康評(píng)價(jià)

趙艷 徐正春 溫秀軍

摘要：文章對(duì)廣州市城市森林健康進(jìn)行評(píng)價(jià)，在全面踏查基礎(chǔ)上，選取樣地89塊，記錄樣地信息及其中的喬木和灌木生長(zhǎng)情況。將廣州城市森林分為行道綠化、森林公園、街心綠地和城市公園4種類(lèi)型;在林分尺度上，以VOR模型為基礎(chǔ)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用專(zhuān)家咨詢(xún)法、層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法計(jì)算廣州城市森林健康評(píng)價(jià)值。結(jié)果表明，所有樣地綜合指數(shù)平均值為0.6535（σ=0.0091），屬于健康等級(jí)。其中良好健康樣地占22.5%，健康66.3%，亞健康11.2%，說(shuō)明廣州市城市森林總體健康，少數(shù)為亞健康;影響城市森林健康的原因主要包括林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、病蟲(chóng)危害、人為因素3方面。

關(guān)鍵詞：城市森林，健康評(píng)價(jià)，廣州市

城市森林的健康狀況直接影響城市森林功能的正常發(fā)揮，對(duì)城市森林健康進(jìn)行評(píng)價(jià)，有助于了解城市森林健康狀況、指導(dǎo)城市森林規(guī)劃建設(shè)和管理，促進(jìn)城市森林健康可持續(xù)發(fā)展。

本文以廣州市城市森林為研究對(duì)象，從林分的角度，參照森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法，建立廣州市城市森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用層次分析法、綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法對(duì)廣州市城市森林健康進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 城市森林健康概述

森林健康指森林作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體，在提供必要生態(tài)服務(wù)功能的同時(shí)保持其良好存在和更新能力的狀態(tài)[1-2]。城市森林健康是一種外在的狀態(tài)，深層含義是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的健康[3]。城市森林健康是一個(gè)相對(duì)的概念，健康的森林并非一定沒(méi)有病蟲(chóng)害、枯立木、瀕死木，只是這些一般維持在較低水平，它們的存在有利于維護(hù)森林中的生物鏈和生物多樣性、保持森林結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定[4]。

目前還沒(méi)有統(tǒng)一的城市森林健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法，不同學(xué)者在廈門(mén)、上海、沈陽(yáng)、株洲、延安等城市，選取不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了城市森林健康評(píng)價(jià)研究[5-11]。筆者認(rèn)為城市森林健康的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與傳統(tǒng)意義的森林健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基本一致，只是城市森林健康受城市特殊環(huán)境的影響更大，氣候、土壤、地理位置、結(jié)構(gòu)布局、人為措施等因素均可能對(duì)城市森林健康造成較大影響。本文參照自然森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法[12]，從活力、組織結(jié)構(gòu)、抵抗力3方面來(lái)評(píng)價(jià)廣州市城市森林健康。

2 研究區(qū)域與研究方法

2.1 廣州城市森林條件與類(lèi)型

廣州市國(guó)土總面積為74.34萬(wàn)hm²，其中林業(yè)用地面積為28.77萬(wàn)hm²。有林地面積為25.82萬(wàn)hm²，疏林地面積596.2hm²，灌木林地面積1.19萬(wàn)hm²，未成林地0.74萬(wàn)hm²，無(wú)林地面積0.95萬(wàn)hm²。森林覆蓋率42.31%。活立木總蓄積量1703.59萬(wàn)hm³，森林蓄積量1702.63萬(wàn)hm³。

根據(jù)廣州市城市森林現(xiàn)狀，將廣州市城市森林分為4個(gè)類(lèi)型：行道綠化、森林公園、街心綠地和城市公園。

2.2 研究方法

2.2.1 典型抽樣

在全面踏查的基礎(chǔ)上，采用典型抽樣的方法，在廣州市越秀區(qū)、天河區(qū)、海珠區(qū)、白云區(qū)、荔灣區(qū)、番禺區(qū)、增城區(qū)和從化區(qū)等選取了89塊樣地展開(kāi)調(diào)查，其中行道綠化樣地22塊，森林公園樣地42塊，街心綠地9塊，城市公園16塊。詳細(xì)記錄測(cè)量樣地及其中的喬木和灌木生長(zhǎng)情況等信息。

2.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立

1）評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立的模型基礎(chǔ)。最早的經(jīng)典指標(biāo)體系來(lái)自生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)。1992年，由Costanza提出，從生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)能力的角度評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，主要由活力（vigor）、組織結(jié)構(gòu)（organization）、恢復(fù)力（resilience）3項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)來(lái)綜合反映[12-13]，即VOR模型?；盍Ρ硎旧鷳B(tài)系統(tǒng)功能，可根據(jù)新陳代謝或初級(jí)生產(chǎn)力等測(cè)量;組織結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)組分間相互作用的多樣性及數(shù)量評(píng)價(jià);恢復(fù)力也稱(chēng)抵抗力，即生態(tài)系統(tǒng)抵抗自然災(zāi)害或受自然災(zāi)害擾動(dòng)后生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)原有平衡能力的評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)很多學(xué)者應(yīng)用VOR模型進(jìn)行了森林健康評(píng)價(jià)，或根據(jù)具體案例在此模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定修改。本研究根據(jù)廣州市城市森林具體情況，同時(shí)考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)的代表性及可行性，選取了林分尺度城市森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)（表1）。

2）指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化。為使各指標(biāo)具有可比性，構(gòu)建統(tǒng)一的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)以便確切地反映其對(duì)健康的貢獻(xiàn)，對(duì)參評(píng)因子進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。標(biāo)準(zhǔn)化法公式為：

C'y=C /Cm-

其中，C_ij′為指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的值，C_ij為各樣地指標(biāo)實(shí)際值，C_max為某指標(biāo)在各樣地中的最大值，i表示樣地號(hào)，j表示指標(biāo)編號(hào)。

3）確定指標(biāo)權(quán)重。綜合采用層次分析法與專(zhuān)家咨詢(xún)法確定各指標(biāo)權(quán)重。首先建立層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)模型，向?qū)＜野l(fā)放調(diào)查問(wèn)卷。獲得專(zhuān)家的判斷矩陣后，運(yùn)用軟件yaahp（9.2）對(duì)所構(gòu)建的各判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算以及一致性檢驗(yàn)，使其一致性參數(shù)小于0.1（即判斷矩陣一致）。將各位專(zhuān)家的判斷矩陣數(shù)據(jù)輸入軟件進(jìn)行群決策計(jì)算，按照幾何平均值法計(jì)算各層次指標(biāo)權(quán)重。輸出結(jié)果中，各個(gè)判斷矩陣的一致性比例均小于0.1，即判斷矩陣均具有滿(mǎn)意的一致性。最終得到廣州市城市森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重表（表2）。

2.2.3 綜合指標(biāo)法構(gòu)建評(píng)價(jià)模型

綜合指標(biāo)法是將多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)用某一個(gè)（類(lèi)）統(tǒng)計(jì)方法構(gòu)造一個(gè)綜合性指標(biāo)，以便對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)健康得出一個(gè)全面的整體性評(píng)價(jià)[14]。綜合指標(biāo)法確定城市森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)值的計(jì)算公式[15-16]為：

其中A為綜合評(píng)價(jià)值;x_i為指標(biāo)層中的指標(biāo)評(píng)價(jià)值;W_i為指標(biāo)層中的指標(biāo)權(quán)重;W_j為標(biāo)準(zhǔn)層中的指標(biāo)權(quán)重;m為指標(biāo)層中的指標(biāo)數(shù)量;n為標(biāo)準(zhǔn)層中的指標(biāo)數(shù)量。

2.2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分級(jí)

評(píng)價(jià)值等級(jí)劃分參考張秋根[17]森林生態(tài)環(huán)境健康評(píng)價(jià)中的劃分范圍，按基本等量和就近取整的原則，將H值細(xì)分為5個(gè)等級(jí)，等級(jí)劃分范圍為[0，1.00]，見(jiàn)表3。

3 結(jié)果與分析

所有樣地綜合指數(shù)計(jì)算平均值為0.6535（σ=0.0091），屬于健康等級(jí)。其中良好健康樣地20塊，占樣地總數(shù)22.5%，健康等級(jí)樣地59塊，占樣地總數(shù)的66.3%，亞健康等級(jí)樣地10塊，占樣地總數(shù)的11.2%。評(píng)價(jià)結(jié)果說(shuō)明廣州市城市森林基本健康，少數(shù)為亞健康。

3.1 森林公園

森林公園類(lèi)型樣地共42塊，評(píng)價(jià)值平均為0.6298（σ=0.0092），健康等級(jí)為健康。樣地71綜合健康指數(shù)最高為0.7383，樣地58綜合健康指數(shù)最低為0.5204。樣地54，58，60，82，84，86評(píng)價(jià)值小于0.55，健康等級(jí)為亞健康，占森林公園類(lèi)型樣地總數(shù)的14.3%。5塊樣地評(píng)價(jià)值大于0.70，健康等級(jí)為良好健康，占森林公園類(lèi)型樣地總數(shù)的14.3%。其余森林公園類(lèi)型樣地均為健康，占該類(lèi)型樣地總數(shù)的71.4%，說(shuō)明森林公園類(lèi)型樣地總體狀況健康。

處于亞健康狀態(tài)的樣地54，58，60，82，84，86，分析其原因，樣地54，58，82樣地喬木數(shù)量少，單位面積蓄積量較小，活力評(píng)價(jià)值低，導(dǎo)致總體評(píng)價(jià)值較低;樣地86優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為南洋杉（Araucaria cunninghamii）、美麗異木棉（Ceibapentandra），屬于針闊混交林型，植物多樣性及鄉(xiāng)土植物比例指數(shù)值較小，組織結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)值低導(dǎo)致總體評(píng)價(jià)值較低;樣地60，84受病蟲(chóng)侵害，抵抗力相對(duì)較差，樣地60優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為黎蒴（Castanopsis fissa），部分植株?duì)€皮病嚴(yán)重，導(dǎo)致植株死亡，樣地84優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為細(xì)葉榕（Ficus mi-crocarpa）、美麗異木棉，細(xì)葉榕發(fā)生煤污病，美麗異木棉受葉甲侵害。

3.2 行道綠化

行道綠化類(lèi)型樣地共22塊，評(píng)價(jià)值平均為0.6502（σ=0.008 9），健康等級(jí)為健康。樣地21綜合健康評(píng)價(jià)指數(shù)最高為0.7371，樣地42綜合健康評(píng)價(jià)指數(shù)最低為0.5413。樣地35，42的評(píng)價(jià)值小于0.55，健康等級(jí)為亞健康，占該類(lèi)型樣地總數(shù)比例為9.1%。6塊樣地評(píng)價(jià)值大于0.70，健康等級(jí)為良好健康，占該類(lèi)型樣地總數(shù)比例為27.3%。其余樣地健康等級(jí)均為健康，所占比例為63.6%。

樣地35，42組織結(jié)構(gòu)得分較低導(dǎo)致綜合健康指數(shù)較低。樣地35中，塞楝（Khaya senegalensis）為行道樹(shù)，間植美麗真葵（Phoenix roebelenii），灌木主要為蜘蛛蘭（Aspidistra elatior），植物種類(lèi)較少，物種多樣性指數(shù)較低，組織結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;但總體來(lái)看，植株均長(zhǎng)勢(shì)良好，且未受病蟲(chóng)害影響。由此說(shuō)明此指標(biāo)體系在評(píng)價(jià)行道綠化類(lèi)型城市森林方面存在一定的局限性，未能真實(shí)客觀地反映出行道綠化真實(shí)健康狀況。樣地7，21，23，24，26，33作為行道綠化樣地，喬灌草搭配，植物種類(lèi)豐富，且喬木高大濃蔭，活力得分較高，因此健康評(píng)價(jià)指數(shù)較高。

3.3 街心綠地

街心綠地類(lèi)型樣地共9塊，評(píng)價(jià)值平均為0.6186（σ=0.009 4），健康等級(jí)為健康。樣地17綜合健康評(píng)價(jià)指數(shù)最高為0.6763，樣地39綜合健康評(píng)價(jià)指數(shù)最低為0.5033。樣地19，39綜合指數(shù)評(píng)價(jià)值小于0.55，處于亞健康狀態(tài)，占該類(lèi)型樣地比例22.2%。其余7塊樣地均處于健康等級(jí)，占該類(lèi)型樣地比例為77.8%，無(wú)良好健康等級(jí)樣地。

樣地19因活力得分較低導(dǎo)致總評(píng)價(jià)值較低，其植物搭配主要由尖葉杜英（Elaeocarpusapiculatus）搭配灌木花葉假連翹（Durantarepens）、灰莉（Fagraea ceilanica ）『簕杜鵑（Bou-gainvillea glabra）、紅花檵木（Loropetalumchinense）。尖葉杜英平均胸徑l0cm，植株較小，因此該樣地活力較小，屬于非典型樣地。樣地39組織結(jié)構(gòu)得分較低，屬于喬木+草本搭配，灌木蓋度幾乎為零，物種多樣性較低，從林分的角度來(lái)看不利于群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及可持續(xù)發(fā)展。街心綠地類(lèi)型城市森林平均值都未超過(guò)0.70，無(wú)良好健康等級(jí)樣地，總體來(lái)看主要是由于組織結(jié)構(gòu)得分普遍不高，反映了當(dāng)前城市綠化單純追求綠化美化效果的現(xiàn)象。

3.4 城市公園

研究共調(diào)查城市公園類(lèi)型樣地16塊，評(píng)價(jià)值平均為0.7153（σ=0.008 8），健康等級(jí)為良好健康。樣地30綜合指數(shù)評(píng)價(jià)值最高為0.8254，樣地6綜合指數(shù)評(píng)價(jià)值最小為0.6248。8塊樣地評(píng)價(jià)值超過(guò)0.70，為良好健康等級(jí)，占該類(lèi)型樣地總數(shù)的50%，其余樣地為健康等級(jí)。

總體來(lái)看城市公園類(lèi)型樣地健康情況好于其他3種類(lèi)型樣地。樣地30綜合指數(shù)評(píng)價(jià)值在所有類(lèi)型樣地中評(píng)價(jià)值最高，一方面其活力指數(shù)較高，主要是由于該樣地中植有菩提榕（Ficusreligiosa），植株較大，且搭配鵝掌藤（Scheff leraarboricola）、海桐（Pittosporum tobira）等灌木，灌木蓋度較高;另一方面各植物均未受病蟲(chóng)害或自然災(zāi)害影響，抵抗力指數(shù)得分較高。其他樣地活力指數(shù)的分均較高，說(shuō)明城市公園類(lèi)型樣地植株長(zhǎng)勢(shì)均較好。

3.5 城市森林健康影響因素

各樣地出現(xiàn)亞健康的原因包括林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、病蟲(chóng)危害和人為因素3方面。

從林分角度看，林分的樹(shù)種組成關(guān)系到林分的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及抵抗力。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，單純林有著病蟲(chóng)害嚴(yán)重、對(duì)自然災(zāi)害的抵抗力弱、林木生長(zhǎng)差、林分不穩(wěn)定等弊端?；旖涣州^之純林，有顯著的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)和改善環(huán)境條件的能力[18-19]。調(diào)查中54號(hào)樣地為濕地松（Pinus elliottii）純林，共有濕地松32株，死亡14株，死亡率達(dá)43.8%，主要受松材線蟲(chóng)與松褐天牛侵害。目前城市的綠化配置中，除了考慮城市綠化美化的景觀效果，人們已經(jīng)逐漸重視通過(guò)增加植物多樣性、針闊混交、鄉(xiāng)土植物與外來(lái)樹(shù)種搭配來(lái)增加生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，只是部分森林公園中還存在馬尾松、濕地松、杉木（Cunninghamia lanceolata）等純林，其穩(wěn)定性與抵抗力相對(duì)較低。

本次調(diào)研中發(fā)現(xiàn)不同樹(shù)種受到不同程度的病蟲(chóng)危害，如秋楓（Bischofia javanica）和幌傘楓（Heteropanax fragrans）受到葉蟬的嚴(yán)重危害，被害率80%以上;南洋楹（Albizia falcataria）槲寄生和枝枯病危害嚴(yán)重，大齡南洋楹槲寄生率幾乎達(dá)到100%，枯枝率在60%以上;桉樹(shù)枝癭姬小蜂在部分桉樹(shù)樹(shù)種上危害嚴(yán)重;黎蒴部分植株?duì)€皮病嚴(yán)重等;蜘蛛蘭炭疽病、土沉香黃野螟、杜鵑冠網(wǎng)蝽和高山榕盲蝽發(fā)生普遍，局部危害嚴(yán)重;綠翅絹野螟近年周期性發(fā)生，2012和2014年兩次爆發(fā)，部分糖膠樹(shù)（Alstonia scholaris）葉片被連續(xù)吃光;紫薇長(zhǎng)斑蚜周期性對(duì)大葉紫薇（La-gerstroemia speciosa）產(chǎn)生嚴(yán)重危害。病蟲(chóng)危害在森林公園、城市公園類(lèi)型城市森林中表現(xiàn)較明顯。

城市森林不同于傳統(tǒng)意義上的森林，受人為干擾程度更大。一方面，城市公園、行道綠化、街心綠地類(lèi)型的城市森林主要是人為打造，在植物選擇、物種搭配方面受人為控制;另一方面，城市森林日常管護(hù)與相關(guān)部門(mén)投入、管理水平密切相關(guān);再者，人為干擾表現(xiàn)在少數(shù)市民蓄意破壞、踐踏，造成植物的物理?yè)p傷，不僅破壞城市森林整體美觀效果，而且影響樹(shù)木正常生長(zhǎng)。

4 討論

本研究?jī)H從林分尺度對(duì)廣州城市森林自身健康做了評(píng)價(jià)分析，具有一定的局限性。今后研究可從以下3個(gè)方面作深入探討。

1）評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立。部分學(xué)者將土壤狀況、景觀效果、管理水平等作為城市森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)，筆者并不贊同。土壤狀況、管理水平應(yīng)屬于影響城市森林健康的重要因素，而非評(píng)價(jià)其是否健康的標(biāo)準(zhǔn)，景觀效果更是完全受人的控制，并非景觀效果好就健康，這種理解違背了森林健康的本意。因此科學(xué)合理、具有地域適應(yīng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系還需更多的實(shí)踐探索。

2）評(píng)價(jià)方法的選擇。不同的評(píng)價(jià)方法樣本適用范圍不同，進(jìn)而影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前應(yīng)用較多的評(píng)價(jià)方法大多參考森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，在城市森林健康評(píng)價(jià)中的適用性有待進(jìn)一步研究。

3）城市森林健康動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。城市森林健康是動(dòng)態(tài)的、可持續(xù)的。目前城市森林健康評(píng)價(jià)大多僅停留在當(dāng)下?tīng)顟B(tài)的評(píng)價(jià)，缺乏長(zhǎng)期有效的監(jiān)測(cè)體系。應(yīng)借鑒自然森林健康監(jiān)測(cè)體系的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)因子，結(jié)合城市森林自身特點(diǎn)，建立適合的城市森林的健康監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系。另外，還可以結(jié)合遙感等現(xiàn)代技術(shù)手段，提高城市森林健康監(jiān)測(cè)的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

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