森林资源生态功能质量评价因子探讨

何欢 张蓓 刘金山

（1 浙江省森林资源监测中心 浙江杭州310020；2 国家林业局中南林业调查规划设计院 湖南长沙410014）

引言

随着社会的发展，人们对林业和森林功能的认识不断深入，森林资源的功能内涵逐渐扩大，由最初的发挥经济效益逐渐演变成经济效益与生态社会效益并重，森林保持水土、涵养水源、美化环境等生态环境效益日益受到重视。因此，适应新时期的森林资源生态功能质量评价显得更加重要和迫切，科学、合理、完整的评价体系是制定森林经营策略、评价森林工作与培育成效的基础。

对森林生态功能质量进行评价，指标因子的确立及相应等级的划分是首要和关键的一步，指标因子的优劣直接关系到评价结果的科学性和可操作性。过少的评价因子会造成评价的不全面，而过多的因子则会加大评价过程中获取结果的工作量。目前，《国家森林资源连续清查技术规定》中森林生态功能评价因子共有8个，主要反映森林生物量、生物多样性和森林结构三个方面的状况。本文以《国家森林资源连续清查技术规定》为基础，结合前人对森林资源评价及森林生态功能影响因素的研究成果，根据评价指标的可行性、科学性及获取评价数据难易程度、政策和技术支持程度，对森林资源生态功能质量评价因子进行探讨。为不增加评价工作量，本文所设立评价因子的数值均可从森林资源连续清查结果中获取，评价周期为五年。

1 因子选取原则、评价对象与作用

1.1 因子选取原则

为全面、有效地评价森林资源生态功能质量，选取评价因子时，必须制定并遵循某些基本原则，包括：①综合性原则，②科学性与可比性原则，③可操作性与方便性原则。

评价因子相关数据的获取以全国森林资源连续清查调查内容为基础。选取的调查因子有乔木树种组成、龄组、树高、胸径、郁闭度、林龄、径级、更新幼苗数、灌木盖度、草本盖度、生物多样性、枯枝落叶层厚度、土层厚度等。在建立森林资源评价指标体系时，多数学者认为指标体系不能存在关联和交叉关系[1-4]。本文认为，在构建评价体系时出现关联关系是不可避免的，甚至是必要的。如同龄组、同树种和同样的经营水平下，不同树高、胸径及单位面积蓄积量反映的是自然、地理条件的差异及立地条件的不同；而在相似的自然条件和立地条件下，同一龄组、同一树种表现出的树高、胸径和单位面积蓄积量差异则可能受森林干扰程度及经营水平的影响。不管是跨气候带的大尺度区域还是林分或森林群落等小尺度区域，森林生产力与林分因子（如年龄、林分高度、郁闭度等）、气候因子（如年均温、年降水等）、地形因子（如海拔等）、土壤因子（如土壤厚度等）都显著相关，因此在预测森林生产力时宜选用多因子混合模型[5]。基于此，本文认为关联因子共同使用是允许的，甚至可以提高评价的准确程度。

1.2 等级划分方法

在对评价因子进行等级划分时，参考并吸取已有研究者的等级划分标准；尚无评价标准的因子，在划定标准时，则根据全国森林资源连续清查成果中该因子的平均值及分布规律，制定划分标准。

1.3 评价对象与作用

森林资源生态功能质量评价对象既包括以保护和改善人类生存环境和维持生态平衡为目的的生态公益林，也包括以生产木材、工业原料等为主要经营目的的商品林。评价结果反映全国和地方森林资源生态状况，为制定和调整林业政策、规划提供依据，对基层林业生产部门和森林经营单位编制森林经营方案、林业区划与规划设计和各项技术措施等也具有一定的借鉴意义。通过评价，有助于凸显林业具备的生态、经济、社会和文化四大功能。

2 评价指标选取与等级划分

2.1 群落结构性指标

群落结构是指群落内物种组成及个体在群落空间中的配置情况，它反映森林生长状况、森林生态环境的好坏和林分的稳定性，是评价森林资源质量的重要内容。群落结构包括空间上的垂直结构、水平结构和时间上的结构等。垂直结构指标一般以林层结构多样性反映，水平结构指标主要包括树种组成和树种结构，时间上的结构主要指龄组结构。

（1）树种组成

根据林分优势树种和伴生树种情况将树种组成划分为5 级：优势种明显、多个伴生树种为Ⅰ级，有优势种、少数伴生树种为Ⅱ级，一个优势树种、一个伴生树种为Ⅲ级，无优势树种为Ⅳ级，单种为Ⅴ级[6]。

（2）树种结构

树种结构是指构成森林的树种成分及其所占比例，反映乔木林分的针阔叶树种组成。树种结构的7 级划分标准，按照《国家森林资源连续清查技术规定》[7]对树种结构的划分标准。

（3）龄组结构

按不同地区不同树种的生长周期，划分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林，不同龄组按照面积或蓄积划分龄组构成，即为森林的龄组结构。龄组结构等级划分：异龄林或近、成熟林为Ⅰ级，中龄林为Ⅱ级，过熟林或幼龄林为Ⅲ级[8]。

（4）林层与群落结构

反映群落垂直结构复杂性和垂直层次多样性。群落结构等级划分：完整结构（具有乔木层、下木层和地被物层3 个层次的林分）为Ⅰ级， 较完整结构（具有乔木层和其它1 个植被层的林分）为Ⅱ级，简单结构（只有乔木1 个植被层的林分）为Ⅲ级[7]。有关研究中对于林层结构的评价指标和划分标准不尽相同。具有乔灌草层的复层林结构为Ⅰ级，具有乔灌草层的单层林结构为Ⅱ级，缺少灌木或草本层林分为Ⅲ级[8]。按照群落具有的层次数目（主林层、演替层、更新层、灌木层、活地被物层）划分层次结构等级[6]：5 层为Ⅰ级，4 层为Ⅱ级，3 层为Ⅲ级，2 层为Ⅳ级，单层为Ⅴ级。对于林层结构的评价指标则为完整群落结构比重，完整群落结构是指同时具有乔木层（郁闭度0.2以上）、灌木层（盖度0.1 以上）的森林群落[9]。结合第八次全国森林资源清查结果来看，按《国家森林资源连续清查技术规定》[7]的标准来衡量，群落结构完整的面积占63.46%，较完整的占33.96%，简单结构的占2.58%，可以看出该标准科学且易操作。

2.2 生物多样性

在保证目的树种林分生长的前提下，多样性的乔灌草植被和其他物种，是森林发挥生态功能的重要前提。考虑数据获取的方便性，本指标体系中仅采用了5个生物多样性评价指标，通过物种均匀度指数进行衡量：

①植被类型多样性；

②森林类型多样性；

③乔木林龄组结构多样性；

④乔木林林种结构多样性；

⑤乔木层径级结构多样性。

Shannon-Wiener 多样性指数：

基于Shannon-Wiener多样性指数的物种均匀度指数：Jsw=H/lnS

式中S为类型数量，pi为第i种类型的面积占全部类型面积的比例。

采用加权平均法测算森林群落总体生物多样性指标值。根据乔木层、灌木层和草本层在森林生态系统中生态功能的大小，权重分别采用0.5、0.3、0.2[10]。群落总体均匀度指数：

均匀度指数划分标准：≥0.80为Ⅰ级，0.70-0.79为Ⅱ级，0.60-0.69为Ⅲ级，0.50-0.59为Ⅳ级，＜0.50为Ⅴ级[11]。

2.3 林分和林地生产力

2.3.1 林分生产力指标

林分生物量和生产力是森林生态系统物质循环的基础[12]。林分生长的过程即能量积累的过程，林分生产力既关乎森林资源，又关系到森林生态系统稳定性和森林的健康。生产力是基础，生产力的大小对于森林生态系统在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等方面发挥生态服务功能提供了物质基础和生态环境条件。研究和评价林分生物量、林分生产力对于提高营林水平具有重要意义。

（1）森林单位面积蓄积量（m3hm-2）。等级划分标准为：≥150 为Ⅰ级，50-149 为Ⅱ级，＜50 为Ⅲ级[7]。

（2）森林蓄积年生长量。第八次全国森林资源清查数据显示，全国乔木林每公顷蓄积量为89.79m3，每公顷年均生长量为4.23m3[13]。近似认为全国乔木林的单位面积蓄积生长量符合正态分布，根据年均生长量为4.23m3划定的等级标准为：森林蓄积年生长量≥4.5 m3hm-2为Ⅰ级，3.5-4.5 m3hm-2为Ⅱ级，＜3.5 m3hm-2为Ⅲ级。

（3）平均树高（m）。等级划分标准为：≥15.0为Ⅰ级，5.0-14.9 为Ⅱ级，＜5.0 为Ⅲ级[7]。

（4）平均胸径（cm）。等级划分标准为[6]：＞20 cm 为Ⅰ级，14-20 cm 为Ⅱ级，10-14 cm为Ⅲ级，8-10 cm 为Ⅳ级，＜8 cm 为Ⅴ级。尹峰等[14]建立的生态公益林质量评价指标体系对平均胸径的划分标准为：＞25 cm 为Ⅰ级，15-25 cm 为Ⅱ级，＜15 cm 为Ⅲ级。第八次全国森林资源清查结果表明，全国乔木林平均胸径为13.6cm，按此结果确定赵惠勋等[6]的等级划分可用来作为乔木林胸径划分标准。

（5）林分郁闭度指数。郁闭度指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度，它是反映林分密度的指标，是以林地树冠垂直投影面积与林地面积之比。等级划分标准为：≥0.70 为Ⅰ级，0.40-0.69为Ⅱ级，0.20-0.39 为Ⅲ级[7]。也有研究者认为适宜的林分郁闭度分级：＞0.8 为Ⅰ级，0.7-0.8为Ⅱ级，0.6-0.7 为Ⅲ级，0.4-0.6 为Ⅳ级，0.2-0.4 为Ⅴ级[6]。对于林分郁闭度与资源质量或健康的关系，许多研究者认为林分郁闭度不是越高越好。0.70-0.84 为Ⅰ级，≥0.85 为Ⅱ级，0.50-0.69 为Ⅲ级，0.3-0.49 为Ⅳ级，＜0.3 为Ⅴ级[11]。周洁敏[15]认为最适宜的林分郁闭度为0.7，高于或低于该值郁闭度质量都下降。综合以上研究者的划分标准来看，以张仁等构建的森林健康评价指标体系中林分郁闭度划分标准较为适宜，即0.6-0.9 为Ⅰ级，0.4-0.6 为Ⅱ级，＞0.9 或＜0.4 为Ⅲ级[8]。

（6）枯枝落叶层厚度。枯枝落叶层厚度越大，森林承雨、固土、保水保肥功能就越大。等级划分标准为：≥10 cm为Ⅰ级，5-9 cm为Ⅱ级，＜5 cm为Ⅲ级[7]。

（7）灌草盖度。灌草生物量和盖度不但对于森林生产力有贡献，对于水土保持、防止水土流失也具有重要意义。但是过高的灌草盖度和生物量会影响乔木的生长，所以适宜的灌草盖度应该在一定的范围内。灌木盖度等级划分：0.5-0.8为Ⅰ级，0.3-0.5为Ⅱ级，0.8-1或＜0.3为Ⅲ级[8]。草本盖度等级划分：0.2-0.5为Ⅰ级，0.5-0.9为Ⅱ级，0.9-1或＜0.2为Ⅲ级[8]。

（8）植被总覆盖度。≥70%为Ⅰ级，50%-69%为Ⅱ级，＜50%为Ⅲ级[7]。

2.3.2 林地生产力指标

林地生产力综合反映了林地的生产能力、潜能和森林经营水平的高低。其中，立地条件是林木生长、生产力大小和林业生态安全的基础。因此，设立立地指标因子对于评价区域森林资源生态功能质量也就变得十分重要。地貌、坡向、坡位、坡度等地形因子和土壤类型、土壤厚度、腐殖质厚度、枯枝落叶厚度等土壤因子都影响到立地条件的好坏。一方面，立地状况与森林蓄积量等有直接关联，可以通过森林资源的数量状况来反映；另一方面，立地条件的好坏还影响到后期林木生长和未来资源量等结果，因此在评价体系中并未忽略该指标。

（1）土层厚度、腐殖质厚度3 级标准按照《国家森林资源连续清查技术规定》标准。

（2）土壤肥力、土壤养分。根据陈灵芝等[16]对我国主要森林土壤类型营养元素特征的分析，综合考虑不同土壤类型的氮、磷、钾含量，等级划分标准为：N、P（P2O5）、K（K2O）总含量≥24g kg-1为Ⅰ级，18g kg-1-24g kg-1为Ⅱ级，＜18g kg-1为Ⅲ级。

（3）土壤有机质。土壤有机质本身是土壤肥力高低的指标，且土壤有机质对于形成良好的土壤结构、固土保肥具有重要作用。解宪丽等[17]基于第二次土壤普查典型土壤剖面数据和1：400万中国植被图，估算了中国森林植被下土壤表层（20cm）碳密度为4.24kg m-2，按照土壤容重1.2g cm-3、有机质平均含碳量58%计算，则全国森林表层土壤有机质含量约为30.4g kg-1。等级划分标准为：表层有机质含量≥34 g kg-1为Ⅰ级，29 g kg-1-34 g kg-1为Ⅱ级，＜29 g kg-1为Ⅲ级。

2.4 生态因子及生态环境因子

（1）天然林面积比例。第八次全国森林资源清查期间，全国天然林面积12184万公顷，占有林地面积的63.73%[13]。等级划分标准为：天然林面积比例≥75%为Ⅰ级，60%-75%为Ⅱ级，＜60%为Ⅲ级。

（2）生态公益林面积占森林面积比例。第八次全国森林资源清查结果表明，森林中公益林和商品林各占56.43%和43.57%[13]。等级划分标准为：生态公益林面积比例≥65%为Ⅰ级，50%-65%为Ⅱ级，＜50%为Ⅲ级。

（3）混交林比例。第八次全国森林资源清查结果表明，乔木林中乔木纯林占61%，混交林占39%[13]。等级划分标准为：混交林比例≥45%为Ⅰ级，35%-45%为Ⅱ级，＜35%为Ⅲ级。

（4）森林覆盖率。第八次全国森林资源清查期间，森林覆盖率21.63%[13]。等级划分标准为：森林覆盖率≥35%为Ⅰ级，20%-35%为Ⅱ级，＜20%为Ⅲ级。

2.5 林分健康水平及稳定性指标

森林资源生态功能健康评价作为森林生态状况良好和森林资源可持续永续利用的经营决策条件之一，在森林经营发展中越来越受到人们的重视。健康和稳定的林分并不仅仅是蓄积量大、森林病虫害少的问题，而是是否有一个稳定的生态系统，能否满足人们日益增加的森林生态需求和社会需求的问题。森林灾害是一种偶然性和必然性并存的破坏行为，受自然因素和人为因素共同影响，对森林资源具有很大的破坏力。由于森林灾害如水土流失等实时监测的难度以及突发灾害如滑坡泥石流等的评估难度，在指标的选取和指标体系的构建及各指标权重的确定方面，难以形成统一的标准，本文选取了几个影响程度广泛且易量化的指标，对森林生态功能健康状况进行评估。

（1）森林健康。等级评定4 级标准按照《国家森林资源连续清查技术规定》标准。

（2）森林病虫鼠害发生率。2015年林业有害生物成灾率控制在4.5‰以下[18]。等级划分标准为：成灾率＜4‰为Ⅰ级，4‰-5‰为Ⅱ级，≥5‰为Ⅲ级。

（3）森林火灾受害率。2015年森林火灾受害率稳定控制在1‰以下[18]。等级划分标准为：火灾受害率＜0.7‰为Ⅰ级，0.7‰-1.3‰为Ⅱ级，≥1.3‰为Ⅲ级。

（4）林木天然更新株数。天然更新等级评定标准按照《国家森林资源连续清查技术规定》标准。

（5）森林资源消耗度。区域森林蓄积年消耗量占森林蓄积年生长量的比例。森林生态功能的发挥是以森林资源为主体，因此保护和培育森林资源，减少森林资源消耗量，是森林发挥良好生态功能的基础。2009-2013年，林木蓄积年净生长量6.44 亿立方米，年采伐消耗量3.92 亿立方米，采伐消耗量占净生长量的61%[13]。等级划分标准为：森林资源消耗度＜63%为Ⅰ级，63%-69%为Ⅱ级，≥69%为Ⅲ级。

（6）自然度。按照《国家森林资源连续清查技术规定》对自然度的5级划分标准划分。

3 不足与展望

本研究在总结前人工作的基础上，探讨了森林资源生态功能评价因子及等级划分标准。由于评价的复杂性及工作的延续性，本文尚未就每个标准的理想值与评定办法展开详述，研究尚不充分。目前，我国森林资源评价工作仍处于逐步发展阶段，还没有统一的标准和模式，需要根据我国国情和林业发展水平，从林学、生态学、经济学、社会学等多方面进行综合探索，构建较为全面、合理的评价体系。森林资源具有经济、生态和社会效益，因此在评价时需多学科综合考虑，在此背景下被广泛应用的Delphi-AHP法确定指标、指标权重与指标标准值时受到专家专业背景的局限，影响了评价指标的全面性。发展和使用客观的、可量化的主成分分析法和区域尺度上不同评价因子与森林质量的混合模型，在一定程度上解决了涉及多学科的评价问题。随着科技和社会的发展，理论研究将日趋成熟，森林资源的生态功能质量评价指标也将逐渐形成，并为森林经营决策提供参考。

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