湖南省青羊湖国家森林公园健康评价研究

金泓旭, 吴子剑, 黄忠良, 李 辉, 张 轩, 徐佳銮

(1.中南林业科技大学生命科学与技术学院， 湖南 长沙 410004； 2.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

湖南省青羊湖国家森林公园健康评价研究

金泓旭1, 吴子剑2, 黄忠良2, 李 辉2, 张 轩2, 徐佳銮2

(1.中南林业科技大学生命科学与技术学院， 湖南 长沙 410004； 2.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

在宁乡县青羊湖国家森林公园选取不同林分的标准样地，从系统活力、结构能力、土壤特性、抵抗外力4个方面进行研究，并运用(FEHI)评价模型进行健康状况评价。结果表明：健康分值排序为马尾松×青冈栎针阔混交林>青冈栎阔叶林>马尾松纯林；健康样地有1块，占总体的11.11%；较健康样地有5块，占总体的55.56%；亚健康样地有3块，占总体的33.33%；不健康样地无。表明青羊湖国家森林公园的健康状况较为乐观。

森林； 健康评价； 指标体系

森林健康(Forest Health)一词最初是国外发达国家针对病虫灾害、林分结构单一化等森林退化问题提出的一种经营思想[1]。一个健康而完整的森林既能自身持续更新发展，又可以满足现代人类的需求。传统林业以重视经济效益为核心，这与现代林业更注重生态环境的可持续发展目标相比，现代林业更能为人类生存的长远利益考虑，尤其是在森林面积较大的发展中国家，森林健康越来越受到社会和国家的重视[2-4]。

现阶段有诸多有关森林健康评价的描述，冯德强[5]认为森林健康是自然、人为等干扰结合的产物，并针对不同立地条件的林分进行健康状况分析；伊力塔[6]等通过对浙江省不同林分针阔混交林、阔叶林、松林、毛竹林的对比，在生态防控和土壤改良等方面提出了恢复措施；Costanza[7]从可恢复力、无疾病性等6个方面评价森林生态系统；Mageau[8]着重强调森林健康与人类需求的关系，人与森林既是需求与被需求又是相互保护和影响的；马志林[9]对北京西山地区的主要森林类型运用层次分析法确定权重并提出相应的经营措施。马克明[10]、Haworth[11]、Karr[12]等也分别描述了有关森林健康评价的概念及内涵。本文以青羊湖国家森林公园为研究对象,从系统活力指标、结构完整指标、土壤特性指标和抵抗力指标等方面进行研究，运用(FEHI)评价模型进行健康状况研究，为客观评价县域森林公园健康状况提供一种新的思路与方法[13-14]。

1 研究区概况

研究区域位于湖南省宁乡县，地理坐标为东经111°54′24″—112°05′18″，北纬28°07′08″—28°14′55″。青羊湖国有林场又称黄材水库，是全国三大大堤工程之一，国家级森林公园。全年平均气温为15～16.2 ℃，森林覆盖率高，降水均匀充沛，气候湿润，年平均湿度85%，年平均降雨量1438.8～1614.4 mm。根据有关资料调查，区内有木本86科691属，主要优势树种有马尾松(Pinusmassoniana)、杉木(Cunninghamialanceolata)、青冈(Cyclobalanopsisglauca)、枫香(Liquidambarformosana)、南酸枣(Choerospondiasaxillaris)、油桐(Verniciafordii)、山苍子(Litseacubeba)等。

2 研究方法

2.1样地设置

样地调查于2014年5—6月进行，通过实地踏查，采用典型样地调查法，选择不同林分类型的样地马尾松纯林、青冈栎林、马尾松×青冈栎混交林各3块，在研究区内共设置9块代表性样地，样地大小为30 m×30 m(见表1)。在每块标准地内设置5个5×5 m的灌木样方,灌木样方内设置5个1×1 m的草本样方，并记录每块样地的海拔、坡度、坡向、种类、高度、盖度、病虫害危害程度及人为干扰强度等信息。土壤样品采用对角线法，在对角线内随机布设三个土壤剖面，分别取0-10 cm，10-20 cm，20-30 cm土样，环刀法测定土壤容重并带回实验室进行化学性质测定[15-18]。

表1 青羊湖国有林场样地基本特征Tab 1 ThebasiccharacteristicsofthesampleplotsinQingyangLakeStateOwnedForestFarm样地编号林分类型海拔(m)坡度(°)坡位坡向1马尾松林20128中坡正东2马尾松林26627中上坡东北3马尾松林21030下坡正西4青冈栎林28936中坡西南5青冈栎林27246下坡正西6青冈栎林26336中坡正北7马尾松×青冈栎混交林23530中坡西南8马尾松×青冈栎混交林21328中坡正东9马尾松×青冈栎混交林24560下坡西北

2.2指标选取

在整合和借鉴国内外现有研究成果的基础上，结合研究地情况，本着科学性、可持续性、系统性的原则，从活力指标、结构指标、土壤状况指标、抵抗外力指标四个方面构建青羊湖国有林场森林健康评价体系(见图1)。

图1 森林健康评价体系表Fig.1 The forest health evaluation system

2.3评价方法

2.3.1 权重的确定 科学的权重确定方法直接影响森林健康评价的结果。就目前常用的权重系数确定方法中，主成分分析法、最大熵法、层次分析法(AHP)、Delphi-AHP 法等较为常见[19]。本文采用层次分析法(AHP),在以往湖南省森林健康有关文献研究调查的基础之上[20-21]，咨询中南林业科技大学林学、生态学相关专业的多位专家，再结合有关文献及重要研究成果最终确定评价指标的权重体系表(见表2)。

表2 评价体系各指标权重值Tab 2 Weightvalueofeachindexofevaluationsystem综合指标(B)权重二级指标(C)指标权重活力指标0 2840平均胸径0 0302平均树高0 0740单位面积蓄积量0 1799结构指标0 4709乔木层香浓-维纳0 0382灌木层香浓-维纳0 0462草本层香浓-维纳0 0177灌木层盖度0 1986草本层盖度0 0920郁闭度0 0782土壤指标0 1715容重0 0152土壤全N0 0072土壤全K0 0447土壤全P0 0735有机质0 0309抵抗力指标0 0736病虫害等级0 0552人为干扰等级0 0184

2.3.2 评价模型确定 运用森林生态系统健康指数(FEHI)模型来反映森林健康度，模型[22-24]如下：

(1)

公式(1)中：pi、oj、rk、sl分别为系统活力、组织结构、土壤状况和抵抗力指标中的要素指标；W1、W2、W3、W4分别为指标权重。

2.3.3 指标量化与标准化 森林健康评价指标体系总体是由定性指标和定量指标分别构成，定性指标标准如表3所示，分级标准由《湖南省森林调查操作技术规程》确定。而定量指标由于其来自不同途径，这也使指标间没有一个统一的量化系数标准，实测值的大小不能够准确无误的反映标准化的结果影响。其参评依据需要通过量化来确定标准。因此，本文为统一量化指标标准，运用以下公式进行指标的标准化：

(2)

表3 森林健康等级定性指标标准Tab 3 Qualitativeindicatorsofforesthealthlevel定性指标健康等级健康较健康亚健康不健康病虫害等级1234人为干扰等级1234

经过标准量化后的数值与权重相乘，通过FEHI模型运算得到各标准样地的森林健康度指数，最后健康度指数来确定森林健康等级[25](见表4)。

表4 森林健康评价等级标准Tab 4 Levelstandardofforesthealthassessment健康等级EI健康指数不健康 [0～0 2)亚健康[0 2～0 4)较健康[0 4～0 6)健康[0．6～0 8]

3 结果与分析

将各评价指标量化后的标准化值与指标权重均代入评价模型进行计算后，得到湖南省青羊湖国家森林公园9块标准样地的健康评价结果，见表5。

本文针对湖南省青羊湖国家森林公园的健康状况，分别从系统活力指标、结构完整性指标、土壤指标以及抵抗力指标4个方面的16个指标进行分析。 由表5与图2结果中各样地的健康值表明，处于健康水平的样地为1块，占总样地数的11.11%；较健康样地数为5块，占总样地数的55.56%；亚健康样地数为3块，占总样地数的33.33%；不健康的样地数为0块。这一结果说明，处于亚健康、较健康水平的样地占大多数，故青羊湖此次调查的森林总体健康等级为比较健康。

表5 湖南省青羊湖国家森林公园森林健康评价结果Tab 5 ResultofforesthealthassessmentinQingyangLakeNationalForestPark，HunanProvince健康值分级数量(块)比例(%)健康111 11较健康555 56亚健康333 33不健康00合计9100

图2 各样地健康值频度分析Fig.2 Frequency analysis of health value

研究结果表明，健康的林分在总样地中占11.11%，为马尾松×青冈栎混交林。据国内有关研究显示，一般水平上混交林相比纯林生长量大15%左右，生长量的提高能够进一步提升林分的生产力，对林分的活力、结构能力有促进作用。本文研究结果显示，马尾松×青冈栎混交林的胸径及树高的跨越幅度均高于马尾松林，林层数与纯林相比较多，这说明马尾松×青冈栎混交林垂直结构比马尾松纯林稍复杂，空间的利用率大大高于纯林[26]。相比马尾松林树种结构单一，分析马尾松×青冈栎混交林健康值较高的原因，主要是其树种间的相互作用，抗虫害能力强。在土壤养分方面，马尾松×青冈栎混交林的土壤养分中有机质含量平均为20.25 g/kg，而马尾松林中有机质含量为18.32 g/kg。有机质是土壤养分的重要来源，不同林分凋落物的分解速率不同，研究表明阔叶林比针叶林分解速率稍快[27]，这与本文的研究结果一致。在相同的光照条件下，郁闭度高、有机质含量高的林分更能够获得优势，这也说明林分的健康等级的评价是多方面作用的综合结果。

相对于健康林分来说，处于较健康和亚健康状态的林分占样地总数的88.89%。研究表明，阔叶林的叶寿命与生境环境和针叶林有较大差异，阔叶林群落更完整，物种多样性比纯林更为丰富。土壤全氮、全磷、全钾有效供应，郁闭度稍高，极少有虫害及人为活动的干扰。故健康分值总排序为马尾松×青冈栎混交林>青冈栎林>马尾松纯林。

4 结论与讨论

本文对青羊湖国家森林公园不同树种的林分健康状况进行比较，探讨不同林分的经营重要性。健康状况总排序为针阔混交林>阔叶林>针叶林。湖南省青羊湖国家森林公园总体的健康水平处于比较健康状态，可以适当调整现有的森林经营模式，更大力度针对性营林，加强森林消防及管理水平，才能更好的发挥森林的综合效益水平。

森林经营措施的改善是一项长期的举措，尤其是在我国这样一个森林资源复杂的发展中国家，更需要结合每个地区的现实情况，着重突出问题[28-29]。由于森林健康评价领域社会效益等指标并不能够通过分析精准的确定，运用此类指标将直接导致结果的不准确性，故在本文的评价指标体系中，并未涉及相关的社会属性等指标，在今后的研究中会归纳并完善，使森林健康评价研究更加系统实用。

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EvaluationonforesthealthconditioninQingyangLakeNationalForestParkinHunanProvince

JIN Hongxu1， WU Zijian2， HUANG Zhongliang2，LI Hui2， ZHANG Xuan2， XU Jialuan2

(1.College of Life Science and Technology, Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004, China;2.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China)

Select the standard plots in Ningxiang County Qingyang Lake National Forest Park ，from four aspects of the system vitality, ability structure, soil properties, resistance to external research,and the health status were evaluated by use of FEHI evaluation model.The results showed that the health value order was needle and broad-leaved mixed forest ofPinusmassonianaandQuercusglauca>Quercusglaucabroad-leaved forest>Pinusmassonianapure forest.Health plots had 1 block, 11.11% of the total, relative health plots had 5 blocks, 55.56% of the total, and sub-health plots had 3 blocks, 33.33% of the total.It means that the health status of Qingyang Lake National Forest Park is more optimistic.

forest； health assessment； indicator system

2015-10-30

国家林业公益性行业科研专项项目(201204512)；湖南省林业科技计划项目(XLK201553)。

S 718.557

A

1003-5710(2016)01-0048-05

10.3969/j.issn.1003-5710.2016.01.000

(文字编校：张 珉)