大兴安岭塔河林场天然落叶松林健康经营评价

大兴安岭塔河林场天然落叶松林健康经营评价

袁野，刘兆刚*，董灵波

(东北林业大学 林学院，哈尔滨 150040)

摘要：以塔河林业局天然落叶松林为研究对象，为提高天然落叶松林的健康程度和森林的生态功能，结合当地实际经营情况因地制宜建立了基于基础指标和经营指标的森林健康经营评价体系，系统分为五大要素：系统活力、组织结构、系统稳定性、森林效能和林地环境，并筛选出影响该地区森林健康的14个主要因子：树高、胸径、冠幅、更新、林分密度、生物多样性、灌木盖度、草本盖度、枯梢程度、近自然度、郁闭度、蓄积量、土壤厚度和腐殖质厚度，采用AHP法确定各指标的权重。对随机抽取的未经营天然落叶松林进行综合评价，结果显示75%的样地处于亚健康状态，系统活力与稳定性是决定森林健康程度的关键。针对影响力较大的因子如林分密度、群落层次结构、年龄结构、枯落物和生物多样性等进行分析，提出五种经营调整技术。

关键词：大兴安岭；落叶松；健康经营；综合评价

中图分类号：S 757

文献标识码：A

文章编号：1001-005X(2015)02-0014-05

Abstract：Based on the natural larch forests in Tahe Forestry Bureau，in order to improve the ecological function of the natural larch forest health and forest ecological function，combined with the local actual situation of the management of forest health，a system that consist of basis indices and management indices were established.The system is divided into five elements：system function，structure，stability，efficacy of forest，and woodland environment.A total of 14 main factors were selected，including tree height，DBH，crown width，regeneration，stand density，biodiversity，shrub coverage，herb coverage，dieback degree，naturalness，canopy density，volume，soil thickness，and litter thickness.The weight of each index was determined by the AHP method.On a random sample of non operating natural larch forests，the comprehensive evaluation results showed that 75% of the samples were in the sub-healthy state，and activity and stability of the system were the keys to determining the degree of forest health.In view of the influence of the main factors such as stand density，community structure，age structure，litter and biodiversity analysis，five kinds of operation adjustment techniques were put forward.

Keywords：Greater Khingan range；larch；health management；comprehensive evaluation

收稿日期：2014-11-07

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD22B0202；2011BAD37B02)

作者简介：第一袁野，硕士研究生。研究方向：森林资源的评价与监测。

通讯作者：*刘兆刚，博士，教授。研究方向：林业生长与收获模型等。E-mail：lzg19700602@163.com

Evaluation of Natural Larch Forest HealthManagement in Greater Khingan Range Tahe Forest Farm

Yuan Ye，Liu Zhaogang*，Dong Lingbo

(School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040)

引文格式：袁野，刘兆刚，董灵波.大兴安岭塔河林场天然落叶松林健康经营评价[J].森林工程，2015，31(2)：14-19.

大兴安岭是我国唯一寒温带明亮针叶林区，具有生态环境脆弱、气候寒冷、林木生长迟缓、生长期短暂、生产力低和恢复难的特点。该区森林群落单一、垂直结构层次单一、物种空间格局大、演替特殊[1-9]。近几十年来，随着人们对森林需求的加剧，对大兴安岭的资源，如木材和湿地等不断开发利用，大兴安岭的生态系统受到了不同程度的破坏，出现了系统稳定性失衡、系统活力减退和森林面积缩减等现象。

塔河林业局是大兴安岭北部地区过去森林经营的典型代表，林业产值占国民经济产值的比重较大，然而由于林业局一直以来采用传统的木材单一生产方式，林业局人口数量膨胀速度过快，经济发展相对缓慢，使得森林采伐过量，资源消耗严重。向塔河林业局引入森林健康经营的理念进行健康经营的示范工作，改善森林的质量、提高针叶树的数量，将传统的以木材生产为主的思想改变为综合性经营，促进森林的增长、提高森林的自我调节能力发挥多功能效益[10-14]。

1研究地区概况

塔河林业局位于黑龙江省西北部。地理坐标：北纬52°24′46″～ 52°31′47″，东经124°43′40″～124°51′29″，与塔河县林业局秀峰林场和施业区接壤。东西宽约8 km，南北长约12 km，总面积6 406 m2。研究区地貌大部分属于低山丘陵，呈中高、两侧低，西高东低的地势，起伏平缓，平均坡度7°，最高处与最低处海拔分别为733 m和348 m，平均海拔547 m。研究区地处北温带，由于受大陆和海洋高、低季风交替的影响，气候变化显著，冬季漫长干燥而寒冷，夏季短暂而湿热，春季多大风而少雨，秋季降温急剧，霜冻来的早，属寒温带大陆性季风气候。研究区内植被类型多，分布着不同的土壤，分布最多的是棕色针叶林土和草甸土，部分低洼处分布着沼泽土；此外还分布有少量的暗棕壤、河滩森林土和石质土。棕色针叶林土比较适合大兴安岭地区的针阔叶树木生长，如落叶松、白桦和樟子松等树种。

2健康评价

2.1　筛选评价指标

采用专家咨询法，在参考李秀英、郭艳荣和王忠春等人对评价指标分析研究的基础上结合实际对众多的森林健康的影响因子进行筛选[15-17]，构建了落叶松林健康评价指标体系。如图1所示。

目标层准则层要素层指标层

图1　落叶松健康评价体系 Fig.1 Larch health evaluation system

2.2　指标权重

采用AHP层次分析法确定落叶松林健康评价指标的权重值，邀请专家对落叶松林健康评价指标体系的各项评价指标进行打分，运用AHP软件进行计算，结果见表1。

表1　落叶松林健康评价指标及权重 Tab.1 The evaluation index and weight for larch forest health evaluation

由以上可以说明，枯梢程度和土壤厚度指标占总和的比重较大，表明其对落叶松健康的有一定的影响力。从指标层来看，系统稳定性占总体的33%，可见稳定性是影响落叶松林健康的主要因素；从准则层来看，基础指标占了67%，是整个评价体系的主导因子，对评价结果起着关键作用。

2.3　评价方法

通过层次分析法得到的各个指标的权重是没有与现实的数据结合的结果，不能全面客观的反应各指标的实际情况，选择综合评价的方法进一步对落叶松林的实际健康情况进行分析，指数评价法是一种综合定量的比较方法，采用这种方法时首先对每个指标打分，将定性比较转化为定量比较，再把每个评价层次的所以因子的分数代数法相加求出综合评价分数[18]。

模型如下：

(1)

式中：Pi为总体的综合评价值；Aij为各个评价项的单项值；Wj为各个评价项的权重。

采用五分制原则，对各个评价项根据评判标准进行量化，此标准不是各因子的实际大小的划分而是将其对森林健康的影响分级，越能促进森林向健康状态发展的分值越高，反之则越低。结果见表2。

表2　森林健康评价指标评价值标准划分 Tab.2 Standard division of forest health assessment index

其中，近自然度分5级，见表3。

表3　近自然度分级 Tab.3 Near-nature degree classification

树冠枯梢比重分7级，见表4。

表4　枯梢比重分级 Tab.4 Gradings of the propotion of withered tip

2.4　评价结果

根据森林健康评价指标判定因子的权重结果，依据塔河林场二类清查的基础数据，随机抽取12块未经过经营的落叶松天然林样地，经过计算得出各个样地的综合评价值。根据森林健康评价值，结合研究区的具体情况，将健康等级分为4级，见表5。

表5　兴安落叶松林森林健康评价等级 Tab.5 Forest health assessment levels of Xing’an larch forest

评价结果见表6。

表6　健康评价结果 Tab.6 Forest health assessment results

3结果分析

经过健康评价，可以看出林分现在所处的状态，找出对其健康影响力较大的因素，有目的的对各个影响指标展开科学有效的经营措施[1]。针对亚健康、一般健康、不健康的样地，需要对其进行科学合理的经营调整。

3.1　林分密度调整

树木冠幅的大小和树木的生长具有直接关系，冠幅代表树木占据的营养空间，因此冠幅越大树木生长就越好，但同时由于个体的竞争这也将引起单位面积上株数密度的下降[7]。根据前人经验，可以根据冠幅与株数密度推算出研究区的理论密度。计算方法如下。

F理= 40 000/πL2。

(2)

式中：L为平均冠幅；F理为理论密度。

图2　林分密度 Fig.2 Stand density

此理想林分密度的计算只是针对基础指标中的冠幅一个因子算出的，实际上森林生态系统是一个复杂的综合整体，因此理想的健康状态要多角度考虑，所以要将理论数据结合实际林分情况得出最佳林分密度。

以下针对不同样地情况列出了密度调整的方法：

(1)生态疏伐

处于健康状态较差，实际密度大于理论密度的样地，应伐除密集区内长势不好、干形较差的单株，留下足够的营养空间为保留的健康树种加快其生长发育。提高林分质量，改善土壤板结状况。以期通过疏伐调整，改善林况，调整林木生长空间，使林分的密度趋于合理。首先确定要伐除的树木，伐除研究区内的枯倒木、濒死木和被压木，保留优势木和亚优势木。如果林分密度较大，要结合实际考虑伐除部分中等木。 然后确定疏伐强度，伐除强度不仅要考虑林龄和胸径等因素，还要考虑到立地条件的差异。比如位于干旱阳坡或通风口处立地条件较差的林分，为了保证土壤养分和水分充足，可以考虑适当增大疏伐强度，使保留木减少些；阴坡等立地条件较好的位置，树木的水分养分充足，保留的株数可以多些，疏伐强度适当减小，且陡坡的疏伐强度应比缓坡小。

(2)补植

对于实际密度小于理论密度的样地，应该栽种相同或者其他适宜此处土壤生长的树种，形成合理密度的林分结构。要考虑林分内部间隙的大小和分布特点，选择均匀或局部的补植方法，在春季和秋季进行补植。

(3)林下割灌

对于灌木盖度较大的林分，其灌木盖度过大，对树下草本植物生长产生阻碍，要适当割除一些灌木，促进林下幼苗和草本生长。

(4)修枝整型

对于冠幅较大分支过多的林分，应该去掉竞争枝条，适当修剪冠层提高树木通风透光度，使得林分及林木下灌草都能正常生长。

3.2　群落层次结构调整

成层性是森林植物群落的基本特点[19]。根据李金良对水源林经营理论的研究发现[20]，乔木层的郁闭度在0.5到0.8之间、草本层的覆盖度在30%到70%之间、灌木层的覆盖度在40%到60%之间、枯落物层的厚度在2.0 cm以上，覆盖度在80%以上等多层次群落结构的森林，其物种多样性丰富，群落生态稳定性高。

表7　灌草盖度与郁闭度 Tab.7 Shrub and grass coverage and canopy density

建议群落层次结构调整方法：加强林冠和郁闭度的管理，通过疏伐、单株择伐或修枝等措施增大林内透光度和通风度，建立更好的多层次群落结构林分。

3.3　年龄结构调整

结合许多研究者的经验和成果发现异龄林较之同龄林具有许多优势，如系统稳定性、恢复力和抵御灾害的能力较强。因此，对于大兴安岭地区林分年龄结构调整也是健康经营中十分重要的一项，通过单株择伐形成小面积林分间隙，以改善通风透光度促使林分天然更新，来实现调节大兴安岭林分年龄结构，或者与前面提出的林分密度调整或树种结构调整结合，通过补植或者天然更新的方法达到年龄结构调节的目的。

3.4　枯落物及土壤管理

样地的腐殖质厚度随着林分密度的增大而下降。因此，必须对密度过高的林分进行合理的间伐。结合前面提出的密度调整和群落结构调整，采取抚育间伐的措施，增强透光度，使地温升高以增强微生物活性，有机质分解加速，改善土壤结构，加强土壤涵养和持水力，同时为林下灌草生长提供适宜环境，使得灌草分解加速，为土壤提供更多养分和有机质，在有条件的情况下可以适时为林分中耕、松土，加快土壤分解速度。

3.5　生物多样性保护

许多国家如加拿大[21]将生物多样性作为森林健康最重要的特征[20]，联邦、省和地方政府设立保护区保护生物多样性。保护生物多样性的重点是维护森林的系统稳定性，为了林内动植物、微生物以及其他生物提供良好的自然生存环境，提高森林的生物多样性、稳定性及提高抗灾能力，使森林充分发挥自我调整能力，培育和保护健康的森林。生物多样性越丰富，群落结构越稳定，森林效益越明显。

图 3　生物多样性 Fig.3 Species diversity

建议适当调整样地的针阔比例，积极引进新物种，减少纯林，增加混交林，保护森林内的生物。根据前人研究成果发现：混交林较之纯林地力强，生长效益好，尤其是多树种混交的林分，其养分循环、系统稳定性和自我调节能力都比纯林高出许多。要建设大兴安岭良好的生态环境，必须维护其丰富的生物多样性，使乔、灌、草相结合构成多层次稳定的森林生态系统，更好的发挥大兴安岭天然落叶松林的生态效益。

4结论与讨论

由于林分经营需要一定时间才能得到质的改善，所以在动态数据和森林资源监测上有待进一步研究；由于我国没有统一的森林健康评价体系，所以在评价某一地区或某一树种的健康程度时，要因地制宜，结合现实情况，制定出符合研究区条件的健康经营评价体系。

在结合塔河实际情况后制定出了基于基础指标和经营指标的落叶松林健康评价体系，经过抽样分析，针对具体样地进行研究，提出5种经营调整技术分别为：

(1)通过生态疏伐、补植、林下割灌、修枝整型等技术合理调整林分密度。

(2)加强树冠和林分郁闭度管理，通过疏伐、单株择伐或修枝等措施增大林内透光度和通风度，建立更好的多层次群落结构林分。

(3)通过促进天然更新来调整年龄结构，使得天然落叶松林的稳定性、恢复力和抵御灾害的能力得到加强。

(4)增强林分透光度，使地温升高以增强微生物活性，有机质分解加速，改善土壤结构。

(5)适当调整样地的针阔比例，丰富生物多样性，更好的发挥森林的生态效益。

【参考文献】

[1]吴东海.大兴安岭森林健康经营初探—以塔河林业局森林健康经营试验区为例[J].北方经贸，2008(5)：129-130.

[2]Oszlanyi J.Forest health and environmental pollution in Slovakia[J].Environ Poll，1997，98(3)：389-392.

[3]O’Laughlin J.Forest ecosystem health assessment issues：definition，measurement，and management implications[J].Ecosystem Health，1996，2(1)：19-40.

[4]Ferretti M.Forest health assessment and monitoring-issues for consideration[J].Environmental Monitoring and Assessment，1997，48(1)：16-37.

[5]甘敬，张振明，余新晓，等.森林健康监测与评价研究[J].水土保持研究，2006，13(3)：177-180.

[6]任德智，刘悦翠.区域森林资源健康评价指标体系研究[J].西北林学院学报，2007，22(2)：194-199.

[7]杨艳锋.北京山区栎类林健康经营技术研究[D].北京：北京林业大学，2009.

[8]雷静品，肖文发.森林健康的概念及其研究与实践[J].世界林业研究，2008，21(4)：20-24.

[9]李双龙.华北落叶松人工林直径分布规律及其动态的研究[J].四川林业科技，2009，30(2)：42-46+41.

[10]彭祚登，王小平，安永兴，等.北京森林健康经营实践及其借鉴作用[J].林业科技开发，2009，23(1)：1-4.

[11]肖风劲，欧阳华.生态系统健康及其评价指标和方法[J].自然资源学报，2002，17(2)：203-209.

[12]鲁邵伟，陈吉虎，余新晓，等.北京市八达岭林场森林健康经营研究[J].水土保持通报，2007，27(3)：127-131+183.

[13]王兵，郭浩，王燕，等.森林生态系统健康评估研究进展[J].中国水土保湿学，2007，5(3)：114-121.

[14]陈高，代力民，范竹华，等.森林生态系统健康及其评估监测闭[J].应用生态学报，2002，13(5)：605-610.

[15]李秀英.森林健康评价指标体系初步研究与应用[D].北京：中国林业科学研究院，2006.

[16]郭艳荣，铁牛，张秋良，等.森林健康评价研究综述[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2009.

[17]王忠春，亢新刚，罗仙仙，等.森林健康评价研究进展[J].西北林学院学报，2010，25(5)：163-169.

[18]孙玉军.资源环境监测与评价[M].北京：高等教育出版社，2007.

[19]李景文.森林生态学[M].北京：中国林业出版社，1994.

[20]李金良，郑小贤.北京地区水源涵养林健康评价指标体系的探讨[J].林业资源管理，2004(1)：31-34.

[21]高均凯.加拿大森林健康及其对我国的启示[J].林业工作研究，2007(4)：40-44.

[责任编辑：刘美爽]