張 營董文淵顧 寶王林昊唐海龍羅祥毅陳朝彥（.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南昆明650；.西南林業(yè)大學(xué)云南生物多樣性研究院，云南昆明650；.西南林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南昆明650；.云南省彝良縣林業(yè)局，云南彝良657600）

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滇東北金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

張 營1董文淵2顧 寶1王林昊3唐海龍1羅祥毅4陳朝彥4
（1.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南昆明650224；2.西南林業(yè)大學(xué)云南生物多樣性研究院，云南昆明650224；3.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；4.云南省彝良縣林業(yè)局，云南彝良657600）

摘要：以滇東北金佛山方竹林為對(duì)象，在全面調(diào)查竹林生長狀況、林分結(jié)構(gòu)、立地條件等基礎(chǔ)上，構(gòu)建金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)模型。結(jié)果表明：通過因子分析方法建立金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，第一層為目標(biāo)層，即竹林健康綜合評(píng)價(jià)；第二層為要素層，包括林分活力指標(biāo)、外界干擾指標(biāo)、林分結(jié)構(gòu)指標(biāo)和冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)；第三層為12個(gè)二級(jí)指標(biāo)，包括胸徑、地徑、高度、生物量、枯立竹數(shù)、郁閉度、年齡結(jié)構(gòu)、喬木層豐富度、灌木層蓋度、草本層蓋度、撫育管理強(qiáng)度、社會(huì)重視程度?；诓煌⒌貤l件預(yù)測(cè)竹林分活力指標(biāo)，建立了竹林健康評(píng)價(jià)模型，并將竹林健康等級(jí)劃分為3個(gè)等級(jí)，其中金佛山方竹林健康林分占31.11%，亞健康林分占51.11%，不健康林分占17.78%。

關(guān)鍵詞：滇東北；金佛山方竹；因子分析法；評(píng)價(jià)指標(biāo)；健康等級(jí)

Key words：Northeastern Yunnan，Chimonobambusa utilis，factor analysis method，assessment indexes，health level

森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)是通過一套評(píng)估指標(biāo)體系來診斷和評(píng)估現(xiàn)有森林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，是對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力水平、結(jié)構(gòu)狀態(tài)、抵抗外界干擾能力以及服務(wù)功能等多方面的一次綜合、全面的評(píng)估過程［1］。國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)森林健康從單木、林分、景觀、區(qū)域及全球等層次進(jìn)行評(píng)價(jià)，方法各不相同卻各有所長，如Costanza-R等［2］就提出了由生態(tài)系統(tǒng)的活力、組織力、彈性構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)對(duì)森林的生態(tài)系統(tǒng)健康程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

金佛山方竹（Chimonobambusa utilis）是禾本科竹亞科方竹屬的竹種，為復(fù)軸混生型中小徑竹［3］。金佛山方竹竹筍筍肉肥厚，味道鮮美，遠(yuǎn)銷國內(nèi)外，被稱之為“竹類之冠”。由金佛山方竹無性系種群的生長規(guī)律可知金佛山方竹的高生長遵循慢—快—慢的過程，持續(xù)時(shí)間約45 d［4］。竹子生長狀況受立體條件限制，竹子的胸徑、高度和生物量在不同的立地條件下閾值不同［5］。長期以來，對(duì)金佛山方竹的研究主要集中在天然林出筍成竹規(guī)律、種子育苗、密度調(diào)控與施肥、混交林試驗(yàn)、人工造林和低產(chǎn)林改造［6-9］等方面，而有關(guān)金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)的相關(guān)研究未見報(bào)道。本研究從竹林立地質(zhì)量和其他方面綜合對(duì)金佛山方竹林生態(tài)系統(tǒng)健康質(zhì)量進(jìn)行研究，以期提高金佛山方竹的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，為改善其健康狀況提供理論依據(jù)。

1　研究地概況

研究地處于云南省東北部云、貴、川三省結(jié)合部的昭通市，屬典型的山地構(gòu)造地形，地勢(shì)南高北低，海拔1 229～1 931 m。該區(qū)有高等植物151科、457屬、1 025種（不含苔蘚植物），從南亞熱帶到北溫帶植物均有分布；已知的珍稀瀕危植物有58種，其中國家一級(jí)保護(hù)植物2種、二級(jí)24種、三級(jí)32種。

昭通市彝良縣牛街鎮(zhèn)，位于彝良縣東北部，地處東經(jīng)104°21′58.08″～104°24′43.24″，北緯27°49′10.37″～27°50′54.82″，年均降雨量1136.8 mm，屬中亞熱帶、北亞熱帶2種氣候類型，土壤為微酸性的黃壤土。昭通市彝良縣龍安鎮(zhèn)位于縣城北部，地處東經(jīng)104°09′20.03″～104°09′21.84″，北緯27°45′43.51″～27°45′46.33″，年平均氣溫12℃，降雨量1000 mm，土壤有粘土、砂壤土等類型，性狀多呈弱酸性。

2　研究方法

2.1數(shù)據(jù)采集

在試驗(yàn)地中設(shè)置不同樣地，在樣地中選擇海拔、坡度、土壤條件基本一致的地段設(shè)置2 m×2 m調(diào)查樣方，共45塊。統(tǒng)計(jì)樣方內(nèi)金佛山方竹分株數(shù)量，并進(jìn)行每竹檢尺，調(diào)查竹林生長、結(jié)構(gòu)、立地等基本情況，測(cè)定竹子胸徑、地徑、高度、年齡、郁閉度、病蟲害感染程度等數(shù)據(jù)。

2.2數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用SPSS 17.0運(yùn)用因子分析法，通過KMO統(tǒng)計(jì)量的取值及Bartlett′s球形檢驗(yàn)結(jié)果，以判斷能否使用主成份分析法，篩選影響金佛山方竹健康評(píng)價(jià)的主成分；采用VOR模型主要從活力、組織結(jié)構(gòu)和恢復(fù)力3個(gè)主要特征構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；結(jié)合示性函數(shù)，量化所調(diào)查數(shù)據(jù)，以胸徑為指標(biāo)，利用多元回歸分析構(gòu)建回歸預(yù)測(cè)方程，進(jìn)行立地質(zhì)量評(píng)價(jià)的等級(jí)劃分。

3　結(jié)果與分析

3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是竹林健康評(píng)價(jià)的首要步驟和關(guān)鍵內(nèi)容，指標(biāo)體系構(gòu)建的好壞關(guān)系后期評(píng)價(jià)的科學(xué)性和準(zhǔn)確度［10］。在構(gòu)建滇東北竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)主要考慮5個(gè)原則：科學(xué)原則、可操作原則、系統(tǒng)性原則、敏感性原則以及最小數(shù)量原則。

根據(jù)以上5個(gè)原則選取了以下因子，分別包括胸徑（X1）、地徑（X2）、高度（X3）、生物量（X4）、枯立竹數(shù)（X5）、郁閉度（X6）、年齡結(jié)構(gòu)（X7）、喬木層郁閉度（X8）、灌木層蓋度（X9）、草本層蓋度（X10）、病蟲害發(fā)生程度（X11）、撫育管理強(qiáng)度（X12）、社會(huì)重視強(qiáng)度（X13）等13個(gè)因子。

3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)的因子分析

分析選取因子的相關(guān)性，并對(duì)其歸類劃分層次，結(jié)果見表1。

由表1可知，前4個(gè)主成份的特征值均>1，它們的累積貢獻(xiàn)率為71.075%，即約71%的總方差可以由4個(gè)潛在因子解釋；且由公因子方差結(jié)果可知多數(shù)變量的共性方差接近或超過0.5，故提取4個(gè)因子進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表2。

表1　總方差解釋表Table 1 Total variance explained

根據(jù)表2的因子載荷矩陣可知，提取的4個(gè)公共因子設(shè)為F1、F2、F3、F4，分別為第一、第二、第三、第四主因子。故F1的主要構(gòu)成成分為：胸徑、地徑、高度、生物量，因此可將F1概括為林分活力指標(biāo)；F2主要主要構(gòu)成成分為：枯立竹、撫育管理強(qiáng)度、社會(huì)重視強(qiáng)度，因此可將F2概括為外界干擾指標(biāo)；F3的主要構(gòu)成成分為：年齡結(jié)構(gòu)、灌木層蓋度、草本層蓋度，因此可將F3概括為林分結(jié)構(gòu)指標(biāo)；F4的主要構(gòu)成成分為：郁閉度、喬木層豐富度，因此可將F4概括為冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)。

表2　旋轉(zhuǎn)后因子載荷矩陣Table 2 Rotated component matrix

3.3評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

根據(jù)Costanza的系統(tǒng)健康模型［9］構(gòu)建滇東北金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并計(jì)算其權(quán)重（wi），結(jié)果見表3。

式中：Hi表示系統(tǒng)健康指數(shù)；V表示系統(tǒng)活力；O表示系統(tǒng)組織指數(shù)；R表示系統(tǒng)恢復(fù)力指數(shù)。

表3　竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)Table 3 Weight coefficient of health assessmentindexes of bamboo health

3.4基于立地質(zhì)量的竹林健康模型構(gòu)建

3.4.1金佛山方竹立地質(zhì)量評(píng)價(jià)與等級(jí)劃分

1）數(shù)據(jù)反應(yīng)表的建立。影響金佛山方竹無性系種群生長的立地質(zhì)量指標(biāo)有8個(gè)，定量因子有：海拔、坡度、土層厚度。定性因子有：坡位、石礫含量、土壤質(zhì)地、小氣候等。

首先，將定量因子劃分為若干等級(jí)并轉(zhuǎn)化為定性因子，引入0～1數(shù)量化示性函數(shù)（δi）：

式中：當(dāng)?shù)趇個(gè)樣品第j個(gè)項(xiàng)目的值屬于第k類目時(shí)，標(biāo)注1；在該項(xiàng)目的其他類目中標(biāo)注0。

編制金佛山方竹林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)反映表，見表4。

表4　金佛山方竹林立地質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)反映表Table 4 Raw data of evaluating indicators of Chimonobambusa utilis forests site quality in Jinfo Mountain

2）預(yù)測(cè)方程的建立與檢驗(yàn)。根據(jù)數(shù)量化理論Ⅰ數(shù)學(xué)模型：

式中：i為樣地?cái)?shù)，i=l，2，3，…，n；k為類目數(shù)，k=1，2，3，…，ri；j為項(xiàng)目數(shù)，j = 1，2，3，…，m；εi為第i個(gè)樣地的抽樣誤差。

通過最小二乘法回歸原理解出上述數(shù)學(xué)模型bjk的值，得到金佛山方竹林的胸徑預(yù)測(cè)方程，并對(duì)預(yù)測(cè)方程精度進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)果顯示：預(yù)測(cè)方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R = 0.921，F(xiàn) = 35.473 > F0.05，說明金佛山方竹林胸徑預(yù)測(cè)方程顯著，預(yù)測(cè)效果良好。

3）立地質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)。將金佛山方竹林胸徑預(yù)測(cè)方程中各項(xiàng)目得分值代數(shù)和的極差（最大代數(shù)和與最小代數(shù)之差）劃分為3個(gè)數(shù)值范圍，即將金佛山方竹林立地質(zhì)量劃分為3個(gè)等級(jí)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），結(jié)果見表5。

表5　金佛山方竹林立地質(zhì)量等級(jí)劃分及各活力指標(biāo)閾值Table 5 The site quality classification and the threshold of the vitality indexes of Chimonobambusa utilis forests in Jinfo Mountain

3.4.2金佛山方竹林評(píng)價(jià)指標(biāo)的閾值劃分

將金佛山方竹的胸徑和地徑、高度、生物量進(jìn)行相關(guān)分析，并擬合其相關(guān)方程，如下：

經(jīng)檢驗(yàn)，胸徑和地徑預(yù)測(cè)方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R= 0.969，F(xiàn) = 655.576，P＜0.001；胸徑和高度預(yù)測(cè)方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R = 0.874，F(xiàn) = 44.173，P＜0.001；胸徑和生物量預(yù)測(cè)方程的復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.722，F(xiàn) = 14.897，P＜0.001。說明預(yù)測(cè)效果均較好，從而得到不同立地質(zhì)量的金佛山方竹林健康活力指標(biāo)閾值，見表6。

表6　金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)賦值Table 6 Graded assignment of health assessment indexes of Chimonobambusa utilis forests in Jinfo Mountain

3.4.3金佛山方竹林健康模型的建立

1）不同立地金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)賦值。將金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為3個(gè)等級(jí)并列出每個(gè)等級(jí)相應(yīng)分值，見表7。

2）金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)。將各指標(biāo)得分與其權(quán)重相乘加和后得到金佛山方竹林健康綜合指數(shù)：

式中：Hi為健康綜合指數(shù)，Hi值域?yàn)椋?-3］，i=1，2，…，45；wi為各評(píng)價(jià)指標(biāo)所占權(quán)重，w1+w2+…+ w12=1；Xi為各評(píng)價(jià)指標(biāo)分值，i=1，2，…，12。

根據(jù)得出的健康綜合指數(shù)，可得金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)結(jié)果（表7）。在45個(gè)調(diào)查樣方中，有31.11%的調(diào)查樣地金佛山方竹林健康質(zhì)量為健康，51.11%的調(diào)查樣方為亞健康，17.78%的調(diào)查樣方為不健康。

表7　竹林健康標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)劃分及生態(tài)學(xué)特征Table 7 The grading standards of bamboo forests health and its ecological characteristic

4　結(jié)論與討論

1）建立滇東北金佛山方竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。第一層為目標(biāo)層，即竹林健康綜合評(píng)價(jià)；第二層為要素層，即一級(jí)指標(biāo)，分別為林分活力指標(biāo)、外界干擾指標(biāo)、林分結(jié)構(gòu)指標(biāo)和冠層結(jié)構(gòu)指標(biāo)；第三層為指標(biāo)層，即二級(jí)指標(biāo)，共12個(gè)，分屬于各一級(jí)指標(biāo)。

2）基于不同立地質(zhì)量等級(jí)預(yù)測(cè)竹林林分活力指標(biāo)，建立竹林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)模型，并將竹林健康程度劃分為健康、亞健康和不健康3個(gè)等級(jí)；竹林健康評(píng)價(jià)表明金佛山方竹林中健康林分僅為31.11%，而亞健康林分高達(dá)51.11%，不健康林分占17.78%?？傮w而言，滇東北金佛山方竹林的主體處于亞健康狀態(tài)。

3）竹林健康評(píng)價(jià)的目的是摸清滇東北金佛山方竹林的健康狀況，為竹林健康經(jīng)營提供理論依據(jù)。然而，現(xiàn)行的竹林經(jīng)營技術(shù)皆是以獲取最大經(jīng)濟(jì)效益為出發(fā)點(diǎn)，竹林良好的生態(tài)功能尚未得到重視和充分發(fā)揮［11］。該調(diào)查樣地由于掠奪式采筍伐竹，致使金佛山方竹林無性系種群嚴(yán)重退化，竹林的相應(yīng)管理整體上缺乏空間規(guī)劃和技術(shù)引導(dǎo)，使得竹林出現(xiàn)不同的健康等級(jí)。

4）根據(jù)金佛山方竹無性系種群的生長特點(diǎn)，出筍過程分3個(gè)時(shí)期，即出筍初期（9月27日—10 月2日）、出筍盛期（10月3—17日）和出筍末期（10月18日—11月12日）［4］。故在竹林采筍最佳時(shí)期應(yīng)為出筍盛期；且在采筍期應(yīng)采用密度調(diào)控和輪閑制采筍想結(jié)合的方法，可以在每年的秋季對(duì)林內(nèi)4—5年生老竹進(jìn)行砍伐，改善方竹無性系種群年齡結(jié)構(gòu)［12］，提高竹筍產(chǎn)量和質(zhì)量，伐下的老竹應(yīng)鋪于林內(nèi)，以培肥地力，提高分株個(gè)體大小的改良，提升子代分株質(zhì)量，促進(jìn)種群的穩(wěn)定發(fā)展。

5）本評(píng)價(jià)體系是以滇東北金佛山方竹現(xiàn)實(shí)林分調(diào)查材料為基礎(chǔ)，結(jié)合理論與實(shí)踐建立，該指標(biāo)體系僅適用于滇東北金佛山方竹林，其竹種和地域具有較強(qiáng)的局限性，因此在未來的研究工作中，應(yīng)根據(jù)2個(gè)或多個(gè)竹種研究在云南省以至西南地區(qū)的分布情況，拓展研究范圍，以擴(kuò)大所劃分立地類型系統(tǒng)的普適性和針對(duì)性，從而更好地服務(wù)于林業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。

致謝：感謝韓妍同志在滇東北竹林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建研究方面給予的理論及方法的引導(dǎo)和幫助。同時(shí)云南省彝良縣林業(yè)局對(duì)野外調(diào)查工作給予了的極大的支持和幫助，在此表示衷心感謝！

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（責(zé)任編輯曹龍）

第1作者：張營（1989—），女，碩士生。研究方向：竹林培育。Email：zy1989wj＠163.com。

Study on the Construction of Health Assessment Index System
of Chimonobambusa utilis Forests in Northeastern Yunnan

Zhang Ying1，Dong Wenyuan2，Gu Bao1，Wang Linhao3，Tang Hailong1，Luo Xiangyi4，Chen Chaoyan4
（1.College of Forestry，Southwest Forestry University，Kunming Yunnan 650224，China；2.Yunnan Academy of Biodiversity，Southwest Forestry University，Kunming Yunnan 650224，China；3.College of Environment Science and Engineering，Southwest Forestry University，Kunming Yunnan 650224，China；4.Yiliang Forestry Bureau，Yiliang Yunnan 657600，China）

Abstract：This study chose the Chimonobambusa utilis forests in Jinfo Mountain，Northeastern Yunnan as the research object，a health assessment index model of bamboo forests in Jinfo Mountain was constructed based on the comprehensive surveys of growth conditions，stand structure，site conditions，etc.The main results were as follows：the health assessment index system of C.uticles bamboo forests established by the method of factor analysis，The first layer was the target layer，which was the health assessment of bamboo forest，the second layer was feature layer，including vitality index，resistance index，stand structure index，and canopy structure index，the third layer was secondary index layer，including 12 indexes：DBH（diameter at breast height），ground diameter，height，biomass，number of dead and erect bamboos，canopy density，age structure，abundance of tree layer，coverage of shrub layer，coverage of herb layer，tending management strength，social importance degree.The health assessment index model of bamboo forests predicted the vitality index based on different site conditions，and divided health condition of bamboo forests into three levels，healthy bamboo forest held 31.11%，sub-health bamboo forest held 51.11%and unhealthy bamboo forest held 17.78%.

通信作者：董文淵（1962—），男，教授，博士生導(dǎo)師。研究方向：竹類無性系種群生態(tài)、竹林培育和生態(tài)經(jīng)濟(jì)。Email：wydong6839＠sina.com。

基金項(xiàng)目：云南省科技惠民計(jì)劃應(yīng)用研究開發(fā)項(xiàng)目（2013 CA003）資助；西南地區(qū)生物多樣性保育國家林業(yè)局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助。

收稿日期：2015-12-23

doi：10.11929/ j.issn.2095-1914.2016.03.023

中圖分類號(hào)：S718.55

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-1914（2016）03-0131-06