昆明海口林場森林健康狀況評價

2016-01-15 01:38:54徐世芳,李小英,夏靜等

西南林業大學學報 2015年2期

昆明海口林場森林健康狀況評價

徐世芳李小英夏靜廖向凱

(西南林業大學環境科學與工程學院，云南昆明 650224)

摘要：通過在海口林場選取22塊典型樣地對其生產力、群落結構、抵抗力、土壤狀況4個方面進行調查分析，運用森林生態系統健康指數(FEHI)評價模型評價昆明市國營海口林場的森林健康狀況。結果表明:不同樹種組成的林分健康程度不同，華山松林>柏樹林>桉樹林；同一樹種，不同林齡階段的林分健康程度也不同，成熟林>近熟林>中齡林。22個典型林分類型中，處于亞健康的樣地有11個，占總數的50.0%；處于健康的樣地有10個，占總數的45.5%；處于良好健康的樣地為1個，占總數的4.5%；不健康和優質健康類型沒有；綜合評價表明，昆明市海口林場的森林健康狀況為健康狀態。

關鍵詞：森林；健康狀況；森林生態系統健康指數(FEHI)；指標評價；海口林場

中圖分類號：S718.557

文獻標志碼：A

文章編號：2095-1914(2015)02-0068-05

Abstract:22 typical plots in Haikou forest farm of Kunming were selected for the investigation on its productivity，community structure，resistance，soil conditions. The forest ecosystem health index (FEHI) model was used for the evaluation on the forest health status. The results showed that different species composition of forest lead different health degree， Pinus armandii forest>Cypress forest>Eucalyptus forest; The health status is different for the same tree species with different forest age, matures forest>near-mature forest>middle aged forest. In the 22 sample plots，11 plots are in sub health, accounting for 50.0% of the total， 10 plots are in health，accounting for 45.5% of the total，only one in good health and accounting for 4.5% of the total， unhealthy and high-quality forest are none. In general，forest health status of Haikou forest farm is healthy.

Keywords:forestry; health condition; forest ecosystem health index ((FEHI);index evaluation; Haikou forest farm

收稿日期：2014-07-18

基金項目：中央財政林業科技推廣示范項目(2012(7號))資助。

doi:10.11929/j.issn.2095-1914.2015.02.012

Evaluation on Forest Health Condition in

Haikou Forest Farm of Kunming

XU Shi-fang, LI Xiao-ying, XIA Jing, LIAO Xiang-kai

(College of Environmental Science and Engineering, Southwest Forestry University, Kunming Yunnan 650224,China)

森林健康是發達國家針對人工林林分結構單一、病蟲害防治能力差、水土保持功能薄弱等問題提出的一個營林理念[1]。森林生態系統健康是森林生態系統在保障正常的生態服務功能、滿足合理人類需求的同時，維持自身持續向前發展的能力和狀態，或者對目前絕大多數受到脅迫的森林生態系統來說，一種需要恢復的理想化目標[2]，健康的森林生態系統是人類健康、社會安定和區域可持續發展的基礎[3-4]。

隨著社會經濟的高速發展，全球性和區域性的環境問題逐漸加劇，森林生態系統健康受到很大威脅。如何客觀評價森林資源的健康性，有效地進行森林經營，使森林資源能夠持續、穩定地為人類提供服務功能，是森林健康研究和森林可持續經營的首要任務之一[5]。本研究以昆明海口林場為例，選取典型樣地進行生產力、群落結構、抵抗力、土壤狀況4個方面的調查研究，運用森林生態系統健康指數(FEHI)評價模型評價其森林健康狀況，以期為保護和改善昆明周邊生態環境及林業的可持續經營管理提供理論依據。

1研究區概況

海口林場地處昆明西山區海口鎮，滇池出水口螳螂川上游，屬金沙江水系，位于東經102°28′～102°38′，北緯24°43′～24°56′，林場屬滇中高原淺切割中山地形，最高海拔2400m，最低海拔1800m，相對高差600m，平均坡度16°～25°。該區氣候溫和，雨量適中，屬亞熱帶半濕潤氣候類型，降水分布不均，6—10月為雨季，年平均氣溫15.4 ℃。

海口林場國土面積7563.0hm2，林業用地面積6683.8hm2，活立木總蓄積量235500m3，森林覆蓋率80.54%。林種以水土保持林、水源涵養林為主，喬木以華山松(Pinus armandii)、云南松(Pinus yunnanensis)為主，另有圓柏(Cupressaceaespp.)、桉樹(Eucalyptusspp.)、墨西哥柏(Cupressus lusitanica)、榿木(Alnus cremastogyne)、櫟樹(Quercusspp.)、滇油杉(Keteleeria evelyniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、杜仲(Eucommia ulmoides)等喬木。灌木主要有杜鵑(Rhododendronspp.)、鐵仔(Myrsine africana)、云南含笑(Michelia yunnanensis)、楊梅(Myrica rubra)、南燭(Vaccinium bracteatum)等。草本植物有紫莖澤蘭(Crofton weed)、扭黃茅(Gramineaespp.)、香薷(Herba moslae)等。

2研究方法

2.1指標選取

本研究以生產力、群落結構、抵抗力、土壤狀況4個綜合指標對海口林場森林健康狀況進行評價。

1) 生產力綜合指標。樹高、胸徑是較易獲得且可直觀地反映樹木生長狀態的指標，在特定的地理條件和氣候條件下，胸徑大小與該地森林生長的生物量通常有一個確定的線性或非線性關系，可以綜合地反映森林生物量的狀態[6]。本研究通過直接測量樹木的樹高、胸徑來反映森林生態系統的生產力[7]。

2) 群落組織結構綜合指標。在生態系統背景下，群落組織結構是指系統的物種組成結構以及物種間的相互關系，可以反映生態系統結構的復雜性[7]。包括林分起源、林齡結構和喬、灌、草蓋度等。

3) 抵抗力綜合指標。生態系統對一定程度干擾的抵抗力，以及受干擾脅迫后的恢復力，是健康生態系統的重要特征[8]。肖風勁等[9]在評價我國森林生態系統健康狀況時，通過森林生態系統對病蟲害發生的抵抗能力來反映森林生態系統的抵抗力。本研究將病蟲害對樹木的危害程度由輕到重分為無傷害、輕微傷害、中等傷害、較重傷害、嚴重傷害5級[7]。

4) 土壤狀況綜合指標。土壤狀況直接影響植物的生長發育，影響植物群落種間競爭和物種豐富度，進而影響群落內植物種類的分布格局。本研究選取的土壤理化特性指標為土層厚度、有機質、全磷、全氮、全鉀和土壤pH。

2.2數據獲取

根據海口林場二類資源調查結果，利用林相圖，結合實地踏查，設置具有代表性的典型樣地22塊，采用樣方法對群落結構、土壤等因子進行綜合調查。樣地面積為20m×20m(根據實際地形適當調整)，對所有喬木進行每木檢尺，并記錄其病蟲害危害及損傷情況。每塊樣地內設置灌木樣方(5m×5m)3個，在灌木樣方內各設置草本樣方(1m×1m)3個，調查記錄灌木和草本的種類、平均高度、蓋度及分布情況等。在每塊樣地中按對角線隨機布點挖取3個土壤剖面，在0～20cm和20～40cm分層取環刀，同時采集混合樣( 每一土層重復采樣3次混勻)帶回實驗室分析土壤理化性質。每個土樣重復3次，測定結果取平均值。采用Excel和SPSS軟件對所獲數據進行差異性檢驗和相關分析。樣地基本概況見表1。

表1　昆明市海口林場樣地基本概況

表1(續)

2.3評價方法

本研究采用綜合指標評價法評價海口林場生態系統的健康狀況，通過綜合生態系統的多項指標，采用指標體系評價將這些信息進行綜合分析，從而反映生態系統的健康程度。

2.3.1指標權重系數的確定確定指標的權重系數有多種方法，如專家打分法(Delphi)、層次分析法(AHP)、主成分分析法、最大嫡法、Delphi-AHP法等[10]。本研究采用專家打分法，通過咨詢西南林業大學林業調查規劃設計研究院和環境科學與工程學院多位專家，參照相關文獻結合課題組老師、同學的研究成果確定評價指標權重系數，見表2。

2.3.2 評價模型的確定通常采用森林生態系統的健康指數(FEHI)大小來反映森林生態系統的健康狀況。其評價模型如下[11-15]：

(1)

表2　各指標權重系數

由于缺乏一個可以比較的環境標準，即使是同一個指標，根據實測數值的大小來判斷其對森林健康的影響程度，也無法確切反映其對森林健康貢獻的大小。因此，必須對參評因子進行量化處理，用標準化方法來解決參數間難以比較的問題，標準化方法為[16]：

(2)

量化處理后的指標乘以各指標的權重，得到各樣地的森林健康指數。根據健康指數和分級標準(表3)確定森林健康等級。

表3　森林健康等級分級標準

3結果與分析

將各評價指標具體數值和權重值代入森林生態系統健康評價模型，綜合評價數據及結果見表4。

3.1生產力評價

由表4可以看出，樣地生產力指標的差異最大，樣地4的生產力指數最大，達到1.000。通過生產力指標數值及樣地立地情況分析可知，樣地4為陽坡的華山松近熟林，在各樣地中其樹高、胸徑均最優；樣地2為柏樹中齡林，樹高、胸徑均較小的生產力指數最小，為0.350。在人工近熟林中，以華山松(樣地4、5)、柏樹(樣地1)和旱冬瓜(樣地16)為主的樣地生產力指數高于以桉樹(樣地8、9)為主的樣地，因為研究區桉樹林立地條件差，樹高相對其他樹種較矮。綜合分析可知，研究區內優勢樹種相同的樣地，近熟林樣地生產力指數明顯高于中齡林樣地。

表4　昆明海口林場樣地評價結果

3.2群落結構評價

群落組織結構綜合指標整體上相差不大，主要樹種相同的樣地(樣地1～2、3～5、12～15)成熟林群落結構優于近熟林，近熟林群落結構優于中齡林，因為隨林齡的增大，樹種結構和物種多樣性更為完整，喬灌草蓋度更高。總體分析可知，華山松林群落結構最好，樣地相對較優，黑荊樹和柏樹的群落結構稍差。

3.3抵抗力評價

抵抗力指數的高低與樣地林分狀況對病蟲害發生的抵抗能力有很大關系，尤其以樣地5和樣地7(0.400)為最低，這與實地調查中發現這2塊樣地病蟲害發生情況一致。

3.4土壤狀況評價

不同樹種的林地土壤狀況不同，以華山松和柏樹為主的樣地(樣地1～7)土壤狀況相對較好，以桉樹為主的樣地(樣地8～9)土壤狀況較差，其土層厚度、有機質含量和全氮、全磷、全鉀均處于各樣地最低水平。可能因為桉樹對土壤的肥料和養分需求極大，凡種植桉樹的地塊，土地肥力下降，土地貧瘠。

3.5綜合評價

綜合22塊樣地評價結果發現，不同樹種組成的林分健康程度不同，以華山松為主的林分健康程度最高，柏樹次之，桉樹最低，這與研究區內華山松的立地條件較其他樣地好，桉樹最差有關。同一樹種，不同林齡階段的林分健康程度也不同，健康程度為：成熟林好于近熟林，近熟林明顯好于中齡林，因為林齡大的林分生產力、群落結構等指標均比林齡小的林分好。

利用評價模型計算結果表明：22個典型樣地中，森林健康指數在0.50～0.65(亞健康)的樣地共11個，占總數的50.0%；0.65～0.75(健康)的樣地共10個，占總數45.5%；0.75～0.90(良好)的樣地有1個，占總數的4.5%；不健康和很健康的類型沒有。由于海口林場處于健康和良好的樣地達到總數的50%，因此，昆明市海口林場的森林健康狀況總體評價為健康狀態。

4結語

1) 理論上，天然林健康程度應高于人工林，但本研究中天然混交林(樣地20～22)與人工混交林(樣地10～19)的健康程度并無明顯高低之分，甚至天然林稍低于人工林。主要因為昆明市海口林場是以人工林經營為主的林場，天然林林分面積較小，以樹種組成基本一致的天然林和人工林作為對象進行研究比較困難，而且天然林人為干擾大，健康狀況已經受損，沒有較大研究意義。

2) 由于天然林的群落結構優于人工林，在造林時應模仿天然林結構，重視群落結構的合理性，優化群落喬灌草比例，增加物種的多樣性。避免營造人工純林，注意不同樹種的搭配，優化林種結構和林齡結構，改變林種單一和林齡結構不合理等現狀。

3) 通過相關文獻的查閱分析，探討森林生態系統健康狀況文獻多數主要以生產力、群落結構為評價指標[17]。本研究著重從生態效益方面出發，增加林分抵抗力、土壤狀況2個評價指標，綜合評價海口林場森林健康狀況。由于專家看問題的角度不同，指標權重的確定會因人而異；因調查及實驗條件等因素的限制，所選評價指標也存在局限性，比如人為干擾狀況、群落物種多樣性、土壤動物、微生物等指標均未考慮，以后還需進一步研究。

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