永安市森林健康评价研究

常 赜，陈昌雄，罗洁明

（福建农林大学 林学院，福建 福州 350002）

现代意义的森林问题是与国内外政治、经济和文化等紧密结合综合性问题。近年来，中国林业的发展战略正处于变革之中，以生态建设为主要方向。在这种情形下研究中国的森林健康问题,不仅符合时代的要求,也符合经济社会发展的内在需要。森林健康的研究对促进新农村建设、推进现代化林业以及在森林问题上与国际社会接轨都能起到重要作用,意义重大。同时,森林健康研究更是涉及中国林业生态建设工程理论完善与创新的重大课题,是提高森林质量效益的必然要求[1]。

自从“十一五规划”明确提出要建设环境友好型社会后，我国林业进入高速恢复阶段，全国各地每年都有大面积新增林。但是发展过于粗狂，造林后多数都没有采用科学合理的营林措施，导致森林质量低下。研究森林健康问题，对解决此类现象具有重要帮助。首先森林健康的理论研究为营林工作明确了方向；其次对于不同健康状态下的森林，采取何种经营措施以及经营措施的强度都是不同的，而健康评价的结果，可以为此提供依据，针对具体问题开展工作。

早在20世纪末，西方发达国家对森林健康问题已经开始重视。1983年,德国最早对森林健康评价进行研究[2]，为其他地区的森林经营工作拓宽了思路。如今，西方发达国家已经形成完善的森林健康监测体系，通过周期性的监测，建立了覆盖范围非常广泛的监测体系，为林业工作的开展提供了专业、准确的数据支持[3]。近十年来，我国对森林健康的研究也越来越多。甘敬[4]依据完整性、稳定性、可持续性三方面完成对北京山区森林健康小班尺度的健康评价研究。卞西陈[5]基于BP神经网络，对河北省北沟林场的森林健康进行了预警研究。曹立颜[6]介绍了两个美国常用的森林动态评价模型，这两个模型都是基于GIS完成的，在预测森林发展上有重要作用。国内学者们对森林健康的研究推动理论发展的同时，也对我国营林工作开展起到了重要帮助。

1 研究概况

1.1 实验标准地概况

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，总面积294 2 km2，其中林业用地2 550 km2。该市属典型的亚热带湿润季风气候，年均气温14.3～19.2℃。年降雨量1 490～2 060 mm[7]。土壤以红壤和黄壤为主[8]，植被属于中亚热带照叶林植被带，植被类型多样[9]。

一个健康的森林生态系统应该具有以下特征：有足够的物理环境因子、生物资源来维持森林生态系统；能从有限的干扰和胁迫因素中自然恢复；优势种植被所必需的物质如水、光、热、生长空间及营养物质等方面存在一种动态平衡；可以在在森林各演替阶段提供多物种的栖息环境和所必需的生态学过程[10]。为保证研究的准确性，应从永安市多个地区选取标准地，每块标准地的平均胸径、树高、蓄积量、层次结构等基本条件与标准地代表地区的平均值相接近。由于永安市土壤类型以红壤和黄壤为主，本研究选取的标准地也多为红壤和黄壤。从地势上看，永安市东北低而西南高，在选取标准地时，其海拔分布尽量满足此特点。在植被类型上，永安市有大面积的竹林，由于竹林和乔木林在评价指标上存在较大差异，本研究选取的标准地均为乔木林标准地，树种多为当地原有树种，部分样地为外来树种。为避免不同龄组之间做比较导致结果不准确，本研究所选的标准地均为成熟林。

在参考永安市二类调查的结果后，通过野外实地调查，共选取20块具有代表性的标准地，每块标准地面积为25.82 m×25.82 m，对树高1.3 m以上的乔木并进行每木检尺。其中1～14号标准地为红壤标准地，15～18号为黄壤标准地，19号标准地为其他土类标准地，20号为对照标准地。选取的对照标准地具有以下特点：天然、成熟乔木林，具有完整的层次结构，植被生长状况好；标准地内植被类型多样，优势树种为当地原有树种，郁闭度以0.7为最优，标准地内乔木生长状况良好，又不会影响林下植被生长需要的光照；标准地内土壤肥沃湿润，立地质量好，有较厚的的土层和腐殖质层，土壤为红壤；受到病虫害干扰的程度轻，坡度平缓，海拔接近平均海拔，整体抵抗力强。

1.2 实验方法

本研究采用陈高[11]提出的健康距离评价方法，即采用健康损益值——健康距离（HD）来度量森林健康状况，健康距离表示受干扰生态系统的健康程度偏离模式生态系统的健康程度 （即所谓的背景值状态）的距离，其计算公式如下：

计算公式如下：假设A和B是两个生态系统，x1，x2，…，xn是A与B的共同指标，为所采用的评价健康的指标；A 到 B 的绝对距离为 B（xi）-A（xi）（i=1，2，…，n），A 到 B 的相对距离为［B（xi）-A（xi）］/A（xi），即 Δ（A，B）/A。评价指标的权重为 k1，k2，…，kn（k1+k2+… +kn＝1）,A 到 B的综合距离为：

1.3 指标选择

遵循代表性、科学性、层次性、动态性、实用性、定性定量结合六点原则的前提下，结合前人的研究[12-14]以及实地调查的数据和永安市的资料数据,本研究选取的指标包括完整性指标（胸径、树高、蓄积量、郁闭度）；可持续性指标（土壤厚度、腐殖质层厚度、立地质量等级）以及抗干扰指标（坡度、海拔、病虫害程度）。根据永安市提供的资料，将立地质量等级分为肥沃级（1级）、较肥沃级（2级）、中等肥沃级（3级）和贫瘠级（4级）。将病虫害等级分为无灾害（1级）、轻度灾害（2级）、中度灾害（3 级）、较重灾害（4 级）、严重灾害（5 级）[15]。

1.4 权重设计

指标权重赋值应用主成分分析法方差贡献率的大小，参照前人的研究[16-18]并听取永安市当地的意见，根据实地调查情况做了细微的调整，具体如表1。

表1 各指标权重Table 1 Weights of indicators

2 结果分析

2.1 森林健康评价结果

各标准地的调查结果如表2所示，以20号标准地为对照标准地，其余19个标准地分别比对20号标准地，计算其健康距离。

表3为20号对照标准地各项指标到其余19块标准地各项指标的相对距离及健康距离。上述计算共用到10个因子，将健康距离/因子个数得到标准化的健康距离。参照前人对森林健康等级划分的研究[19-22]，结合当地专家给出的意见，本研究将健康等级划分为：[0,0.50)为健康；[0.50,0.75)为亚健康；[0.75,0.90)为不健康；[0.90,1.00]为病态。

从表3可以看出标准地1、12和13属于健康的标准地。这三块标准地的腐殖质层相对较厚，立地质量也属于肥沃、较肥沃级的，在可持续发展上该片标准地附近的林地具有较好的表现。

标准地 3、4、6、7、9、11、14、16 和 17 属于亚健康状态。相比于对照标准地，亚健康标准地的立地质量较差，病害程度也较为严重，标准地内树种组成结构较为单一。其中标准地16的郁闭度明显高于对照标准地，建议伐去部分劣质木；标准地3和标准地11的郁闭度明显低于标准标准地，可以考律进行适当补植。

标准地2、5、10和19属于不健康标准地。标准地2、5和19立地质量较差，且标准地所处位置坡度较大。标准地10和19有较为严重的病虫害。

标准地8、15和18属于病态标准地。除了树种组成较为单一之外，标准地8的立地质量非常差，土壤贫瘠。而标准地10和18则有严重的病虫害，导致林木生长不佳。

2.2 森林健康经营措施

表2 标准地调查数据Table 2 Sample survey data

健康森林拥有完整的森林结构和较高的生产力，可以充分发挥森林的多种生态功能。对于这类森林，其经营措施应以监测和保护为主，在保障森林生长优势的前提下，加强森林火灾和病虫害防治管理，使健康森林可以长期发挥其生态服务功能。

对于亚健康的森林应该间伐或者择伐掉部分生长较差、病虫害较严重的濒死木,并以人工促进天然更新为主,人工更新为辅的方式，对林分进行补植、疏伐等措施,加强病虫害防治，使亚健康森林不断向健康森林发展。

对于不健康和病态森林要优先加以整治,以改造为主,补植适宜树种,提高林分多样性。对于林相过于残破的林分,也可采取皆伐处理,对林分进行彻底改造[23]。

表3 标准地各指标到dz标准地的相对距离及健康距离Table 3 Plots of various indicators to the relative distance dz plots and health distance

3 结论

本研究结果表明，选取的标准地健康状况多为在亚健康状态，除去对照标准地外，健康和亚健康标准共12块，占63.16%。在不健康和病态标准地中，林分结构和立地质量是引起森林不健康状态的主要原因。生物多样性差，林分结构单一导致森林的抵抗力差，易发生较为严重的病虫害，在受到外界干扰后其恢复能力也差。而结构合理的林分具有较强的可持续性,抵抗力和恢复力都很强。所以对于大面积的纯林,补植、林下套种等经营措施可以有效促进林分可持续发展[24]。立地质量是森林植被生长的基本条件，关系到植被生长所需要的养分。坡度、海拔等均与森林抗火灾能力有重要关系。

森林生态系统是处于不断变化中的，为了能更好地研究森林健康问题，需要考虑森林健康状况的动态变化趋势。效仿西方发达国家建立长期且全面的监测体系，以大量监测数据为依据开展营林工作，促进我国林业发展。

永安市对森林健康评价的研究较少，本研究希望能补充该方面空缺，起到抛砖引玉的作用。但是由于数据有限，取样的范围有限，想要对永安市全部的森林健康做出更具体、更精确的评价，需要更全面的数据，有待之后的研究。

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