基于TOPSIS法的將樂(lè)縣國(guó)有林場(chǎng)3種典型群落綜合穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

王永湘, 張 博, 左冰潔, 孫玉軍

(北京林業(yè)大學(xué)資源和環(huán)境管理國(guó)家林業(yè)局重點(diǎn)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，北京 100083)

生態(tài)系統(tǒng)受到干擾后，其群落穩(wěn)定性表現(xiàn)為兩種形式，一是干擾出現(xiàn)后能保持自身狀態(tài)不變，二是受到影響出現(xiàn)變化后恢復(fù)到原狀態(tài)[1].國(guó)內(nèi)外主要從多樣性-穩(wěn)定性[2-6]、冗余假說(shuō)[7]、冗余與營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)模型[8]、年齡結(jié)構(gòu)—穩(wěn)定性[9]、立地因素[10]、群落演替模型演算[11]等不同角度對(duì)群落穩(wěn)定性展開(kāi)研究.

根據(jù)前人對(duì)于群落穩(wěn)定性的研究分析，穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建和評(píng)價(jià)方法的選擇一直都各有不同，存在較大的差異.就目前而言，各個(gè)學(xué)者對(duì)群落穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，其評(píng)價(jià)指標(biāo)都會(huì)比較偏重于某一方面，對(duì)于影響群落整體穩(wěn)定性的許多因子并沒(méi)有納入評(píng)價(jià)體系，比如坡度、土層和海拔高度等，也沒(méi)有構(gòu)建出較完整的綜合評(píng)價(jià)體系，在分析群落穩(wěn)定性狀態(tài)差異時(shí)也未將逼近理想解排序法應(yīng)用其中.因此全面地構(gòu)建穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)體系和將逼近理想解排序法應(yīng)用在穩(wěn)定性的分析對(duì)比上具有重大意義.

逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS法)是針對(duì)有限多個(gè)目標(biāo)決策分析進(jìn)行分析的一種技術(shù)，近些年被廣泛應(yīng)用在評(píng)價(jià)有多個(gè)指標(biāo)的決策方案中[12].

目前常用于評(píng)價(jià)群落穩(wěn)定性的方法主要有模糊評(píng)判法[13-15]和主成分分析法[16-18].但是模糊評(píng)判法在評(píng)價(jià)過(guò)程中，如果選定的指標(biāo)之間本身存在相關(guān)性，就會(huì)造成結(jié)果不夠全面準(zhǔn)確，并且當(dāng)評(píng)價(jià)體系中有多個(gè)指標(biāo)時(shí)，如果將每個(gè)目標(biāo)都確定下來(lái)需要大量的因子隸屬度計(jì)算，工作量既大又繁瑣[19]，而主成分分析法涉及到的計(jì)算步驟較多，計(jì)算較困難，并且需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐[20].與這些方法相比較，TOPSIS法的優(yōu)勢(shì)是計(jì)算較為簡(jiǎn)便易行，原理比較直觀，對(duì)樣本的實(shí)際要求量也不大[21].TOPSIS法的應(yīng)用較為廣泛，何思長(zhǎng)等[22]分別運(yùn)用TOPSIS法、秩和比(RSR)法，以及將兩種方法通過(guò)模糊結(jié)合的方法，對(duì)主辦及縣醫(yī)院的待評(píng)價(jià)情況總體進(jìn)行評(píng)價(jià).陳柏楊[23]在對(duì)環(huán)境中的土壤質(zhì)量進(jìn)行研究時(shí)運(yùn)用TOPSIS法從而更好地對(duì)土壤質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià).朱珠等[24]通過(guò)使用變異系數(shù)法來(lái)確定權(quán)重，在此基礎(chǔ)上結(jié)合TOPSIS法評(píng)估我國(guó)各地的土地使用情況和土地產(chǎn)出的效益情況，杜挺等[25]將熵權(quán)法與TOPSIS法相結(jié)合應(yīng)用于縣域經(jīng)濟(jì)綜合評(píng)價(jià)，林敏[26]將TOPSIS法應(yīng)用于高職院校院系辦學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)，都充分說(shuō)明TOPSIS法在評(píng)價(jià)中的應(yīng)用范圍較為廣泛.群落穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)是一個(gè)較為復(fù)雜的概念，影響群落穩(wěn)定性的因子有很多，因而群落穩(wěn)定性需要結(jié)合多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，選用TOPSIS法能較好地綜合各個(gè)指標(biāo)的影響，并且運(yùn)用TOPSIS能直觀地在評(píng)價(jià)中反映出比較對(duì)象的相對(duì)優(yōu)劣情況，對(duì)于我們選擇和分析以某種杉木人工林為參考對(duì)象改善經(jīng)營(yíng)，提高人工林穩(wěn)定性有指導(dǎo)作用.

本研究以福建省將樂(lè)縣國(guó)有林場(chǎng)的人工林調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究將樂(lè)縣國(guó)有林場(chǎng)3種林型的人工林群落穩(wěn)定性特征，在眾多評(píng)價(jià)方法中選擇結(jié)合TOPSIS法和層次分析法(AHP)對(duì)比分析不同群落之間的穩(wěn)定性差異，探索影響穩(wěn)定性的因子，從而為研究生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性打下基石，也為森林質(zhì)量的進(jìn)一步評(píng)價(jià)提供依據(jù)，提高森林經(jīng)營(yíng)質(zhì)量水平.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究選取福建省三明市西北部的將樂(lè)縣做為研究地.地理坐標(biāo)為：117°05′—117°40′E；26°26′—27°04′N，海拔200～500 m，屬于低山丘陵地貌，山矮坡陡、山勢(shì)狹長(zhǎng).氣候?qū)僦衼啛釒а睾：Ｑ笮约撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明，夏天無(wú)炎暑，冬季無(wú)酷寒，雨熱同期，干濕明顯，全年平均氣溫18.7 ℃，年均降雨量1 669 mm，年均蒸發(fā)量1 204 mm，有霜日72 d，無(wú)霜日287 d.

植被十分豐富，常見(jiàn)冠層樹(shù)種有杉木(Cunninghamialanceolata)、馬尾松(Pinusmassoniana)、毛竹(Phyllostachysedulis)、火力楠(Micheliamacclurei)、泡桐(Paulowniafortunei)、樟樹(shù)(Cinnamomumcamphora)；林下灌木主要有粗葉榕(Ficushirta)、檵木(Loropetalumchinensis)、黃瑞木(Cornusstolonifera)；草本植物主要有福建蓮座蕨(Angiopterisfokiensis)、鴨跖草(Commelinacommunis)、烏蕨(Stenolomachusanum)、狗脊蕨(Woodwardiajaponica)等[27].

1.2 方法

1.2.1 數(shù)據(jù)收集 (1)樣地設(shè)置:在選取的樣地里采用典型樣本抽樣的方法設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，根據(jù)研究區(qū)域?qū)嶋H情況在將樂(lè)縣國(guó)有林場(chǎng)內(nèi)的杉木馬尾松混交林、杉木毛竹混交林和杉木闊葉混交林群落中分別設(shè)置6、5和7塊20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)樣地.GPS測(cè)定詳細(xì)位置、海拔，然后記錄樣地的坡度、坡向、坡位等基本情況.在調(diào)查區(qū)域中對(duì)所研究的每種喬木都實(shí)行每木檢尺，主要記錄喬木的物種和數(shù)量、樹(shù)高、胸徑以及冠幅和樹(shù)齡.并且記錄下樣方內(nèi)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的幼苗種類和數(shù)量；選取林下情況分布均勻的樣地，挖土壤剖面；記錄土層厚度、腐殖質(zhì)層的深度；記錄林下枯枝落葉層厚度.

主要采取網(wǎng)格法檢尺調(diào)查定位喬木的樣地位置(確定坐標(biāo))，記錄標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)喬木層各種植物的種名、林分年齡、胸徑、樹(shù)高、郁閉度、冠幅、枯木、枯落物厚度、灌木高度、蓋度和種名、草本層蓋度、海拔、坡度等.同時(shí)在調(diào)查樣地4個(gè)角落位置和中央劃出5個(gè)2 m×2 m的灌木樣方和5個(gè)1 m×1 m的草本樣方，詳細(xì)記錄劃出的小樣方中灌木及草本層的種類、數(shù)量、平均高度和蓋度.

(2)樣地特征

杉木馬尾松混交林、杉木毛竹混交林和杉木闊葉混交林群落的基本信息(表1).

表1 樣地基本特征1)Table 1 Basic characteristics of plots

1)A：杉木馬尾松混交林；B：杉木毛竹混交林；C：杉木闊葉混交林.

1.2.2 評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建與數(shù)據(jù)處理方法 (1)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建:評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選應(yīng)具有可操作性、系統(tǒng)性、對(duì)比性、真實(shí)性、分層次性、實(shí)用性和獨(dú)立性[28].TOPSIS是多指標(biāo)決策的方法，根據(jù)此特點(diǎn)，從已有研究中挑選出影響群落穩(wěn)定性的郁閉度、物種多樣性、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種更新潛力、Godron指數(shù)、坡度、腐殖質(zhì)層厚度、土層厚度、立地質(zhì)量、樹(shù)種組成、平均胸徑、齡組、空間配置[14,29-32]共12個(gè)因子，構(gòu)建將樂(lè)縣國(guó)有林場(chǎng)3種杉木混交林的群落穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系.具體如下：

圖1 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)體系Fig.1 Stability evaluation system

(2)數(shù)據(jù)處理方法:(1)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種種群更新潛力.根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)的樣地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，將幼苗定義為胸徑(DBH)小于2.5 cm的個(gè)體，幼樹(shù)定義為胸徑(DBH)在2.5～7.5 cm(包括2.5 cm，不包括7.5 cm)的個(gè)體[33].統(tǒng)計(jì)各個(gè)調(diào)查樣地中優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的幼苗和幼樹(shù)的數(shù)量，并計(jì)算幼苗和幼樹(shù)各自占優(yōu)勢(shì)樹(shù)種總株數(shù)的比例，將同種群落各樣地計(jì)算出的平均值作為衡量群落優(yōu)勢(shì)樹(shù)種種群更新潛力的指標(biāo)[34].

(2)M-Godron指數(shù).根據(jù)穩(wěn)定性指數(shù)的定義作圖求交點(diǎn)[35].M-Godron指數(shù)點(diǎn)的求值可將直線方程與曲線的模擬方程聯(lián)立求解，最后所求的x/y的值與20/80相比較，值越接近就越穩(wěn)定，該點(diǎn)就是所求的該群落的M-Godron指數(shù)[36].

(3)樹(shù)種組成系數(shù).林分的樹(shù)種組成情況是該樹(shù)種在林分中的蓄積量(也可以是胸高斷面積)占林分總蓄積量(或者總的胸高斷面積)的比重，求算結(jié)果常用十分法表示.引入樹(shù)種組成系數(shù)[37]的概念，通過(guò)求算該系數(shù)，將林分內(nèi)的樹(shù)種組成情況綜合反映在某個(gè)數(shù)值上，能夠直觀地進(jìn)行比較分析，同時(shí)也能反映出林分之間的樹(shù)種構(gòu)成情況的差異.

(4)立地質(zhì)量.主要用林分的立木蓄積量、平均樹(shù)高和枯落物厚度3個(gè)因素計(jì)算立地質(zhì)量[16,34,38]，其中立木蓄積量的計(jì)算方法較多，本研究通過(guò)資料查找喬木的形數(shù)，然后用平均試驗(yàn)形數(shù)法計(jì)算立木蓄積量，將同種群落綜合后對(duì)立木蓄積量求算平均值作為該因子的參評(píng)值，平均樹(shù)高和枯落物厚度的計(jì)算同理.

(5)物種多樣性.結(jié)合樣地調(diào)查的數(shù)據(jù)，計(jì)算各層次物種的重要值，然后在此基礎(chǔ)上，計(jì)算出3種群落各層次的多樣性指數(shù)，最后用模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)的方法求算出物種多樣性的值[14,34].采用的多樣性指數(shù)為:Shannon-Wiener指數(shù)(H)、Margalef指數(shù)R[29]和Pielou均勻度指數(shù)(JSW)[39].

H=-∑Si=1PilnPi

(1)

JSW=-∑Si=1PilnPilnS

(2)

R=(S-1)lnN

(3)

式中:Pi=Ni/N；S為物種數(shù)；i=1、2、3、…、S；N為樣地內(nèi)物種個(gè)體總數(shù)；Ni為第i種的個(gè)體數(shù)[40].

(6)林分空間結(jié)構(gòu)指數(shù).群落的空間結(jié)構(gòu)是指林木在群落生境內(nèi)的分布位置和相互構(gòu)成的立體空間的特性[41]，主要用3個(gè)參數(shù)來(lái)表征林分的空間結(jié)構(gòu)：混交度(反映不同種林木之間的隔離程度)、大小比數(shù)(反映鄰近木個(gè)體大小情況)和角尺度(反映林分在水平方向上分布的特性)[42].

在群落中，當(dāng)研究群落空間結(jié)構(gòu)的3個(gè)常用參數(shù)滿足平均混交度為1，平均大小比數(shù)為0，平均角尺度為0.5的狀態(tài)時(shí)，林分空間結(jié)構(gòu)是最理想的.借鑒微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)的相關(guān)知識(shí)構(gòu)建出空間結(jié)構(gòu)指數(shù)如下[43]：

FSSI=[M(100-U)×2W]0.333 3,W≤50

[M(100-U)×2(100-W)]0.333 3,W>50

(4)

1.2.3 評(píng)價(jià)方法 通過(guò)層次分析法(AHP)確定指標(biāo)權(quán)重[44]，使用TOPSIS法對(duì)群落穩(wěn)定性進(jìn)行排序.TOPSIS法是根據(jù)一定數(shù)量的研究對(duì)象計(jì)算結(jié)果同較為理想化的結(jié)果相比較得出實(shí)際差距的評(píng)價(jià)方法，最終得出評(píng)價(jià)對(duì)象之間的排序情況.TOPSIS法排序的方法步驟如下：

(1)同趨勢(shì)化：使用TOPSIS法時(shí)，構(gòu)建的評(píng)價(jià)體系中，各個(gè)具體指標(biāo)的計(jì)算值都需要經(jīng)過(guò)處理以消除單位計(jì)量差異的影響.一般的處理方法是將所有的低優(yōu)指標(biāo)進(jìn)行方向變換使其變?yōu)楦邇?yōu)指標(biāo)[45]，主要分為2種方式，即：對(duì)絕對(duì)數(shù)低優(yōu)指標(biāo)使用倒數(shù)法(1/x)，其他情況則使用差值法(1-x)處理低優(yōu)指標(biāo).

(2)指標(biāo)無(wú)量綱化：因?yàn)橛?jì)量單位的不同，指標(biāo)之間一般不具有可比性，在使用TOPSIS法評(píng)價(jià)之前，需要通過(guò)處理將各個(gè)指標(biāo)的單位影響消除.設(shè)(Xij)n×m經(jīng)過(guò)第1步處理后的指標(biāo)矩陣，(Zij)n×m為歸一化后的數(shù)據(jù)矩陣，則：

(5)

式中：j=1，2，…,m.

(6)

(7)

式中：Wj為各指標(biāo)權(quán)重i=1，2……n)然后求算所需要評(píng)價(jià)的目標(biāo)與定義的最優(yōu)方案的靠近水平Ci.

(8)

Ci∈[0,1]，Ci的值越趨近1，最后的評(píng)價(jià)結(jié)果越優(yōu)，表示評(píng)價(jià)對(duì)象的狀況也越趨近于最好；反之，Ci的值越趨近于0，最終的評(píng)價(jià)結(jié)果越差.

2 結(jié)果與分析

2.1 各指標(biāo)權(quán)重

通過(guò)層次分析法(AHP)計(jì)算各指標(biāo)所占權(quán)重(表2)，結(jié)果表明，物種多樣性、立地質(zhì)量和空間配置3個(gè)指標(biāo)權(quán)重值略高于其他指標(biāo)，分別為0.14、0.11和0.14，而樹(shù)種組成、坡度和郁閉度的權(quán)重較低，分別為0.04、0.05和0.04.

2.2 優(yōu)勢(shì)樹(shù)種種群更新潛力

在1個(gè)群落中，喬木優(yōu)勢(shì)樹(shù)種更新能力反映了林分的發(fā)展走向，某種程度上表明了群落穩(wěn)定性的情況，

表2 權(quán)重總分配Table 2 Weight allocation

由表3可知，人工林幼樹(shù)更新潛力是杉木毛竹混交林最優(yōu)，其次為杉木馬尾松混交林，杉木闊葉混交林最差，杉木毛竹混交林樹(shù)木密度較大，幼樹(shù)比例也較大，更新潛力最強(qiáng).3種混交林分中，幼苗比較匱乏，幾乎沒(méi)有.

2.3 M-Godron指數(shù)

在Origin上以種倒數(shù)累計(jì)為橫坐標(biāo)，相對(duì)頻度累計(jì)為縱坐標(biāo)作圖，最后求算直線與平滑曲線的交點(diǎn)值(圖2).

M-Gordon測(cè)定法常用來(lái)計(jì)算群落穩(wěn)定性指數(shù)，該方法將群落中各個(gè)層次的植物種類和頻度考慮在內(nèi)，綜合了當(dāng)前群落的情況.由圖2可知：3種典型群落中的R值杉木闊葉混交林0.938，杉木馬尾松混交林0.890，杉木毛竹混交林0.863.對(duì)點(diǎn)做趨勢(shì)線圖，最后方程顯著性檢驗(yàn)結(jié)果表明回歸方程極顯著(P<0.01)，可以使用該曲線方程模擬兩者的回歸關(guān)系(表4).

表3 優(yōu)勢(shì)樹(shù)種更新潛力特征1)Table 3 Potential characteristics of dominant tree species

1)A：杉木馬尾松混交林；B：杉木毛竹混交林；C：杉木闊葉混交林.

圖2 3種典型群落穩(wěn)定性Fig.2 Stability of 3 typical community

根據(jù)各個(gè)群落的曲線交點(diǎn)坐標(biāo)與20/80比較可知，3種典型群落的穩(wěn)定性為杉木馬尾松混交林>杉木毛竹混交林>杉木闊葉混交林.杉木馬尾松混交林和杉木毛竹混交林比較接近20/80的點(diǎn)，穩(wěn)定性較高，杉木闊葉混交林離穩(wěn)定點(diǎn)較遠(yuǎn)，處于較不穩(wěn)定的狀態(tài).由穩(wěn)定性指數(shù)的定義可知，與穩(wěn)定性指數(shù)相關(guān)的是群落內(nèi)物種數(shù)和頻度.在杉木闊葉混交林中，總的物種數(shù)為23個(gè)，少于其它兩種混交林，這可能是造成杉木闊葉混交林的穩(wěn)定性指數(shù)離20/80的值較遠(yuǎn)的原因.

表4 群落穩(wěn)定性分析1)Table 4 Community stability analysis

1)A：杉木馬尾松混交林；B：杉木毛竹混交林；C：杉木闊葉混交林.

2.4 樹(shù)種組成

樹(shù)種組成指數(shù)可以定量分析群落內(nèi)樹(shù)種的多樣性，它的值與林分中樹(shù)種類的個(gè)數(shù)和各樹(shù)種分布的均勻程度有關(guān)，能定量反映樹(shù)種多樣性水平[37].樹(shù)種指數(shù)取值范圍是0～1.純林為0，絕對(duì)混交林為1，通常取值在0與1之間.如表5所示，樹(shù)種組成指數(shù)杉木馬尾松混交林最優(yōu)，杉木毛竹混交林次之，最后是杉木闊葉混交林.3種群落中的喬木樹(shù)種數(shù)都相同，所以在這里樹(shù)種組成指數(shù)的差異主要是樹(shù)種多樣性的差異.在杉木闊葉混交林中，杉木樹(shù)種所占比例較大，闊葉樹(shù)種所占比例較小，蓄積量的分布不均勻是杉木闊葉混交林樹(shù)種組成指數(shù)較低的原因[37].

表5 樹(shù)種組成指數(shù)1)Table 5 Tree species indices

1)A：杉木馬尾松混交林；B：杉木毛竹混交林；C：杉木闊葉混交林.

2.5 立地質(zhì)量

用立木蓄積量、平均樹(shù)高和枯落物厚度3項(xiàng)因子評(píng)價(jià)群落立地質(zhì)量，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后計(jì)算平均值如表6.由表可知，3種群落中，杉木闊葉混交林立地質(zhì)量最優(yōu)，杉木毛竹混交林次之，杉木馬尾松混交林最差.

表6 典型群落立地質(zhì)量1)Table 6 Stand quality characteristics of typical communities

1)A：杉木馬尾松混交林；B：杉木毛竹混交林；C：杉木闊葉混交林.

2.6 空間結(jié)構(gòu)指數(shù)

表7 空間結(jié)構(gòu)指數(shù)1)Table 7 Space structure indices

1)A：杉木馬尾松混交林；B：杉木毛竹混交林；C：杉木闊葉混交林.

空間結(jié)構(gòu)指數(shù)反映了樹(shù)木在空間上的分布格局，可用來(lái)反映群落穩(wěn)定性的特征，通過(guò)R語(yǔ)言的代碼，可以計(jì)算出各群落的混交度、角尺度、胸徑比數(shù)，最后計(jì)算出空間結(jié)構(gòu)指數(shù)，由表7可知：杉木馬尾松混交林和杉木毛竹混交林的空間結(jié)構(gòu)指數(shù)相等，兩種群落的空間結(jié)構(gòu)特征基本相似，而杉木闊葉混交林的空間結(jié)構(gòu)指數(shù)較大，說(shuō)明杉木闊葉混交林的空間結(jié)構(gòu)的特性更適宜于林分的生長(zhǎng)發(fā)育.從表8可知，杉木闊葉混交林的喬木層物種多樣性大于杉木毛竹混交林和杉木馬尾松混交林，符合空間結(jié)構(gòu)指數(shù)反映物種多樣性豐富度的結(jié)論.

2.7 物種多樣性

表8 典型群落物種多樣性指數(shù)1)Table 8 Typical community species diversity indices

1)H為Shannon-Weiner多樣性指數(shù)，R為Margalef豐富度指數(shù)，JSW為Pielou均勻度指數(shù).A：杉木馬尾松混交林；B：杉木毛竹混交林；C：杉木闊葉混交林.

物種多樣性通過(guò)功能復(fù)雜性影響群落穩(wěn)定性，它們之間存在十分緊密的聯(lián)系.由表8可知，3種典型群落中Shannon-Wiener指數(shù)(H)都是灌木和草本層貢獻(xiàn)最大，喬木最小.Margalef豐富度指數(shù)R同樣表現(xiàn)出喬木最小，灌木和草本層貢獻(xiàn)值最大，Pielou均勻度指數(shù)杉木闊葉混交林和杉木馬尾松混交林喬木灌木草本相差較小，在杉木毛竹混交林中，喬木的均勻度指數(shù)最低，它的豐富度指數(shù)也較低，說(shuō)明杉木和毛竹呈現(xiàn)不均勻分布的狀態(tài).在一個(gè)群落內(nèi)，當(dāng)豐富度指數(shù)R和Pielou均勻度指數(shù)的計(jì)算值都較高時(shí)，多樣性指數(shù)H也較高；相應(yīng)的，也會(huì)出現(xiàn)當(dāng)2個(gè)指標(biāo)的計(jì)算值都較低時(shí)，即群落中物種豐富程度和分布情況都較差時(shí)，此時(shí)計(jì)算的多樣性指數(shù)H的值也會(huì)較低.因此，當(dāng)一個(gè)群落物種豐富度指數(shù)R低而Pielou均勻度指數(shù)高，另一個(gè)物種豐富度指數(shù)R高，但Pielou均勻度指數(shù)低，它們的物種多樣性指數(shù)可能是相同的，需要綜合3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析，標(biāo)準(zhǔn)化處理后結(jié)果如表9.

表9 物種多樣性指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值1)Table 9 Standardized index of species diversity

1)H為Shannon-Weiner多樣性指數(shù)，R為Margalef豐富度指數(shù)，JSW為Pielou均勻度指數(shù)；A：杉木馬尾松混交林，B：杉木毛竹混交林，C：杉木闊葉混交林.

2.8 群落穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

表10 TOPSIS排名1)Table 10 TOPSIS ranking

TOPSIS法是綜合評(píng)價(jià)出最優(yōu)方案的一種方法，將TOPSIS法在Excel中寫(xiě)入代碼進(jìn)行計(jì)算[46].由表10可知，群落穩(wěn)定性排名為杉木毛竹混交林>杉木馬尾松混交林>杉木闊葉混交林，綜合評(píng)定結(jié)果是杉木毛竹混交林的評(píng)價(jià)結(jié)果最優(yōu).

3 結(jié)論

在將樂(lè)縣國(guó)有林場(chǎng)的杉木人工林群落中運(yùn)用層次分析法和TOPSIS法對(duì)3種典型群落進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià).由表9可知，群落的穩(wěn)定性排序結(jié)果為杉木毛竹混交林為最優(yōu)，杉木馬尾松混交林次之，杉木闊葉混交林的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果最差.物種多樣性的排序則是杉木馬尾松混交林>杉木闊葉混交林>杉木毛竹混交林，與群落穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果存在差異，這也說(shuō)明多樣性只是通過(guò)功能復(fù)雜性表現(xiàn)出穩(wěn)定性一方面的特性，如果只單一地使用物種多樣性以說(shuō)明群落的穩(wěn)定性是不合適的，群落的穩(wěn)定性應(yīng)該是群落中多種因素的綜合表現(xiàn)，包括立地條件、氣候條件、林分自身?xiàng)l件等.研究表明[5]，多樣性影響群落穩(wěn)定性并不是一種簡(jiǎn)單的線性影響關(guān)系，多樣性可能有臨界值，小于該值的時(shí)候穩(wěn)定性隨多樣性增大而增大，當(dāng)多樣性到達(dá)臨界值的時(shí)候，多樣性和豐富度的繼續(xù)增加對(duì)穩(wěn)定性的影響較小，所以在研究物種穩(wěn)定性的時(shí)候，物種多樣性是必須考慮的因素之一，但不能完全代表穩(wěn)定性本身，不能直接將兩者之間的關(guān)系等同.

杉木毛竹混交林群落穩(wěn)定性較其它兩種群落類型更優(yōu)的原因是在林地中毛竹的分布量所占比例較馬尾松和闊葉樹(shù)種的比例大，并且毛竹是多年生常綠樹(shù)種，竹桿生長(zhǎng)快，生長(zhǎng)量比較大，但毛竹的葉片生長(zhǎng)量較少，林下透光量較多，保證了林下的灌草的生長(zhǎng)需要，保證了一定量的生物多樣性，且毛竹在群落中的總體分布也較為均勻，空間結(jié)構(gòu)雖然不及杉木闊葉混交林，但綜合群落穩(wěn)定性卻高于其余2種群落類型.由此可知，在杉木人工林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，保證樹(shù)種的均勻分布和林下的透光透氣性，使得生物多樣性和空間結(jié)構(gòu)保持在一個(gè)較適宜的水平，群落才能更穩(wěn)定.

本研究運(yùn)用TOPSIS法和層次分析法，通過(guò)選取12個(gè)指標(biāo)構(gòu)成評(píng)價(jià)3種群落的穩(wěn)定性的體系，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果得出，常見(jiàn)的物種多樣性不能完全反映一個(gè)群落的穩(wěn)定性情況，只能表現(xiàn)出當(dāng)前群落的相對(duì)穩(wěn)定強(qiáng)弱[47]，空間結(jié)構(gòu)指數(shù)不能單獨(dú)反映林分穩(wěn)定性的強(qiáng)弱，而是反映了樹(shù)木生長(zhǎng)過(guò)程中在空間上形成的相互影響的，這種關(guān)系使得植被的生長(zhǎng)或者相互促進(jìn)或者相互抑制，M-Godron指數(shù)的計(jì)算結(jié)果為杉木毛竹混交林接近于杉木馬尾松混交林優(yōu)于杉木闊葉混交林，更接近群落穩(wěn)定性的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，但也不完全相同.所以最終還需要結(jié)合其他影響因素才能綜合反映群落的穩(wěn)定性，在森林經(jīng)營(yíng)中應(yīng)當(dāng)充分考慮到這些因素，對(duì)提高森林經(jīng)營(yíng)質(zhì)量有較好的指導(dǎo)性作用.

在人工林群落穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中，由于實(shí)際林分的生長(zhǎng)情況，在樣地設(shè)置中僅考慮了中齡林的樣地設(shè)置，未加入其他齡林的數(shù)據(jù)，從而增加各個(gè)齡組的數(shù)據(jù)對(duì)照，這也是下一步穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中需要擴(kuò)展的.