福建将乐林场栲类次生林健康评价研究

孟 楚，周君璞，郑小贤＊

（北京林业大学 森林资源与环境管理国家林业局重点实验室，北京100083）

次生林是由于人为破坏或异常自然干扰，导致原始林的建群物种组成、林分结构或者基本功能发生了显著变化，经过天然更新或人工诱导天然更新恢复形成的林分［1-5］。次生林是我国森林资源的主体，是森林资源的重要基地［6-8］。

栲类次生林是我国南方常绿阔叶林的常见森林类型之一［9-10］。许多学者对栲类次生林进行了研究，对格氏栲的研究较多。例如刘金福［11-12］等、杨玉盛［13］等、何中声［14］等分别对格氏栲的物种多度、枯枝落叶层现存量与季节动态等、生物学特性和群落组成结构等、林窗干扰对更新层物种多样性和稳定性的影响等进行分析研究，而苏小青［15］、吴大荣［16］、张宜辉［17］等、王旭［18］等、冯大兰［19］分别对黧蒴栲不同演替阶段种群的大小结构与空间分布、青钩栲种群结构和空间格局、小湖赤枝栲群落组成结构和物种多样性、冰雪灾害对南岭栲等的影响、不同尺度林窗对小叶栲天然萌发和幼苗生长的影响等进行研究。综合分析栲类次生林健康状况的研究文章鲜有见刊。为此，本研究以福建将乐林场栲类次生林为研究对象，构建其健康评价指标体系，对栲类次生林小班的健康状况进行评价研究，以期为栲类次生林制定健康经营措施等提供依据。

1 研究区概况

将乐国有林场位于福建省三明市将乐县，地理坐标为117°05′-117°40′E，26°26′-27°04′N，平均海拔在400～800m。土壤以红壤分布范围最广，面积最大。属中亚热带季风性山地气候，年平均气温18.7℃，年平均降雨量1 700mm。

林场土地总面积为7 113.6hm2，森林覆盖率94.8%，有林地面积为6 568.9hm2。林场以针叶林为主，阔叶林仅占13%，阔叶林乔木层以壳斗科为主，主要是栲树（Castanopsis fargesii）、甜槠（Castanopsis eyrei）、苦槠 （Castanopsis sclerophyllus）、米槠（Castanopsis carlesii）、青冈（Cyclobalanopsis glauca）等。

林场栲类次生林的面积为815hm2，大多数为1958年皆伐以后自然恢复的林分，目前主要经营措施为封山育林和天然林保护（杜燕，2013）。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本研究的数据来源分为2个部分：一是将乐林场2007年森林资源2类调查数据；二是样地调查数据，包括分别在2012年和2013年林场栲类次生林中选取不同海拔、不同坡度、不同生长状况的林分设置的21块固定样地（20m×30m）。

样地调查内容：1）乔木调查：对样地中的单木（D≥5cm）进行每木检尺，记录树高、胸径、枝下高及东西南北冠幅等。2）灌木调查：分别在样地四角和中心位置设置5个小样方（5m×5m）进行灌木和幼苗幼树调查。3）草本调查：在样地中随机选取5个小样方（1m×1m）进行草本调查。4）土壤调查：挖取土壤剖面1个，调查其土壤厚度等理化指标。

2.2 研究方法

本研究采用综合指数评价法进行健康指数值的计算，计算公式如下：

HCI为健康指数值，取值范围为［0，10］；Wj为第j个指标的权重；Hij为第i号小班在第j个指标上的健康等级得分。

3 结果与分析

3.1 栲类次生林的主导功能研究与组织经营类型

将乐林场栲类次生林主导功能的确定分两步：首先，对将乐林场经济条件、森林资源状况、社会需求等进行分析。近年来福建省用材需求开始转向常绿阔叶林，栲类作为将乐林场常绿阔叶林重要组成部分，其木材生产功能的社会需求日益加剧。根据《将乐县国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，将乐县将进一步开发森林旅游资源，建成精致秀美的生态山水城市。栲类次生林的风景游憩功能逐渐受到重视。此外，自20世纪50年代以来，将乐县植物种类减少十分严重，而物种多样性高低直接影响森林抵抗外来干扰能力。随着将乐县水土流失和空气污染的日益加剧，对常绿阔叶林的保育土壤、净化空气等生态服务功能的需求越来越急迫。以此确定栲类次生林森林多功能为物种多样性保护、风景游憩、生态服务和木材生产功能。其次，运用专家咨询法对其森林多功能进行相对重要值评分，进而运用层次分析法计算各功能的重要值权重。物种多样性保护、生态服务、木材生产和风景游憩功能的权重值分别为0.462 6、0.304 4、0.120 7、0.112 3。显然，物种多样性保护功能的权重最大，因此确定物种多样性保护功能是将乐林场栲类次生林的主导功能。

按照物种多样性保护程度，将栲类次生林组织为经营保护型、一般保护型和严格保护型3种经营类型。栲类次生林小班共127个，其中属于经营保护型的小班有54个，面积为329hm2；属于一般保护型的小班有40个，面积为215hm2；属于严格保护型的小班有33个，面积为271hm2。

3.2 栲类次生林健康评价指标体系构建

以科学性、层次性、可操作性、独立性为原则，经过定性与定量筛选，确定栲类次生林健康评价指标体系包括4大类12个指标（如图1）。

3.3 指标的划分与赋值

依据《森林资源规划设计调查主要技术规定》［20］等相关技术规程，利用固定样地调查数据，分别将立地等级、腐殖质厚度、灌木盖度和草本盖度划分为4个等级，并根据专家咨询法和正态等距分析法由低到高赋值为Ⅰ（0）、Ⅱ（3.3）、Ⅲ（6.7）、Ⅳ（10）。对于株数密度、土壤容重、物种多样性指数、坡度、蓄积生长量、平均胸径、平均树高等指标，通过SPSS软件中的 Analyze／Descriptive statistics／Frequencies进行频数分析，均符合正态分布，然后进行正态等距划分并赋值为Ⅰ（0）、Ⅱ（2.5）、Ⅲ（5）、Ⅳ（7.5）、V（10）。此外，本研究中，树木活力主要通过冠层落叶率、冠层褪色率和冠长率3个指标来体现，将每个指标划分为高、中、低3个等级，分别赋值Ⅰ（0）、Ⅱ（5）、Ⅲ（10）（见表1）。

图1 栲类次生林健康评价指标体系Fig.1 Health evaluation index system of Castanopsis secondary forest

表1 栲类次生林健康评价指标划分结果Table 1 Rank division standards of health evaluation indexes of Castanopsis secondary forest

3.4 基于不同物种多样性保护类型指标权重

为了消除主客观的影响，本研究采用组合赋权法，将熵权法和层次分析法得到的权重值进行组合。计算公式如下：

其中，Wi为层次分析法得到的权重；Wj为熵权法得到的权重；γ为偏度系数，此处取值0.5。

采用组合赋权法推算不同物种多样性保护类型指标的权重，结果如表2。

3.5 健康等级划分

利用正态等距分析法对不同组织经营类型小班的健康等级进行划分并且赋值（表3）。

3.6 栲类次生林健康评价

将根据各经营类型的指标标准和权重代入公式1，分别计算栲类次生林不同经营类型的小班健康评价结果，汇总见表4、表5、表6。

结果表明，严格保护型中优质和健康状态的小班数量和面积分别占51.5%和67.1%。经营保护型中优质和健康状态的小班数量和面积分别占40.8%和45.6%。一般保护型中优质和健康状态的小班数量和面积分别占47.5%和49.5%。严格保护型的健康状况优于一般保护型和经营保护型。

在栲类次生林的127个小班中，优质、健康、亚健康、不健康和疾病状态的小班数量分别为26、32、42、16和11个，其面积分别为261.8、176.5、245.0、85.9和46.3hm2（图2）。

表2 各经营类型指标权重Table 2 The weight of indexes of all management types

表3 各经营类型的健康等级划分Table 3 Rank division standards of different management types of Castanopsis secondary forest

表4 经营保护型小班健康评价结果Table 4 Health evaluation of managing protection sublot

表5 一般保护型小班健康评价结果Table 5 Health evaluation of general protection sublot

表6 严格保护型小班健康评价结果Table 6 Health evaluation results of strict protection sublot

由图2可知，栲类次生林中，处于亚健康状态的小班数量最多，处于优质状态的小班面积最大。处于优质和健康状态的小班数量和面积所占比例分别为45.7%和53.7%，说明林场近50%的栲类次生林健康状况良好；处于不健康和疾病状态的小班数量和面积所占比例分别为21.3%和16.2%，这部分小班的健康状况需要改善。

图2 栲类次生林小班健康评价结果Fig.2 Health evaluation of Castanopsis secondary forest in Jiangle Forest Farm

4 结论与讨论

4.1 讨论

本研究以将乐林场栲类次生林为研究对象，着重评价了基于物种多样性保护功能的栲类次生林健康状况，没有涉及其他森林功能［21］。由于森林生态系统是动态发展的，森林生态系统健康评价是一个长期过程。仅仅针对森林某一主导功能，对森林某一时刻的健康状况进行评价，不能全面综合地反映研究区森林整体的健康状况。在今后进行森林健康状况的定量研究中，可以借助遥感和地理信息系统等手段，结合空间信息动态综合评价栲类次生林的健康状况。此外，本研究为了消除主客观的影响，选择组合赋权法计算指标权重，仅考虑了偏度系数等于0.5时的情况，其他情况可在今后的研究中做进一步探讨。

4.2 结论

基于主导功能，从小班尺度对将乐林场栲类次生林的健康状况进行了评价。结果表明，属于严格保护型的林分健康水平优于经营保护型和一般保护型。说明物种多样性水平与栲类次生林的健康状况密切相关。将乐林场栲类次生林127个小班中，处于优质和健康状态的小班数量和面积都占近50%，处于不健康和疾病状态小班数量和面积分别为21.3%和16.2%。由于将乐林场栲类次生林曾经遭受过大面积的过度采伐，林分结构受到干扰破坏，少数林分的健康状况不容乐观。综合考虑林场栲类次生林的健康状况，现阶段应以天然更新为主，人工补植一些栲类树种为辅，提高栲类次生林的物种多样性；另外可加强对栲类次生林的保护力度，防止过度人为干扰，必要时可采取一定程度的封山育林，以提高栲类次生林的健康状况。

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