李雪寧， 徐先英， 鄭桂恒， 馬全林， 張?jiān)Ｄ?，劉虎?。?趙 鵬， 楊雪梅

（1.甘肅省治沙研究所荒漠化與風(fēng)沙災(zāi)害防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，甘肅蘭州 730070；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院荒漠化研究所，北京 100091；3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護(hù)研究所，北京 100091）

森林健康評(píng)價(jià)一直是國(guó)內(nèi)外比較關(guān)注的研究問(wèn)題。森林健康就是森林生態(tài)系統(tǒng)能夠維持其多樣性和穩(wěn)定性的同時(shí)，又能持續(xù)滿足人類對(duì)森林的自然、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)需求的一種狀態(tài)，是實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的必要途徑。森林健康評(píng)價(jià)是指用相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系診斷森林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況，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)功能等多方面綜合能力做出評(píng)估［1-2］。森林健康評(píng)價(jià)研究的關(guān)鍵是在了解森林本底基礎(chǔ)上，掌握建群種屬性及生態(tài)因子對(duì)森林生物的作用和影響規(guī)律［3］。森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方法主要包括指示物種法、指標(biāo)體系法、健康距離法、主成分分析法、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等［4］。其中，層次分析法（AHP）較好地考慮和集成了綜合評(píng)價(jià)過(guò)程中的各種定性與定量信息［5］，在西寧市南北山20～30 a油松人工林［6］、城市園林樹(shù)木［7］、渭北黃土高原區(qū)刺槐人工林［8］等人工林健康評(píng)價(jià)中被廣泛應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已建立了大量森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，但由于研究地區(qū)、對(duì)象和評(píng)價(jià)指標(biāo)各有不同，部分指標(biāo)實(shí)際操作性不強(qiáng)，適用范圍有限［9］。防風(fēng)固沙林生態(tài)系統(tǒng)健康指標(biāo)體系及評(píng)價(jià)方法的建立要以防風(fēng)固沙生態(tài)學(xué)和固沙理論為基礎(chǔ)，與沙地的自然條件和防風(fēng)固沙林具體情況相結(jié)合，不斷完善才能指導(dǎo)實(shí)踐［10］。與濕潤(rùn)區(qū)相比，荒漠生態(tài)系統(tǒng)地處西北內(nèi)陸，氣候干燥，物理風(fēng)化嚴(yán)重，其植被主要由耐旱和超旱生的喬木、灌木和草本植物組成。整體上，荒漠生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一、活力較低，受到的脅迫較大，屬于不健康或風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，且健康評(píng)價(jià)體系及方法還需進(jìn)一步深入研究［11］。因此，運(yùn)用定性與定量相結(jié)合的綜合方法開(kāi)展干旱區(qū)荒漠人工固沙林的健康評(píng)價(jià)研究對(duì)脆弱荒漠生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)管理具有重要實(shí)踐指導(dǎo)意義。

梭梭（Haloxylon ammodendron）屬藜科梭梭屬小喬木，因其具有極強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)能力，而且耐旱、寒、鹽堿、土壤貧瘠和風(fēng)蝕沙埋等特性，已作為首選樹(shù)種并在營(yíng)造干旱區(qū)防風(fēng)固沙林中廣泛使用。20世紀(jì)50年代末，以梭梭耐旱灌木為主的固沙林就在河西走廊沿線綠洲外圍開(kāi)始了大規(guī)模營(yíng)造活動(dòng)，截止目前，河西走廊人工梭梭林營(yíng)造面積已超過(guò)9×104hm2，其中，民勤種植面積已達(dá)4.35×104hm2，是人工梭梭林發(fā)展最早、規(guī)模最大的地區(qū)，為了改良土壤、提高生物多樣性、改善小氣候和增加碳匯，在綠洲外圍營(yíng)造2～5 km的梭梭防風(fēng)固沙帶。20世紀(jì)70年代開(kāi)始，由于氣候干旱、地下水位下降、造林密度過(guò)大、樹(shù)種單一和病蟲(chóng)害嚴(yán)重等原因，很多地方的人工梭梭林出現(xiàn)了大面積的衰退甚至死亡，嚴(yán)重威脅到綠洲的生態(tài)安全，對(duì)其應(yīng)采取相應(yīng)的措施恢復(fù)重建。當(dāng)前已有研究集中在梭梭衰亡原因［12］，恢復(fù)措施［13-14］、自然稀疏過(guò)程［15］、光合生理特性與形態(tài)［16-17］、群落特征［18］、凈碳交換及其影響因子［19］、自然更新土壤條件［20］、土壤種子庫(kù)［21］、自然更新立地條件［22］、更新苗的空間分布特征［23］、土壤種子庫(kù)動(dòng)態(tài)及其與地上植被的關(guān)系［24］、梭梭群落演替的環(huán)境調(diào)控機(jī)制［25］。常兆豐等［26］運(yùn)用模糊判別方法對(duì)民勤沙區(qū)梭梭群落的健康狀況進(jìn)行了判別分析，建立的退化植物群落健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括了植物的狀態(tài)指標(biāo)、病態(tài)指標(biāo)、多樣性指標(biāo)和自然更新能力指標(biāo)等4 個(gè)方面。該健康評(píng)價(jià)體系僅關(guān)注了種群自身的生物學(xué)特征，未考慮林地生境因子和人為干擾對(duì)人工梭梭林的潛在影響。此外，人工梭梭林健康評(píng)價(jià)樣地空間分布范圍和數(shù)量小，代表性不強(qiáng)。為此，本研究以石羊河下游人工梭梭林為研究對(duì)象，通過(guò)野外樣地調(diào)查與資料收集，基于層次分析法與熵值法構(gòu)建健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用生態(tài)健康指數(shù)模型評(píng)價(jià)人工梭梭林的健康狀況，為退化人工梭梭林的恢復(fù)與重建提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

民勤綠洲位于石羊河下游，東、北、西三面被騰格里沙漠和巴丹吉林沙漠包圍，屬于典型的溫帶大陸性荒漠氣候，區(qū)域年均氣溫7.4 ℃，≥10 ℃積溫3248.8 ℃；年均降水量113 mm，多集中在7—9月，占全年降雨量的73%；年均蒸發(fā)量2644 mm，是降水量的24倍；年平均風(fēng)速為4 m·s-1左右，以西北風(fēng)為主；年均沙暴日數(shù)37 d，以春季最多。石羊河下游位于干旱草原向荒漠過(guò)渡區(qū)域，有天然種子植物23 個(gè)科，73個(gè)屬，123個(gè)種，不僅有典型的戈壁荒漠成分，也滲入一些草原化荒漠植物種類［26］。人工梭梭林占人工林總面積的51.5%，在民勤防風(fēng)固沙林中占主導(dǎo)地位［27］。地帶性土壤為灰棕漠土、非地帶性土壤為風(fēng)沙土、草甸土和草甸沼澤土，灌淤土是主要的耕作土壤。

2 研究方法

2.1 野外樣地調(diào)查

以石羊河下游民勤綠洲與巴丹吉林沙漠接壤生態(tài)過(guò)渡帶典型人工梭梭林為研究對(duì)象，通過(guò)樣帶與樣方相結(jié)合的方法，開(kāi)展群落結(jié)構(gòu)、生境條件、人類干擾、病蟲(chóng)害等綜合性生態(tài)調(diào)查（圖1）。沿民勤綠洲壩區(qū)-泉山區(qū)-湖區(qū)的地下水埋深梯度共設(shè)置8條調(diào)查樣帶（表1），每條樣帶上間隔500 m設(shè)置1個(gè)100 m×100 m樣地，共設(shè)置41個(gè)隨機(jī)樣地，每個(gè)樣地平行設(shè)置間隔30 m 的10 m×10 m 灌木樣方3 個(gè)，同時(shí)在每個(gè)灌木樣方內(nèi)沿對(duì)角線設(shè)置3個(gè)1 m×1 m的草本樣方，調(diào)查記錄樣方內(nèi)喬灌木高度、冠幅、多度，草本密度，植被層次結(jié)構(gòu)，計(jì)算物種豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)等。其中喬灌木高度、冠幅采用塔尺和鋼卷尺測(cè)量，草本密度通過(guò)設(shè)置1 m×1 m 的小樣方計(jì)數(shù)獲取，生境因子調(diào)查中用GPS 記錄樣地經(jīng)緯度、海拔。每個(gè)樣地分5 cm、20 cm、40 cm、60 cm、80 cm、100 cm共6層取土樣樣品6份，一部分裝入鋁盒測(cè)定土壤含水率，另一部分裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室陰干，同時(shí)記錄土壤類型、結(jié)皮情況。

圖1 石羊河下游人工梭梭林樣地分布Fig.1 Plots distribution of Haloxylon ammodendron plantation in the lower reaches of Shiyang River

表1 人工梭梭林基本情況Tab.1 Basic information of artificial Haloxylon ammodendron forest

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的獲取方法

（1）土壤理化性質(zhì)測(cè)定

土壤含水率采用烘干法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法；全氮采用凱氏法；速效磷采用0.5 mol·L-1氫氧化鈉熔融-鑰銻抗比色法；土壤機(jī)械組成采用馬爾文2000 激光粒度儀測(cè)定；土壤pH 采用電位法；水溶性鹽分中鈣和鎂采用EDTA 滴定法；K和Na 采用火焰光度法；和采用雙指示劑滴定法；Cl-采用AgNO3滴定法；采用EDTA間接測(cè)定法。

（2）地下水埋深

參照已有每個(gè)調(diào)查樣地的經(jīng)緯度、海拔等地理位置信息，以及樣帶附近綠洲灌溉井地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)克里格空間插值獲得研究區(qū)每個(gè)樣地地下水埋深。

（3）群落功能調(diào)查

防風(fēng)效能是根據(jù)公式Esh＝(Vh-Vsh)/Vsh×100%計(jì)算得出，其中：Esh為梭梭林帶后s距離處和高度h處的防風(fēng)效能，反映風(fēng)速被削弱的程度；Vh為對(duì)照h高度的平均風(fēng)速值；Vsh為林帶后s距離處和h高度的平均風(fēng)速值（調(diào)查過(guò)程中的s和h分別為10 m 和1.5 m）。

固沙能力是以固沙效率代替的，固沙效率（cm3·g-1）是以沙包體積和梭梭枝條的鮮重計(jì)算得到的單位鮮重固沙量所表示的。水土保持是以林地風(fēng)蝕狀況衡量，通過(guò)風(fēng)蝕釬測(cè)得到數(shù)值（cm·a-1）。

（4）健康風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查

鼠害發(fā)生率、枯枝程度、病蟲(chóng)害等，通過(guò)實(shí)地調(diào)查獲得。

（5）外界干擾調(diào)查

人為管護(hù)和人畜破壞等，通過(guò)走訪人工梭梭林周邊群眾獲得。

2.3 指標(biāo)體系構(gòu)建

森林健康根據(jù)各國(guó)國(guó)情和評(píng)價(jià)原則以及不同區(qū)域來(lái)確定其評(píng)價(jià)方法，只要是對(duì)人工梭梭林健康狀況有影響的因素都應(yīng)考慮進(jìn)去，但也要避免各個(gè)指標(biāo)之間出現(xiàn)重復(fù)，對(duì)梭梭林的評(píng)價(jià)目前還沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)體系。本研究是基于相關(guān)學(xué)者的研究基礎(chǔ)上，結(jié)合民勤實(shí)際情況，通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)初步確定人工梭梭林評(píng)價(jià)指標(biāo)，向本領(lǐng)域的50位專家發(fā)出評(píng)價(jià)體系調(diào)查問(wèn)卷，收回有效問(wèn)卷36 份，根據(jù)專家意見(jiàn)對(duì)所構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整后再次分發(fā)調(diào)查問(wèn)卷50份，收回有效問(wèn)卷36份，請(qǐng)專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)做量化等級(jí)劃分和權(quán)重設(shè)置，最終建立“群落結(jié)構(gòu)-群落功能-健康風(fēng)險(xiǎn)-生境因子-外界干擾”5 個(gè)一級(jí)指標(biāo)框架下的系統(tǒng)化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（圖2）。結(jié)合野外調(diào)查數(shù)據(jù)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)石羊河下游人工梭梭林健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖2 石羊河下游人工梭梭林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Fig.2 Health evaluation index system of Haloxylon ammodendron plantation in the lower reaches of Shiyang River

（1）群落結(jié)構(gòu)：健康的人工梭梭林應(yīng)該具有較復(fù)雜的群落結(jié)構(gòu)［27］，通常來(lái)說(shuō)，群落結(jié)構(gòu)包括物種多樣性、植被層次結(jié)構(gòu)、物種豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)等。

（2）健康風(fēng)險(xiǎn)：鼠害是人工梭梭林生長(zhǎng)的最大威脅，大沙鼠的危害主要有：啃吃枝條，影響植株生長(zhǎng)；掏空根部，咬斷植物根系，對(duì)梭梭是致命威脅；打穴穿洞，使沙丘空虛松散，破壞沙層水分流動(dòng)，加速沙丘干燥，切斷水分供應(yīng)，惡化林地條件。另外病蟲(chóng)害的爆發(fā)對(duì)人工梭梭林也產(chǎn)生了很大影響，主要是白粉病，夏秋季白色的表生菌絲罩滿綠色嫩枝；蟲(chóng)害主要是夜蛾和蟲(chóng)癭，在植株生長(zhǎng)方面會(huì)表現(xiàn)為生長(zhǎng)放慢等。

（3）群落功能特征：群落功能對(duì)于維持干旱沙區(qū)可持續(xù)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境具有重要的意義，防風(fēng)固沙對(duì)保持干旱沙區(qū)農(nóng)田穩(wěn)定持續(xù)高產(chǎn)具有深刻的影響［12］。梭梭林內(nèi)土壤結(jié)皮一方面通過(guò)降低土壤風(fēng)蝕保護(hù)梭梭免遭風(fēng)蝕危害；另一方面又限制了水分下滲，加速土壤干旱，相應(yīng)地加速了梭梭種群衰敗。此外，林內(nèi)土壤結(jié)皮影響了一年生植物的定居和個(gè)體生長(zhǎng)，盡管結(jié)皮對(duì)梭梭林內(nèi)物種數(shù)同流動(dòng)沙丘無(wú)顯著差異，但是物種類型明顯不同［28］。

（4）生境因子：土壤水分供給不足是民勤人工梭梭林衰亡的原因之一［29］；另外，全氮、有機(jī)質(zhì)、pH等土壤理化性質(zhì)通過(guò)影響生理生態(tài)平衡對(duì)人工梭梭林的生長(zhǎng)有很大影響。

（5）外界干擾：過(guò)度放牧和樵采是影響人工梭梭林健康狀況的最主要外界干擾。

2.4 指標(biāo)量化

對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的量化采用等級(jí)評(píng)分法，制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)優(yōu)劣等級(jí)表，通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法設(shè)置各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，在此基礎(chǔ)上借鑒生態(tài)系統(tǒng)健康綜合指數(shù)（HI）模型進(jìn)行人工梭梭林健康評(píng)價(jià)研究。在人工梭梭林健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的界定方面，將結(jié)合干旱沙區(qū)實(shí)際情況，將每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為3 個(gè)等級(jí)：好、中、差，采用黃金分割法［27］分別對(duì)各等級(jí)進(jìn)行賦值：1.0、0.62、0.38，各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表2 人工梭梭林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)等級(jí)及權(quán)重Tab.2 Health evaluation index grade and weight of Haloxylon ammodendron plantation

2.4.1 AHP層次分析法確定權(quán)重 首先邀約生態(tài)學(xué)和林學(xué)領(lǐng)域的50位專家對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行打分（共發(fā)出50 份打分表，收回有效打分表36 份），并通過(guò)yaahp 軟件得到權(quán)重判斷矩陣，再計(jì)算出最大特征向量，獲得各指標(biāo)的權(quán)重。

2.4.2 熵值法確定權(quán)重 熵值法主要是以客觀角度出發(fā)，從各個(gè)指標(biāo)在模型中的集中性來(lái)描述該指標(biāo)對(duì)整體評(píng)價(jià)影響的大小，相對(duì)來(lái)說(shuō)準(zhǔn)確度較高，適用于干旱區(qū)脆弱環(huán)境的評(píng)價(jià)。

2.4.3 主客觀結(jié)合確定權(quán)重 由于AHP層次分析法和熵值法有其各自的特點(diǎn)，因此，將2種方法結(jié)合用于確定指標(biāo)權(quán)重更具有現(xiàn)實(shí)意義，用以下公式對(duì)2種方法進(jìn)行結(jié)合：

式中：Q代表綜合權(quán)重；Q1代表AHP 層次法確定的權(quán)重；Q2代表熵值法確定的權(quán)重。通過(guò)3 種方法計(jì)算結(jié)果如圖3 所示，其3 種方法的趨勢(shì)走向基本一致，將a賦值0.5，計(jì)算結(jié)果顯示：植被層次結(jié)構(gòu)、喬木高度、物種豐富度指數(shù)、枯稍程度、灌木冠幅、土壤含水量、多樣性指數(shù)、喬木冠幅等指標(biāo)權(quán)重較高，其中植被層次結(jié)構(gòu)綜合權(quán)重達(dá)0.0634，草本高度、草本密度、人畜破壞等指標(biāo)權(quán)重較低，人畜破壞指標(biāo)權(quán)重只有0.0203。

圖3 石羊河下游人工梭梭林健康狀況評(píng)價(jià)權(quán)重Fig.3 Evaluation weight of health status of Haloxylon ammodendron plantation in the lower reaches of Shiyang River

2.5 指標(biāo)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

基于HI 模型，結(jié)合實(shí)際情況做了修改，利用生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)模型HI=V×O×R［30-33］，計(jì)算得到人工梭梭林健康指數(shù)，其計(jì)算方法如下：

式中：HI代表人工梭梭林健康綜合指數(shù)；O、f、r、S、U

分別代表群落結(jié)構(gòu)指數(shù)、群落功能指數(shù)、健康風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、生境因子和外界干擾指數(shù)；Oi、fj、rk、Su、Uv分別代表各一級(jí)指標(biāo)中的二級(jí)指標(biāo)的得分；Wi、Wj、Wk、Wu、Wv分別代表群落結(jié)構(gòu)、群落功能、健康風(fēng)險(xiǎn)、生境因子和外界干擾一級(jí)指標(biāo)中的二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重；W1、W2、W3、W4、W5分別代表各一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。

另外，將人工梭梭林評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的5 個(gè)一級(jí)指標(biāo)權(quán)重分別與其對(duì)應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)得分乘積之和來(lái)表示各自一級(jí)指標(biāo)的健康值，用X表示，計(jì)算方法如下:

2.6 人工梭梭林健康狀況劃分方法

參照魯紹偉等［3］對(duì)森林健康等級(jí)劃分，將石羊河下游人工梭梭林健康狀況分為4個(gè)等級(jí)（表3）。

表3 石羊河下游人工梭梭林健康等級(jí)Tab.3 Health grade of Haloxylon ammodendron plantation in the lower reaches of Shiyang River

3 結(jié)果與分析

3.1 石羊河下游人工梭梭林健康狀況

41個(gè)梭梭林樣地調(diào)查結(jié)果顯示：（1）群落結(jié)構(gòu)：2 個(gè)樣地得分高于0.7，主要分布在青土湖2 號(hào)樣帶和扶拱，29 個(gè)樣地得分在0.6～0.7，占總樣地的70.73%，10個(gè)樣地得分低于0.6，主要分布在龍王廟和治沙站；（2）健康風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)：1 個(gè)樣地得分高于0.7，主要分布在三角城，34 個(gè)樣地得分在0.6～0.7，占總樣地的82.93%，6 個(gè)樣地得分低于0.6，主要分布于宋河；（3）群落功能指標(biāo)：1 個(gè)樣地得分高于0.7，主要分布在青土湖1 號(hào)，30 個(gè)樣地得分在0.6～0.7，占總樣地的73.17%，10 個(gè)樣地得分低于0.6，主要分布在治沙站和宋河；（4）生境因子指標(biāo)：1 個(gè)樣地得分高于0.7，主要分布在青土湖1 號(hào)，25 個(gè)樣地得分在0.6～0.7，占總樣地的60.98%，15 個(gè)樣地得分低于0.6，主要分布在治沙站和勤鋒灘；（5）外界干擾指標(biāo)：3 個(gè)樣地得分高于0.7，主要分布在三角城和扶拱，35 個(gè)樣地得分在0.6～0.7，占總樣地的85.37%，3 個(gè)樣地得分低于0.6，主要分布在宋河和龍王廟（圖4）。

圖4 石羊河下游人工梭梭林一級(jí)指標(biāo)健康值Fig.4 Health value of first-class index of artificial Haloxylon ammodendron forest in the lower reaches of Shiyang River

根據(jù)AHP層次分析法和熵值法的結(jié)果，人工梭梭林健康評(píng)價(jià)一級(jí)指標(biāo)中所占權(quán)重從大到小為：群落結(jié)構(gòu)、生境因子、健康風(fēng)險(xiǎn)、群落功能、外界干擾，由此可以看出，人工梭梭林的群落結(jié)構(gòu)對(duì)其健康狀況影響最大，外界干擾對(duì)其影響最小。根據(jù)生態(tài)健康指數(shù)模型獲得人工梭梭林健康指數(shù)在0.50～0.70，沒(méi)有優(yōu)質(zhì)健康和健康的樣地，有13個(gè)樣地處于不健康狀況，占總樣地的31.71%，其余的都為亞健康樣地（圖5）。

圖5 石羊河下游人工梭梭林健康指數(shù)概率分布Fig.5 Probability distribution of health index of Haloxylon ammodendron plantation in the lower reaches of Shiyang River

3.2 人工梭梭林亞健康原因分析

對(duì)石羊河下游調(diào)查的人工梭梭林樣帶健康狀況進(jìn)行分析（圖6），相比之下，青土湖樣帶1 的人工梭梭林質(zhì)量最佳，健康指數(shù)達(dá)到0.67，治沙站的質(zhì)量最差，健康指數(shù)只有0.5，調(diào)查的8 條樣帶中，有2 條處于不健康狀況，占總樣帶的25%，其余6條都處于亞健康狀況。處于不健康狀態(tài)的治沙站和龍王廟樣地只有健康風(fēng)險(xiǎn)和群落功能得分大于0.6，其余3個(gè)指標(biāo)得分值均小于0.6，尤其是生境因子得分只有0.55。有研究指出，石羊河下游梭梭林不健康的原因主要是由于長(zhǎng)期而持續(xù)的土壤干旱，而青土湖相比其他林帶水源相對(duì)充足，這也可能是該條林帶健康指數(shù)較高的原因之一，但在評(píng)價(jià)體系中生境因子的權(quán)重并不是4個(gè)一級(jí)指標(biāo)中最高的，因此，土壤干旱不是造成梭梭林不健康的最重要因素，但為了提高石羊河下游人工梭梭林的健康指數(shù)，對(duì)“水”也不能忽視，在該地區(qū)要停止大規(guī)模掘井灌田，嚴(yán)防地下水位繼續(xù)下降［33］。另外，處于不健康狀況的治沙站和龍王廟群落結(jié)構(gòu)得分為0.58，調(diào)查的梭梭林樣帶中，治沙站和龍王廟的梭梭林密度最大，密度過(guò)大導(dǎo)致可供每株林木利用的養(yǎng)分、水量不足，并且群落結(jié)構(gòu)指標(biāo)所占權(quán)重是4個(gè)指標(biāo)中最高的，因此，在后期更新造林中保持適宜造林密度是維持人工梭梭健康的重要影響因素。同時(shí)，調(diào)查的人工梭梭林樣帶中，外界干擾的得分均值在0.65 以下，近年來(lái)由于持續(xù)過(guò)度的放牧，導(dǎo)致植被的退化和荒漠化的發(fā)生［34］，致使原有的演替進(jìn)程被擾亂，在固定沙地上一年生植物的大量存在和多年生草本的減少，旱生和濕生植物的存在，以及原有濕生植物的旱化。因此，在后期經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，一方面應(yīng)提高生態(tài)意識(shí)、加強(qiáng)人工梭梭林的人為管護(hù)；另一方面應(yīng)減少人畜對(duì)梭梭林的破壞，包括惡意砍伐和放牧等。

圖6 不同樣帶人工梭梭林的健康值Fig.6 Health values of Haloxylon ammodendron plantations with different zones

4 討論

指標(biāo)體系的科學(xué)性：首先，本文構(gòu)建的人工梭梭林指標(biāo)體系適用于石羊河下游人工梭梭林評(píng)價(jià)工作，評(píng)價(jià)的對(duì)象只針對(duì)人工梭梭林健康狀況的各個(gè)方面，單一的評(píng)價(jià)客體使評(píng)價(jià)結(jié)果更具科學(xué)性。其次，明確的指標(biāo)權(quán)重分配在一定程度上反映了人工梭梭林各個(gè)一級(jí)指標(biāo)的重要程度和評(píng)價(jià)傾向。本文所構(gòu)建的人工梭梭林指標(biāo)體系中各個(gè)指標(biāo)權(quán)重的分配采用主客觀結(jié)合的方式，在一定程度上降低了采用專家打分獲取權(quán)重的主觀性，反映了人工梭梭林各一級(jí)指標(biāo)對(duì)整體健康狀況的重要程度。最后，本文所構(gòu)建的人工梭梭林評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，根據(jù)層次分析法構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)的具體要求，從群落結(jié)構(gòu)、群落功能、健康風(fēng)險(xiǎn)、生境因子和外界干擾5 個(gè)方面選取指標(biāo)，使得各個(gè)指標(biāo)之間相互配合、相互補(bǔ)充，形成一個(gè)有機(jī)的整體，能夠更加科學(xué)地評(píng)價(jià)人工梭梭林的健康狀況。

指標(biāo)體系的系統(tǒng)性和適用性：從群落結(jié)構(gòu)、群落功能、健康風(fēng)險(xiǎn)、生境因子和外界干擾5個(gè)方面選取指標(biāo)，構(gòu)建了較為全面、系統(tǒng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，可大大提高人工梭梭林健康評(píng)價(jià)的可操作性，為推進(jìn)人工梭梭林健康評(píng)價(jià)工作提供有力的技術(shù)支撐。另外，指標(biāo)的選取是在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合石羊河下游梭梭林的退化的特點(diǎn)加入了防風(fēng)效能、枯稍程度、鼠害發(fā)生率、病蟲(chóng)害比例和地下水位等指標(biāo)，此套評(píng)價(jià)體系主要針對(duì)較小尺度的評(píng)價(jià)研究，若將其用于縣級(jí)及以上尺度評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)充分考慮指標(biāo)的適用性。

由于石羊河下游氣候條件如降雨量、風(fēng)力等的差異，健康標(biāo)準(zhǔn)值并不唯一，最終評(píng)價(jià)的結(jié)果通過(guò)計(jì)算得到的是人工梭梭林的總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)，因此，以石羊河下游人工梭梭林為例，通過(guò)向?qū)＜野l(fā)放第3 次調(diào)查問(wèn)卷將各個(gè)區(qū)縣實(shí)際情況的閾值劃分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)4個(gè)等級(jí)，共發(fā)出問(wèn)卷50份，收回有效問(wèn)卷36 份，有效率為72%，A、B、C、D 級(jí)分別代表人工梭梭林健康指數(shù)值達(dá)到0.80、0.75、0.70、0.65時(shí)才處于健康狀態(tài)（表4）。將不同自然條件引入評(píng)價(jià)體系，評(píng)價(jià)河西走廊各區(qū)縣人工梭梭林健康狀況，從而更好地建設(shè)和管理人工梭梭林。

表4 人工梭梭林健康指數(shù)值分級(jí)和適用范圍Tab.4 Classification and application scope of health index of Haloxylon ammodendron plantation

石羊河下游人工梭梭林健康評(píng)價(jià)研究資料來(lái)源于短期的調(diào)查，缺少長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，對(duì)其健康狀況的發(fā)展無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，如要研究未來(lái)的發(fā)展方向以及可持續(xù)性，需要對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)。另外，在健康評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)獲取上存在一定的缺陷，如水土保持指標(biāo)因無(wú)法直接獲取土壤侵蝕模數(shù)，以林地風(fēng)蝕狀況衡量，間接反映防護(hù)林保持水土的能力。

5 結(jié)論

通過(guò)生態(tài)學(xué)野外樣地調(diào)查和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法獲得指標(biāo)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合前人研究構(gòu)建了人工梭梭林健康狀況評(píng)價(jià)體系，采用AHP層次分析法和熵值法相結(jié)合對(duì)構(gòu)建的指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重設(shè)置，利用HI模型計(jì)算人工梭梭林健康指數(shù)，對(duì)石羊河下游人工梭梭林健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，目的是摸清石羊河下游人工梭梭林健康狀況，為人工梭梭林管理經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)，實(shí)現(xiàn)森林可持續(xù)發(fā)展。得出如下結(jié)論：

（1）根據(jù)前人研究以及調(diào)查總結(jié)，基于群落結(jié)構(gòu)、群落功能、健康風(fēng)險(xiǎn)、生境因子和外界干擾5 個(gè)一級(jí)指標(biāo)，提出多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、鼠害發(fā)生率和病蟲(chóng)害程度等二級(jí)指標(biāo)，構(gòu)建了針對(duì)石羊河下游的人工梭梭林健康狀況評(píng)價(jià)體系。評(píng)價(jià)體系結(jié)合主觀和客觀方法來(lái)確定權(quán)重，從防風(fēng)功能，林帶自身健康狀況，以及外界干擾等方面綜合判斷，數(shù)據(jù)獲取性強(qiáng)，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)便，具有較好的可操作性和適用性。

（2）石羊河下游人工梭梭林整體處于亞健康狀態(tài)，處于亞健康狀態(tài)的樣地高達(dá)69.44%，健康指數(shù)均值為0.667，不健康狀態(tài)的樣地占30.56%，沒(méi)有處于健康狀態(tài)的樣地，亞健康狀態(tài)極有可能發(fā)展到不健康狀態(tài)，因此，應(yīng)提高生態(tài)意識(shí)、加強(qiáng)人工梭梭林的人為管護(hù)，減少人畜對(duì)梭梭林的破壞，包括惡意砍伐和放牧等，停止大規(guī)模掘井灌田，嚴(yán)防地下水位繼續(xù)下降。另外，在后期更新造林中保持適宜造林密度。

（3）為了進(jìn)一步擴(kuò)展評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的應(yīng)用范圍以及適用性，基于風(fēng)力以及自然降水指標(biāo)，將人工梭梭林健康狀況劃分為A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)、D級(jí)4組閾值，對(duì)應(yīng)不同自然條件的區(qū)縣的健康指數(shù)值，從而為人工梭梭林建設(shè)和管理提供更可靠的科技支撐。