基于层次分析法的广西国有派阳山林场森林健康状况综合评价*

王建军,安冰

(广西国有派阳山林场,广西 宁明 532500)

森林生态系统是我国面积最大的陆地生态系统类型，开展森林资源的健康和质量状况评价，对科学保护森林资源和制定森林可持续经营措施具有重要意义。我国目前还没有统一的森林资源健康和质量状况评价体系，研究和建立森林资源健康和质量评价标准和评价指标体系，利用森林资源调查与监测数据，及时掌控森林资源健康状况，预警未来森林质量动态趋势，对实现森林生态环境有效管理及可持续发展具有重要意义，能够为森林经营提供科学依据和数据支撑[1]。

层次分析法(analytical hierarchy process，AHP)源于美国运筹学家萨蒂(Saaty TL)在20世纪70年代所提出的定量分析与定性方法相结合的多目标决策分析法，是目前系统工程中处理定性、定量相结合问题时，是目前系统工程中实用有效的一种系统分析方法[1-2]。近年来在森林资源质量评价[1]、生态环境评价[2]、森林碳汇评价[3-4]等领域逐步得到应用。森林经营和生态环境的复杂性和多样性决定了森林健康综合评价指标选择的困难程度，目前很多研究主要通过森林生产力[5]、群落结构[6]、恢复力[7-8]和抵抗力[9]等多个准则层指标来评价。根据不同地域的生态差异和森林状况，上述各准则层的所对应的因子层指标各不相同，权重也存在较大差异。因此，在相对统一的原则上，对不同区域的生态环境和森林经营状况，因地制宜、科学合理地确定准则层和因素层的具体指标和所占权重，是正确评价森林健康和生态环境质量的关键所在。

广西国有派阳山林场属于典型的南亚热带华南植被区，地形地貌复杂多样、气候特征高温多雨、植被资源丰富多样，是国家4A级森林旅游景区、全国林草科普基地，评价与监测其森林健康状况，有助于最大程度持续发挥其生态和社会效益。本文以广西国有派阳山林场森林健康综合评价为案例，运用层次分析法评价2009年至2019年派阳山林场森林健康程度和变化趋势，以期对国有林场未来经营发展提供理论参考，构建广西桂西南地区的森林健康评价体系。

1 材料与方法

1.1 广西国有派阳山林场概况

广西壮族治自区国有派阳山林场位于广西壮族治自区崇左市宁明县境内(106°30′～107°34′E、21°46′～22°3′N)，全场土地总面积28 096.29 hm2，林地面积27 462.28 hm2，活立木总蓄积量243.96×104m3；森林覆盖率为89.96%，林木绿化率90.42%，林地利用率91.90%，于2010年11月获得森林管理体系认证(FSC-COC/FM)国际森林认证。

林场所在区域气候属南亚热带(至北热带)季风气候，年平均气温22.1 ℃，一月平均气温12.4 ℃，七月平均气温 27.7 ℃，极端最高气温 40.7 ℃，极端最低气温3 ℃，无霜期长达356 d，大部分年份终年无霜，年降水量1 250～1 700 mm，雨季为5—8月，相对湿度82.5%，全年日照时数1 650.3 h，光、水、热条件优越，是发展马尾松(PinusmassonianaLamb.)、大叶桉(EucalyptusrobustaSmith)、速生乡土树种的理想区域。

林场所在区域地貌属广西西南部十万大山-大青山公母山弧形山地，山峰海拔多在500～800 m，成土母岩以砂岩、砂页岩、紫色页岩为主，土壤腐殖质厚度以中(2～5 cm)为主，占比52%，薄腐殖质层(<2 cm)占比46%；土层厚度以厚层土(≥80 cm)为主，占比94%；93%的土壤中石砾含量小于20%。地带性森林植被为季风常绿阔叶林，局部沟谷残存一些季雨林成分，具有华南植被区系特征，植被类型丰富。经长期人工经营，林场范围内目前以人工林为主，主要树种为八角林(IlliciumverumHook.f.)、大叶桉林、松树林等，次生天然植被有一定保存量，主要为由桑科(Moraceae)、樟科(Lauraceae)、漆树科(Anacardiaceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、金缕梅科(Hamamelidaceae R.Br.)等的树种为主构成的常绿阔叶林和常绿落叶阔叶混交林。

1.2 森林健康状况评分依据及评价指标体系构建

系统工程理论中的层次分析法[4](analytic hierarchy process，AHP)是一种实用有效的权重确定方法，能够把复杂问题中的各因素，有效划分成相关联的有序层次，使之条理化，是一种定量与定性分析相结合的方法。

森林健康状况指标体系构建参考熊修文等[5]、黄玉娟等[6]、肖风劲等[7-9]的方法，结合广西桂西南地区森林经营现状与特点，评价指标体系设置目标层、准则层及因子层共计3个层次，其中准则层包括生产力、组织结构、抵抗力和土壤状况4要素；因子层包括森林面积、森林覆盖率、森林蓄积量、树种结构、群落结构等16项指标。指标体系构成详见图1。在此基础上，构建各个层次指标相对重要性的判断矩阵，计算出相应的权重值，通过判断验证各层次指标通过一致性检验。

图1 森林健康评价层次分析模型

1.3 森林休养地适宜度综合计算模型

因子层评分×权重值=因子层权重分；因子层权重分×准则层权重值=准则层各项权重总得分。计算公式如下。

式中:Xi表示目标层权重值，i= 1～4；Yj表示准则层权重值，j=1～14；Zn表示第n层指标的权重值，n=1～14；z(n)表示第n层指标的评价得分，n=1～14。各项目层总得分按同样方法计算。对判断矩阵进行一致性检验，判断权重分配合理与否。

1.4 数据来源及综合指数计算

运用广西国有派阳山林场2019年、2013年和2009年森林资源规划设计调查数据，对定性指标量化赋值，定量指标取实际值，以标准差标准化法对原始数据进行无纲量化处理，将无纲量化后的数据值与所对应指标的权重进行加权求和并计算各样本综合指数。综合指数的最大值赋值100，最小值赋值40，对所有综合指数进行等比百分制处理后，计算各样本综合得分。

2 结果与分析

2.1 体系指标权重分析

森林健康状况综合评价体系见表1，一致性检验结果表明(CR=0.037 4，CR<0.1)，该评价体系通过一致性检验。准则层中，组织结构>生产力>抵抗力>土壤状况的权重值，说明A2组织结构中的树种结构、群落结构、林木起源、林木密度和龄组共5个因子层权重最高，对森林健康和生态效能影响最大，这与熊修文等[5]、黄玉娟等[6]、肖风劲等[7-9]的研究结果一致。因此，最大程度地保护现有自然林、加强生物多样性保护、注重科学配方施肥与间伐抚育等精细化管理模式，开展纯林近自然改培、中大径材培育、珍贵树种种植、林下套种等多种可持续经营模式，以提高森林的组织结构水平，是提升森林健康的重要举措。

表1 森林健康状况综合评价体系

14个因子层中，树种结构、森林蓄积量和群落结构含量权重最高，这与熊修文等[5]、黄玉娟等[6]、肖风劲等[7-9]的研究结果一致。说明科学利用林地资源，一般阔叶混交林和乡土阔叶林交错分布，避免单一树种大面积连片种植，构建镶嵌交错的森林空间分布格局，促进森林生态系统向自然状态演替，积极保护生物多样性，将林地生产力维护贯穿于森林经营的全过程，不断提高森林蓄积量和生产力，是提升森林健康的重要手段。森林不仅在水源涵养、固碳释氧、保育水土、净化大气、积累营养物质及维护生物多样性等方面发挥着重要作用[10]，而且为周边地区农林业生产的稳定、高产提供可靠保证。通过不断提升森林覆盖率，改善林种、树种结构，提高树木的生长和林分质量，构建稳定的生态系统，提升区域内的森林生态效益，定期监测和分析森林健康动态和生物多样性，并根据监测结果不断调整有利于提升森林健康程度和维持生物多样性的经营措施，提高森林生态环境质量，是未来森林健康发展的方向。

2.2 综合评价

派阳山林场2009年、2013年和2019年度森林健康状况评价结果表明(图2)，森林健康程度呈逐年递增趋势，2019年分别是2013年和2009年度的1.27倍和1.14倍。根据森林结构及功能特点，将森林健康等级划分为健康(S≥85)、较健康(85>S≥70)、亚健康(70>S≥55)及不健康(S<55)共计 4个等级[6]，派阳山林场森林健康程度10年来不断改善，森林结构不断改观，森林质量得到有效提升，森林健康等级从‘亚健康’提升到‘较健康’等级，有望达到‘健康’水平。

参考《广西森林生态系统服务功能及其价值评估报告》[11]中森林生态服务价值评估的指标体系与参数，广西林业勘探设计院概算派阳山林场年森林生态系统服务功能价值约30.11×108元，其产生良好的生态效益。

十年来，派阳山林场不断加强森林分类经营，公益林采用严格保护和保育结合，商品林集约经营和兼顾生态的现代森林分类经营理念。严格限制天然林采伐，加强天然林管护能力，保护修复天然林资源，逐步提高天然林生态功能。适当地合理延长用材林的采伐周期，培育中大径材，严格执行采伐限额，以保生态提质量为主，有效地提高林地单产量，合理促进林场蓄积量增长，促使林地使用利益最大化，在涵养水源、保持水土、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境与维护生物多样性等方面发挥重要作用。该林场每公顷森林涵养水源量2 697.02 m3，涵养水源价值2.49×104元/hm2；森林生态系统固土总量448.5×104t，总价值为1.65×108元；森林植被年固碳量为60×104t，固碳价值5.52×108元；森林生态系统每年可产生负离子8 607.6×1020个，提供负离子价值为330×104元，生态系统稳定，森林生态效益逐步提升。

图2 派阳山林场2009年、2013年和2019年度森林健康状况评价

3 讨论与结论

通过层次分析法( AHP)综合评价，派阳山林场森林健康状况评价达到较健康水平，十年来健康水平和生态效益稳步提升，各项提高区域内的森林覆盖率、改善林种、树种结构，提高树木的生长和林分质量的措施行之有效。这与赵勇钧等[12]研究结果一致，采取有效抚育措施，促进林分更新和生长，可有效提升森林健康状态。众多因子层中，树种结构、森林蓄积量和群落结构权重最高，这与熊修文等[5]、黄玉娟等[6]、肖风劲等[7-9]和覃家科等[13]的研究结果一致。说明优化树种结构和生态群落结构，提高森林蓄积量，加强生物多样性保护，可促使森林形成健康稳定的生态系统[14-15]。派阳山林场培育桉树、马尾松高产示范林，桉树或马尾松与珍贵乡土树种混交林以及大径材林等多功能经营示范样板林，有望成为全区国有示范林场及为林农提供典型的森林经营模式，对于带动县域国有林场及周边林农科学经营森林具有重要的推广示范作用。派阳山林场通过国家级林木良种基地的建设，为当地林农提供高品质的马尾松与八角的种子和苗木，对于进一步加快林木良种推广进程，提高森林生长量和林地生产力，具有积极作用；与此同时，通过近自然经营、科学施肥等先进技术应用，带动林农科学经营森林，提高森林经营技术水平，实现森林资源可持续发展与利用，不断提升森林资源的功能等级，将生态效益、经济效益及社会效益有机地结合，促进人与自然和谐发展。

根据测算，到2025年派阳山林场将生产桉树、松木、阔叶树木材109.04×104m3，年均生产木材18.17×104m3，约占广西木材产量(3 500×104m3)的3.1%，为维护国家木材安全作出一定贡献。林场10 a森林经营所取得的的效益与本文所采用的的森林健康状况综合评价体系得出的结论一致，该方法是区域森林健康状况行之有效的评价方法，能为森林资源调查工作的生态状况评价提供借鉴与参考。AHP评价方法中权重指标建立带有一定模糊性和主观性，不同研究指标差异大[16-17]，为了提高评价结果的科学性与准确性，今后研究尚需探索更合理的权重指标，将人为因素对评价结果的影响降到最低。并应建立固定标准样地，动态监测和评价森林生态系统健康，建立长效评价机制。