齊 也 江 瑤 張中瑞

（廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520）

生態(tài)公益林是指以發(fā)揮生態(tài)效益和社會(huì)效益為主導(dǎo)功能的森林類型。提升生態(tài)公益林管理、保證森林資源量與質(zhì)的統(tǒng)一是改善生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營的重要基礎(chǔ)[1]。蕉嶺縣是廣東省林業(yè)生態(tài)最好的縣之一，具有“世界長壽鄉(xiāng)”的美名。根據(jù)統(tǒng)計(jì)局2020 年的數(shù)據(jù)[2]，蕉嶺縣全域森林覆蓋率高達(dá)79.4%，活立木總蓄積量為709.4 萬cm3，已建成生態(tài)公益林3.75 萬hm2。對(duì)廣東蕉嶺生態(tài)公益林質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)合理的定量評(píng)價(jià)，能夠客觀反映森林資源質(zhì)量狀況，為森林資源規(guī)劃和森林經(jīng)營方案編制提供依據(jù)。

目前已有不少學(xué)者運(yùn)用多種評(píng)價(jià)方法分別對(duì)小班、縣級(jí)、省級(jí)等不同尺度森林質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià)。如孫敏等[3]基于小班尺度對(duì)南京市老山林場進(jìn)行了森林資源質(zhì)量評(píng)價(jià)，指出該林場需改善林分結(jié)構(gòu)。張峰等[4]運(yùn)用層次分析法構(gòu)建了縣域森林質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。彭巖等[5]采用主成分分析法提出了新疆森林質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，宏觀把握全省森林質(zhì)量變化情況。雖然尚未形成統(tǒng)一的森林質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取和評(píng)價(jià)方法的使用具有重要的參考價(jià)值。本研究借鑒前人經(jīng)驗(yàn)，以廣東省森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)廣東蕉嶺生態(tài)公益林進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，運(yùn)用層次分析法構(gòu)建蕉嶺生態(tài)公益林質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，并最終計(jì)算森林質(zhì)量等級(jí)，為蕉嶺縣生態(tài)公益林管理提供參考。

1 研究區(qū)概況

廣東省梅州市蕉嶺縣位于東經(jīng)116°01′～ 116°22′、北 緯24°25′～24°53′ 之 間， 總 面 積961.64 km2。蕉嶺屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，北部為中亞熱帶氣候區(qū)南緣，南部為南亞熱帶氣候區(qū)，四季氣候明顯夏長冬短，夏澇冬旱，春、秋氣溫多變，均有不同災(zāi)害天氣出現(xiàn)。生態(tài)公益林的優(yōu)勢樹種主要有桉樹Eucalyptusspp.、相思Acaciaspp.、杉木Cunninghamia lanceolata、馬 尾 松Pinus massoniana、濕地松Pinus elliottii等。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究以2018 年完成的廣東省梅州市蕉嶺縣森林資源二類調(diào)查小班數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，選取蕉嶺縣林地小班3 376 個(gè)，小班的屬性主要包括小班號(hào)、地類、小班面積、優(yōu)勢樹種、樹種結(jié)構(gòu)、森林群落結(jié)構(gòu)、郁閉度、植被蓋度、平均胸徑、平均樹高、平均年齡、齡組、災(zāi)害等級(jí)、活立木公頃蓄積量等，小班數(shù)據(jù)信息滿足森林質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)的要求。

2.2 層次分析法

層次分析法是將與決策總是有關(guān)的指標(biāo)分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，通過主觀判斷和兩兩比較，得到?jīng)Q策因素對(duì)于目標(biāo)的重要性總排序，最終根據(jù)得出的排序結(jié)果進(jìn)行決策和選擇解決問題的措施[6]。本研究采用層次分析法，確定森林質(zhì)量評(píng)價(jià)目標(biāo)層（A）、評(píng)價(jià)約束層（B）、評(píng)價(jià)指標(biāo)層（C）。對(duì)生態(tài)公益林質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系所列評(píng)價(jià)指標(biāo)采用1～9 標(biāo)度法[7]，并檢驗(yàn)判斷矩陣是否具有滿意一致性，將一致性指標(biāo)和隨機(jī)一致性指標(biāo)進(jìn)行比較，得出檢驗(yàn)系數(shù)，公式如下：

式中，CRi（i=1，……，n）為檢驗(yàn)系數(shù)，n為指標(biāo)總數(shù)。CIi為第i指標(biāo)單排序一致性檢驗(yàn)指標(biāo)，RIi為第i指標(biāo)對(duì)應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。當(dāng)CRi＜0.10 時(shí)，則認(rèn)為該判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)，具有滿意一致性，否則就不具有滿意一致性。

層次總排序一致性檢驗(yàn)是根據(jù)單排序一致性指標(biāo)與相應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)及約束層總排序隨機(jī)一致性比例，公式如下：

式中：CR 為層次總排序一致性檢驗(yàn)系數(shù)，ai為層次總排序權(quán)重。當(dāng)CR＜0.10 時(shí)，認(rèn)為層次排序結(jié)果具有較滿意的一致性并接受該分析結(jié)果。

2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)法是在模糊數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上，將一些邊界不清、不易定量的因素用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行定量化，從多個(gè)因素對(duì)被評(píng)事物隸屬等級(jí)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種方法[8]。由于森林資源質(zhì)量往往受多種因素、多個(gè)層次影響，難以直接定量評(píng)價(jià)，通常采用模糊綜合評(píng)價(jià)法建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)。

首先為構(gòu)建隸屬矩陣，對(duì)指標(biāo)層的單指標(biāo)Ci(i= 1，2，……)作單指標(biāo)評(píng)價(jià)，指標(biāo)Ci對(duì)應(yīng)優(yōu)、中、差3 個(gè)等級(jí)的隸屬度為Ri1、Ri2、Ri3(i= 1，2，……)，并得到第i個(gè)指標(biāo)Ci單指標(biāo)隸屬度集Ri。本研究的指標(biāo)采用頻率法，即用各個(gè)指標(biāo)的值落在優(yōu)、中、差3 個(gè)等級(jí)上的小班面積占總面積比重，以構(gòu)建約束層下的指標(biāo)層指標(biāo)的隸屬矩陣，公式如下：

進(jìn)一步合成運(yùn)算，在同一層次計(jì)算的權(quán)重矩陣iCW與隸屬矩陣iR進(jìn)行合成運(yùn)算，得到約束層隸屬矩陣EiB，公式如下：

然后將約束層隸屬矩陣乘以約束層的權(quán)重矩陣WB得到目標(biāo)層隸屬矩陣EA，公式如下：

最終將目標(biāo)層隸屬矩陣EA=(x、y、z)中x、y、z分別對(duì)應(yīng)優(yōu)、中、差3 個(gè)等級(jí)，x、y、z中最大的值即為評(píng)定的森林資源質(zhì)量等級(jí)。

3 結(jié)果與分析

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

生態(tài)公益林是以發(fā)揮生態(tài)效益為主要目的的森林類型，其森林質(zhì)量的高低直接影響到人類生存和發(fā)展的環(huán)境質(zhì)量[9]。在進(jìn)行生態(tài)公益林資源質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，主要考慮林分對(duì)環(huán)境的影響和林分穩(wěn)定性兩方面的指標(biāo)[10]。林分對(duì)環(huán)境的影響這類指標(biāo)不易獲得，可以采用林分對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益等方面的間接指標(biāo)表示，本研究選取平均胸徑、平均高、郁閉度、活立木公頃蓄積、齡組5 個(gè)指標(biāo)。林分在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)能夠保持林分組成、層次結(jié)構(gòu)等相對(duì)穩(wěn)定，便能持續(xù)不間斷發(fā)揮生態(tài)效益。因此選擇優(yōu)勢樹種、樹種結(jié)構(gòu)、森林群落結(jié)構(gòu)、植被蓋度、災(zāi)害等級(jí)5 個(gè)指標(biāo)來反映林分穩(wěn)定性。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定及檢驗(yàn)

對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系各項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣，確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重，經(jīng)過一致性檢驗(yàn)后，得出生態(tài)公益林質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及一致性檢驗(yàn)值見表1。由檢驗(yàn)結(jié)果可知，約束層單排序一致性檢驗(yàn)系數(shù)CR1=0.008 1＜0.10，CR2=0.015 2＜0.10，表明約束層單排序結(jié)果均具有滿意一致性。層次總排序一致性檢驗(yàn)系數(shù)CR=0.017 5＜0.10，表明層次總排序結(jié)果具有較滿意一致性，本文分析結(jié)果具有可接受性。由結(jié)果可知，林分對(duì)環(huán)境的影響方面，評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重由大到小依次為植被蓋度0.42，郁閉度0.26，活立木公頃蓄積量0.15，平均胸徑0.09，平均樹高0.09。林分穩(wěn)定性方面，評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重由大到小依次為樹種結(jié)構(gòu)0.42，森林群落結(jié)構(gòu)0.26，齡組0.16，災(zāi)害等級(jí)0.10，優(yōu)勢樹種0.06。

表1 生態(tài)公益林質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重及一致性檢驗(yàn)值Table1 The weight and consistency test value of ecological public welfare forest quality evaluation index

3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分

為直觀展現(xiàn)森林質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果，本研究參考廣東省森林資源二類調(diào)查的相關(guān)規(guī)定和相關(guān)文獻(xiàn)將各指標(biāo)均劃分為優(yōu)、中、差3 個(gè)等級(jí)，指標(biāo)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 生態(tài)公益林質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table2 Standard for grading of quality evaluation index of ecological public welfare forest

根據(jù)計(jì)算結(jié)果， 得到約束層WB= (0.67 0.33)；指標(biāo)層林分對(duì)環(huán)境的影響下WC1=(0.41 0.26 0.15 0.09 0.09)，林分穩(wěn)定性下WC2=(0.42 0.26 0.16 0.10 0.06)。構(gòu)建隸屬度矩陣如下:

林分對(duì)環(huán)境的影響方面，各指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)分別為：植被蓋度、郁閉度為優(yōu)等；活立木公頃蓄積量、平均胸徑、平均樹高均為中等。林分穩(wěn)定性方面，各指標(biāo)評(píng)價(jià)等級(jí)分別為：僅災(zāi)害等級(jí)為優(yōu)等，樹種結(jié)構(gòu)、森林群落結(jié)構(gòu)、齡組、優(yōu)勢樹種均為中等。

3.4 森林資源質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)

森林資源質(zhì)量等級(jí)計(jì)算結(jié)果如下。根據(jù)最大隸屬度原則，約束層林分對(duì)環(huán)境的影響對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)，林分穩(wěn)定性對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)為中等，總體森林質(zhì)量等級(jí)為中級(jí)。

4 結(jié)論與討論

從評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重來看，植被蓋度、郁閉度是評(píng)價(jià)林分對(duì)環(huán)境的影響的重要指標(biāo)，樹種結(jié)構(gòu)和森林群落結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)公益林林分穩(wěn)定性的影響較大。廣東地區(qū)降雨量較大，一定的植被蓋度和較大的森林郁閉度能夠影響林冠截留和樹干徑流，減輕降水對(duì)表層土壤的沖刷[11]，有利于土壤表層養(yǎng)分的維持。豐富的樹種結(jié)構(gòu)和完整的森林群落結(jié)構(gòu)有利于森林資源的有效利用[12]。

從評(píng)價(jià)結(jié)果來看，蕉嶺生態(tài)公益林資源質(zhì)量等級(jí)為中等，總體表現(xiàn)為林分對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的效益較優(yōu)，而林分穩(wěn)定性一般。具體來說，林分對(duì)環(huán)境的影響方面，森林植被覆蓋度，郁閉度良好，活立木公頃蓄積量、平均胸徑、平均樹高均處于中等水平，即林分生長量處于中等水平?？赡艿脑蚴侨狈侠淼纳謸嵊?，導(dǎo)致森林質(zhì)量提升有限。林分穩(wěn)定性方面，目前森林受災(zāi)情況輕，森林群落結(jié)構(gòu)較完整，優(yōu)勢樹種以本地優(yōu)勢樹種為主，樹種結(jié)構(gòu)以相對(duì)純林和純林居多、混交林較少，林分以中齡林和過熟林居多。相比較而言，簡單的林分結(jié)構(gòu)更易受到病蟲害的侵襲，而混交林具有較高的森林穩(wěn)定性和較強(qiáng)的自然演替能力[13]。要使森林質(zhì)量得到大幅改善，必須注重林分結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

本研究結(jié)果客觀反映了廣東蕉嶺生態(tài)公益林資源質(zhì)量狀況，能夠?yàn)樯仲|(zhì)量精準(zhǔn)提升和可持續(xù)經(jīng)營管理提供依據(jù)。總體來說，廣東蕉嶺生態(tài)公益林質(zhì)量處于中等水平，具有一定的可持續(xù)發(fā)展性，但仍有較大提升空間。建議加強(qiáng)森林撫育，有效提升森林生長量。在盡量不改變現(xiàn)有植被蓋度和郁閉度的情況下，適當(dāng)間伐、補(bǔ)植、補(bǔ)造，提高林木質(zhì)量，優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)。森林資源質(zhì)量評(píng)價(jià)涉及內(nèi)容眾多，難以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、適用性強(qiáng)的評(píng)價(jià)方法，本研究評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇及評(píng)價(jià)等級(jí)劃分均以廣東省森林資源二類調(diào)查的相關(guān)規(guī)定為依據(jù)，具有一定的適用性，但若要用于不同類型的生態(tài)公益林質(zhì)量評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系還需完善。