永安市森林健康評價研究

常 賾，陳昌雄，羅潔明

（福建農林大學 林學院，福建 福州 350002）

現代意義的森林問題是與國內外政治、經濟和文化等緊密結合綜合性問題。近年來，中國林業的發展戰略正處于變革之中，以生態建設為主要方向。在這種情形下研究中國的森林健康問題,不僅符合時代的要求,也符合經濟社會發展的內在需要。森林健康的研究對促進新農村建設、推進現代化林業以及在森林問題上與國際社會接軌都能起到重要作用,意義重大。同時,森林健康研究更是涉及中國林業生態建設工程理論完善與創新的重大課題,是提高森林質量效益的必然要求[1]。

自從“十一五規劃”明確提出要建設環境友好型社會后，我國林業進入高速恢復階段，全國各地每年都有大面積新增林。但是發展過于粗狂，造林后多數都沒有采用科學合理的營林措施，導致森林質量低下。研究森林健康問題，對解決此類現象具有重要幫助。首先森林健康的理論研究為營林工作明確了方向；其次對于不同健康狀態下的森林，采取何種經營措施以及經營措施的強度都是不同的，而健康評價的結果，可以為此提供依據，針對具體問題開展工作。

早在20世紀末，西方發達國家對森林健康問題已經開始重視。1983年,德國最早對森林健康評價進行研究[2]，為其他地區的森林經營工作拓寬了思路。如今，西方發達國家已經形成完善的森林健康監測體系，通過周期性的監測，建立了覆蓋范圍非常廣泛的監測體系，為林業工作的開展提供了專業、準確的數據支持[3]。近十年來，我國對森林健康的研究也越來越多。甘敬[4]依據完整性、穩定性、可持續性三方面完成對北京山區森林健康小班尺度的健康評價研究。卞西陳[5]基于BP神經網絡，對河北省北溝林場的森林健康進行了預警研究。曹立顏[6]介紹了兩個美國常用的森林動態評價模型，這兩個模型都是基于GIS完成的，在預測森林發展上有重要作用。國內學者們對森林健康的研究推動理論發展的同時，也對我國營林工作開展起到了重要幫助。

1 研究概況

1.1 實驗標準地概況

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，其中林業用地2 550 km2。該市屬典型的亞熱帶濕潤季風氣候，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]。

一個健康的森林生態系統應該具有以下特征：有足夠的物理環境因子、生物資源來維持森林生態系統；能從有限的干擾和脅迫因素中自然恢復；優勢種植被所必需的物質如水、光、熱、生長空間及營養物質等方面存在一種動態平衡；可以在在森林各演替階段提供多物種的棲息環境和所必需的生態學過程[10]。為保證研究的準確性，應從永安市多個地區選取標準地，每塊標準地的平均胸徑、樹高、蓄積量、層次結構等基本條件與標準地代表地區的平均值相接近。由于永安市土壤類型以紅壤和黃壤為主，本研究選取的標準地也多為紅壤和黃壤。從地勢上看，永安市東北低而西南高，在選取標準地時，其海拔分布盡量滿足此特點。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價指標上存在較大差異，本研究選取的標準地均為喬木林標準地，樹種多為當地原有樹種，部分樣地為外來樹種。為避免不同齡組之間做比較導致結果不準確，本研究所選的標準地均為成熟林。

在參考永安市二類調查的結果后，通過野外實地調查，共選取20塊具有代表性的標準地，每塊標準地面積為25.82 m×25.82 m，對樹高1.3 m以上的喬木并進行每木檢尺。其中1～14號標準地為紅壤標準地，15～18號為黃壤標準地，19號標準地為其他土類標準地，20號為對照標準地。選取的對照標準地具有以下特點：天然、成熟喬木林，具有完整的層次結構，植被生長狀況好；標準地內植被類型多樣，優勢樹種為當地原有樹種，郁閉度以0.7為最優，標準地內喬木生長狀況良好，又不會影響林下植被生長需要的光照；標準地內土壤肥沃濕潤，立地質量好，有較厚的的土層和腐殖質層，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。

1.2 實驗方法

本研究采用陳高[11]提出的健康距離評價方法，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系統的健康程度偏離模式生態系統的健康程度 （即所謂的背景值狀態）的距離，其計算公式如下：

計算公式如下：假設A和B是兩個生態系統，x1，x2，…，xn是A與B的共同指標，為所采用的評價健康的指標；A 到 B 的絕對距離為 B（xi）-A（xi）（i=1，2，…，n），A 到 B 的相對距離為［B（xi）-A（xi）］/A（xi），即 Δ（A，B）/A。評價指標的權重為 k1，k2，…，kn（k1+k2+… +kn＝1）,A 到 B的綜合距離為：

1.3 指標選擇

遵循代表性、科學性、層次性、動態性、實用性、定性定量結合六點原則的前提下，結合前人的研究[12-14]以及實地調查的數據和永安市的資料數據,本研究選取的指標包括完整性指標（胸徑、樹高、蓄積量、郁閉度）；可持續性指標（土壤厚度、腐殖質層厚度、立地質量等級）以及抗干擾指標（坡度、海拔、病蟲害程度）。根據永安市提供的資料，將立地質量等級分為肥沃級（1級）、較肥沃級（2級）、中等肥沃級（3級）和貧瘠級（4級）。將病蟲害等級分為無災害（1級）、輕度災害（2級）、中度災害（3 級）、較重災害（4 級）、嚴重災害（5 級）[15]。

1.4 權重設計

指標權重賦值應用主成分分析法方差貢獻率的大小，參照前人的研究[16-18]并聽取永安市當地的意見，根據實地調查情況做了細微的調整，具體如表1。

表1 各指標權重Table 1 Weights of indicators

2 結果分析

2.1 森林健康評價結果

各標準地的調查結果如表2所示，以20號標準地為對照標準地，其余19個標準地分別比對20號標準地，計算其健康距離。

表3為20號對照標準地各項指標到其余19塊標準地各項指標的相對距離及健康距離。上述計算共用到10個因子，將健康距離/因子個數得到標準化的健康距離。參照前人對森林健康等級劃分的研究[19-22]，結合當地專家給出的意見，本研究將健康等級劃分為：[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。

從表3可以看出標準地1、12和13屬于健康的標準地。這三塊標準地的腐殖質層相對較厚，立地質量也屬于肥沃、較肥沃級的，在可持續發展上該片標準地附近的林地具有較好的表現。

標準地 3、4、6、7、9、11、14、16 和 17 屬于亞健康狀態。相比于對照標準地，亞健康標準地的立地質量較差，病害程度也較為嚴重，標準地內樹種組成結構較為單一。其中標準地16的郁閉度明顯高于對照標準地，建議伐去部分劣質木；標準地3和標準地11的郁閉度明顯低于標準標準地，可以考律進行適當補植。

標準地2、5、10和19屬于不健康標準地。標準地2、5和19立地質量較差，且標準地所處位置坡度較大。標準地10和19有較為嚴重的病蟲害。

標準地8、15和18屬于病態標準地。除了樹種組成較為單一之外，標準地8的立地質量非常差，土壤貧瘠。而標準地10和18則有嚴重的病蟲害，導致林木生長不佳。

2.2 森林健康經營措施

表2 標準地調查數據Table 2 Sample survey data

健康森林擁有完整的森林結構和較高的生產力，可以充分發揮森林的多種生態功能。對于這類森林，其經營措施應以監測和保護為主，在保障森林生長優勢的前提下，加強森林火災和病蟲害防治管理，使健康森林可以長期發揮其生態服務功能。

對于亞健康的森林應該間伐或者擇伐掉部分生長較差、病蟲害較嚴重的瀕死木,并以人工促進天然更新為主,人工更新為輔的方式，對林分進行補植、疏伐等措施,加強病蟲害防治，使亞健康森林不斷向健康森林發展。

對于不健康和病態森林要優先加以整治,以改造為主,補植適宜樹種,提高林分多樣性。對于林相過于殘破的林分,也可采取皆伐處理,對林分進行徹底改造[23]。

表3 標準地各指標到dz標準地的相對距離及健康距離Table 3 Plots of various indicators to the relative distance dz plots and health distance

3 結論

本研究結果表明，選取的標準地健康狀況多為在亞健康狀態，除去對照標準地外，健康和亞健康標準共12塊，占63.16%。在不健康和病態標準地中，林分結構和立地質量是引起森林不健康狀態的主要原因。生物多樣性差，林分結構單一導致森林的抵抗力差，易發生較為嚴重的病蟲害，在受到外界干擾后其恢復能力也差。而結構合理的林分具有較強的可持續性,抵抗力和恢復力都很強。所以對于大面積的純林,補植、林下套種等經營措施可以有效促進林分可持續發展[24]。立地質量是森林植被生長的基本條件，關系到植被生長所需要的養分。坡度、海拔等均與森林抗火災能力有重要關系。

森林生態系統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態變化趨勢。效仿西方發達國家建立長期且全面的監測體系，以大量監測數據為依據開展營林工作，促進我國林業發展。

永安市對森林健康評價的研究較少，本研究希望能補充該方面空缺，起到拋磚引玉的作用。但是由于數據有限，取樣的范圍有限，想要對永安市全部的森林健康做出更具體、更精確的評價，需要更全面的數據，有待之后的研究。

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