王建軍,安冰

(廣西國(guó)有派陽(yáng)山林場(chǎng),廣西 寧明 532500)

森林生態(tài)系統(tǒng)是我國(guó)面積最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)類型，開(kāi)展森林資源的健康和質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)，對(duì)科學(xué)保護(hù)森林資源和制定森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)措施具有重要意義。我國(guó)目前還沒(méi)有統(tǒng)一的森林資源健康和質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)體系，研究和建立森林資源健康和質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，利用森林資源調(diào)查與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)掌控森林資源健康狀況，預(yù)警未來(lái)森林質(zhì)量動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，對(duì)實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)環(huán)境有效管理及可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，能夠?yàn)樯纸?jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐[1]。

層次分析法(analytical hierarchy process，AHP)源于美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家薩蒂(Saaty TL)在20世紀(jì)70年代所提出的定量分析與定性方法相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析法，是目前系統(tǒng)工程中處理定性、定量相結(jié)合問(wèn)題時(shí)，是目前系統(tǒng)工程中實(shí)用有效的一種系統(tǒng)分析方法[1-2]。近年來(lái)在森林資源質(zhì)量評(píng)價(jià)[1]、生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)[2]、森林碳匯評(píng)價(jià)[3-4]等領(lǐng)域逐步得到應(yīng)用。森林經(jīng)營(yíng)和生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性和多樣性決定了森林健康綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇的困難程度，目前很多研究主要通過(guò)森林生產(chǎn)力[5]、群落結(jié)構(gòu)[6]、恢復(fù)力[7-8]和抵抗力[9]等多個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。根據(jù)不同地域的生態(tài)差異和森林狀況，上述各準(zhǔn)則層的所對(duì)應(yīng)的因子層指標(biāo)各不相同，權(quán)重也存在較大差異。因此，在相對(duì)統(tǒng)一的原則上，對(duì)不同區(qū)域的生態(tài)環(huán)境和森林經(jīng)營(yíng)狀況，因地制宜、科學(xué)合理地確定準(zhǔn)則層和因素層的具體指標(biāo)和所占權(quán)重，是正確評(píng)價(jià)森林健康和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

廣西國(guó)有派陽(yáng)山林場(chǎng)屬于典型的南亞熱帶華南植被區(qū)，地形地貌復(fù)雜多樣、氣候特征高溫多雨、植被資源豐富多樣，是國(guó)家4A級(jí)森林旅游景區(qū)、全國(guó)林草科普基地，評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)其森林健康狀況，有助于最大程度持續(xù)發(fā)揮其生態(tài)和社會(huì)效益。本文以廣西國(guó)有派陽(yáng)山林場(chǎng)森林健康綜合評(píng)價(jià)為案例，運(yùn)用層次分析法評(píng)價(jià)2009年至2019年派陽(yáng)山林場(chǎng)森林健康程度和變化趨勢(shì)，以期對(duì)國(guó)有林場(chǎng)未來(lái)經(jīng)營(yíng)發(fā)展提供理論參考，構(gòu)建廣西桂西南地區(qū)的森林健康評(píng)價(jià)體系。

1 材料與方法

1.1 廣西國(guó)有派陽(yáng)山林場(chǎng)概況

廣西壯族治自區(qū)國(guó)有派陽(yáng)山林場(chǎng)位于廣西壯族治自區(qū)崇左市寧明縣境內(nèi)(106°30′～107°34′E、21°46′～22°3′N)，全場(chǎng)土地總面積28 096.29 hm2，林地面積27 462.28 hm2，活立木總蓄積量243.96×104m3；森林覆蓋率為89.96%，林木綠化率90.42%，林地利用率91.90%，于2010年11月獲得森林管理體系認(rèn)證(FSC-COC/FM)國(guó)際森林認(rèn)證。

林場(chǎng)所在區(qū)域氣候?qū)倌蟻啛釒?至北熱帶)季風(fēng)氣候，年平均氣溫22.1 ℃，一月平均氣溫12.4 ℃，七月平均氣溫 27.7 ℃，極端最高氣溫 40.7 ℃，極端最低氣溫3 ℃，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)356 d，大部分年份終年無(wú)霜，年降水量1 250～1 700 mm，雨季為5—8月，相對(duì)濕度82.5%，全年日照時(shí)數(shù)1 650.3 h，光、水、熱條件優(yōu)越，是發(fā)展馬尾松(PinusmassonianaLamb.)、大葉桉(EucalyptusrobustaSmith)、速生鄉(xiāng)土樹(shù)種的理想?yún)^(qū)域。

林場(chǎng)所在區(qū)域地貌屬?gòu)V西西南部十萬(wàn)大山-大青山公母山弧形山地，山峰海拔多在500～800 m，成土母巖以砂巖、砂頁(yè)巖、紫色頁(yè)巖為主，土壤腐殖質(zhì)厚度以中(2～5 cm)為主，占比52%，薄腐殖質(zhì)層(<2 cm)占比46%；土層厚度以厚層土(≥80 cm)為主，占比94%；93%的土壤中石礫含量小于20%。地帶性森林植被為季風(fēng)常綠闊葉林，局部溝谷殘存一些季雨林成分，具有華南植被區(qū)系特征，植被類型豐富。經(jīng)長(zhǎng)期人工經(jīng)營(yíng)，林場(chǎng)范圍內(nèi)目前以人工林為主，主要樹(shù)種為八角林(IlliciumverumHook.f.)、大葉桉林、松樹(shù)林等，次生天然植被有一定保存量，主要為由?？?Moraceae)、樟科(Lauraceae)、漆樹(shù)科(Anacardiaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、金縷梅科(Hamamelidaceae R.Br.)等的樹(shù)種為主構(gòu)成的常綠闊葉林和常綠落葉闊葉混交林。

1.2 森林健康狀況評(píng)分依據(jù)及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

系統(tǒng)工程理論中的層次分析法[4](analytic hierarchy process，AHP)是一種實(shí)用有效的權(quán)重確定方法，能夠把復(fù)雜問(wèn)題中的各因素，有效劃分成相關(guān)聯(lián)的有序?qū)哟?，使之條理化，是一種定量與定性分析相結(jié)合的方法。

森林健康狀況指標(biāo)體系構(gòu)建參考熊修文等[5]、黃玉娟等[6]、肖風(fēng)勁等[7-9]的方法，結(jié)合廣西桂西南地區(qū)森林經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀與特點(diǎn)，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)置目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及因子層共計(jì)3個(gè)層次，其中準(zhǔn)則層包括生產(chǎn)力、組織結(jié)構(gòu)、抵抗力和土壤狀況4要素；因子層包括森林面積、森林覆蓋率、森林蓄積量、樹(shù)種結(jié)構(gòu)、群落結(jié)構(gòu)等16項(xiàng)指標(biāo)。指標(biāo)體系構(gòu)成詳見(jiàn)圖1。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建各個(gè)層次指標(biāo)相對(duì)重要性的判斷矩陣，計(jì)算出相應(yīng)的權(quán)重值，通過(guò)判斷驗(yàn)證各層次指標(biāo)通過(guò)一致性檢驗(yàn)。

圖1 森林健康評(píng)價(jià)層次分析模型

1.3 森林休養(yǎng)地適宜度綜合計(jì)算模型

因子層評(píng)分×權(quán)重值=因子層權(quán)重分；因子層權(quán)重分×準(zhǔn)則層權(quán)重值=準(zhǔn)則層各項(xiàng)權(quán)重總得分。計(jì)算公式如下。

式中:Xi表示目標(biāo)層權(quán)重值，i= 1～4；Yj表示準(zhǔn)則層權(quán)重值，j=1～14；Zn表示第n層指標(biāo)的權(quán)重值，n=1～14；z(n)表示第n層指標(biāo)的評(píng)價(jià)得分，n=1～14。各項(xiàng)目層總得分按同樣方法計(jì)算。對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，判斷權(quán)重分配合理與否。

1.4 數(shù)據(jù)來(lái)源及綜合指數(shù)計(jì)算

運(yùn)用廣西國(guó)有派陽(yáng)山林場(chǎng)2019年、2013年和2009年森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)定性指標(biāo)量化賦值，定量指標(biāo)取實(shí)際值，以標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)化法對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)綱量化處理，將無(wú)綱量化后的數(shù)據(jù)值與所對(duì)應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)求和并計(jì)算各樣本綜合指數(shù)。綜合指數(shù)的最大值賦值100，最小值賦值40，對(duì)所有綜合指數(shù)進(jìn)行等比百分制處理后，計(jì)算各樣本綜合得分。

2 結(jié)果與分析

2.1 體系指標(biāo)權(quán)重分析

森林健康狀況綜合評(píng)價(jià)體系見(jiàn)表1，一致性檢驗(yàn)結(jié)果表明(CR=0.037 4，CR<0.1)，該評(píng)價(jià)體系通過(guò)一致性檢驗(yàn)。準(zhǔn)則層中，組織結(jié)構(gòu)>生產(chǎn)力>抵抗力>土壤狀況的權(quán)重值，說(shuō)明A2組織結(jié)構(gòu)中的樹(shù)種結(jié)構(gòu)、群落結(jié)構(gòu)、林木起源、林木密度和齡組共5個(gè)因子層權(quán)重最高，對(duì)森林健康和生態(tài)效能影響最大，這與熊修文等[5]、黃玉娟等[6]、肖風(fēng)勁等[7-9]的研究結(jié)果一致。因此，最大程度地保護(hù)現(xiàn)有自然林、加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)、注重科學(xué)配方施肥與間伐撫育等精細(xì)化管理模式，開(kāi)展純林近自然改培、中大徑材培育、珍貴樹(shù)種種植、林下套種等多種可持續(xù)經(jīng)營(yíng)模式，以提高森林的組織結(jié)構(gòu)水平，是提升森林健康的重要舉措。

表1 森林健康狀況綜合評(píng)價(jià)體系

14個(gè)因子層中，樹(shù)種結(jié)構(gòu)、森林蓄積量和群落結(jié)構(gòu)含量權(quán)重最高，這與熊修文等[5]、黃玉娟等[6]、肖風(fēng)勁等[7-9]的研究結(jié)果一致。說(shuō)明科學(xué)利用林地資源，一般闊葉混交林和鄉(xiāng)土闊葉林交錯(cuò)分布，避免單一樹(shù)種大面積連片種植，構(gòu)建鑲嵌交錯(cuò)的森林空間分布格局，促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)向自然狀態(tài)演替，積極保護(hù)生物多樣性，將林地生產(chǎn)力維護(hù)貫穿于森林經(jīng)營(yíng)的全過(guò)程，不斷提高森林蓄積量和生產(chǎn)力，是提升森林健康的重要手段。森林不僅在水源涵養(yǎng)、固碳釋氧、保育水土、凈化大氣、積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及維護(hù)生物多樣性等方面發(fā)揮著重要作用[10]，而且為周邊地區(qū)農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定、高產(chǎn)提供可靠保證。通過(guò)不斷提升森林覆蓋率，改善林種、樹(shù)種結(jié)構(gòu)，提高樹(shù)木的生長(zhǎng)和林分質(zhì)量，構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，提升區(qū)域內(nèi)的森林生態(tài)效益，定期監(jiān)測(cè)和分析森林健康動(dòng)態(tài)和生物多樣性，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果不斷調(diào)整有利于提升森林健康程度和維持生物多樣性的經(jīng)營(yíng)措施，提高森林生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，是未來(lái)森林健康發(fā)展的方向。

2.2 綜合評(píng)價(jià)

派陽(yáng)山林場(chǎng)2009年、2013年和2019年度森林健康狀況評(píng)價(jià)結(jié)果表明(圖2)，森林健康程度呈逐年遞增趨勢(shì)，2019年分別是2013年和2009年度的1.27倍和1.14倍。根據(jù)森林結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)，將森林健康等級(jí)劃分為健康(S≥85)、較健康(85>S≥70)、亞健康(70>S≥55)及不健康(S<55)共計(jì) 4個(gè)等級(jí)[6]，派陽(yáng)山林場(chǎng)森林健康程度10年來(lái)不斷改善，森林結(jié)構(gòu)不斷改觀，森林質(zhì)量得到有效提升，森林健康等級(jí)從‘亞健康’提升到‘較健康’等級(jí)，有望達(dá)到‘健康’水平。

參考《廣西森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估報(bào)告》[11]中森林生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)估的指標(biāo)體系與參數(shù)，廣西林業(yè)勘探設(shè)計(jì)院概算派陽(yáng)山林場(chǎng)年森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值約30.11×108元，其產(chǎn)生良好的生態(tài)效益。

十年來(lái)，派陽(yáng)山林場(chǎng)不斷加強(qiáng)森林分類經(jīng)營(yíng)，公益林采用嚴(yán)格保護(hù)和保育結(jié)合，商品林集約經(jīng)營(yíng)和兼顧生態(tài)的現(xiàn)代森林分類經(jīng)營(yíng)理念。嚴(yán)格限制天然林采伐，加強(qiáng)天然林管護(hù)能力，保護(hù)修復(fù)天然林資源，逐步提高天然林生態(tài)功能。適當(dāng)?shù)睾侠硌娱L(zhǎng)用材林的采伐周期，培育中大徑材，嚴(yán)格執(zhí)行采伐限額，以保生態(tài)提質(zhì)量為主，有效地提高林地單產(chǎn)量，合理促進(jìn)林場(chǎng)蓄積量增長(zhǎng)，促使林地使用利益最大化，在涵養(yǎng)水源、保持水土、固碳釋氧、積累營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境與維護(hù)生物多樣性等方面發(fā)揮重要作用。該林場(chǎng)每公頃森林涵養(yǎng)水源量2 697.02 m3，涵養(yǎng)水源價(jià)值2.49×104元/hm2；森林生態(tài)系統(tǒng)固土總量448.5×104t，總價(jià)值為1.65×108元；森林植被年固碳量為60×104t，固碳價(jià)值5.52×108元；森林生態(tài)系統(tǒng)每年可產(chǎn)生負(fù)離子8 607.6×1020個(gè)，提供負(fù)離子價(jià)值為330×104元，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定，森林生態(tài)效益逐步提升。

圖2 派陽(yáng)山林場(chǎng)2009年、2013年和2019年度森林健康狀況評(píng)價(jià)

3 討論與結(jié)論

通過(guò)層次分析法( AHP)綜合評(píng)價(jià)，派陽(yáng)山林場(chǎng)森林健康狀況評(píng)價(jià)達(dá)到較健康水平，十年來(lái)健康水平和生態(tài)效益穩(wěn)步提升，各項(xiàng)提高區(qū)域內(nèi)的森林覆蓋率、改善林種、樹(shù)種結(jié)構(gòu)，提高樹(shù)木的生長(zhǎng)和林分質(zhì)量的措施行之有效。這與趙勇鈞等[12]研究結(jié)果一致，采取有效撫育措施，促進(jìn)林分更新和生長(zhǎng)，可有效提升森林健康狀態(tài)。眾多因子層中，樹(shù)種結(jié)構(gòu)、森林蓄積量和群落結(jié)構(gòu)權(quán)重最高，這與熊修文等[5]、黃玉娟等[6]、肖風(fēng)勁等[7-9]和覃家科等[13]的研究結(jié)果一致。說(shuō)明優(yōu)化樹(shù)種結(jié)構(gòu)和生態(tài)群落結(jié)構(gòu)，提高森林蓄積量，加強(qiáng)生物多樣性保護(hù)，可促使森林形成健康穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)[14-15]。派陽(yáng)山林場(chǎng)培育桉樹(shù)、馬尾松高產(chǎn)示范林，桉樹(shù)或馬尾松與珍貴鄉(xiāng)土樹(shù)種混交林以及大徑材林等多功能經(jīng)營(yíng)示范樣板林，有望成為全區(qū)國(guó)有示范林場(chǎng)及為林農(nóng)提供典型的森林經(jīng)營(yíng)模式，對(duì)于帶動(dòng)縣域國(guó)有林場(chǎng)及周邊林農(nóng)科學(xué)經(jīng)營(yíng)森林具有重要的推廣示范作用。派陽(yáng)山林場(chǎng)通過(guò)國(guó)家級(jí)林木良種基地的建設(shè)，為當(dāng)?shù)亓洲r(nóng)提供高品質(zhì)的馬尾松與八角的種子和苗木，對(duì)于進(jìn)一步加快林木良種推廣進(jìn)程，提高森林生長(zhǎng)量和林地生產(chǎn)力，具有積極作用；與此同時(shí)，通過(guò)近自然經(jīng)營(yíng)、科學(xué)施肥等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，帶動(dòng)林農(nóng)科學(xué)經(jīng)營(yíng)森林，提高森林經(jīng)營(yíng)技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)森林資源可持續(xù)發(fā)展與利用，不斷提升森林資源的功能等級(jí)，將生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益有機(jī)地結(jié)合，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。

根據(jù)測(cè)算，到2025年派陽(yáng)山林場(chǎng)將生產(chǎn)桉樹(shù)、松木、闊葉樹(shù)木材109.04×104m3，年均生產(chǎn)木材18.17×104m3，約占廣西木材產(chǎn)量(3 500×104m3)的3.1%，為維護(hù)國(guó)家木材安全作出一定貢獻(xiàn)。林場(chǎng)10 a森林經(jīng)營(yíng)所取得的的效益與本文所采用的的森林健康狀況綜合評(píng)價(jià)體系得出的結(jié)論一致，該方法是區(qū)域森林健康狀況行之有效的評(píng)價(jià)方法，能為森林資源調(diào)查工作的生態(tài)狀況評(píng)價(jià)提供借鑒與參考。AHP評(píng)價(jià)方法中權(quán)重指標(biāo)建立帶有一定模糊性和主觀性，不同研究指標(biāo)差異大[16-17]，為了提高評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，今后研究尚需探索更合理的權(quán)重指標(biāo)，將人為因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響降到最低。并應(yīng)建立固定標(biāo)準(zhǔn)樣地，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)健康，建立長(zhǎng)效評(píng)價(jià)機(jī)制。