常 賾，陳昌雄，羅潔明

（福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002）

現(xiàn)代意義的森林問題是與國(guó)內(nèi)外政治、經(jīng)濟(jì)和文化等緊密結(jié)合綜合性問題。近年來，中國(guó)林業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略正處于變革之中，以生態(tài)建設(shè)為主要方向。在這種情形下研究中國(guó)的森林健康問題,不僅符合時(shí)代的要求,也符合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的內(nèi)在需要。森林健康的研究對(duì)促進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)、推進(jìn)現(xiàn)代化林業(yè)以及在森林問題上與國(guó)際社會(huì)接軌都能起到重要作用,意義重大。同時(shí),森林健康研究更是涉及中國(guó)林業(yè)生態(tài)建設(shè)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(shè)環(huán)境友好型社會(huì)后，我國(guó)林業(yè)進(jìn)入高速恢復(fù)階段，全國(guó)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(xué)合理的營(yíng)林措施，導(dǎo)致森林質(zhì)量低下。研究森林健康問題，對(duì)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(yíng)林工作明確了方向；其次對(duì)于不同健康狀態(tài)下的森林，采取何種經(jīng)營(yíng)措施以及經(jīng)營(yíng)措施的強(qiáng)度都是不同的，而健康評(píng)價(jià)的結(jié)果，可以為此提供依據(jù)，針對(duì)具體問題開展工作。

早在20世紀(jì)末，西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)森林健康問題已經(jīng)開始重視。1983年,德國(guó)最早對(duì)森林健康評(píng)價(jià)進(jìn)行研究[2]，為其他地區(qū)的森林經(jīng)營(yíng)工作拓寬了思路。如今，西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成完善的森林健康監(jiān)測(cè)體系，通過周期性的監(jiān)測(cè)，建立了覆蓋范圍非常廣泛的監(jiān)測(cè)體系，為林業(yè)工作的開展提供了專業(yè)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持[3]。近十年來，我國(guó)對(duì)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(duì)北京山區(qū)森林健康小班尺度的健康評(píng)價(jià)研究。卞西陳[5]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)河北省北溝林場(chǎng)的森林健康進(jìn)行了預(yù)警研究。曹立顏[6]介紹了兩個(gè)美國(guó)常用的森林動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型，這兩個(gè)模型都是基于GIS完成的，在預(yù)測(cè)森林發(fā)展上有重要作用。國(guó)內(nèi)學(xué)者們對(duì)森林健康的研究推動(dòng)理論發(fā)展的同時(shí)，也對(duì)我國(guó)營(yíng)林工作開展起到了重要幫助。

1 研究概況

1.1 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)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(rùn)季風(fēng)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(gè)健康的森林生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)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(fù)；優(yōu)勢(shì)種植被所必需的物質(zhì)如水、光、熱、生長(zhǎng)空間及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等方面存在一種動(dòng)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(xué)過程[10]。為保證研究的準(zhǔn)確性，應(yīng)從永安市多個(gè)地區(qū)選取標(biāo)準(zhǔn)地，每塊標(biāo)準(zhǔn)地的平均胸徑、樹高、蓄積量、層次結(jié)構(gòu)等基本條件與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)地也多為紅壤和黃壤。從地勢(shì)上看，永安市東北低而西南高，在選取標(biāo)準(zhǔn)地時(shí)，其海拔分布盡量滿足此特點(diǎn)。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(píng)價(jià)指標(biāo)上存在較大差異，本研究選取的標(biāo)準(zhǔn)地均為喬木林標(biāo)準(zhǔn)地，樹種多為當(dāng)?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(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確，本研究所選的標(biāo)準(zhǔn)地均為成熟林。

在參考永安市二類調(diào)查的結(jié)果后，通過野外實(shí)地調(diào)查，共選取20塊具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)地，每塊標(biāo)準(zhǔn)地面積為25.82 m×25.82 m，對(duì)樹高1.3 m以上的喬木并進(jìn)行每木檢尺。其中1～14號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地為紅壤標(biāo)準(zhǔn)地，15～18號(hào)為黃壤標(biāo)準(zhǔn)地，19號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地為其他土類標(biāo)準(zhǔn)地，20號(hào)為對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地。選取的對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地具有以下特點(diǎn)：天然、成熟喬木林，具有完整的層次結(jié)構(gòu)，植被生長(zhǎng)狀況好；標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)植被類型多樣，優(yōu)勢(shì)樹種為當(dāng)?shù)卦袠浞N，郁閉度以0.7為最優(yōu)，標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)喬木生長(zhǎng)狀況良好，又不會(huì)影響林下植被生長(zhǎng)需要的光照；標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)土壤肥沃濕潤(rùn)，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(qiáng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

本研究采用陳高[11]提出的健康距離評(píng)價(jià)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(jì)算公式如下：

計(jì)算公式如下：假設(shè)A和B是兩個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，x1，x2，…，xn是A與B的共同指標(biāo)，為所采用的評(píng)價(jià)健康的指標(biāo)；A 到 B 的絕對(duì)距離為 B（xi）-A（xi）（i=1，2，…，n），A 到 B 的相對(duì)距離為［B（xi）-A（xi）］/A（xi），即 Δ（A，B）/A。評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重為 k1，k2，…，kn（k1+k2+… +kn＝1）,A 到 B的綜合距離為：

1.3 指標(biāo)選擇

遵循代表性、科學(xué)性、層次性、動(dòng)態(tài)性、實(shí)用性、定性定量結(jié)合六點(diǎn)原則的前提下，結(jié)合前人的研究[12-14]以及實(shí)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(biāo)包括完整性指標(biāo)（胸徑、樹高、蓄積量、郁閉度）；可持續(xù)性指標(biāo)（土壤厚度、腐殖質(zhì)層厚度、立地質(zhì)量等級(jí)）以及抗干擾指標(biāo)（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(jí)分為肥沃級(jí)（1級(jí)）、較肥沃級(jí)（2級(jí)）、中等肥沃級(jí)（3級(jí)）和貧瘠級(jí)（4級(jí)）。將病蟲害等級(jí)分為無(wú)災(zāi)害（1級(jí)）、輕度災(zāi)害（2級(jí)）、中度災(zāi)害（3 級(jí)）、較重災(zāi)害（4 級(jí)）、嚴(yán)重災(zāi)害（5 級(jí)）[15]。

1.4 權(quán)重設(shè)計(jì)

指標(biāo)權(quán)重賦值應(yīng)用主成分分析法方差貢獻(xiàn)率的大小，參照前人的研究[16-18]并聽取永安市當(dāng)?shù)氐囊庖姡鶕?jù)實(shí)地調(diào)查情況做了細(xì)微的調(diào)整，具體如表1。

表1 各指標(biāo)權(quán)重Table 1 Weights of indicators

2 結(jié)果分析

2.1 森林健康評(píng)價(jià)結(jié)果

各標(biāo)準(zhǔn)地的調(diào)查結(jié)果如表2所示，以20號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地為對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地，其余19個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地分別比對(duì)20號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地，計(jì)算其健康距離。

表3為20號(hào)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地各項(xiàng)指標(biāo)到其余19塊標(biāo)準(zhǔn)地各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)距離及健康距離。上述計(jì)算共用到10個(gè)因子，將健康距離/因子個(gè)數(shù)得到標(biāo)準(zhǔn)化的健康距離。參照前人對(duì)森林健康等級(jí)劃分的研究[19-22]，結(jié)合當(dāng)?shù)貙＜医o出的意見，本研究將健康等級(jí)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(biāo)準(zhǔn)地1、12和13屬于健康的標(biāo)準(zhǔn)地。這三塊標(biāo)準(zhǔn)地的腐殖質(zhì)層相對(duì)較厚，立地質(zhì)量也屬于肥沃、較肥沃級(jí)的，在可持續(xù)發(fā)展上該片標(biāo)準(zhǔn)地附近的林地具有較好的表現(xiàn)。

標(biāo)準(zhǔn)地 3、4、6、7、9、11、14、16 和 17 屬于亞健康狀態(tài)。相比于對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地，亞健康標(biāo)準(zhǔn)地的立地質(zhì)量較差，病害程度也較為嚴(yán)重，標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)樹種組成結(jié)構(gòu)較為單一。其中標(biāo)準(zhǔn)地16的郁閉度明顯高于對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地，建議伐去部分劣質(zhì)木；標(biāo)準(zhǔn)地3和標(biāo)準(zhǔn)地11的郁閉度明顯低于標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)地，可以考律進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)植。

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

標(biāo)準(zhǔn)地8、15和18屬于病態(tài)標(biāo)準(zhǔn)地。除了樹種組成較為單一之外，標(biāo)準(zhǔn)地8的立地質(zhì)量非常差，土壤貧瘠。而標(biāo)準(zhǔn)地10和18則有嚴(yán)重的病蟲害，導(dǎo)致林木生長(zhǎng)不佳。

2.2 森林健康經(jīng)營(yíng)措施

表2 標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)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(duì)于這類森林，其經(jīng)營(yíng)措施應(yīng)以監(jiān)測(cè)和保護(hù)為主，在保障森林生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的前提下，加強(qiáng)森林火災(zāi)和病蟲害防治管理，使健康森林可以長(zhǎng)期發(fā)揮其生態(tài)服務(wù)功能。

對(duì)于亞健康的森林應(yīng)該間伐或者擇伐掉部分生長(zhǎng)較差、病蟲害較嚴(yán)重的瀕死木,并以人工促進(jìn)天然更新為主,人工更新為輔的方式，對(duì)林分進(jìn)行補(bǔ)植、疏伐等措施,加強(qiáng)病蟲害防治，使亞健康森林不斷向健康森林發(fā)展。

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

表3 標(biāo)準(zhǔn)地各指標(biāo)到dz標(biāo)準(zhǔn)地的相對(duì)距離及健康距離Table 3 Plots of various indicators to the relative distance dz plots and health distance

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，選取的標(biāo)準(zhǔn)地健康狀況多為在亞健康狀態(tài)，除去對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地外，健康和亞健康標(biāo)準(zhǔn)共12塊，占63.16%。在不健康和病態(tài)標(biāo)準(zhǔn)地中，林分結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)單一導(dǎo)致森林的抵抗力差，易發(fā)生較為嚴(yán)重的病蟲害，在受到外界干擾后其恢復(fù)能力也差。而結(jié)構(gòu)合理的林分具有較強(qiáng)的可持續(xù)性,抵抗力和恢復(fù)力都很強(qiáng)。所以對(duì)于大面積的純林,補(bǔ)植、林下套種等經(jīng)營(yíng)措施可以有效促進(jìn)林分可持續(xù)發(fā)展[24]。立地質(zhì)量是森林植被生長(zhǎng)的基本條件，關(guān)系到植被生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分。坡度、海拔等均與森林抗火災(zāi)能力有重要關(guān)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(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。效仿西方發(fā)達(dá)國(guó)家建立長(zhǎng)期且全面的監(jiān)測(cè)體系，以大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)開展?fàn)I林工作，促進(jìn)我國(guó)林業(yè)發(fā)展。

永安市對(duì)森林健康評(píng)價(jià)的研究較少，本研究希望能補(bǔ)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(duì)永安市全部的森林健康做出更具體、更精確的評(píng)價(jià)，需要更全面的數(shù)據(jù)，有待之后的研究。

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