昆明?？诹謭?chǎng)森林健康狀況評(píng)價(jià)

徐世芳李小英夏靜廖向凱

(西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650224)

摘要：通過(guò)在海口林場(chǎng)選取22塊典型樣地對(duì)其生產(chǎn)力、群落結(jié)構(gòu)、抵抗力、土壤狀況4個(gè)方面進(jìn)行調(diào)查分析，運(yùn)用森林生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)(FEHI)評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)昆明市國(guó)營(yíng)?？诹謭?chǎng)的森林健康狀況。結(jié)果表明:不同樹種組成的林分健康程度不同，華山松林>柏樹林>桉樹林；同一樹種，不同林齡階段的林分健康程度也不同，成熟林>近熟林>中齡林。22個(gè)典型林分類型中，處于亞健康的樣地有11個(gè)，占總數(shù)的50.0%；處于健康的樣地有10個(gè)，占總數(shù)的45.5%；處于良好健康的樣地為1個(gè)，占總數(shù)的4.5%；不健康和優(yōu)質(zhì)健康類型沒(méi)有；綜合評(píng)價(jià)表明，昆明市海口林場(chǎng)的森林健康狀況為健康狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：森林；健康狀況；森林生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)(FEHI)；指標(biāo)評(píng)價(jià)；?？诹謭?chǎng)

中圖分類號(hào)：S718.557

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-1914(2015)02-0068-05

Abstract:22 typical plots in Haikou forest farm of Kunming were selected for the investigation on its productivity，community structure，resistance，soil conditions. The forest ecosystem health index (FEHI) model was used for the evaluation on the forest health status. The results showed that different species composition of forest lead different health degree， Pinus armandii forest>Cypress forest>Eucalyptus forest; The health status is different for the same tree species with different forest age, matures forest>near-mature forest>middle aged forest. In the 22 sample plots，11 plots are in sub health, accounting for 50.0% of the total， 10 plots are in health，accounting for 45.5% of the total，only one in good health and accounting for 4.5% of the total， unhealthy and high-quality forest are none. In general，forest health status of Haikou forest farm is healthy.

Keywords:forestry; health condition; forest ecosystem health index ((FEHI);index evaluation; Haikou forest farm

收稿日期：2014-07-18

基金項(xiàng)目：中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目(2012(7號(hào)))資助。

doi:10.11929/j.issn.2095-1914.2015.02.012

Evaluation on Forest Health Condition in

Haikou Forest Farm of Kunming

XU Shi-fang, LI Xiao-ying, XIA Jing, LIAO Xiang-kai

(College of Environmental Science and Engineering, Southwest Forestry University, Kunming Yunnan 650224,China)

森林健康是發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)人工林林分結(jié)構(gòu)單一、病蟲害防治能力差、水土保持功能薄弱等問(wèn)題提出的一個(gè)營(yíng)林理念[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)健康是森林生態(tài)系統(tǒng)在保障正常的生態(tài)服務(wù)功能、滿足合理人類需求的同時(shí)，維持自身持續(xù)向前發(fā)展的能力和狀態(tài)，或者對(duì)目前絕大多數(shù)受到脅迫的森林生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一種需要恢復(fù)的理想化目標(biāo)[2]，健康的森林生態(tài)系統(tǒng)是人類健康、社會(huì)安定和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[3-4]。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，全球性和區(qū)域性的環(huán)境問(wèn)題逐漸加劇，森林生態(tài)系統(tǒng)健康受到很大威脅。如何客觀評(píng)價(jià)森林資源的健康性，有效地進(jìn)行森林經(jīng)營(yíng)，使森林資源能夠持續(xù)、穩(wěn)定地為人類提供服務(wù)功能，是森林健康研究和森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的首要任務(wù)之一[5]。本研究以昆明?？诹謭?chǎng)為例，選取典型樣地進(jìn)行生產(chǎn)力、群落結(jié)構(gòu)、抵抗力、土壤狀況4個(gè)方面的調(diào)查研究，運(yùn)用森林生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)(FEHI)評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)其森林健康狀況，以期為保護(hù)和改善昆明周邊生態(tài)環(huán)境及林業(yè)的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理提供理論依據(jù)。

1研究區(qū)概況

?？诹謭?chǎng)地處昆明西山區(qū)海口鎮(zhèn)，滇池出水口螳螂川上游，屬金沙江水系，位于東經(jīng)102°28′～102°38′，北緯24°43′～24°56′，林場(chǎng)屬滇中高原淺切割中山地形，最高海拔2400m，最低海拔1800m，相對(duì)高差600m，平均坡度16°～25°。該區(qū)氣候溫和，雨量適中，屬亞熱帶半濕潤(rùn)氣候類型，降水分布不均，6—10月為雨季，年平均氣溫15.4 ℃。

?？诹謭?chǎng)國(guó)土面積7563.0hm2，林業(yè)用地面積6683.8hm2，活立木總蓄積量235500m3，森林覆蓋率80.54%。林種以水土保持林、水源涵養(yǎng)林為主，喬木以華山松(Pinus armandii)、云南松(Pinus yunnanensis)為主，另有圓柏(Cupressaceaespp.)、桉樹(Eucalyptusspp.)、墨西哥柏(Cupressus lusitanica)、榿木(Alnus cremastogyne)、櫟樹(Quercusspp.)、滇油杉(Keteleeria evelyniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、杜仲(Eucommia ulmoides)等喬木。灌木主要有杜鵑(Rhododendronspp.)、鐵仔(Myrsine africana)、云南含笑(Michelia yunnanensis)、楊梅(Myrica rubra)、南燭(Vaccinium bracteatum)等。草本植物有紫莖澤蘭(Crofton weed)、扭黃茅(Gramineaespp.)、香薷(Herba moslae)等。

2研究方法

2.1指標(biāo)選取

本研究以生產(chǎn)力、群落結(jié)構(gòu)、抵抗力、土壤狀況4個(gè)綜合指標(biāo)對(duì)?？诹謭?chǎng)森林健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1) 生產(chǎn)力綜合指標(biāo)。樹高、胸徑是較易獲得且可直觀地反映樹木生長(zhǎng)狀態(tài)的指標(biāo)，在特定的地理?xiàng)l件和氣候條件下，胸徑大小與該地森林生長(zhǎng)的生物量通常有一個(gè)確定的線性或非線性關(guān)系，可以綜合地反映森林生物量的狀態(tài)[6]。本研究通過(guò)直接測(cè)量樹木的樹高、胸徑來(lái)反映森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力[7]。

2) 群落組織結(jié)構(gòu)綜合指標(biāo)。在生態(tài)系統(tǒng)背景下，群落組織結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)的物種組成結(jié)構(gòu)以及物種間的相互關(guān)系，可以反映生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性[7]。包括林分起源、林齡結(jié)構(gòu)和喬、灌、草蓋度等。

3) 抵抗力綜合指標(biāo)。生態(tài)系統(tǒng)對(duì)一定程度干擾的抵抗力，以及受干擾脅迫后的恢復(fù)力，是健康生態(tài)系統(tǒng)的重要特征[8]。肖風(fēng)勁等[9]在評(píng)價(jià)我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)健康狀況時(shí)，通過(guò)森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)病蟲害發(fā)生的抵抗能力來(lái)反映森林生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力。本研究將病蟲害對(duì)樹木的危害程度由輕到重分為無(wú)傷害、輕微傷害、中等傷害、較重傷害、嚴(yán)重傷害5級(jí)[7]。

4) 土壤狀況綜合指標(biāo)。土壤狀況直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，影響植物群落種間競(jìng)爭(zhēng)和物種豐富度，進(jìn)而影響群落內(nèi)植物種類的分布格局。本研究選取的土壤理化特性指標(biāo)為土層厚度、有機(jī)質(zhì)、全磷、全氮、全鉀和土壤pH。

2.2數(shù)據(jù)獲取

根據(jù)?？诹謭?chǎng)二類資源調(diào)查結(jié)果，利用林相圖，結(jié)合實(shí)地踏查，設(shè)置具有代表性的典型樣地22塊，采用樣方法對(duì)群落結(jié)構(gòu)、土壤等因子進(jìn)行綜合調(diào)查。樣地面積為20m×20m(根據(jù)實(shí)際地形適當(dāng)調(diào)整)，對(duì)所有喬木進(jìn)行每木檢尺，并記錄其病蟲害危害及損傷情況。每塊樣地內(nèi)設(shè)置灌木樣方(5m×5m)3個(gè)，在灌木樣方內(nèi)各設(shè)置草本樣方(1m×1m)3個(gè)，調(diào)查記錄灌木和草本的種類、平均高度、蓋度及分布情況等。在每塊樣地中按對(duì)角線隨機(jī)布點(diǎn)挖取3個(gè)土壤剖面，在0～20cm和20～40cm分層取環(huán)刀，同時(shí)采集混合樣( 每一土層重復(fù)采樣3次混勻)帶回實(shí)驗(yàn)室分析土壤理化性質(zhì)。每個(gè)土樣重復(fù)3次，測(cè)定結(jié)果取平均值。采用Excel和SPSS軟件對(duì)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性檢驗(yàn)和相關(guān)分析。樣地基本概況見(jiàn)表1。

表1　昆明市海口林場(chǎng)樣地基本概況

表1(續(xù))

2.3評(píng)價(jià)方法

本研究采用綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)?？诹謭?chǎng)生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，通過(guò)綜合生態(tài)系統(tǒng)的多項(xiàng)指標(biāo)，采用指標(biāo)體系評(píng)價(jià)將這些信息進(jìn)行綜合分析，從而反映生態(tài)系統(tǒng)的健康程度。

2.3.1指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的確定確定指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)有多種方法，如專家打分法(Delphi)、層次分析法(AHP)、主成分分析法、最大嫡法、Delphi-AHP法等[10]。本研究采用專家打分法，通過(guò)咨詢西南林業(yè)大學(xué)林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院和環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院多位專家，參照相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合課題組老師、同學(xué)的研究成果確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，見(jiàn)表2。

2.3.2 評(píng)價(jià)模型的確定通常采用森林生態(tài)系統(tǒng)的健康指數(shù)(FEHI)大小來(lái)反映森林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。其評(píng)價(jià)模型如下[11-15]：

(1)

表2　各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

由于缺乏一個(gè)可以比較的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，即使是同一個(gè)指標(biāo)，根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)值的大小來(lái)判斷其對(duì)森林健康的影響程度，也無(wú)法確切反映其對(duì)森林健康貢獻(xiàn)的大小。因此，必須對(duì)參評(píng)因子進(jìn)行量化處理，用標(biāo)準(zhǔn)化方法來(lái)解決參數(shù)間難以比較的問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)化方法為[16]：

(2)

量化處理后的指標(biāo)乘以各指標(biāo)的權(quán)重，得到各樣地的森林健康指數(shù)。根據(jù)健康指數(shù)和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表3)確定森林健康等級(jí)。

表3　森林健康等級(jí)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

3結(jié)果與分析

將各評(píng)價(jià)指標(biāo)具體數(shù)值和權(quán)重值代入森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)模型，綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)及結(jié)果見(jiàn)表4。

3.1生產(chǎn)力評(píng)價(jià)

由表4可以看出，樣地生產(chǎn)力指標(biāo)的差異最大，樣地4的生產(chǎn)力指數(shù)最大，達(dá)到1.000。通過(guò)生產(chǎn)力指標(biāo)數(shù)值及樣地立地情況分析可知，樣地4為陽(yáng)坡的華山松近熟林，在各樣地中其樹高、胸徑均最優(yōu)；樣地2為柏樹中齡林，樹高、胸徑均較小的生產(chǎn)力指數(shù)最小，為0.350。在人工近熟林中，以華山松(樣地4、5)、柏樹(樣地1)和旱冬瓜(樣地16)為主的樣地生產(chǎn)力指數(shù)高于以桉樹(樣地8、9)為主的樣地，因?yàn)檠芯繀^(qū)桉樹林立地條件差，樹高相對(duì)其他樹種較矮。綜合分析可知，研究區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)樹種相同的樣地，近熟林樣地生產(chǎn)力指數(shù)明顯高于中齡林樣地。

表4　昆明?？诹謭?chǎng)樣地評(píng)價(jià)結(jié)果

3.2群落結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)

群落組織結(jié)構(gòu)綜合指標(biāo)整體上相差不大，主要樹種相同的樣地(樣地1～2、3～5、12～15)成熟林群落結(jié)構(gòu)優(yōu)于近熟林，近熟林群落結(jié)構(gòu)優(yōu)于中齡林，因?yàn)殡S林齡的增大，樹種結(jié)構(gòu)和物種多樣性更為完整，喬灌草蓋度更高?？傮w分析可知，華山松林群落結(jié)構(gòu)最好，樣地相對(duì)較優(yōu)，黑荊樹和柏樹的群落結(jié)構(gòu)稍差。

3.3抵抗力評(píng)價(jià)

抵抗力指數(shù)的高低與樣地林分狀況對(duì)病蟲害發(fā)生的抵抗能力有很大關(guān)系，尤其以樣地5和樣地7(0.400)為最低，這與實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)這2塊樣地病蟲害發(fā)生情況一致。

3.4土壤狀況評(píng)價(jià)

不同樹種的林地土壤狀況不同，以華山松和柏樹為主的樣地(樣地1～7)土壤狀況相對(duì)較好，以桉樹為主的樣地(樣地8～9)土壤狀況較差，其土層厚度、有機(jī)質(zhì)含量和全氮、全磷、全鉀均處于各樣地最低水平。可能因?yàn)殍駱鋵?duì)土壤的肥料和養(yǎng)分需求極大，凡種植桉樹的地塊，土地肥力下降，土地貧瘠。

3.5綜合評(píng)價(jià)

綜合22塊樣地評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同樹種組成的林分健康程度不同，以華山松為主的林分健康程度最高，柏樹次之，桉樹最低，這與研究區(qū)內(nèi)華山松的立地條件較其他樣地好，桉樹最差有關(guān)。同一樹種，不同林齡階段的林分健康程度也不同，健康程度為：成熟林好于近熟林，近熟林明顯好于中齡林，因?yàn)榱铸g大的林分生產(chǎn)力、群落結(jié)構(gòu)等指標(biāo)均比林齡小的林分好。

利用評(píng)價(jià)模型計(jì)算結(jié)果表明：22個(gè)典型樣地中，森林健康指數(shù)在0.50～0.65(亞健康)的樣地共11個(gè)，占總數(shù)的50.0%；0.65～0.75(健康)的樣地共10個(gè)，占總數(shù)45.5%；0.75～0.90(良好)的樣地有1個(gè)，占總數(shù)的4.5%；不健康和很健康的類型沒(méi)有。由于?？诹謭?chǎng)處于健康和良好的樣地達(dá)到總數(shù)的50%，因此，昆明市?？诹謭?chǎng)的森林健康狀況總體評(píng)價(jià)為健康狀態(tài)。

4結(jié)語(yǔ)

1) 理論上，天然林健康程度應(yīng)高于人工林，但本研究中天然混交林(樣地20～22)與人工混交林(樣地10～19)的健康程度并無(wú)明顯高低之分，甚至天然林稍低于人工林。主要因?yàn)槔ッ魇泻？诹謭?chǎng)是以人工林經(jīng)營(yíng)為主的林場(chǎng)，天然林林分面積較小，以樹種組成基本一致的天然林和人工林作為對(duì)象進(jìn)行研究比較困難，而且天然林人為干擾大，健康狀況已經(jīng)受損，沒(méi)有較大研究意義。

2) 由于天然林的群落結(jié)構(gòu)優(yōu)于人工林，在造林時(shí)應(yīng)模仿天然林結(jié)構(gòu)，重視群落結(jié)構(gòu)的合理性，優(yōu)化群落喬灌草比例，增加物種的多樣性。避免營(yíng)造人工純林，注意不同樹種的搭配，優(yōu)化林種結(jié)構(gòu)和林齡結(jié)構(gòu)，改變林種單一和林齡結(jié)構(gòu)不合理等現(xiàn)狀。

3) 通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)的查閱分析，探討森林生態(tài)系統(tǒng)健康狀況文獻(xiàn)多數(shù)主要以生產(chǎn)力、群落結(jié)構(gòu)為評(píng)價(jià)指標(biāo)[17]。本研究著重從生態(tài)效益方面出發(fā)，增加林分抵抗力、土壤狀況2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)?？诹謭?chǎng)森林健康狀況。由于專家看問(wèn)題的角度不同，指標(biāo)權(quán)重的確定會(huì)因人而異；因調(diào)查及實(shí)驗(yàn)條件等因素的限制，所選評(píng)價(jià)指標(biāo)也存在局限性，比如人為干擾狀況、群落物種多樣性、土壤動(dòng)物、微生物等指標(biāo)均未考慮，以后還需進(jìn)一步研究。

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(責(zé)任編輯韓明躍)

第1作者：歐建德(1970—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師。研究方向：林木育種、資源培育、森林經(jīng)營(yíng)與保護(hù)。Email:smmxojd@163.com。