昆明海口林场森林健康状况评价

昆明海口林场森林健康状况评价

徐世芳李小英夏静廖向凯

(西南林业大学环境科学与工程学院，云南 昆明 650224)

摘要：通过在海口林场选取22块典型样地对其生产力、群落结构、抵抗力、土壤状况4个方面进行调查分析，运用森林生态系统健康指数(FEHI)评价模型评价昆明市国营海口林场的森林健康状况。结果表明:不同树种组成的林分健康程度不同，华山松林>柏树林>桉树林；同一树种，不同林龄阶段的林分健康程度也不同，成熟林>近熟林>中龄林。22个典型林分类型中，处于亚健康的样地有11个，占总数的50.0%；处于健康的样地有10个，占总数的45.5%；处于良好健康的样地为1个，占总数的4.5%；不健康和优质健康类型没有；综合评价表明，昆明市海口林场的森林健康状况为健康状态。

关键词：森林；健康状况；森林生态系统健康指数(FEHI)；指标评价；海口林场

中图分类号：S718.557

文献标志码：A

文章编号：2095-1914(2015)02-0068-05

Abstract:22 typical plots in Haikou forest farm of Kunming were selected for the investigation on its productivity，community structure，resistance，soil conditions. The forest ecosystem health index (FEHI) model was used for the evaluation on the forest health status. The results showed that different species composition of forest lead different health degree， Pinus armandii forest>Cypress forest>Eucalyptus forest; The health status is different for the same tree species with different forest age, matures forest>near-mature forest>middle aged forest. In the 22 sample plots，11 plots are in sub health, accounting for 50.0% of the total， 10 plots are in health，accounting for 45.5% of the total，only one in good health and accounting for 4.5% of the total， unhealthy and high-quality forest are none. In general，forest health status of Haikou forest farm is healthy.

Keywords:forestry; health condition; forest ecosystem health index ((FEHI);index evaluation; Haikou forest farm

收稿日期：2014-07-18

基金项目：中央财政林业科技推广示范项目(2012(7号))资助。

doi:10.11929/j.issn.2095-1914.2015.02.012

Evaluation on Forest Health Condition in

Haikou Forest Farm of Kunming

XU Shi-fang, LI Xiao-ying, XIA Jing, LIAO Xiang-kai

(College of Environmental Science and Engineering, Southwest Forestry University, Kunming Yunnan 650224,China)

森林健康是发达国家针对人工林林分结构单一、病虫害防治能力差、水土保持功能薄弱等问题提出的一个营林理念[1]。森林生态系统健康是森林生态系统在保障正常的生态服务功能、满足合理人类需求的同时，维持自身持续向前发展的能力和状态，或者对目前绝大多数受到胁迫的森林生态系统来说，一种需要恢复的理想化目标[2]，健康的森林生态系统是人类健康、社会安定和区域可持续发展的基础[3-4]。

随着社会经济的高速发展，全球性和区域性的环境问题逐渐加剧，森林生态系统健康受到很大威胁。如何客观评价森林资源的健康性，有效地进行森林经营，使森林资源能够持续、稳定地为人类提供服务功能，是森林健康研究和森林可持续经营的首要任务之一[5]。本研究以昆明海口林场为例，选取典型样地进行生产力、群落结构、抵抗力、土壤状况4个方面的调查研究，运用森林生态系统健康指数(FEHI)评价模型评价其森林健康状况，以期为保护和改善昆明周边生态环境及林业的可持续经营管理提供理论依据。

1研究区概况

海口林场地处昆明西山区海口镇，滇池出水口螳螂川上游，属金沙江水系，位于东经102°28′～102°38′，北纬24°43′～24°56′，林场属滇中高原浅切割中山地形，最高海拔2400m，最低海拔1800m，相对高差600m，平均坡度16°～25°。该区气候温和，雨量适中，属亚热带半湿润气候类型，降水分布不均，6—10月为雨季，年平均气温15.4 ℃。

海口林场国土面积7563.0hm2，林业用地面积6683.8hm2，活立木总蓄积量235500m3，森林覆盖率80.54%。林种以水土保持林、水源涵养林为主，乔木以华山松(Pinus armandii)、云南松(Pinus yunnanensis)为主，另有圆柏(Cupressaceaespp.)、桉树(Eucalyptusspp.)、墨西哥柏(Cupressus lusitanica)、桤木(Alnus cremastogyne)、栎树(Quercusspp.)、滇油杉(Keteleeria evelyniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、杜仲(Eucommia ulmoides)等乔木。灌木主要有杜鹃(Rhododendronspp.)、铁仔(Myrsine africana)、云南含笑(Michelia yunnanensis)、杨梅(Myrica rubra)、南烛(Vaccinium bracteatum)等。草本植物有紫茎泽兰(Crofton weed)、扭黄茅(Gramineaespp.)、香薷(Herba moslae)等。

2研究方法

2.1指标选取

本研究以生产力、群落结构、抵抗力、土壤状况4个综合指标对海口林场森林健康状况进行评价。

1) 生产力综合指标。树高、胸径是较易获得且可直观地反映树木生长状态的指标，在特定的地理条件和气候条件下，胸径大小与该地森林生长的生物量通常有一个确定的线性或非线性关系，可以综合地反映森林生物量的状态[6]。本研究通过直接测量树木的树高、胸径来反映森林生态系统的生产力[7]。

2) 群落组织结构综合指标。在生态系统背景下，群落组织结构是指系统的物种组成结构以及物种间的相互关系，可以反映生态系统结构的复杂性[7]。包括林分起源、林龄结构和乔、灌、草盖度等。

3) 抵抗力综合指标。生态系统对一定程度干扰的抵抗力，以及受干扰胁迫后的恢复力，是健康生态系统的重要特征[8]。肖风劲等[9]在评价我国森林生态系统健康状况时，通过森林生态系统对病虫害发生的抵抗能力来反映森林生态系统的抵抗力。本研究将病虫害对树木的危害程度由轻到重分为无伤害、轻微伤害、中等伤害、较重伤害、严重伤害5级[7]。

4) 土壤状况综合指标。土壤状况直接影响植物的生长发育，影响植物群落种间竞争和物种丰富度，进而影响群落内植物种类的分布格局。本研究选取的土壤理化特性指标为土层厚度、有机质、全磷、全氮、全钾和土壤pH。

2.2数据获取

根据海口林场二类资源调查结果，利用林相图，结合实地踏查，设置具有代表性的典型样地22块，采用样方法对群落结构、土壤等因子进行综合调查。样地面积为20m×20m(根据实际地形适当调整)，对所有乔木进行每木检尺，并记录其病虫害危害及损伤情况。每块样地内设置灌木样方(5m×5m)3个，在灌木样方内各设置草本样方(1m×1m)3个，调查记录灌木和草本的种类、平均高度、盖度及分布情况等。在每块样地中按对角线随机布点挖取3个土壤剖面，在0～20cm和20～40cm分层取环刀，同时采集混合样( 每一土层重复采样3次混匀)带回实验室分析土壤理化性质。每个土样重复3次，测定结果取平均值。采用Excel和SPSS软件对所获数据进行差异性检验和相关分析。样地基本概况见表1。

表1　昆明市海口林场样地基本概况

表1(续)

2.3评价方法

本研究采用综合指标评价法评价海口林场生态系统的健康状况，通过综合生态系统的多项指标，采用指标体系评价将这些信息进行综合分析，从而反映生态系统的健康程度。

2.3.1指标权重系数的确定确定指标的权重系数有多种方法，如专家打分法(Delphi)、层次分析法(AHP)、主成分分析法、最大嫡法、Delphi-AHP法等[10]。本研究采用专家打分法，通过咨询西南林业大学林业调查规划设计研究院和环境科学与工程学院多位专家，参照相关文献结合课题组老师、同学的研究成果确定评价指标权重系数，见表2。

2.3.2 评价模型的确定通常采用森林生态系统的健康指数(FEHI)大小来反映森林生态系统的健康状况。其评价模型如下[11-15]：

(1)

表2　各指标权重系数

由于缺乏一个可以比较的环境标准，即使是同一个指标，根据实测数值的大小来判断其对森林健康的影响程度，也无法确切反映其对森林健康贡献的大小。因此，必须对参评因子进行量化处理，用标准化方法来解决参数间难以比较的问题，标准化方法为[16]：

(2)

量化处理后的指标乘以各指标的权重，得到各样地的森林健康指数。根据健康指数和分级标准(表3)确定森林健康等级。

表3　森林健康等级分级标准

3结果与分析

将各评价指标具体数值和权重值代入森林生态系统健康评价模型，综合评价数据及结果见表4。

3.1生产力评价

由表4可以看出，样地生产力指标的差异最大，样地4的生产力指数最大，达到1.000。通过生产力指标数值及样地立地情况分析可知，样地4为阳坡的华山松近熟林，在各样地中其树高、胸径均最优；样地2为柏树中龄林，树高、胸径均较小的生产力指数最小，为0.350。在人工近熟林中，以华山松(样地4、5)、柏树(样地1)和旱冬瓜(样地16)为主的样地生产力指数高于以桉树(样地8、9)为主的样地，因为研究区桉树林立地条件差，树高相对其他树种较矮。综合分析可知，研究区内优势树种相同的样地，近熟林样地生产力指数明显高于中龄林样地。

表4　昆明海口林场样地评价结果

3.2群落结构评价

群落组织结构综合指标整体上相差不大，主要树种相同的样地(样地1～2、3～5、12～15)成熟林群落结构优于近熟林，近熟林群落结构优于中龄林，因为随林龄的增大，树种结构和物种多样性更为完整，乔灌草盖度更高。总体分析可知，华山松林群落结构最好，样地相对较优，黑荆树和柏树的群落结构稍差。

3.3抵抗力评价

抵抗力指数的高低与样地林分状况对病虫害发生的抵抗能力有很大关系，尤其以样地5和样地7(0.400)为最低，这与实地调查中发现这2块样地病虫害发生情况一致。

3.4土壤状况评价

不同树种的林地土壤状况不同，以华山松和柏树为主的样地(样地1～7)土壤状况相对较好，以桉树为主的样地(样地8～9)土壤状况较差，其土层厚度、有机质含量和全氮、全磷、全钾均处于各样地最低水平。可能因为桉树对土壤的肥料和养分需求极大，凡种植桉树的地块，土地肥力下降，土地贫瘠。

3.5综合评价

综合22块样地评价结果发现，不同树种组成的林分健康程度不同，以华山松为主的林分健康程度最高，柏树次之，桉树最低，这与研究区内华山松的立地条件较其他样地好，桉树最差有关。同一树种，不同林龄阶段的林分健康程度也不同，健康程度为：成熟林好于近熟林，近熟林明显好于中龄林，因为林龄大的林分生产力、群落结构等指标均比林龄小的林分好。

利用评价模型计算结果表明：22个典型样地中，森林健康指数在0.50～0.65(亚健康)的样地共11个，占总数的50.0%；0.65～0.75(健康)的样地共10个，占总数45.5%；0.75～0.90(良好)的样地有1个，占总数的4.5%；不健康和很健康的类型没有。由于海口林场处于健康和良好的样地达到总数的50%，因此，昆明市海口林场的森林健康状况总体评价为健康状态。

4结语

1) 理论上，天然林健康程度应高于人工林，但本研究中天然混交林(样地20～22)与人工混交林(样地10～19)的健康程度并无明显高低之分，甚至天然林稍低于人工林。主要因为昆明市海口林场是以人工林经营为主的林场，天然林林分面积较小，以树种组成基本一致的天然林和人工林作为对象进行研究比较困难，而且天然林人为干扰大，健康状况已经受损，没有较大研究意义。

2) 由于天然林的群落结构优于人工林，在造林时应模仿天然林结构，重视群落结构的合理性，优化群落乔灌草比例，增加物种的多样性。避免营造人工纯林，注意不同树种的搭配，优化林种结构和林龄结构，改变林种单一和林龄结构不合理等现状。

3) 通过相关文献的查阅分析，探讨森林生态系统健康状况文献多数主要以生产力、群落结构为评价指标[17]。本研究着重从生态效益方面出发，增加林分抵抗力、土壤状况2个评价指标，综合评价海口林场森林健康状况。由于专家看问题的角度不同，指标权重的确定会因人而异；因调查及实验条件等因素的限制，所选评价指标也存在局限性，比如人为干扰状况、群落物种多样性、土壤动物、微生物等指标均未考虑，以后还需进一步研究。

[参考文献]

[1]李冰．大兴安岭兴安落叶松林健康评价研究[D]．北京：北京林业大学，2009．

[2]陈高，邓红兵，王庆礼，等．森林生态系统健康评估的一般性途径探讨[J]．应用生态学报，2003，14(6)：995-999．

[3]Chen G, Wang Q L, Deng H B, et al. On forest ecosystem health and its connotations[J]. Journal of Forestry Research, 2002, 13(2): 147-150.

[4]李菁．内蒙古阿尔山林区植物、节肢动物生物多样性与森林健康评价[D]．北京：北京林业大学，2012．

[5]高志亮，余新晓，岳永杰，等．北京市松山自然保护区森林健康评价研究[J]．北京林业大学学报，2008，30(S2)：127-131．

[6]张志诚，欧阳华，谢仲伦．典型胁迫的生态系统健康理论模型的研究[J]．宁夏大学学报(自然科学版)，2004，25(3)：255-259．

[7]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，2006：21-46．

[8]肖风劲，欧阳华，牛海山．生态系统健康与相关概念的逻辑关系[J]．生态学杂志，2003，22(2)：56-59．

[9]肖风劲，欧阳华，孙江华，等．森林生态系统健康评价指标与方法[J]．林业资源管理，2004，2(1)：27-30．

[10]严尚凯，赵忠，宋西德，等．黄土高原渭北地区油松林健康评价研究[J]．西北林学院学报，2010，25(5)：7-11．

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

[12]张秋根，王桃云，钟全林．森林生态环境健康评价初探[J]．水土保持学报，2003，17(5)：16-18．

[13]杨怀，戴慧堂，刘丹，等.鸡公山自然保护区森林生态系统健康性评价初探[J].现代农业科技，2010(10):187-188，194.

[14]马向前，王兵，郭浩，等．江西大岗山森林生态系统健康研究[J]．江西农业大学学报，2008，30(1)：59-63．

[15]余新晓，甘敬，李金海，等．森林健康评价、监测与预警[M]．北京：科学出版社，2010：50-58．

[16]肖风劲，欧阳华，傅伯杰，等．森林生态系统健康评价指标及其在中国的应用[J]．地理学报，2003，58(6)：803-809．

[17]徐梅，关庆伟.徐州侧柏人工林健康评价研究[J].西南林业大学学报，2014，34(2)：39-43.

(责任编辑韩明跃)

第1作者：欧建德(1970—)，男，教授级高级工程师。研究方向：林木育种、资源培育、森林经营与保护。Email:smmxojd@163.com。