應(yīng)用層次分析法評(píng)價(jià)閩西北山地馬尾松-闊葉樹(shù)混交林的綜合效益

鄭小靜

(福建省將樂(lè)國(guó)有林場(chǎng),福建 將樂(lè) 353300)

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應(yīng)用層次分析法評(píng)價(jià)閩西北山地馬尾松-闊葉樹(shù)混交林的綜合效益

鄭小靜

(福建省將樂(lè)國(guó)有林場(chǎng),福建 將樂(lè) 353300)

摘要：研究了在馬尾松林下套種火力楠、閩粵栲、苦櫧、格氏栲、青栲和拉氏栲幼苗培育成闊葉樹(shù)混交林，在混交林的蓄積量、生物量、凋落物等方面進(jìn)行了分析，以探究混交林的綜合效益。應(yīng)用層次分析法對(duì)各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行了分析，以期為馬尾松混交模式提供理論研究依據(jù)。

關(guān)鍵詞：馬尾松混交林;層次分析法;效益評(píng)價(jià)

1引言

馬尾松以用途廣、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)成為我國(guó)南方重要的經(jīng)濟(jì)樹(shù)種。但在馬尾松引種造林、與其他植物混交種植的過(guò)程中，立地衰退嚴(yán)重，林分產(chǎn)量較低[1]。由于不同的混交模式在產(chǎn)量、生態(tài)環(huán)境、物種多樣性等方面表現(xiàn)出明顯的差異，為此，對(duì)混交林的培育方式進(jìn)行研究，進(jìn)一步探究馬尾松不同混交模式的綜合效益，本文利用層次分析法對(duì)馬尾松與不同闊葉樹(shù)混交模式進(jìn)行了分析，揭示出不同混交模式下的生態(tài)功能特征，為經(jīng)濟(jì)樹(shù)種的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)奠定基礎(chǔ)。

2試驗(yàn)地概況

本研究選取福建省將樂(lè)國(guó)有林場(chǎng)為試驗(yàn)用地，該試驗(yàn)用地有馬尾松純種樹(shù)林。結(jié)，該地區(qū)年平均氣溫18.9 ℃，無(wú)霜期268 d，年平均降水量1 650～1 850 mm，降雨豐沛時(shí)期為每年的3～8月，平均濕度75 %，年平均風(fēng)速1.5 m/s。具有分明的四季特征，冬季較短，夏季較長(zhǎng)。該試驗(yàn)地土壤腐殖質(zhì)層厚度約12 cm，土層厚度80 cm以上，土地質(zhì)量較為肥沃，屬二級(jí)肥力山地紅壤，氣候終年溫和、雨量充沛，為林木的生長(zhǎng)提供了有利環(huán)境。

3研究方法

3.1研究準(zhǔn)備

劈凈純馬尾松(文中記作MWS)林下植被，開(kāi)挖暗穴，套種闊葉樹(shù)種幼苗。每公頃的初始套種密度為1 200～1 500株，套種后每年塊狀除草1～2次。為了便于開(kāi)展對(duì)照研究和定位研究，在6種混交林和純種馬尾松林內(nèi)選擇條件一致的林分設(shè)置好固定樣地，其中馬尾松和不同闊葉樹(shù)的林分年齡分別為41年和16年。

3.2采集地被物和年凋落物量

在不同的林分結(jié)構(gòu)內(nèi)，在每個(gè)樣地中設(shè)置1 m×1 m的小樣方，數(shù)量10個(gè)。

樣方內(nèi)以肉眼可以分辨為依據(jù)，檢出林地最上層的凋落物，試驗(yàn)中記作L層，下層的凋落物和分解殘余物，記作H層。

在每個(gè)固定樣地設(shè)置口徑為80×100的塑料網(wǎng)，用以收集凋落物，數(shù)量10個(gè)。在監(jiān)測(cè)期間(2013～2015年)每月收集一次，將收集的地被物和凋落物按照葉、枝、果等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)。將不同的組分在80 ℃環(huán)境下烘干48 h后稱(chēng)重，便于下一步的化學(xué)分析[2]。

3.3測(cè)定蓄積量和生物量

根據(jù)樹(shù)干解析法計(jì)算蓄積量，計(jì)算不同樹(shù)種的平均樹(shù)高和胸徑。針對(duì)闊葉林，每塊樣地選擇3株標(biāo)準(zhǔn)木，針對(duì)馬尾松，每塊樣地選擇1株平均胸徑大小的標(biāo)準(zhǔn)木。

針對(duì)地上部分，樹(shù)干解析的過(guò)程中按照標(biāo)準(zhǔn)木砍倒后1 m為區(qū)分段，分別稱(chēng)重(鮮重)樹(shù)干、樹(shù)皮、枝、葉，帶回實(shí)驗(yàn)室烘干至恒重。

針對(duì)地下部分，以干基為中心，調(diào)查面積按照營(yíng)養(yǎng)大小面積的圓進(jìn)行劃分，按照不同的深度可以將其劃分為0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、大于60 cm的4個(gè)層次，分層挖出根系稱(chēng)重(鮮重)細(xì)根、中根、粗根和根樁，對(duì)不同的部分取樣測(cè)得干重后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析。

在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沿對(duì)角線均勻設(shè)置1×1 m的樣方，數(shù)量5個(gè)。

統(tǒng)計(jì)調(diào)查樣方內(nèi)所有灌木和草本植物的信息，包括種類(lèi)、數(shù)量、高度等，割取地上部分、挖取地下部分所有根系稱(chēng)得鮮重，取樣帶回實(shí)驗(yàn)室烘干，便于化學(xué)分析[3]。

3.4建立評(píng)測(cè)模型

3.4.1層次分析法

以層次分析法的基本理論為依據(jù)，建立混交樹(shù)種的綜合評(píng)價(jià)體系。

本研究中以經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和地力維持作為混交林綜合評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。

3.4.2確定評(píng)判因素的權(quán)重

本研究中聘請(qǐng)了專(zhuān)業(yè)人員對(duì)混交林的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和地力維持進(jìn)行評(píng)價(jià)，以層次結(jié)構(gòu)關(guān)系為依據(jù)，構(gòu)建出判別矩陣，計(jì)算出矩陣的最大特征根和對(duì)應(yīng)的特征向量(權(quán)重)，其中標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)均采用混交林的實(shí)測(cè)值，再進(jìn)行歸一化處理。如表1所示。

表1　層次指標(biāo)的權(quán)重

3.4.3評(píng)判方法

如果L層有m個(gè)評(píng)判項(xiàng)目，每個(gè)評(píng)判項(xiàng)目有n個(gè)評(píng)價(jià)因素，對(duì)應(yīng)的權(quán)重(記作uj)可以組成一個(gè)權(quán)重矩陣(記作U)。

U=(u1，u2，……,un)，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果和歸一化轉(zhuǎn)換將n個(gè)評(píng)判因素構(gòu)成一個(gè)m×n階的矩陣。該矩陣表達(dá)為：

A=(aij)mxn

m個(gè)評(píng)判項(xiàng)目中第i個(gè)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)值可以以模糊綜合評(píng)判為依據(jù)，評(píng)價(jià)值由權(quán)重矩陣中對(duì)應(yīng)元素與第i行元素的乘積決定，第L層中m個(gè)評(píng)判項(xiàng)目的評(píng)價(jià)值由A與U的乘積構(gòu)成。按照這種方法，從最底層開(kāi)始，逐層向上，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)綜合評(píng)判，根據(jù)評(píng)判值的大小對(duì)混交模式的優(yōu)劣進(jìn)行分類(lèi)。

4結(jié)果與分析

4.1經(jīng)濟(jì)效益分析

確定不同指標(biāo)的權(quán)重，計(jì)算評(píng)判因素的矩陣，以各指標(biāo)的實(shí)測(cè)值為基準(zhǔn)，歸一化處理后得出評(píng)判因素的矩陣，在經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)價(jià)過(guò)程中，采用林分蓄積量C11和林木生物量C12兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，詳見(jiàn)表2。

表2　經(jīng)濟(jì)評(píng)判指標(biāo)的測(cè)定值

由表2中經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)判值可以看出，馬尾松與閩粵栲、青栲、苦櫧進(jìn)行混交后，林分生產(chǎn)力顯著提高，蓄積量和生物量增加，這3種模式的混交效果最好[4]。

4.2生態(tài)效益分析

本研究中選取年凋落物量(C21)、凋落物周轉(zhuǎn)率(C22)、凋落物養(yǎng)分歸還(C23)、物種多樣性指數(shù)(C24)方面對(duì)生態(tài)效益進(jìn)行評(píng)判，詳見(jiàn)表3。

表3　生態(tài)效益評(píng)判指標(biāo)的測(cè)定值

由此可見(jiàn)，森林凋落物儲(chǔ)存和養(yǎng)分釋放的過(guò)程中，生態(tài)系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，馬尾松與苦櫧混交模式的生態(tài)效益最好。

4.3地力維持分析

地力維持指標(biāo)中重點(diǎn)考慮土壤中的有機(jī)質(zhì)、有效養(yǎng)分(氮磷鉀)、養(yǎng)分儲(chǔ)量和鹽基飽和度。對(duì)不同土壤層次、土壤有機(jī)質(zhì)含量、有效養(yǎng)分含量、養(yǎng)分儲(chǔ)量和鹽基飽和度的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后得出評(píng)判分?jǐn)?shù)，得分高低如下：

MWS-LSK>MWS-MYK>MWS-KZ>MWS-GSK>MWS-QK>MWS-HLN。

通過(guò)分析可知，馬尾松和拉氏栲的混交方式經(jīng)濟(jì)效益最低，而地力維持效益較高。這是因?yàn)檫@種混交方式的凋落物分解較快，凋落物提高了土壤的有機(jī)質(zhì)含量，有機(jī)質(zhì)為土壤動(dòng)物的活動(dòng)提供了便利，有利于改善土壤結(jié)構(gòu)和孔隙率[5]。

4.4綜合效益分析

綜合效益分析需要對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和地力維持的權(quán)重(表2)進(jìn)行評(píng)判，建立矩陣后可以計(jì)算出不同混交模式的綜合效益排序。綜合效益優(yōu)劣順序如下：

MWS-MYK>MWS-KZ>MWS-LSK>MWS-QK>MWS-GSK>MWS-HLN。

最優(yōu)混交方式為馬尾松和閩粵栲的混交。

5結(jié)語(yǔ)

混交林的效益取決于混交模式，本文以層次分析法為基礎(chǔ)，重點(diǎn)分析了不同混交模式的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和地力維持效益。本研究結(jié)果表明，利用馬尾松和闊葉混交林的方式可以改善林木生產(chǎn)力，維持地力。馬尾松與不同闊葉樹(shù)混交的優(yōu)劣順序，以馬尾松與閩粵栲混交方式的綜合效益最優(yōu)，本研究為馬尾松綜合效益的提高提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 諶紅輝,丁貴杰,溫恒輝,等.造林密度對(duì)馬尾松林分生長(zhǎng)與效益的影響研究[J].林業(yè)科學(xué)研究,2011,24(4):470～475.

[2] 諶紅輝,方升佐,丁貴杰,等.馬尾松間伐的密度效應(yīng)[J].林業(yè)科學(xué),2010,46(5):84～91.

[3] 湯文彪.紅錐馬尾松混交林效益與營(yíng)造技術(shù)[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2012,14(5):169～171.

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[5] 周屆.闊葉混交林的經(jīng)濟(jì)效益研究[J].林業(yè)科學(xué)研究,2012,25(4):147.

中圖分類(lèi)號(hào)：S7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944(2016)01-0079-02

作者簡(jiǎn)介：鄭小靜(1980—)，女，安徽和縣人,工程師,主要從事森林培育，遺傳育種方面工作。

收稿日期：2015-11-16