應用層次分析法評價閩西北山地馬尾松-闊葉樹混交林的綜合效益

鄭小靜

(福建省將樂國有林場,福建 將樂 353300)

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應用層次分析法評價閩西北山地馬尾松-闊葉樹混交林的綜合效益

鄭小靜

(福建省將樂國有林場,福建 將樂 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混交林，在混交林的蓄積量、生物量、凋落物等方面進行了分析，以探究混交林的綜合效益。應用層次分析法對各個指標的權重進行了分析，以期為馬尾松混交模式提供理論研究依據。

關鍵詞：馬尾松混交林;層次分析法;效益評價

1引言

馬尾松以用途廣、適應性強的優點成為我國南方重要的經濟樹種。但在馬尾松引種造林、與其他植物混交種植的過程中，立地衰退嚴重，林分產量較低[1]。由于不同的混交模式在產量、生態環境、物種多樣性等方面表現出明顯的差異，為此，對混交林的培育方式進行研究，進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馬尾松與不同闊葉樹混交模式進行了分析，揭示出不同混交模式下的生態功能特征，為經濟樹種的可持續經營奠定基礎。

2試驗地概況

本研究選取福建省將樂國有林場為試驗用地，該試驗用地有馬尾松純種樹林。結，該地區年平均氣溫18.9 ℃，無霜期268 d，年平均降水量1 650～1 850 mm，降雨豐沛時期為每年的3～8月，平均濕度75 %，年平均風速1.5 m/s。具有分明的四季特征，冬季較短，夏季較長。該試驗地土壤腐殖質層厚度約12 cm，土層厚度80 cm以上，土地質量較為肥沃，屬二級肥力山地紅壤，氣候終年溫和、雨量充沛，為林木的生長提供了有利環境。

3研究方法

3.1研究準備

劈凈純馬尾松(文中記作MWS)林下植被，開挖暗穴，套種闊葉樹種幼苗。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。為了便于開展對照研究和定位研究，在6種混交林和純種馬尾松林內選擇條件一致的林分設置好固定樣地，其中馬尾松和不同闊葉樹的林分年齡分別為41年和16年。

3.2采集地被物和年凋落物量

在不同的林分結構內，在每個樣地中設置1 m×1 m的小樣方，數量10個。

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

在每個固定樣地設置口徑為80×100的塑料網，用以收集凋落物，數量10個。在監測期間(2013～2015年)每月收集一次，將收集的地被物和凋落物按照葉、枝、果等標準進行分類。將不同的組分在80 ℃環境下烘干48 h后稱重，便于下一步的化學分析[2]。

3.3測定蓄積量和生物量

根據樹干解析法計算蓄積量，計算不同樹種的平均樹高和胸徑。針對闊葉林，每塊樣地選擇3株標準木，針對馬尾松，每塊樣地選擇1株平均胸徑大小的標準木。

針對地上部分，樹干解析的過程中按照標準木砍倒后1 m為區分段，分別稱重(鮮重)樹干、樹皮、枝、葉，帶回實驗室烘干至恒重。

針對地下部分，以干基為中心，調查面積按照營養大小面積的圓進行劃分，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個層次，分層挖出根系稱重(鮮重)細根、中根、粗根和根樁，對不同的部分取樣測得干重后帶回實驗室進行化學分析。

在標準地內沿對角線均勻設置1×1 m的樣方，數量5個。

統計調查樣方內所有灌木和草本植物的信息，包括種類、數量、高度等，割取地上部分、挖取地下部分所有根系稱得鮮重，取樣帶回實驗室烘干，便于化學分析[3]。

3.4建立評測模型

3.4.1層次分析法

以層次分析法的基本理論為依據，建立混交樹種的綜合評價體系。

本研究中以經濟效益、生態效益和地力維持作為混交林綜合評價的重要指標。

3.4.2確定評判因素的權重

本研究中聘請了專業人員對混交林的經濟效益、生態效益和地力維持進行評價，以層次結構關系為依據，構建出判別矩陣，計算出矩陣的最大特征根和對應的特征向量(權重)，其中標準化數據均采用混交林的實測值，再進行歸一化處理。如表1所示。

表1　層次指標的權重

3.4.3評判方法

如果L層有m個評判項目，每個評判項目有n個評價因素，對應的權重(記作uj)可以組成一個權重矩陣(記作U)。

U=(u1，u2，……,un)，根據實測結果和歸一化轉換將n個評判因素構成一個m×n階的矩陣。該矩陣表達為：

A=(aij)mxn

m個評判項目中第i個項目的評價值可以以模糊綜合評判為依據，評價值由權重矩陣中對應元素與第i行元素的乘積決定，第L層中m個評判項目的評價值由A與U的乘積構成。按照這種方法，從最底層開始，逐層向上，實現多目標綜合評判，根據評判值的大小對混交模式的優劣進行分類。

4結果與分析

4.1經濟效益分析

確定不同指標的權重，計算評判因素的矩陣，以各指標的實測值為基準，歸一化處理后得出評判因素的矩陣，在經濟效益的評價過程中，采用林分蓄積量C11和林木生物量C12兩個指標進行測定，詳見表2。

表2　經濟評判指標的測定值

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

4.2生態效益分析

本研究中選取年凋落物量(C21)、凋落物周轉率(C22)、凋落物養分歸還(C23)、物種多樣性指數(C24)方面對生態效益進行評判，詳見表3。

表3　生態效益評判指標的測定值

由此可見，森林凋落物儲存和養分釋放的過程中，生態系統也實現了能量流動和物質循環，馬尾松與苦櫧混交模式的生態效益最好。

4.3地力維持分析

地力維持指標中重點考慮土壤中的有機質、有效養分(氮磷鉀)、養分儲量和鹽基飽和度。對不同土壤層次、土壤有機質含量、有效養分含量、養分儲量和鹽基飽和度的數據進行歸一化處理后得出評判分數，得分高低如下：

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

通過分析可知，馬尾松和拉氏栲的混交方式經濟效益最低，而地力維持效益較高。這是因為這種混交方式的凋落物分解較快，凋落物提高了土壤的有機質含量，有機質為土壤動物的活動提供了便利，有利于改善土壤結構和孔隙率[5]。

4.4綜合效益分析

綜合效益分析需要對經濟效益、生態效益和地力維持的權重(表2)進行評判，建立矩陣后可以計算出不同混交模式的綜合效益排序。綜合效益優劣順序如下：

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

最優混交方式為馬尾松和閩粵栲的混交。

5結語

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

參考文獻：

[1] 諶紅輝,丁貴杰,溫恒輝,等.造林密度對馬尾松林分生長與效益的影響研究[J].林業科學研究,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[J].林業科學,2010,46(5):84～91.

[3] 湯文彪.紅錐馬尾松混交林效益與營造技術[J].安徽農學通報,2012,14(5):169～171.

[4] 樊后保,劉文飛,李燕燕,等.應用層次分析法評價閩西北山地馬尾松-闊葉樹混交林的綜合效益[J].山地學報,2011,27(3):257.

[5] 周屆.闊葉混交林的經濟效益研究[J].林業科學研究,2012,25(4):147.

中圖分類號：S7

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)01-0079-02

作者簡介：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